Determination of post-reconstruction correction factors for quantitative assessment of pathological bone lesions using gamma emission tomography
Year: 2025
Type: article
Abstract: При обследовании методом однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) пациентам с заболеваниями костной системы вводится радиофармпрепарат (РФП), который специфическим образом накапливается в патологических очагах.Количественные оценки накопления РФП в очагах важны для определения стадии заболевания, прогнозирования его течения и разработки персонализированных терапевтических стратегий.Исследования точности количественных оценок обычно проводятся на основе клинических испытаний in vitro с использованием стандартизированного вещественного фантома NEMA IEC с шестью сферами, имитирующими патологические очаги разных размеров.Однако возможности проведения таких многопараметрических экспериментальных измерений ограничены из-за высокой стоимости и лучевой нагрузки на исследователей.В данной работе развит альтернативный подход на основе имитационного компьютерного моделирования in silico с использованием цифрового двойника фантома NEMA IEC.Компьютерные эксперименты могут проводиться без ограничений с разными сценариями.По аналогии с клиническими испытаниями в численном моделировании оценивался коэффициент восстановления (RC max ), равный отношению максимального значения полученного решения в очаге к его точной величине.Условия моделирования были ориентированы на параметры клинических обследований методом ОФЭКТ/КТ с 99m Tc пациентов с заболеваниями и поражениями костной системы.Впервые выполнены исследования зависимости RC max от величины отношения «очаг/фон» и влияния постфильтрации решения.В численных экспериментах были получены краевые артефакты на изображениях очагов, аналогичные тем, которые наблюдались при измерениях на реальном фантоме NEMA IEC и в клинической практике при обследовании пациентов.Краевые артефакты приводят к нестабильности поведения решения в итерационном процессе и к ошибкам в оценке накопления РФП в очагах.Показано, что постфильтрация снижает влияние этих артефактов, обеспечивая стабильное решение.Однако при этом существенно занижаются оценки решения в небольших очагах, поэтому предложено учитывать полученные в данной работе поправочные коэффициенты при количественной оценке активности в очагах диаметром менее 20 мм.Ключевые слова: количественная однофотонная эмиссионная компьютерная томография, математическое имитационное моделирование, коэффициент восстановления, краевые артефакты Работа выполнена в рамках государственного задания Института математики им.С.
Source: Computer Research and Modeling
Language: English
Subfield: Radiology, Nuclear Medicine and Imaging
Field: Medicine
Domain: Health Sciences
Open Access status: diamond
OpenAlex ID: W4414038423