b'\n_START_ARTICLE_\nTomografia emisyjna pojedynczych foton\xc3\xb3w\n_START_PARAGRAPH_\nTomografia emisyjna pojedynczych foton\xc3\xb3w, badanie SPECT (od ang. single-photon emission computed tomography) \xe2\x80\x93 tomograficzna technika z dziedziny medycyny nuklearnej, kt\xc3\xb3ra przy u\xc5\xbcyciu promieniowania gamma umo\xc5\xbcliwia tworzenie obrazu przestrzennego aktywno\xc5\x9bci biologicznej dowolnego obszaru cia\xc5\x82a pacjenta.\n_START_SECTION_\nZasady dzia\xc5\x82ania\n_START_PARAGRAPH_\nMetoda ta umo\xc5\xbcliwia wizualizacj\xc4\x99 przep\xc5\x82ywu krwi i metabolizmu danej okolicy. Wykorzystuje si\xc4\x99 w niej radiofarmaceutyki. S\xc4\x85 to zwi\xc4\x85zki chemiczne sk\xc5\x82adaj\xc4\x85ce si\xc4\x99 z dw\xc3\xb3ch element\xc3\xb3w - ze znacznika, kt\xc3\xb3ry jest radioaktywnym izotopem oraz z no\xc5\x9bnika zdolnego do osadzania si\xc4\x99 w tkankach i narz\xc4\x85dach oraz pokonywania bariery krew-m\xc3\xb3zg. No\xc5\x9bniki cz\xc4\x99sto posiadaj\xc4\x85 w\xc5\x82a\xc5\x9bciwo\xc5\x9b\xc4\x87 selektywnego wi\xc4\x85zania si\xc4\x99 z przeciwcia\xc5\x82ami kom\xc3\xb3rek nowotworowych. Osadzaj\xc4\x85 si\xc4\x99 w ilo\xc5\x9bciach proporcjonalnych do metabolizmu._NEWLINE_Radiofarmaceutyk wprowadza si\xc4\x99 do krwiobiegu w bardzo niskich st\xc4\x99\xc5\xbceniach (w zakresie od nano- do pikomolowych) i nakierowuje na okre\xc5\x9blone miejsce. W organizmie ulega on zwi\xc4\x85zaniu i przechodz\xc4\x85c przemiany nuklearne emituje promieniowanie gamma. Ilo\xc5\x9b\xc4\x87 wyemitowanego promieniowania jest zale\xc5\xbcna od poziomu akumulacji radiofarmaceutyku w danym obszarze. Promieniowanie jest mierzone bezpo\xc5\x9brednio za pomoc\xc4\x85 zewn\xc4\x99trznego detektora - kamery gamma. Do uzyskania projekcji z promieniowania emitowanego z cia\xc5\x82a pacjenta nak\xc5\x82ada si\xc4\x99 na detektor kolimator. Jego rol\xc4\x85 jest blokowanie foton\xc3\xb3w padaj\xc4\x85cych pod innym k\xc4\x85tem ni\xc5\xbc prosty. Obraz przestrzenny uzyskuje si\xc4\x99 poprzez umieszczenie g\xc5\x82owicy kamery gamma na mechanicznym wysi\xc4\x99gniku, kt\xc3\xb3ry zapewnia ruch kamery wok\xc3\xb3\xc5\x82 badanego obszaru pacjenta. Zbierane s\xc4\x85 obrazy z kolejnych po\xc5\x82o\xc5\xbce\xc5\x84 g\xc5\x82owicy, r\xc3\xb3\xc5\xbcni\xc4\x85cych si\xc4\x99 o kilka stopni, zwykle 3 do 6. W taki spos\xc3\xb3b wykonuje si\xc4\x99 pomiary z pe\xc5\x82nego obrotu wok\xc3\xb3\xc5\x82 pacjenta. W zale\xc5\xbcno\xc5\x9bci od badanego miejsca zabieg trwa od kilku do kilkudziesi\xc4\x99ciu minut. \xc2\xa0Proces ten mo\xc5\xbcna przyspieszy\xc4\x87 poprzez zastosowanie wielog\xc5\x82owicowej gamma kamery. Najcz\xc4\x99\xc5\x9bciej stosuje si\xc4\x99 kamery dwug\xc5\x82owicowe, umieszczone naprzeciw siebie. Dzi\xc4\x99ki temu, \xc5\xbce mog\xc4\x85 one dokonywa\xc4\x87 pomiar\xc3\xb3w r\xc3\xb3wnocze\xc5\x9bnie, wystarczy, \xc5\xbce wysi\xc4\x99gnik dokona tylko po\xc5\x82owy obrotu, co przyspiesza dwukrotnie ca\xc5\x82y proces. Stosuje si\xc4\x99 r\xc3\xb3wnie\xc5\xbc detektory tr\xc3\xb3jg\xc5\x82owicowe obr\xc3\xb3cone wzgl\xc4\x99dem siebie o 120 stopni, dodatkowo skracaj\xc4\x85ce ca\xc5\x82e badanie. Wszystkie pozyskane zdj\xc4\x99cia podlegaj\xc4\x85 nast\xc4\x99pnie obr\xc3\xb3bce komputerowej, kt\xc3\xb3ra stosuj\xc4\x85c odwrotn\xc4\x85 transformat\xc4\x99 Radona umo\xc5\xbcliwia stworzenie tr\xc3\xb3jwymiarowego obrazu badanego obszaru. Na podstawie utworzonego obrazu mo\xc5\xbcna okre\xc5\x9bli\xc4\x87 funkcjonalno\xc5\x9b\xc4\x87 i metabolizm tego obszaru.\n_START_SECTION_\nKardiologia\n_START_PARAGRAPH_\nW kardiologii wykonuje si\xc4\x99 badanie SPECT serca. Stosuje si\xc4\x99 je do diagnostyki choroby niedokrwiennej serca, do oceny przed zabiegami chirurgicznymi jak i przed i po zabiegach rewaskularyzacyjnych. Jest to badanie oceniaj\xc4\x85ce zmiany ukrwienia serca w czasie spoczynku i podczas wysi\xc5\x82ku lub stymulacji lekiem. Mimo \xc5\xbce ryzyko zwi\xc4\x85zane z tym badaniem jest bardzo niewielkie, to ze wzgl\xc4\x99du na obci\xc4\x85\xc5\xbcaj\xc4\x85cy charakter badania istniej\xc4\x85 przeciwwskazania do stosowania go przy zbyt zaawansowanej chorobie serca u pacjenta._NEWLINE_Badanie takie jest dwuetapowe. Pierwszym etapem jest badanie wysi\xc5\x82kowe - podawany jest do\xc5\xbcylnie lek lub wykonywana jest pr\xc3\xb3ba wysi\xc5\x82kowa. Zaraz po tym podawany jest znacznik izotopowy (\xe2\x81\xb9\xe2\x81\xb9\xe1\xb5\x90Tc-MIBI) gromadz\xc4\x85cy si\xc4\x99 w mi\xc4\x99\xc5\x9bniu sercowym w zale\xc5\xbcno\xc5\x9bci od jego ukrwienia. Nast\xc4\x99pnie po oko\xc5\x82o dw\xc3\xb3ch godzinach wykonuje si\xc4\x99 pomiar przy u\xc5\xbcyciu gamma kamery. W przypadku, gdy wyniki tego badania s\xc4\x85 nieprawid\xc5\x82owe (wyst\xc4\x99puj\xc4\x85 ubytki w gromadzeniu si\xc4\x99 znacznika), wykonuje si\xc4\x99 drugi etap - badanie spoczynkowe. Wykonuje si\xc4\x99 je po up\xc5\x82ywie tygodnia bez leku ani pr\xc3\xb3by wysi\xc5\x82kowej._NEWLINE_Dzi\xc4\x99ki temu badaniu uwidoczniaj\xc4\x85cemu perfuzj\xc4\x99 mi\xc4\x99\xc5\x9bnia sercowego w spoczynku i podczas wysi\xc5\x82ku fizycznego lub farmakologicznego ocenia si\xc4\x99 rezerw\xc4\x99 wie\xc5\x84cow\xc4\x85. Je\xc5\xbceli podczas badania wysi\xc5\x82kowego wyst\xc4\x85pi ubytek gromadzenia znacznika, kt\xc3\xb3ry nie wyst\xc4\x99puje w badaniu spoczynkowym, m\xc3\xb3wi to o ubytku przej\xc5\x9bciowym, czyli niedokrwieniu. Natomiast je\xc5\xbceli nast\xc4\x99puje on w obu badaniach \xc5\x9bwiadczy to o ubytku trwa\xc5\x82ym, czyli bli\xc5\xbanie. Prawid\xc5\x82owe wyniki tego badania nie daj\xc4\x85 pewno\xc5\x9bci braku choroby, z kolei nieprawid\xc5\x82owe s\xc4\x85 wskazaniem do wykonania bardziej szczeg\xc3\xb3\xc5\x82owych bada\xc5\x84, takich jak np. koronarografia.\n_START_SECTION_\nRekonstrukcja obrazu\n_START_PARAGRAPH_\nOstatecznym wynikiem badania jest obraz o rozdzielczo\xc5\x9bci najcz\xc4\x99\xc5\x9bciej 64x64 lub 128x128 pikseli, przy rozmiarze piksela wynosz\xc4\x85cym od 3 do 6 mm. Przyjmuje si\xc4\x99, \xc5\xbce podczas badania nale\xc5\xbcy dokona\xc4\x87 w przybli\xc5\xbceniu tyle projekcji, ile wynosi szeroko\xc5\x9b\xc4\x87 obrazu, kt\xc3\xb3ry chce si\xc4\x99 uzyska\xc4\x87. Obraz uzyskany t\xc4\x85 metod\xc4\x85 jest mniejszej rozdzielczo\xc5\x9bci i bardziej nara\xc5\xbcony na artefakty w stosunku do obraz\xc3\xb3w uzyskiwanych innymi metodami diagnostyki obrazowej, takimi jak np. pozytonowa tomografia emisyjna._NEWLINE_Istniej\xc4\x85 dwie grupy metod rekonstrukcji obrazu: metody analityczne i metody iteracyjne.\n_START_SECTION_\nMetody analityczne\n_START_PARAGRAPH_\nNajpopularniejszym algorytmem z grupy metod analitycznych rekonstrukcji obrazu jest metoda filtrowanej projekcji wstecznej (FBP, ang. the filtered back-projection algorithm). Jest on bardzo szybkim i wydajnym algorytmem, ma jednak problemy, gdy uzyskane pomiary zawieraj\xc4\x85 bardziej skomplikowane czynniki, takie jak szumy._NEWLINE_Algorytm ten zak\xc5\x82ada, \xc5\xbce rozk\xc5\x82ad aktywno\xc5\x9bci w badanym obszarze f(x,y) jak i zmierzone projekcje p(\xce\xa6,s) s\xc4\x85 funkcjami analitycznymi zdefiniowanymi na przestrzeni liczb rzeczywistych. Dzi\xc4\x99ki takiemu uproszczeniu zmierzone projekcje s\xc4\x85 transformatami Radona funkcji rozk\xc5\x82adu aktywno\xc5\x9bci:_NEWLINE_Natomiast transformacja odwrotna dana jest wzorem:_NEWLINE_Najwi\xc4\x99ksz\xc4\x85 wad\xc4\x85 tej metody s\xc4\x85 wcze\xc5\x9bniej wspomniane problemy z wykrywaniem i eliminacj\xc4\x85 szum\xc3\xb3w obrazu. Wymagany jest przez to absolutny brak ruchu u pacjenta, a wszelkie niedok\xc5\x82adno\xc5\x9bci sprz\xc4\x99tu przyczyniaj\xc4\x85 si\xc4\x99 do mniej dok\xc5\x82adnego wyniku badania. W zwi\xc4\x85zku z tym oraz rozwojem innych algorytm\xc3\xb3w metoda ta jest coraz rzadziej stosowana.\n_START_SECTION_\nMetody iteracyjne\n_START_PARAGRAPH_\nAlgorytmy z grupy metod iteracyjnych s\xc4\x85 bardziej uniwersalne i zdecydowanie lepiej sobie radz\xc4\x85 z wykrywaniem i eliminacj\xc4\x85 artefakt\xc3\xb3w. Wad\xc4\x85 ich jest niska efektywno\xc5\x9b\xc4\x87 czasowa - s\xc4\x85 zdecydowanie wolniejsze od algorytm\xc3\xb3w analitycznych. Obecnie pracuje si\xc4\x99 nad wydajnymi algorytmami iteracyjnymi, a dzi\xc4\x99ki coraz wi\xc4\x99kszym mo\xc5\xbcliwo\xc5\x9bciom obliczeniowym wsp\xc3\xb3\xc5\x82czesnych komputer\xc3\xb3w staj\xc4\x85 si\xc4\x99 one coraz cz\xc4\x99\xc5\x9bciej stosowane i s\xc4\x85 przysz\xc5\x82o\xc5\x9bci\xc4\x85 bada\xc5\x84 SPECT._NEWLINE_Wyprowadza si\xc4\x99 je z dyskretnego uj\xc4\x99cia obrazowania odzwierciedlaj\xc4\x85cego rzeczywisty proces pomiaru. Projekcje p opisywane s\xc4\x85 jako liniowa transformacja rozk\xc5\x82adu aktywno\xc5\x9bci f_NEWLINE_gdzie H jest macierz\xc4\x85 systemu opisuj\xc4\x85c\xc4\x85 wszystkie aspekty procesu pomiaru, f jest rozk\xc5\x82adem aktywno\xc5\x9bci, a p jest pr\xc3\xb3b\xc4\x85 statystyczn\xc4\x85. Ka\xc5\xbcdy element macierzy h\xe1\xb5\xa2\xe2\xb1\xbc to prawdopodobie\xc5\x84stwo, \xc5\xbce foton wyemitowany z j-tego elementu rozk\xc5\x82adu aktywno\xc5\x9bci zostanie wychwycony w i-tym elemencie projekcji. Algorytm musi znale\xc5\xba\xc4\x87 najlepszy estymator rozk\xc5\x82adu f na podstawie posiadanej pr\xc3\xb3by losowej p i znajomo\xc5\x9bci macierzy systemu H._NEWLINE_Jednym z algorytm\xc3\xb3w, dzi\xc4\x99ki kt\xc3\xb3rym mo\xc5\xbcna uzyska\xc4\x87 rozwi\xc4\x85zanie tego problemu, jest algorytm maksymalnej wiarygodno\xc5\x9bci (MLEM, ang. maximum likelihood expectation maximisation). Estymator rozk\xc5\x82adu aktywno\xc5\x9bci dla tego algorytmu dany jest wzorem:\n_START_SECTION_\nPor\xc3\xb3wnanie bada\xc5\x84 SPECT i PET\n_START_PARAGRAPH_\nMimo \xc5\xbce zar\xc3\xb3wno SPECT, jak i pozytonowa tomografia emisyjna wykorzystuj\xc4\x85 radioaktywny izotop i rejestracj\xc4\x99 promieniowania gamma istniej\xc4\x85 mi\xc4\x99dzy nimi jednak r\xc3\xb3\xc5\xbcnice. Kluczow\xc4\x85 s\xc4\x85 u\xc5\xbcywane znaczniki w obu tych badaniach. SPECT stosuje izotopy, kt\xc3\xb3re wytwarzaj\xc4\x85 promieniowanie gamma, kt\xc3\xb3re jest odczytywane bezpo\xc5\x9brednio. Natomiast w metodzie PET u\xc5\xbcywa si\xc4\x99 izotop\xc3\xb3w emituj\xc4\x85cych pozytony, kt\xc3\xb3re przebywaj\xc4\x85 drog\xc4\x99 kilku milimetr\xc3\xb3w i zderzaj\xc4\x85 si\xc4\x99 z elektronami znajduj\xc4\x85cymi si\xc4\x99 w tkance cia\xc5\x82a. Powoduje to emisj\xc4\x99 dw\xc3\xb3ch cz\xc4\x85stek gamma w przeciwnych kierunkach. P\xc3\xb3\xc5\xbaniej takie promieniowanie jest wykrywane przez detektory i mo\xc5\xbcna ustali\xc4\x87 bardzo dok\xc5\x82adnie miejsce anihilacji pary pozyton-elektron. Dzi\xc4\x99ki temu PET jest metod\xc4\x85 dok\xc5\x82adniejsz\xc4\x85, pozwalaj\xc4\x85c\xc4\x85 na tworzenie zdj\xc4\x99\xc4\x87 o wi\xc4\x99kszej rozdzielczo\xc5\x9bci. Nie pozwala jednak na badanie perfuzji i metabolizmu danego obszaru._NEWLINE_Mi\xc4\x99dzy oboma typami bada\xc5\x84 wyst\xc4\x99puje r\xc3\xb3wnie\xc5\xbc du\xc5\xbca r\xc3\xb3\xc5\xbcnica cenowa. Wykonanie badania PET kosztuje oko\xc5\x82o 3.800 dolar\xc3\xb3w, podczas gdy koszt wykonania SPECT wynosi oko\xc5\x82o 1.100 dolar\xc3\xb3w. R\xc3\xb3wnie\xc5\xbc pod wzgl\xc4\x99dem cen urz\xc4\x85dze\xc5\x84 zachodzi wielka r\xc3\xb3\xc5\xbcnica. Kamery potrzebne do przeprowadzania bada\xc5\x84 PET kosztuj\xc4\x85 od 1,5 do 3 milion\xc3\xb3w dolar\xc3\xb3w, natomiast potrzebne w przeprowadzaniu SPECT mo\xc5\xbcna zakupi\xc4\x87 za od 100 do 300 tysi\xc4\x99cy dolar\xc3\xb3w. G\xc5\x82\xc3\xb3wnym powodem tak du\xc5\xbcej r\xc3\xb3\xc5\xbcnicy w cenie bada\xc5\x84 jest to, \xc5\xbce PET wykorzystuje dro\xc5\xbcsze izotopy, kt\xc3\xb3re maj\xc4\x85 kr\xc3\xb3tszy czas po\xc5\x82owicznego rozpadu ni\xc5\xbc te potrzebne do przeprowadzenia bada\xc5\x84 metod\xc4\x85 SPECT.\n_START_SECTION_\nPor\xc3\xb3wnanie bada\xc5\x84 SPECT i tomografii komputerowej\n_START_PARAGRAPH_\nTomografia komputerowa, tak jak i SPECT, pozwala na uzyskanie obraz\xc3\xb3w przedstawiaj\xc4\x85cych przekroje badanego obiektu. Mo\xc5\xbcna ni\xc4\x85 otrzyma\xc4\x87 obraz dwuwymiarowy, jak r\xc3\xb3wnie\xc5\xbc i tr\xc3\xb3jwymiarowy w wyniku z\xc5\x82o\xc5\xbcenia projekcji badanego obszaru wykonanych z r\xc3\xb3\xc5\xbcnych kierunk\xc3\xb3w. W przeciwie\xc5\x84stwie do metody SPECT, w tomografii komputerowej nie podaje si\xc4\x99 pacjentowi radioizotopu. Zamiast tego tomograf posiada \xc5\xbar\xc3\xb3d\xc5\x82o promieniowania, kt\xc3\xb3re porusza si\xc4\x99 dooko\xc5\x82a pacjenta i wykonuje szereg prze\xc5\x9bwietle\xc5\x84 wi\xc4\x85zk\xc4\x85 promieniowania. Wi\xc4\x85zka ta pada nast\xc4\x99pnie na detektor (r\xc3\xb3wnie\xc5\xbc poruszaj\xc4\x85cy si\xc4\x99 dooko\xc5\x82a pacjenta), kt\xc3\xb3ry przesy\xc5\x82a dane o poch\xc5\x82anianiu promieniowania przez poszczeg\xc3\xb3lne tkanki. Dalej dane te s\xc4\x85 analizowane przez algorytmy komputerowe, co umo\xc5\xbcliwia uzyskanie czytelnych obraz\xc3\xb3w. Obrazy s\xc4\x85 czarno-bia\xc5\x82e i przedstawiaj\xc4\x85 struktur\xc4\x99 tkanek. W przeciwie\xc5\x84stwie do SPECT nie da si\xc4\x99 uzyska\xc4\x87 informacji o aktywno\xc5\x9bci biologicznej badanych obszar\xc3\xb3w._NEWLINE_Cz\xc4\x99sto oba badania wykonuje si\xc4\x99 razem, poniewa\xc5\xbc umo\xc5\xbcliwia to po\xc5\x82\xc4\x85czenie ich zalet. Uzyskuje si\xc4\x99 wtedy czytelny obraz przedstawiaj\xc4\x85cy wygl\xc4\x85d badanego organu, jak r\xc3\xb3wnie\xc5\xbc obraz przedstawiaj\xc4\x85cy jego aktywno\xc5\x9b\xc4\x87 metaboliczn\xc4\x85.'