Реферат: Количественная оценка активности радиофармпрепарата (РФП) в патологических очагах, получаемая методом однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ/КТ), критически важна для стадирования онкологических заболеваний и разработки персонализированной радионуклидной терапии. Задача реконструкции изображений в ОФЭКТ/КТ является обратной некорректной задачей, решение которой в клинической практике осуществляется с использованием стандартного итерационного алгоритма OSEM (Ordered Subsets Expectation Maximization). Однако он не содержит явной регуляризации, что не обеспечивает достоверные и устойчивые количественные оценки. Для повышения точности таких оценок используются поправочные коэффициенты, определяемые по результатам измерений in vitro с применением стандартизированного физического фантома NEMA IEC. Он содержит шесть сфер, имитирующих опухолевые очаги различных размеров. Однако такие измерения ограничены высокой стоимостью РФП и лучевой нагрузкой на исследователей. Количественная оценка зависит от множества параметров сканирования и реконструкции, что существенно затрудняет экспериментальное определение условий получения оптимального решения. Фактически, таких исследований до сих пор не было проведено. В качестве альтернативы в работе предлагается рассчитывать поправочные коэффициенты in silico на основе математического моделирования с использованием цифровых двойников фантома NEMA IEC и томографической системы [1-3]. Такой подход снижает затраты и лучевую нагрузку и позволяет проводить расчеты без ограничений для различных сценариев. Целью настоящей работы является разработка нового подхода к количественной оценке патологических очагов на основе метода математического моделирования и его приложение к ОФЭКТ/КТ диагностике пациентов с заболеваниями костной системы. Методология включала имитацию сбора проекционных данных, приближенную к клиническим условиям, и реконструкцию изображений алгоритмом OSEM с постфильтрацией (фильтр Баттерворта). Анализ точности реконструированных изображений в очагах проводился с использованием коэффициента восстановления (Recovery Coefficient, RC), определяемого как отношение реконструированной активности к истинной. Выполнен системный анализ зависимости RCmax от отношения «очаг/фон» (5:1, 10:1, 20:1, 30:1), а также влияния постфильтрации. Результаты показали, что реконструкция без фильтрации приводит к нестабильности решения, росту шума и краевым артефактам, тогда как постфильтрация стабилизирует решение, но приводит к занижению активности в очагах малого диаметра (<20 мм). Для компенсации этого эффекта разработан метод восстановления истинной активности, основанный на поправочной функции, рассчитанной по данным моделирования с цифровым фантомом NEMA IEC. Показано, что RCmax слабо зависит от отношения «очаг/фон», что значительно снижает число расчетов поправочных коэффициентов. Предложенный метод позволяет получать корректные количественные оценки очагов поражения на существующем клиническом оборудовании. Это открывает новые возможности для объективной диагностики, персонализированного дозиметрического планирования в радионуклидной терапии и достоверного мониторинга ответа на лечение.

Библиографическая ссылка: Нестерова А.В.
Метод количественной диагностики в ОФЭКТ/КТ на основе математического моделирования и цифровых двойников
VI Всероссийская конференция с международным участием «МАТЕМАТИКА В МЕДИЦИНЕ», г. Екатеринбург, 25-26 июня 2026 г. 25-26 июн. 2026