Arne Skretting 1, Kjersti Johnsrud 2, Mona- Elisabeth Revheim 2, Bjørn Alfsen 3, Jan Fjeld 2, David Russell 4,5

Transkript

1 Deteksjon av plakk i hjertets kransarterier med FDG-PET hvor EKG signaler registreres i inspirasjon og senere benyttes ved oppbygging av bildevolum: Et pasient-eksempel Arne Skretting 1, Kjersti Johnsrud 2, Mona- Elisabeth Revheim 2, Bjørn Alfsen 3, Jan Fjeld 2, David Russell 4,5 1, 2 Avdeling for radiologi og nukleærmedisin, 3 Fagområde medisinsk fysikk, 4 Nevrologisk avdeling, 5 Indremedisinsk forskning

2 FDG opptak i et aterosklerotisk ustabilt plakk i høyre halspulsåre

3 18 F-FDG-PET kan brukes til å detektere betennelse i plakk i hjertets kransarterier HO CH 2 OH OH 18 F OH FDG Økt opptak i venstre hovedarterie og en stentet lesjon (acute coronary syndrome, ACS) Rogers I. S. et al. JACC Cardiovascular Imaging: 2010

4 Medisinsk bakgrunn 1 Plakk kan gradvis stenge igjen en blodåre slik at pasienten får brystsmerter i økende grad Kan også plutselig sprekke og forårsake akutt hjerteinfarkt uten forvarsel I plakk som forårsaker slike akutte hendelser (ustabile plakk) er det en pågående betennelsesreaksjon

5 Medisinsk bakgrunn 2 Ustabile plakk består av en fettrik kjerne dekket av en tynn fibrøs kappe som lett sprekker I de betente områdene finner man også en stor ansamling av aktiverte makrofager. Disse tar opp glukose-analogen 18 F-FDG Årevegg 18 F-FDG-opptak i makrofager

6 For å kunne se plakk i kransarteriene: Unngå opptak (og bildestøy forårsaket av det) i hjertemuskelen. Normalt opptak av FDG i hjertemuskelen kan undertrykkes ved en diett uten karbohydrater og rik på fett siste døgn. Hjertet går da på fettsyrer i stedet for på glukose.

7 Hvorfor utvikle en ny PET data innlagrings-teknikk? Hjertet beveger seg i middel mm* i hodehale-retningen på grunn av pusting (fri pusting) Kransarteriene beveger seg 8-23 mm** gjennom hjerteslaget Skal plakk i en smal kransarterie (langt ute i åretreet) oppdages må bildet fryses * Schechter et al (2004) ** Wang et al (1999) Effekt av bevegelse: signaltap

8 Teknologisk bakgrunn: Datainnlagings-moder Data-innlagring for statiske studier: bygger opp sinogrammer i sanntid umiddelbar rekonstruksjon Datainnlagring for dynamisk og fysiologisk styrt datainnlagring: innlagring i liste-mode. Rekonstruksjonen gjøres senere.

9 Line of response LOR PET-scanner (prinsipp) Positron emisjon En LOR angis med en entydig indeks knyttet til hvilke to detektorer som treffes Koinsidens: Samtidige treff innenfor 4 ns Produserer et LOR-atom

10 Normal innlagring (statisk): LOR-atomene brukes til å bygge opp histogrammer eller sinogrammer i sanntid LOR Sinogram 20 Hver koinsidens skaper et LOR-atom med entydig index LOR index

11 Bilderekonstruksjon: fra sinogram til bildevolum Sinogram Ett sinogram skaper ett bilde-volum

12 LOR-atomer i liste-mode: en stor fil hvor LORatomenes indekserlegges ut fortløpende sammen med gjenkjennelige tids-stemplerog fysiologi-stempler. hundretusenvis av LOR-atom indekser Tid.... = Fysiologisk hendelse (Her: start på en hjertesyklus) = Tids-stempel (f. eks. hvert 10 ms)

13 Konvensjonelt PET hjertestudium: Listemode-filen gir ett sinogram fra flere = tidsstempel hjerteslag. QRS QRS QRS QRS QRS Sinogram (histogram)

14 List mode replay for repeterende fysiologiske stempler Inklusjon av LOR-atomer fra mange hjerteslag gir god statistikk i sinogrammene og derfor bedre bilder Hvert hjerteslag kan deles inn i flere tidssegmenter (flere bildevolum) (alt ovenfor) TIL NÅ: standard-løsning på en PET-scanner

15 Dobbelt-styrte PET hjerte-studier i nylig publiserte rapporter ( ). Oppgaven: Monitorererespirasjon og hjertets bevegelser (EKG) under hele PET datainnlagringen og skape bilde-volumer for en valgt fase av hjertesyklus og samtidig en valgt respirasjonsfase. I alle publiserte studier pustet pasienten fritt Medfører flere respirasjons-bin * Kokki et al (2010), Martinez-Möller et al (2007)

16 Spesialutviklet elektronisk krets for instruksjon av pasient og generering av fysiologiske stempler i liste-mode-filen EKG monitor EKG-signaler som går inn i liste-mode-filen Hold pusten Hold pusten i innpust når det vises røde tall Kontrollenhet Mot PET scanner Liste-mode lager

17 Resultat: stentet åre ulike innlagringsmoder

18 Sammenligning av innlagrings-moder Statisk Respirasjonsstyrt Koronarsnitt Respir. + EKG-styrt Fase 2 av 3

19 Resultat: Tre faser systole diastole

20 Fordeler ved OUS-metoden Optimal frysing av bevegelser. Hjertesyklus avbildes bare mens pasienten holder pusten. Perfekt match mellom CT og PET (begge innlagres ved innpust) Gir god statistikk dvs god bildekvalitet Viktig parameter: Total tid brukt i en kombinert hjerte/respirasjonsfase (tilstand) må være så lang som mulig