Денисова Наталья Васильевна, доктор физико-математических наук, профессор, ведущий научный сотрудник,
630090, г. Новосибирск, Институтская, 4/1
Natalia V. Denisova, Professor, Leading Researcher of the Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics,
4/1, Institutskaya St., 630090, Novosibirsk
Гурко Михаил Адамович, инженер-исследователь,
630090, г. Новосибирск, Институтская, 4/1
Mikhail A. Gurko, Research Engineer, Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics,
4/1, Institutskaya St., 630090, Novosibirsk
Минин Станислав Михайлович, кандидат медицинских наук, научный сотрудник Научно-исследовательского отдела онкологии и радиотерапии Института онкологии и нейрохирургии,
630055, г. Новосибирск, ул. Речкуновская, 15
Stanislav M. Minin, MD, PhD, Researcher, Department of Oncology and Radiotherapy,
15, Rechkunovskaya St., 630055, Novosibirsk
Анашбаев Жанат Жуманалиевич, врач-радиолог отделения радиотерапии,
630055, г. Новосибирск, ул. Речкуновская, 15
Zhanat Zh. Anashbaev, MD, Radiologist, Radiotherapy Department,
15, Rechkunovskaya St., 630055, Novosibirsk
Жеравин Александр Александрович, кандидат медицинских наук, заведующий научно-исследовательским отделом онкологии и радиотерапии Института онкологии и нейрохирургии,
630055, г. Новосибирск, ул. Речкуновская, 15
Aleksandr A. Zheravin, MD, PhD, Head of the Department of Oncology and Radiotherapy,
15, Rechkunovskaya St., 630055, Novosibirsk
Самойлова Елена Анатольевна, кандидат медицинских наук, заведующая отделением радиотерапии,
630055, г. Новосибирск, ул. Речкуновская, 15
Elena A. Samoylova, MD, PhD, Head of the Radiotherapy Department,
15, Rechkunovskaya St., 630055, Novosibirsk
Красильников Сергей Эдуардович, доктор медицинских наук, профессор, директор Института онкологии и нейрохирургии,
630055, г. Новосибирск, ул. Речкуновская, 15
Sergey E. Krasilnikov, MD, Professor, Director of the Institute of Oncology and Neurosurgery,
15, Rechkunovskaya St., 630055, Novosibirsk
Целью исследования явились разработка и валидация программного комплекса (ПК) для имитационного компьютерного моделирования процедуры обследования методом ОФЭКТ/КТ пациентов с раком легких и оценки точности реконструкции опухолевых поражений.
Материалы и методы. Была проведена сцинтиграфия органов грудной клетки пациента с периферическим плоскоклеточным раком верхней доли правого легкого на двухдетекторной гамма-камере GE Discovery NM/CT 670 DR (США) с использованием высокоразрешающих коллиматоров для энергии 140 КэВ и радиофармпрепарата (РФП) 99mТс-Технетрил (МИБИ, “Диамед”, Москва). Полученные данные подвергались компьютерной обработке с использованием специализированной системы Xeleris 4.0 фирмы “GE” (США). Создан ПК, который включает программу генерирования воксельного фантома («виртуальный пациент»), программу моделирования сбора «сырых» проекционных данных («виртуальный томограф») и программу реконструкции изображений на основе алгоритма OSEM (Ordered Subset Expectation Maximization). С целью валидации созданного ПК выполнено имитационное компьютерное моделирование клинического случая. Полуколичественный сравнительный анализ изображений основывался на оценке опухоль/ фон.
Результаты. Наблюдается достаточно хорошая корреляция между клиническими «сырыми» данными, записанными с реального пациента, и проекционными данными, рассчитанными методом Монте-Карло с «виртуального пациента». Результаты сравнительного анализа показали, что на реконструированных изображениях оценка опухоль/фон занижена.
Заключение. Вопрос о точности реконструкции опухолевых поражений при использовании стандартных алгоритмов реконструкции OSEM не изучен. Этот вопрос важен при ведении пациентов с опухолевыми поражениями легких и требует изучения и систематизации. Разработанный ПК будет использоваться в последующих исследованиях для изучения ошибок и артефактов на изображениях опухолевых поражений, а также разработки подходов для их преодоления.
The aim of the study was to develop and validate a software package (SP) for computer simulation of the procedure for examining patients with lung cancer by SPECT/CT and assessing the accuracy of reconstruction of tumor lesions.
Material and Methods. Lung scintigraphy for a patient with peripheral squamous cell carcinoma of the upper lobe of the right lung was performed using a two-detector gamma camera GE Discovery NM/CT 670 DR (USA) with high-resolution collimators for an energy of 140 KeV and a radiopharmaceutical (RP) 99mTc-Technetril (MIBI, Diamed, Moscow). The data obtained were subjected to computer processing using a specialized Xeleris 4.0 system from GE (USA). The SP included a program for generating a voxel phantom (“virtual patient”), a program for modeling the “raw” data acquisition (“virtual tomograph”) and an image reconstruction based on the OSEM algorithm (Ordered Subset Expectation Maximization). In order to validate the created SP, computer simulation of the above clinical case was performed. The semi-quantitative comparative image analysis was based on a tumor/background score.
Results. There was a good correlation between clinical “raw” data recorded from a real patient and projection data calculated by the Monte Carlo method from a “virtual patient”. The results of the comparative analysis showed that the tumor/background assessment was underestimated in the reconstructed images.
Conclusion. The problem of the accuracy of the tumor lesions reconstruction by using standard OSEM reconstruction algorithms has not been studied. This issue is important in the management of patients with tumor lesions of the lungs and requires study and systematization. The SP will be used in further studies to analyze errors and artifacts in images of tumor lesions, as well as to develop approaches to overcome them.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.