Avaliação da quantificação em SPECT cardíaco utilizando mapas de atenuação com borramento tipo gaussiano

Abstract

Monte Carlo simulations have been used to validate attenuation and scattering correction methods for SPECT. The combination of a NCAT phantom, which incorporates respiratory movements and heartbeats, with the simulation process allows for a more adequate and realistic modeling of nuclear medicine data. The present work aimed at assessing the influence of the spatial resolution of attenuation coefficient maps in quantitative cardiac SPECT reconstruction. The study was based on several Monte Carlo simulations of SPECT images, with a special emphasis on NCAT 4D phantom (4D NURBS-based Cardiac Torso). It evaluated the effect of spatial resolution variation of non-uniform attenuation maps used in attenuation correction. The visual analysis of simulated reconstructed images revealed that the lack of attenuation correction produced dispersion of uptakes around myocardium and liver regions. In images corrected for attenuation, this blurring effect was replaced with the uniform activity on myocardial walls, both for the anterior and posterior walls. An increased quantitative and qualitative contrast was also observed with the application of attenuation correction. The main degrading factor in the diagnosis of myocardial perfusion in SPECT was the presence of attenuating tissue surrounding the heart, particularly near the liver. The application of the attenuation correction method in myocardial perfusion images in SPECT was significant to improve the quality of reconstructed images. The results of image profiles showed that, even with the occurrence of severe blurring in the attenuation maps, there was no significant change in the quantification of the myocardial walls, either in intensity or in contrast between the walls and the cavity. The use of low spatial resolution attenuation maps for attenuation correction did not cause the appearance of artifacts and high frequency objects, resulting in a smoother reconstructed image.

As simulações de Monte Carlo vêm sendo utilizadas para validar métodos de correção de atenuação e espalhamento em SPECT. O acoplamento à simulação de um phantom matemático como o NCAT, com movimentos respiratórios e batimentos cardíacos, permite uma modelagem ainda mais adequada e realista das aquisições em Medicina Nuclear. Este trabalho busca avaliar a influência da resolução espacial dos mapas de coeficientes de atenuação na reconstrução quantitativa em SPECT cardíaco. O estudo baseia-se em diversas simulações de Monte Carlo de imagens de SPECT, com ênfase especial no phantom matemático NCAT 4D (4D NURBSbased Cardiac Torso) e avalia o efeito da variação da resolução espacial dos mapas de atenuação não-uniformes utilizados na correção de atenuação. A análise visual das imagens simuladas reconstruídas revelou que a falta de correção de atenuação criou uma dispersão das contagens ao redor do miocárdio e do fígado. Nas imagens corrigidas para a atenuação, esse efeito de borramento foi substituído pela uniformização da atividade nas paredes do miocárdio, tanto na parede anterior como da parede posterior. Observou-se também um aumento de contraste quantitativo e qualitativo com a aplicação da correção de atenuação. O principal fator degradador do diagnóstico de perfusão miocárdica em SPECT foi a presença de tecido atenuador ao redor e nas proximidades do coração, particularmente próximo ao fígado. A aplicação do método de correção de atenuação nas imagens de perfusão miocárdica em SPECT revelou-se significante para a melhoria da qualidade das imagens reconstruídas. Os resultados dos perfis de contagem mostram que, mesmo do caso de borramento severo dos mapas de coeficiente de atenuação, não existe mudança significativa na quantificação das paredes do miocárdio, tanto com relação à intensidade quanto ao contraste entre as paredes e a cavidade. Observa-se também que a utilização dos mapas de atenuação de baixa resolução espacial na correção não provoca o surgimento de artefatos e de componentes de alta freqüência, suavizando a imagem reconstruída.