تاریخچه کامل PET / CT در طب هسته ای
انتخاب :دکتر رحمت سخنی از مرکز آموزشی درمانی امام خمینی (ره) ارومیه
پس از پیشرفت و توسعه اولین مدل و نمونه اسکنر PET / CT و معرفی اولین طراحی تجاری آن در سال 2001، انتخاب و گزینش این سیستم توسط انجمن تصویربرداری پزشکی به طور چشمگیری سرعت پیدا کرده است. نگاه واقع بینانه نشان داده است، مطالعات علمی که باعث ایجاد PET / CT شده، آن را سیستم برتر نسبت به PET تنها عنوان می کند. و یا هنگامیکه توضیحات مربوط به ادغام نرم افزار CT و PET ، در مقالات و نوشته ها دیده میشود، چنین نظری دارند. اما در مجموع واکنش کلی نسبت به اولین سیستم PET / CT با شور و شوق همراه بوده است.
این شور و علاقه به نظر می رسد که سیستم PET / CT را قبول و باور نموده است . بر پایه گزارشات، صحت و دقت این سیستم تشخیصی و قدرت و توانایی آن که بطور خلاصه و خاص می تواند بر ابنورمالیهای ساختاری و کارکردی لوکال شود و نتیجه بسیار بهتری را جهت تشخیص ارائه دهدبسیارقابل تامل است .
همچنین به جهت دستیابی و دسترسی روتین پزشکان به اطلاعات ثبت شده مربوط به آناتومی و کارکرد، میزان اعتماد به نفس پزشکان در تفسیر تصاویر 2 سیستمPETو CT افزایش یافته است. بنابراین یک مطالعه و آزمون ادغام شده از هر دو سیستم بطور کلی برای بیمار راحت تر است و بطور چشمگیر در زمان کوتاهتری نسبت به آزمون PET تنها انجام میپذیرد.
در طراحی های فعلی PET / CT، 2 اسکنر به طور طبیعی از هم جدا شده اند. به طوریکه اسکنر CT جلوی PET قرار گرفته است. مزیت بکاربردن حداقل میزان ادغام دو سخت افزار این است که هر سیستم می تواند به طور مستقل، مزیت پیشرفت و توسعه تکنولوژیPETو CT را ایجاد نماید یعنی از دو سیستم پیشرفته مجزا استفاده نمودپس از معرفی اولین سیستم PET / CT، به طور چشمگیری در هر دو سیستم PET و CT پیشرفتهای زیادی حاصل شده، پیشرفت هایی که نتیجتاً در اولین طراحی های PET / CT نیز حاصل شده است. مثلاً با پیدایش سیستم CT مولتی اسلایس در ابتدا 2 اسلایسه ، در حال حاضر 16 اسلایسه و نهایتاً با 64 دتکتور در هر ردیف، با چنین پیشرفتی نیاز برای استفاده از این سیستم در آخرین طراحیهای PET / CT عنوان گشته است.
تصاویر PET همچنین به طرز قابل ملاحظه ای با معرفی سنتیلاتورهای ( Scintillator ) جدید و سریعتر، در حال پیشرفت می باشد.همچنین الگوریتمهای بازسازی، بهبودی و توسعه پیدا کرده اند و تکنیکهای تصحیح بهتر نیز حاصل شده است.
سنتیلاتورهای سریعتر، dead time ( زمان مرده ) سیستم را کاهش می دهند و میزان شمارش ( count rate ) را حتی با اکتیویته کم ( low activity )، بهبود می بخشند و بطور آماری بر پایه الگوریتمهای بازسازی، سیگنال به نویزبهتری فراهم آورده و آرتی فکتها را کاهش می دهند. یکی از سنتیلاتورهای سریع، LSO یا Lutetium oxyorthosilicate می باشد که نور و درخشندگی خروجی بیشتری را فراهم می کند. در نتیجه، دقت موقعیت سنجی بهتری حاصل شده و اسکتر بیشتری را در مقایسه با BGO یا Bismuth germanate دفع می نماید.
عملکرد پر اهمیت تر سنتیلاتورهای سریعتر، مزیت آنها در تصویر برداری سه بعدی ( 3D) است. در حالیکه با سنتیلاتورهای کندتر با نور خروجی کمتر، میزان فراوانی از اسکتر بر کیفیت تصویر، تاثیر می گذارند. با این حساسیت بالای سیستم PET در تصویربرداری سه بعدی انعطاف پذیری زیادی در انتخاب طول مدت اسکن ( scan duration) و میزان اکتیویته ماده رادیواکتیو PET tracer بوجود می آید. در هنگام استفاده از این سیستم با Deal time کوتاهتر و Count – rate بالاتر، دتکتورهای LSO استفاده می شوند. ( بطور مثال با اکتیویته تزریقی mci 20 یا حتی بیشتر از ( Fluorine 18 fluorodeoxyglucose ( FDG ).
در مقایسه با BGO، دقت و صحت مکان یابی بهتر مربوط به نور خروجی بالاتر در LSO، برای دتکتورهای قالبی این امکان را فراهم آورده تا به صورت کریستالهای کوچکتر در آیند که نتیجتاً رزولوشن فضایی Resolution Spatial بهتری حاصل می شود. با دتکتورهای کنونی، رزولوشن فضایی برای سیستم PET، در حدود mm 4 است . اگر چه بطور کلینیکی، بخصوص در بیماران بزرگتر، این مقدار رزولوشن فضایی بدست نخواهد آمد. با این همه میزان جذب FDG با میزان بازیافت خوب اکتیویته می تواند در ساختارهای کوچکی مثل نودول بدخیم ریه می توان رزولوشن راتا حد 5/3 میلیمتری نمایش داد.
استفاده ازتصویربرداری CT با ایجاد فاکتورهای تصحیح تضعیف مناسب برای پخش داده های سیستم PET، نیاز برای استفاده مجزا از سیستم PET را برطرف می کند. بدین وسیله کاهش قابل ملاحظه ای در مقدار) و total scan duration ( تمام طول مدت اسکن ) حاصل می گردد.کاهش زمان اسکن به کمتر از 20 دقیقه برای مطالعه کل بدن، باعث راحتی بیمار شده و ظرفیت پذیرش بیماران را هم بالا می برد. تلاش برای تصویربرداری از بیماران بزرگ تر ( چاقتر ) همچنان ادامه دارد .هر چند که با عملکرد بهتر دتکتورهای LSO در تصاویر سه بعدی ( 3D )، استفاده از الگوریتم های بازسازی بهتر و تکنیکهای تصحیح اسکتر بهتر، پیشرفت قابل ملاحظه ای در کیفیت تصویربرداری از اینگونه بیماران حاصل شده است.
توانایی در تصویربرداری بیماران ملانوما melanoma از سر تا پا بدون تغییر پوزیشن ( position ) بیمار، نمونه ای از عملکرد خوب اسکنرهای ایجاد شده از زمان اولین طراحیهای قابل دسترس آنها در سال 2001 می باشد. اغلب محدودیتهای موجود در طراحیهای اولیه، برطرف و رفع شده اند که نتیجتاً سیستمهای قابل اعتمادتر و user – friendly و آشناتر حاصل می گردند.
بوسیله سیستمهایی با انعطاف پذیری بیشتر، پروتوکولهای گوناگون برای بیماران و پروتکلهای متعدد بوجود آمده است. اسکن های تکراری PET می تواند با attenuation correction factors یک سی تی اسکن مشابه، مورد بازسازی قرار گیرد
امکانات پردازش داده ها طوری فراهم شده است که پردازش و بازسازی اطلاعات یک بیمار می تواند با مراحل acquisitions و انجام کارو دریافت داده های بیمار دیگر همراه باشد. مراحل قابل ملاحظه ای در جهت ادغام ( دریافت و کسب داده ها ) و ( پردازش داده ها ) درنظر گرفته شده است.
Acquisition های هر دو سیستم PET و CT توسط یک Computer screen کنترل می شود که شامل مراحل کار ادغام QC برای هر دو سیستم تصویربرداری است و میزان زمان نصب و فراهم کردن را برای اولین بیمار به حداقل می رساند.
بهبود کیفیت تصاویر Image quality improvements
کیفیت تصویرهای PET بازسازی شده، بهتر شده است،این امر نه تنها بواسطه الگوریتمهای آماری سه بعدی کامل، بلکه با استفاده از سایزهای ماتریکس بزرگ ترنیز انجام شده است . ( برای مثال بالاتر تا 336 . 336 ). در بعضی از طراحیهای PET / CT، عدم تطبیق بین قطر میدان دید ( F o v) بازسازی شده ( 50 cm )در سی تی ومقدار موجود در PET ( 60 cm )، اطلاعات و داده های CT در میدان دید بزرگتر مورد بازسازی قرار گرفته تا به مقدار نزدیکتری با PET، تنظیم و هماهنگ شود. بعضی از اسکنر های CT با فیلدهای بزرگ اکنون می توانند یک ( FOV ) یا میدان دید تنظیم شده بدون استفاده از بازسازی گسترده تهیه نماید.
Workflow issues
تنظیم و مدیریت کامل داده ها با ادغام نزدیکتر سیستم تصویربرداری با PACS ، بهبود و پیشرفت یافته است. با اطمینان از انتقال بدون حذف اطلاعات تصاویر PET / CT به مرکز پایه داده ها و اطلاعات بیمارستان، دسترسی به مجموعه ذخایر بزرگتر و آرشیو قویتررا افزایش داده و انبار و ذخیره داده های CT رابه حسب نیاز فراهم کرده است. انعطاف پذیری و گستردگی سیستم آرشیو از طریق ذخیره سازی اطلاعات و تصاویر PET و CT بر روی CD و نهایتاً DVD ، افزایش یافته است.
پیشرفت تکنولوژی تصویربرداری در هر دو سیستم و ادغام هر دو سیستم PET و CT، بطور چشمگیری کاربرد سیستم PET / CT را بالا برده است. قابلیت تغییر و انعطاف پذیری در بازسازی تصاویر در طی acquesition ( کسب داده ها ) و دسترسی به نتایج در طی 2 تا 3 دقیقه پس از اتمام اسکن، امکانات برای پذیریش بیماران بیشتر را فراهم می نماید. به علت اینکه پس از تزریق ماده رادیواکتیو تا زمان رسیدن به حداکثر اکتیویته زمان خاصی طول می کشد، تعداد مناسب اتاقهای شیلددار برای پذیرش بیماران بیشتر لازم است. یک database ( پایگاه داده ها و اطلاعات ) بزرگ و مهمتر از آن سیستم تقویتی قابل اطمینان برای حفظ ظرفیت پذیرش بیماران بیشتر ضروری است.با جایگزینی سیستم پخش PET با CT – based attenuation correction، طول زمان اسکن به 15 دقیقه و یا کمتر از آن ممکن است برسد. تعداد تصاویر CT بیشتری که توسط سی تی مولتی اسلایس برای هر بیمار است و تعداد بیماران بیشتر که درهر روز با سیستم PET/CT اسکن می گردند، حجم کار چشمگیر و قابل ملاحظه ای برای رادیولوژیست و پزشک متخصص پزشکی هسته ای بوجود آورده است.
نرم افزارهای پیشرفته برای مرور و آنالیز تصاویر، ضروری می باشند و از زمان معرفی سیستم PET / CT پیشرفت چشمگیری در نرم افزارها برای مرور تصاویر ادغامی بوجود آمده است. مراحل کار توسط یک گروه رادیولوژیست واطباء پزشکی هسته ای برای مطالعه و تفسیر هر آزمون به انجام و تحقق نهایی و درست خواهد رسید، در قیاس با یک محیط کار با ظرفیت پذیرش بالای بیماران یک پزشک با دو تخصص در رادیولوژی و PET به تفسیر کلیشه می پردازند.
Application
پس از آغاز شکل گیری مفهوم سیستم PET / CT در اوائل قرن 19، کاربرد اساسی در تصویربرداری آنکولوژی بخصوص خارج مغز بوده است. این نکته به دلیل اینست که CT هنوز بیشتر از MR، انتخاب مناسب برای تصویربرداری همه بدن در آنکولوژی ancology است . اگر چه عملکرد بالاتر CT برای آنکولوژی لازم نیست ولی این مسئله از شکل گیری سیستمهای PET / CT با سی تی 16 اسلایس و یا 64 اسلایس و حتی تعداد اسلایس بیشتر جلوگیری نمی کند.
هر چند که انگیزه و علت اصلی پیشرفت و ایجاد سیستمهای CT جدیدتر مولتی اسلایس، کاردیولوژی است که اسکن سریعتررا برای محدود ساختن تاثیرات منفی حرکت امکانپذیر می سازد. دسترسی به اینگونه طراحیها امکان Cardiac PET / CT را فراهم نموده که درحال حاضرً مورد توجه قرار گرفته است. CT های سریع همچنین تا حدودی ناهماهنگی تنفسی بین CT و PET دارند، بدین صورت که در CT نگه داشتن نفس در تنفس کامل در خواست می شود درحالیکه در PET با تنفس کم عمق.طول زمان اسکن 10 ثانیه برای ریه( Thorax ) با CT اسکن 16 اسلایس به شکلی که اجازه نگه داشتن تنفس را در تنفس و دم ناتمام و جزئی می دهدو امکان تنظیم و هماهنگی را برای ایجاد متوسط پوزیشن توراکس در طی آزمون PET فراهم می کند.
به علاوه اسکن PET ممکن است به صورت respiratory – gated باشد تا اثرات منفی حرکت را کاهش دهد، هر چند که در این فرم، افزایش نویز به عنوان عواقب آن محسوب میشود.
استفاده از respiratory gating در تراپی با استفاده از سیستم PET / CT نیز تجربه شده است و تصویربرداری ساختاری ( Functional therapy ) بصورت دائمی و زمینه تراپی در حال پیشرفت می باشد.
CT – Based attenuation correction
مزایای فاکتورهای تصحیح تضعیف ( CT – Based attenuation correction ) CT، زمان اسکن کوتاه و ضرورتاً تصحیح تضعیف بدون نویز می باشد. بجز مسئله نا هماهنگی تنفسی، بعضی از موارد در زمان استفاده ماده کنتراست زا ی خوراکی و وریدی برای ایجاد فاکتورهای تضعیف تصحیح بوجود می آید.
مشکل حاصل شده اینست که ماده کنتراست زا برای ایجاد وضوح در پیکسل CT ممکن است که به مقدار صحیح نباشد و با ایجاد آرتی فکت در تصاویر PET، منطقه ای خاص با جذب ماده حاجب به فرم غیر قابل تفسیر در آید. ماده حاجب داخل وریدی تصاویر CT ،کلید حل مشکل نواحی غیرقابل تفسیر خواهد بود که همراه با مرور تصاویر PET ناصحیح، ابهامات در تفسیر برطرف خواهد شد. برای ماده حاجب خوراکی، مراحل کار برای شناسایی نواحی با enhancement چشمگیر، بهبود یافته است و با درجه بندی مناطق ،طبق یک فاکتور درجه بندی بافتی مناسب مشکل حل خواهد شد.
طبق اتفاق نظر اکثریت، ماده حاجب CT می تواند فاکتور تصحیح تضعیف مناسب را فراهم آورد و در موارد نادر برای اجتناب از غیر قابل تفسیر شدن تصاویر، مرور دقیق هر دو تصویر CT و تصویر ناصحیح PET، مشکل را حل خواهد نمود. این دسته پروتکلهای تصاویر CT اسکن با رعایت استاندارد مراقبت از بیمار، بدون اکسپوز بیمار بصورت مضاعف در موارد با و بدون کنتراست فراهم می کنند.
بهر حال در بعضی آزمونها، مثل سری اسکن ها، کاهش میزان اکسپوژر بیمار از طریق دوز کمتر، موارد بدون کنتراست و تصویربرداری لوکال از بعضی نواحی حاصل گردد.
پروتکلهای PET / CT
مورد دیگر که attenuation و جذب قابل توجهی را بوجود می آورد، طراحی پروتکلهایی در بیماران چاق میباشد.
وزن ، فاکتور بسیار مهم و موثر درکیفیت تصاویر هر دو سیستم PET و CT می باشد. اگر چه میزان بیشتر از رادیواکتیویته نشر پوزیترون مثل FDG را می توان در بیماران چاقتر تزریق نمود. اما میزان جذب و تضعیف بالا، شمارش صحیح پرتوهای غیر اسکتر را کاسته در حالیکه میزان شمارش پرتوهای اسکتر بالا خواهد رفت. نتیجه کاهش مداوم کیفیت تصویر و میزان سیگنال به نویز، در هنگام تصویربرداری از بیماران چاق خواهد بود. اگر چه کیفیت تصاویر در بیماران چاق تا حدی کاهش می یابد اما هنوز از قدرت تشخیصی خوبی برخوردار می باشند.
تصویربرداری 3 بعدی
تمامی سیستمهای قدیمی multining BGO scanners شامل septa هستند که شلید حلقوی سربی یا تنگستنی قرار گرفته در میان حلقه های دتکتور می باشد. هدف، شیلد نمودن دتکتورها در مقابل سطح بالای اسکتر حاصله، مثلاً در هنگام تصویربرداری از بیماران چاق می باشد.
Septa همچنین اسکنرها را برای مراحل acquisition دو بعدی محدود می سازد که این امر از طریق حذف مراحل کسب اطلاعات در خطوط با زاویه باز حاصل گردیده است .
Multi – ring PET scanners با داشتن septa به فرم خوبی که امکان acquisition دو بعدی و سه بعدی را فراهم می کند، اولین با در اوائل قرن 19 معرفی گردید. در حالیکه روش 3 بعدی بطور کلی برای تصویربرداری از مغز با موفقیت همراه بود، سیستم 2 بعدی تصویربرداری کل بدن نیز مورد حمایت و طرفداری قرار گرفت ، بخصوص در بیماران چاق و درشت تر به علت محدود نمودن میزان اسکتر، مفید می باشد. وقتی septa، بطور چشمگیری میزان صحت را کاهش می دهد، سطح رادیواکتیویته بیشتری در تصویربرداری 2 بعدی نسبت به 3 بعدی باید به بیمار تزریق گردد.
سیستمهای جدید معرفی شده مثل سنتیلاتورهای سریعتر همانند LSO با بهبود میزان شمارش، کاهش میزان راندوم اسکتر، بسیاری از مشکلات در ارتباط با تصویربرداری 4 بعدی با یک اسکنر BGO را کاهش داده است. اگر چه در مورد بیماران بسیار چاق ( بیشتر از 300 پوند )، حتی با استفاده از اسکنرهای LSO، افزایش زمان تصویربرداری در هر پوزیشن لازم و ضروری است، با این وجود این نکته به طور ناقص و جزئی اثر منفی وزن را جبران می کند.
برای زمان ثابت اسکن، استفاده از total time برای تصویربرداری با فواصل زمانی گوناگون (different time intervals) و موقیعت های گوناگون ( different bed positions ) بر پایه اندازه متنوع اثر attenuation در بدن بیمار، ممکن است که به مقدار زیاد مفید باشد.
Market effect
با پذیرش سریع سیستمهای PET / CT ( در ایالات متحده ) به همراه افزایش نیاز به سیستم های ترکیبی PET و CT جدیدتر، بازار فروش این تکنولوژی تحت تاثیر قرار گرفت.
توسعه سی تی اسکن 2 اسلایسه به سوی سیستمهای 16 اسلایسه و بیشتر با افزایش در خواست سیستم PET / CT همراه بوده است. نتیجه این بوده است که طراحیهای کنونی سی تی اسکنرها در ارتباط با تصویربرداری آنکولوژی روتین، درخواست می گردد.
در هرصورت، بالابردن ظرفیت پذیرش بیماران به عنوان یک هدف مهم برای مراکزی محسوب می گردد که با سطح هزینه های فعلی، متمایل به بالابردن درآمد خود میباشند.
از زمان پایه گذاری CT بر فاکتورهای تضعیف تصحیح، با استفاده های کمتر، حتی درکنتراست خوراکی و داخل وریدی، پروتکلهای CT کاملاً کلینیکال ( Full clinical CT protocols) به تحقق رسیده است. از زمان ایجاد برنامه های PET / CT پزشکان مربوطه باید بخوبی در این امر تخصص یابند که در چه مواقعی PET / CT بیشتر از CT می تواند برای تعیین تشخیص قطعی، مناسب باشد در آنکولوژی، به نظر می رسد که باید منتظر این نکته باشیم که همه تصویربرداری های PET، جای خود را به PET / CT بدهد. بطور مثال درخواست برای این سیستم در ارتباط با بیماری آلزایمر و یا کاردیولوژی وجود دارد.
بدون توجه به قیمت های کنونی تکنولوژی PET / CT، این مسئله روشن می باشد که باز هم برگشت به تصویربرداری PET نخواهد بود.
مزایای تصویربرداری لوکال از ابنورمالیسهای ساختاری و کارکردی، استفاده از PET / CT را با قدرت و اعتماد به نفس بیشتری همراه می سازد.
با افزایش سیستمهای PET و CT، هزینه اسکنرها در آینده بطور اجتباب ناپذیری کاهش پیدا خواهد کرد تا سطحی که همه مراکز درمانی تحت پوشش این تکنولوژی پیشرفته قرار بگیرند.
منبع :سایت جامع رادیولوژی ایران
http://www.sahand272.blogfa.com/
http://www.rs272.parsiblog.com/
WEST AZERBAIJAN URMIA--Dr.RAHMAT SOKHANI
.: Weblog Themes By Pichak :.