Abstract: Цель: Разработка программного комплекса «Виртуальное обследование перфузии головного мозга методом ОФЭКТ/КТ с 99mTcГМПАО (Теоксимом)» и его практическое применение для изучения условий достижения наилучшего качества изображений при клинических исследованиях пациентов. Материал и методы: Исследования были выполнены с использованием клинических данных и метода имитационного компьютерного моделирования. Клинические данные однофотонной эмиссионной компьютерной томографии, совмещённой с рентгеновской компьютерной томографией (ОФЭКТ/КТ) с 99mTc-гексаметилпропиленаминоксимом (99mTc-Теоксимом, пр-ва ООО «ДИАМЕД») пациента с перенесенным ишемическим инсультом коры правой лобной доли были получены на двухдетекторном сканере GE Discovery NM/CT 670 DR (США) с использованием высокоразрешающих низкоэнергетических коллиматоров (LEHR). Измеренные данные были обработаны с помощью специализированного программного обеспечения Q.Brain и Q.Volumetrix MI на рабочей станции Xeleris 4.0 DR (GE Healthcare, США) для получения реконструированных аксиальных томографических срезов. Для проведения имитационного компьютерного моделирования процедуры обследования перфузии ГМ методом ОФЭКТ/ КТ разработан программный комплекс, который включает математический фантом Хоффмана с возможностью моделирования клинических случаев гипоперфузии разной локализации и размера («виртуальный пациент»), моделирование сбора «сырых» проекционных данных и программу реконструкции изображений на основе алгоритма OSEM (Ordered Subset Expectation Maximization). Важным преимуществом метода математического моделирования является возможность оценки качества реконструированного изображения с помощью расчета среднеквадратичной погрешности при сравнении с заданным фантомом. В численных экспериментах исследовалась зависимость погрешности реконструкции от параметров алгоритма OSEM (от количества подгрупп – subsets, и от числа итераций) с целью определения условий достижения наилучшего качества изображений. Был разработан и протестирован статистический критерий останова. Результаты: Разработан и протестирован программный комплекс, который позволяет исследовать ошибки алгоритма реконструкции, что представляет большую трудность при использовании клинических методов исследования. Предложен критерий останова итераций при применении алгоритма реконструкции OSEM – минимизации функционала отклонения функции хи-квадрат от целевого значения, при этом пикселы детектора с ненулевыми значениями объединены в блоки по схеме 2×2. Наблюдается достоверная хорошая корреляция между предложенным критерием останова и минимумом среднеквадратичной погрешности реконструкции изображения. Это позволяет ввести этот критерий в клиническую практику применения вычислительных средств реконструкции срезов ОФЭКТ для получения наилучшего изображения. Результаты имитационного моделирования продемонстрировали возможность сокращения времени накопления «сырых» данных, в течение которого пациент должен оставаться неподвижным, как минимум, в два раза. Заключение: Развитый в данной работе метод компьютерного имитационного моделирования является практически полезной технологией, которая способствует оптимизации использования ОФЭКТ для достижения наилучших возможных результатов визуализации головного мозга у пациентов.

Cite: Денисова Н.В. , Нестерова А.В. , Минин С.М. , Анашбаев Ж.Ж. , Красильников С.Э. , Усов В.Ю.
Разработка программного обеспечения для математического имитационного моделирования на основе клинических данных и фантомных исследований для оценки перфузии головного мозга и повышения качества изображений при ОФЭКТ/КТ С 99MTC-ГМПАО
Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2023. Т.68. №6. С.106-117. DOI: 10.33266/1024-6177-2023-68-6-106-117 Scopus РИНЦ OpenAlex

Dates:

Submitted:	Jul 20, 2023
Accepted:	Aug 27, 2023
Published print:	Dec 12, 2023
Published online:	Dec 12, 2023

Identifiers:

Scopus:	2-s2.0-85179363297
Elibrary:	55081422
OpenAlex:	W4389489506

Citing:

DB	Citing
OpenAlex	1

Altmetrics: