Скачать электронную версию статьи (в свободном доступе).
Целью данной работы является изучение влияния коррекции неоднородного ослабления гамма излучения в биологических тканях на качество ОФЭКТ-изображений в ядерной кардиологии. Исследования выполнены на основе метода математического моделирования и вычислительного эксперимента для двух режимов: ОФЭКТ без коррекции ослабления гамма-излучения и ОФЭКТ/КТ с коррекцией ослабления. В качестве тестируемых моделей использовались два двумерных математических фантома, имитирующих распределение радиофармпрепарата (РФП) в выбранном сечении у пациентов с нормальным и тучным телосложением. В данной работе исследовался случай здорового миокарда без дефектов с равномерным распределением РФП. Однако на реконструированных изображениях, полученных в численных экспериментах, появлялся артефакт в виде снижения плотности РФП в верхушечной зоне миокарда. Для модели нормального пациента это снижение не являлось клинически значимым. Для модели тучного пациента этот артефакт становился клинически значимым в режиме с коррекцией ослабления. Данные результаты, полученные с использованием метода математического моделирования, соответствуют клиническим наблюдениям. В численных экспериментах было показано, что при небольшом увеличении анатомической толщины верхушечной зоны миокарда этот артефакт практически исчезал. Можно предположить, что появление данного артефакта обусловлено дискретизацией задачи реконструкции и в существенной степени зависит от анатомического строения миокарда.
Ключевые слова: однофотонная эмиссионная компьютерная томография, математическое моделирование, ядерная кардиология, гамма-излучение, поправка на ослабление
The aim of this work is to study the effect of attenuation correction on the quality of cardiac SPECT images, depending on patient anatomical features. The studies were performed using mathematical modeling and computer experiments for two regimes: SPECT without attenuation correction and SPECT/CT with attenuation correction. Two 2D mathematical phantoms were generated which were imitated Tc-MIBI distributions in the patients with normal and obese physique. The case with uniform myocardium perfusion in both patients was considered. However, on the reconstructed images obtained in numerical experiments, artifacts were appeared in the form of a decreased perfusion in the apical zone of the myocardium. For the normal patient model, this decrease was not clinically significant. For the obese patient model, this artifact became clinically significant in reconstruction with attenuation correction. These results, obtained using the method of mathematical modeling, correspond to clinical observations. It was shown in numerical experiments, that with a slight increase of the apical zone thickness, this artifact disappeared. It can be assumed that the appearance of this artifact is due to the discretization and depends on the anatomical structure of the myocardium.
Key words: single photon emission computed tomography, mathematical modeling, nuclear cardiology, gamma-radiation, attenuation correction