Некоторые виды рака и другие заболевания лечат с помощью препарата, содержащего радиоактивный материал, который воздействует на опухоль. Однако лекарство также может откладываться в здоровых органах, потенциально повреждая почки, кишечник или костный мозг.
Абхинав Джа, инженер-биомедик Инженерной школы МакКелви Вашингтонского университета в Сент-Луисе, студенты его лаборатории и сотрудники разработали способ измерения распределения радиофармацевтической терапии, излучающей альфа-частицы. Альфа-частицы представляют собой форму излучения, оказывающую мощное токсическое действие на клетки, которое сильно локализовано. В ходе различных испытаний они обнаружили, что предложенный метод количественной однофотонной эмиссионной компьютерной томографии с малым числом импульсов (LC-QSPECT) обеспечивает надежные измерения поглощения радионуклидов.
Результаты исследования были опубликованы онлайн в IEEE Transactions on Radiation and Plasma Sciences 23 мая 2022 года.
Проект начался, когда Даниэль Торек, адъюнкт-профессор радиологии в Институте радиологии им. Маллинкродта Медицинской школы, обратился к Джа с очень важной потребностью в этих методах лечения.
«Знание того, какое количество препарата попало в определенный регион, необходимо по нескольким причинам, таким как послетерапевтическое ведение пациентов, получивших это лечение», — сказал Джа, чья лаборатория разрабатывает методы компьютерной визуализации для диагностики и лечения заболеваний. «К счастью, эти препараты также испускают фотоны гамма-излучения, которые могут быть захвачены системами томографической визуализации, ОФЭКТ».
Эти измеренные данные, называемые проекционными данными, затем можно использовать для создания изображений распределения изотопов внутри тела. Этот процесс называется реконструкцией изображения. Это дает возможность количественно определить, сколько наркотика куда ушло. Однако число этих фотонов чрезвычайно мало. Это делает задачу реконструкции очень сложной, сказал Джа.
Чтобы решить эту проблему, Джа и Зекун Ли, аспирант лаборатории Джа, разработали метод, который измерял поглощение в различных органах и опухолях непосредственно из проекционных данных ОФЭКТ без выполнения шага реконструкции. Этот нетрадиционный подход к количественной оценке сделал проблему гораздо более решаемой.
Джа, который также является доцентом кафедры радиологии в Институте радиологии им. к подходу без реконструкции к количественной оценке.
Команда оценила эффективность своего метода, используя несколько экспериментов. Это включало клинически реалистичные симуляционные исследования, в том числе виртуальное клиническое испытание, в котором они смоделировали визуализацию 50 пациентов с раком простаты, который распространился на кости. Во втором исследовании использовался человекоподобный фантом, напечатанный на 3D-принтере, который имитировал позвонки с поражением внутри позвоночника.
«Наша цель — измерить, насколько точно и насколько точно мы смогли измерить поглощение трассеров в разных регионах», — сказал Джа. «Точность особенно важна, когда у вас есть такие зашумленные данные. Мы обнаружили, что наш метод был не только очень точным и превосходил обычные методы, но и очень точным», — сказал Джа.
Эта работа открывает новые горизонты в выполнении расчетов дозы облучения , получаемой в этих регионах, и может оказать сильное влияние на этот способ лечения.
«Это впечатляющее техническое достижение, позволяющее преодолеть давние проблемы количественного анализа низкочувствительной ОФЭКТ», — сказал Торек, также профессор биомедицинской инженерии и радиационной онкологии.
Затем лаборатория Джа работает с другим целевым терапевтическим агентом, торием, встречающимся в природе радиоактивным металлом, который распадается до радия. Ли разработал метод разделения двух радиоактивных материалов и измерения количества радиации, которую они производят в организме. Кроме того, они стремятся проверить технику измерения на разных системах ОФЭКТ, чтобы определить, воспроизводим ли метод на разных сканерах и системах.
