Printer Friendly

Imaging Modalities Used in Preclinical Studies/ Klinik Oncesi Calismalarda Kullanilan Goruntuleme Teknikleri.

Hangi Modalite?

Deney hayvanlarinin noninvaziv goruntulenmesinde hedeflenen amaclar dogrultusunda farkli modaliteler kullanilmaktadir. En uygun yontemin secilmesinde ilgilenilen parametre yani boyut, fonksiyon, istenilen uzaysal ve temporal rezolusyon ve sensitivite, dinamik veriye ihtiyac, tum vucut/bolgesel veri gerekliligi, cekim suresi, penetrasyon derinligi, kantitatif veriye ihtiyac, coklu/tekrarlayan calismaya ihtiyac, birden fazla hedefi ayni anda goruntuleme, hayvan turu ve maliyet gibi unsurlar etkilidir (1). Her bir yontemin kendine ozgu avantaj ve dezavantajlari mevcut olmakla birlikte iyonizan radyasyona maruziyet, cozunurluk, goruntuleme derinligi, kontrast ajanlarin kullanilabilirligi, molekuler isaretleme imkani gibi parametreler tercih edilmelerindeki en onemli etkenlerdir (Tablo 1) (2).

Lezyon boyutu tayini icin bilgisayarli tomografi (BT) ve manyetik rezonans goruntuleme (MRG) en uygun modaliteler olup tum hayvani kolaylikla tarayabilen hatta birden fazla hayvani ayni anda tarayabilen sistemler sunmaktadirlar (3). BT'de radyasyona maruziyet soz konusu olmasina ragmen, MRG'ye gore ozel mikroBT tarayicilar yardimiyla dusuk cozunurlukte ve daha kisa zamanda tarama yapma avantaji mevcuttur. Diger yandan MRG, farkli sekanslar yardimiyla sagladigi mukemmel yumusak doku kontrasti sayesinde doku odemi ve nekrozu gibi detaylari gosterme avantajina sahiptir (4). Akciger lezyonlari disinda kucuk boyutlu lezyonlari gostermede yuksek cozunurluge sahip olan MRG, tercih edilmesi gereken yontemdir. Iskelet sistemi, damarlar ve organlarin morfolojilerinin ve patolojilerinin (kalsifikasyonlar, yag miktari, anomaliler vb.) es zamanli incelenmesinde mikroBT ve mikroMRG her ikisi de kullanilabilir (3).

Klinik calismalar hastaligin prognozunu tayin etmede lezyon boyutunun yaninda morfolojik ve fonksiyonel bilgilerin de gerekli oldugunu gostermistir (1,2,3). Metabolizma, doku perfuzyonu, damarlarin yapisi, hucresel icerikler vb. hakkinda molekuler ve fonksiyonel bilgiler edinilmesi tani ve tedavide oldukca onem arz etmektedir. Bu baglamda, tek foton emisyon bilgisayarli tomografisi (SPECT) ve pozitron emisyon tomografisi (PET), hastaligin baslangic surecindeki molekuler ve biyolojik etkilesimlerin aciklanmasi, tumor metabolizmasi, tedavi yaniti monitorizasyonu, ilac gelistirme, biyodagilim, reseptor etkilesimleri, hedefe baglanma kinetiginin degerlendirilmesi vb. fonksiyonel durumlarin arastirildigi calismalar icin ideal yontemlerdir (3). Diger yontemler ile karsilastirildiginda oldukca yuksek hassasiyete sahip sistemlerdir. Kullanilan radyoaktif isaretleyiciler kontrast maddelere gore hucrenin biyomolekuler yapisini ve ozelliklerini daha az etkilemekte ve mutlak miktar tayinine olanak saglamaktadir (1). MikroSPECT ve mikroPET, birbirlerine gore farkli avantaj ve dezavantajlara sahip modaliteler olmalarindan dolayi uygulama alanina gore tercih edilmektedirler (1,3). Bununla birlikte pahali alt yapi, ozellikli personel egitimi ve radyoaktif isaretleyici gerekliligi bu modaliteler icin dezavantaj olusturmaktadir.

Tum bu bilgiler dogrultusunda, patolojik surecin ortaya cikarilmasinda anatomik, morfolojik ve fonksiyonel mekanizmalarin anlasilmasindaki gereksinimler, farkli modalitelerin birlikte kullanilmasi ihtiyacini dogurmustur. Gelisen teknolojiye paralel olarak hibrid goruntuleme yontemleri oldukca populer olmaya baslamistir. MikroSPECT/MikroBT, MikroPET/MikroBT, MikroSPECT/Mikro MRG ve MikroPET dedektoru eklenebilen MikroMRG gibi hibrid tarayicilar, deney hayvanlari arastirmalarinda ve goruntulemesinde tercih edilmektedirler (4,5,6).

Emisyon Tomografisi: SPECT ve PET

Emisyon tomografisi, anatomik bilgiden ziyade, spesifik radyofarmasotikler kullanilarak hucre metabolizmasi/cogalmasi, enzim reaksiyonlari, ligand-reseptor etkilesimleri gibi pek cok molekuler, metabolik ve fonksiyonel olaylarin in vivo olarak incelenmesine imkan taniyan noninvaziv bir modalitedir. SPECT ve PET hastaliklarin temelinin arastirilmasinda ve potansiyel tedavi metodlarinin gelistirilmesinde kullanilan guclu modalitelerdir. Norolojiden, onkoloji ve kardiyolojiye kadar genis bir uygulama alanlari vardir.

Elementlerin cok dusuk konsantrasyonlarini (pikomolar duzey) tespit edebilmeleri nedeniyle, molekuler goruntuleme icin en uygun yontemlerdir. Bu sistemlerle goruntulemede radyoaktif isaretleyiciler kullanilmaktadir. Bu isaretleyicilerin bir kismi biyoaktif molekul ve ilaclari olusturan temel elementlerin radyoizotopu iken (C-11, O-15 vb.) bir kismi da hucre icinde cesitli mekanizmalara katilabilen yapisal olmayan elementlerin izotopudur (F-18, I-123, Tc-99m vb.) (7). Radyoizotoplardan yayilan gama isinlari bu sistemler tarafindan algilanip, organizma icerisindeki dagilimlari belirlenerek uc farkli uzaysal duzlemde goruntuler elde edilmektedir. Parsiyel volum etkisi ve sacilma nedeniyle istenilen goruntu kontrastini elde etmek amaciyla dokunun grami basina verilecek doz insanlarda kullanilan dozun yaklasik 20 kati kadar olmalidir (8). Bununla birlikte vucut kutlesine uygulanabilecek miktar ve maksimum enjeksiyon volumu sinirlidir (9).

Ayrica bu modalitelerde dinamik goruntuleme ile radyoaktif isaretli molekulun zaman icinde tumor vb. hucrelere alimi ya da dolasimdan temizlenmesi olculebilir. Bu veriler ve kompartmantal modelleme ile isaretli molekullerin kinetigi ve hucresel uptake oranlari elde edilebilir ve perfuzyon (arterial faz) karakteristikleri incelenebilir. Radyoligandlarin spesifik dagilimi hakkinda, ilgi alanlari kullanilarak kantitatif veya semikantitatif veriler elde edilebilir. Bu islemler ayni ve farkli sartlar altinda tekrar edilebilir ve fizyolojik degisimler veya farmakolojik mudahaleler sonrasi degisimleri incelenebilir.

MikroSPECT

SPECT radyonuklidlerden yayilan gama isinlarini direk olarak algilayip goruntuye ceviren bir sistemdir. Farkli isotoplardan yayilan farkli enerjiye sahip gama isinlarini ayni anda goruntuleme kapasitesine sahip olmasindan dolayi eszamanli gelisen hucresel ve molekuler olaylarin incelenmesine de imkan tanir (10). SPECT'in temel komponenti olan gama kamera sistemi, kolimator, sintilasyon kristali, foton cogaltici tupler ve toplanan isinlarin goruntuye cevrildigi sistem bilgisayarindan olusmaktadir. Konvansiyonel sistemlerde iki boyutlu olarak elde edilen planar goruntulere karsilik, SPECT sistemlerinde gama kameralarin obje etrafinda donerek cesitli acilardan aldigi goruntulerden uc boyutlu tomografik goruntuler elde edilmesi mumkun olmaktadir (11).

Klinik oncesi mikroSPECT sistemlerinde yari iletken dedektorler, yuksek rezolusyonlu bolunmus kristallerin oldugu dedektorler, pozisyon duyarli foton cogaltici tupler ve coklu igne uclu (multi pinhole) kolimatorlerin kullanilmasi ile oldukca iyi cozunurluk (<1 mm) saglanabilmektedir (12). Pek cok mikroSPECT sistemindeki temel bilesenlerden birisi multipinhole (coklu igne uclu) kolimatorlerdir. Dusuk sensitivite fakat yuksek cozunurluk saglayan pinhole kolimatorlerin capina bagli olarak <10-10 molar molekullerin tespiti yapilabilmekte ve milimetrik veya submilimetrik duzeyde (0,3-0,7 mm) cozunurluk elde edilebilmektedir (13).

Pinhole kolimatorlerde elde edilen goruntunun kalitesi, kolimator ucu acikliginin capina, kolimatorun geometrik yapisina ve goruntulenecek materyalin kolimatore olan uzakligina baglidir. Kolimator duvarlarinin acisi, kolimator materyalinin atenuasyon katsayisi ve pinhole capi ideal acikligi belirler. Difilippo kendilerinin dizayn ettikleri, gama kamera dedektorlerine horizontal-lineer yerlestirilen, hayvan yataginin icerisine girebildigi, 22 adet pinhole acikligi (0,9 mm) iceren silindir seklinde (53 mm capinda, 280 mm uzunluk ve 9 mm kalinlik), kendi ekseni uzerinde donebilen bir kolimatorle yaptiklari fantom calismasinda klinik gama kamerada 0,6 mm rezolusyon elde etmislerdir (14). Daha sonralari pinhole geometride kucuk pinhole acikligi ile rezolusyon artisi elde edilirken azalan dedektor verimliligini artirmak icin her birinde pinhole kolimator takili cok sayida, sirkuler tarzda dedektorlerin kullanildigi ust uste gelmeyen (non-overlapping) sistemler gelistirilmistir (U-SPECT-An Ultra-High-Resolution Device for Molecular SmallAnimal Imaging, FastSPECT II) (15). Coklu pinhole dedektorlerin kullanildigi sistemlerin gelistirilmesi ile birlikte sadece uzaysal cozunurlukte degil sensitivite ve islem suresinde de iyilestirmeler meydana gelmistir.

Bunlarin yaninda yeni kristal materyallerinin [thallium (Tl)--cesium iodide (CsI), sodium (Na) CsI vb.] kullanima girmesi, isik cikisinda ve sistem cozunurlugunde artis ve konumsal duyarli foton cogaltici tuplerin kullanimi, sadece sensitivitenin artisina degil goruntuleme boyutunun artisina ve maliyet azalmasina da yol acmistir. Bazi yari iletken malzemeler cadmium zinc telluride ve silikon gibi gama isinlarini direkt olarak elektrik sinyallerine donusturmektedir. Bu dedektorler mukemmel uzaysal rezolusyon (0,3 mm) ve ozellikle dusuk enerjili radyonuklidler ve dual izotop uygulamalari icin iyi bir enerji rezolusyonu saglamaktadir (4,16). Pek cok mikroSPECT cihazinda pinhole dedektor kullanilmasina ragmen daha buyuk goruntu alani ve yuksek cozunurluk saglayan paralel kolimatorlu sistemlerin gelistirilmesi icin calismalar surmektedir. CsI (Na) kristalinin kullanildigi bolunmus dedektor kullanilan cift basli gama kamera HiReSPECT cihazi bunlardan birisidir (17). Ayrica kullanilan rekonstruksiyon metodlari da goruntu kalitesi uzerine etkilidir. Iteratif rekonstruksiyon, hem klinik hem de preklinik SPECT cihazlarinda en cok tercih edilen yontemdir. Yuksek iterasyonlarda daha iyi goruntu kontrasti ve rezolusyonu elde edilebilmektedir (1,2).

Tek foton yayan radyoizotoplar, hormonlar, antikorlar ve peptidler gibi pek cok endojen biyomolekulleri isaretlemek icin oldukca uygundur (18). Bu biyomolekuller gorece buyukturler ve dokuya gecisleri ve kan klirensleri dusuktur. Bu nedenle gozlem suresini uzun tutmak amaciyla daha uzun yari omurlu, kimyasal olarak stabil ve spesifik enerjiye sahip radyonuklidler ile isaretleme tercih edilmektedir.

MikroPET

PET pozitron bozunmasi sonucu, birbirine 180[degrees] zit yonde hareket eden yuksek enerjili (511 keV) gama isinlarinin, dedektorde bulunan kristaller tarafindan isik sinyallerine donusturulerek kristalin arkasinda yer alan ve konum belirleme ozelligine sahip PMT'lerin vasitasiyla cogaltilip elektrik sinyalleri haline getirilmesi ve sistem bilgisayari tarafindan da cesitli rekonstruksiyon islemleri sonucunda uc boyutlu goruntuler elde edilmesi mantigina dayanmaktadir (19).

Ideal bir klinik oncesi PET tarayicisinin karakteristikleri; submilimetre duzeyinde uzaysal rezolusyon, yuksek sensitivite, goruntulenecek hayvana gore yeterli dedektor capi, iyi bir temporal rezolusyon ve coklu goruntuleme sistemlerine uyabilirlik olarak siralanabilir (20). Bu sistemin performansini belirleyen en onemli etkenler kristallerin yapisi ve dedektorlerin dizaynidir. MikroPET dedektorleri, lutesyum ortosilikat, lutesyum-yitriyum ortosilikat veya gadolinyum ortosilikat gibi daha fazla isik uretimi yapabilen, daha sensitive, yuksek cozunurluk saglayan (0,7 mm) ve hizli inorganik kristallerden uretilmektedir (21,22). Sistem kristalinin foton durdurma gucu, dedeksiyon kapasitesi ve sintilasyon verimine gore cozunurluk ve goruntuleme kalitesi degismektedir. Dedektorlerin de halka seklinde dizayn edilmis olmasi tercih edilmektedir. Fakat PET sistemlerinde kolimator bulunmamasi, pozitron erisim mesafesi, lineer olmayan ve tesadufi fotonlarin dedeksiyonu gibi sistemsel nedenlerden dolayi uzaysal resolusyon SPECT sistemlerindeki kadar (0,3 mm) olamamaktadir (23).

MikroPET sistemlerinde uzaysal cozunurlugun arttirilabilmesi amaciyla kristal yapisi elementinin uzun ve ince yapida yani kucuk hacimlerde olmasi (~1 [mm.sup.3]), kristaller arasindaki boslugun azalmasi (packing fraction) ve boylece gorus alanindaki [Field of View (FOV)] kristal sayisinin artmasi saglanmaya calisilmaktadir. Kristal boyunun fazla uzun olmasi da etkilesim derinligi ve uzaklik hatasi olarak bilinen uzaysal cozunurlugu azaltan bir etkiye yol acabilir. Bu durumu ortadan kaldirmak icin de kucuk kristal kullanimi veya kristal icindeki etkilesim derinliginin olculmesi yapilabilir (24,25,26). Boylece mutlak duyarlilik olarak bilinen, verilen radyoaktivitenin cihaz tarafindan toplanma verimliligi yani cihaz gorus alanindaki birim radyoaktivite basina sayim hizi (cps/ Bq) artirilmis olur. Bilindigi uzere bir sistemin kisa zaman araliginda cok sayim elde etmesi yuksek saptama verimliligine ya da yuksek duyarliga sahip oldugunu gostermektedir.

En yaygin olarak kullanilan radyoizotop, yari omru digerlerine gore nispeten uzun olan flor-18 (F-18)'dir. Ozellikle onkolojik calismalarda tercih edilen PET radyofarmasotikleri, malign hucrelerdeki artmis glikoz kullanimi, reseptor ekspresyonu, DNA sentezi ve aminoasit kullanimi gibi farkliliklarin tespitine yonelik olarak gelistirilmistir (27). Kullanilan radyoizotoplarin yari omurleri SPECT ajanlarina gore daha kisadir. Goruntulerin yorumlanmasinda radyofarmasotiklerin normal biyodagilimi disindaki zemin aktiviteye oranla artmis birikim gosterdigi odaklar degerlendirilmektedir. PET'in sagladigi en onemli avantajlardan birisi de bu birikim odaklarindaki aktivitenin sayisallastirilabilmesidir (28). Belirlenen odaklarin maksimum aktivite tutulumu yogunlugu, vucuttaki ortalama aktiviteye oranlanarak maksimum standardize edilmis uptake degeri (SUVmax) adi verilen semikantitatif bir deger elde edilir. SUVmax: Secilen alandaki ortalama aktivite (mCi/mL)/Enjekte edilen doz (mCi)/vucut agirligi (kg). Bu degeri plazma glukoz duzeyi, radyofarmasotik enjeksiyonundan sonra gecen sure, vucut agirligi veya vucut yuzey olcumu, belirlenen alanin buyuklugu, tarayici sistemin rezolusyonu, rekonstruksiyon ve atenuasyon duzeltmenin tipi gibi faktorler etkiler (29,30).

MikroBT

BT X isinlarinin dokulardan gecisi sirasinda zayiflamasi ozelliginden faydalanilarak volum elementi vokselden elde edilen veriler yardimiyla kesitsel ve uc boyutlu goruntuler elde edilen bir yontemdir (31). Tipik bir BT sistemi, incelenecek obje etrafinda donebilen bir X isini tupu ve karsisina yerlestirilmis iki boyutlu dedektorden olusmaktadir. X isininin zayiflamasi doku dansitesine ve ilgili vokseldeki elementin atom numarasina baglidir. Yuksek atom numarali ve yuksek dansiteli dokular (ornegin; kemik) keskin kontrastli mukemmel goruntuler verirken, dusuk dansiteli dokular kotu bir goruntu verecegi icin ayirici tanida kontrast ajanlar kullanmayi gerektirebilmektedir (31,32).

Klinik oncesi goruntulemede kullanilan mikroBT sistemlerinde maksimum uzaysal rezolusyona ulasmak ve sinyal/gurultu oranini optimize etmek icin bazi duzenlemeler yapilmistir. X isini tupleri modifiye edilerek, "mikro odak" olarak adlandirilan cok kucuk odakli tupler kullanilir (33). Ayrica 1 veya daha kucuk voksel boyutlari ile cok yuksek cozunurlukte (10 [micro]m) uc boyutlu goruntuler uretmek icin, dokularin X isinini zayiflatma ozelliklerindeki farkliliklari kullanan MicroBT, cok kucuk bir objeyi, mikro odakli X isinlari kullanarak ve yuksek cozunurluklu bir dedektor ile birlestirerek iyi bir goruntu elde etmesiyle klasik BT'den farklidir. In vivo mikroBT sistemlerinde incelenecek canli organizma donen bir tarayici icinde sabit kalirken, in vitro mikroBT sistemlerde bir aparata yerlestirilen materyalin kendisi donmektedir (34). In vitro tarayicilarda cok yuksek kontrast ve cok yuksek cozunurluk (5-50 [micro]m) elde etme imkani bulunmaktadir. Bunun icin X-ray kaynaginin olcusu de cok kucuk olmalidir. Taranacak numune tarama boyunca 360 dondurulur. Tarama suresi 10-300 dk. surebilir. Mikro-odakli X isini tuplerinin dusuk guc seviyelerinden dolayi tarama zamani uzundur. Verilen ve akumule olan radyasyon dozuna dikkat edilmelidir. Farelerde [LD.sub.50/30] dozunun 5-7,6 Gy arasinda degistigi bildirilmistir (9).

Radyasyon dozu ve yumusak dokulardaki dusuk kontrast BT'nin dezavantajlaridir. Bununla birlikte yeni gelistirilen veri toplama ve rekonstruksiyon metodlarindaki ilerlemeler sayesinde mikroBT'nin goruntuleme kalitesi de artmaya devam etmektedir (35). MikroBT sistemlerinde en yaygin kullanilan rekonstruksiyon algoritmi Filtered Back Projection'dur (FBP). Ince uzun cizgiler ve golgelenme gibi FBP rekonstruksiyonundan olusan duzensiz-acisal dagilima sahip artifaktlar, toplam varyasyon (TV) minimizasyonu ve es zamanli cebirsel rekonstruksiyon teknigi (SART) kullanilarak goruntu kalitesi iyilestirilebilir. SART-TV ozellikle kardiyolojik calismalar icin 4D-kardiyak mikroBT sistemlerde kullanilmaktadir (36).

MikroBT'nin yumusak dokulardaki molekuler ve fonksiyonel bilgi saglama kapasitesini artirmak amaciyla kontrast maddeler de kullanilmaktadir. Dusuk molekul agirlikli ve kan havuzu goruntulemede kullanilan vaskuler ajanlar, iyotlu lipozomal ajanlar ve nanopartikuler kontrastli ajanlar sayesinde molekuler goruntulemeye BT'nin kapilari acilmaya baslamistir (37). Ozellikle spektral mikroBT icin nanopartikuler hedefe ozel ajanlarin gelistirilmesi onemlidir.

MikroMRG

Uc boyutlu goruntulemeye dayali manyetik rezonans goruntuleme (MRG), kuantum fiziginin tip alanindaki en yenilikci, cok yonlu ve kullanisli bir modalitesidir. Yumusak dokuda iyonize radyasyon vermeden yuksek kontrastli tum vucut in vivo goruntuleme saglayabilmektedir. 1,5-3 Tesla MRG tarayicilari tavsan gibi hayvanlari goruntulemek icin kullanilmakla birlikte mikroMRG sistemlerinde 4,7 ve uzeri tesla mikroMRG sistemleri ile yuksek rezolusyonlu (25 [micro]m) mukemmel yumusak doku goruntulemesi saglanabilmektedir (38).

MRG goruntuleme, eksternal bir manyetik alanda ozellikle hidrojen atomlarindaki protonlarin spin hareketlerinin radyofrekans (RF) impulslari ile degisimine dayali bir modalitedir. T1 ve T2 fazlari vardir. MikroMRG sistemlerde ince anatomik detaylari gormek amaciyla daha iyi bir cozunurluk ve yuksek sinyal/ gurultu (SNR) orani saglamak icin daha guclu homojen bir manyetik alan (en az 4,7 tesla, ideali 7 tesla ve uzeri), ozellestirilmis koiller ve RF zincirleri dizayn edilmistir (2). Klinik MRG'de voksel boyutu 1,5 x 1, 5 x 10 [mm.sup.3] ve hacim 23 mL iken, micro MRG'de 100 x 100 x 500 [mm.sup.3] ile voksel boyutu 3000 kez daha kucuktur ve hacim 5 nL'dir. MikroMRG'de 21 teslaya kadar cikabilen guclu manyetik alanda super iletkenlik icin gereken sogutma sivi helyum yerine kriyojen manyetik sistemler ile saglanmaktadir (2). Manyetik alanin gucu arttikca ve koil (bobin) boyutu azaldikca SNR artmaktadir. Ayrica islem suresinin uzamasi da goruntu kalitesinde iyilesme saglamakla birlikte hareket artifaktlarina yol acabilmektedir ve bu durum da anestezi gerekliligini beraberinde getirmektedir. Magnetin capi 16-30 cm capinda olmakla birlikte RF ve gradyan bobinleri yerlestirildikten sonra kalan aciklik 5-15 cm civarindadir.

Manyetik mikro cevreyi degistirerek daha yuksek hedef doku kontrasti saglayan, MRG kontrast ajanlari yani paramanyetik selatorler de (gadolinyum-T1, manganez-T2, superoksit paramanyetik demir oksit-T2) kullanilmaktadir (2). Ayrica analiz tekniklerinde de bazi modifikasyonlar yapilmis ve ozel yontemler gelistirilmistir. Hemoglobin konsantrasyonunun olcumu araciligi ile kanin oksijenizasyonunu degerlendiren ve boylece beyindeki aktive alanlari gosterebilen Fonksiyonel MRG, dokulardaki protonlarin hareketlerini tespit ederek doku difuzyon kapasitesini degerlendiren difuzyon MRG, dokulardaki kimyasallar ve metabolitlerin konsantrasyonlarinin tespitine dayali MRG spektroskopi bu yontemlerdendir (2,3). Boylece yuksek cozunurlukte dokularin icerigi, perfuzyonu, oksijenizasyonu ve metabolizmasi hakkinda tek seansta radyasyon maruziyeti olmaksizin bilgi edinilebilmektedir. MicroMRG klinik oncesi kardiyolojik ve onkolojik arastirmalarin onemli bir parcasidir. Ayrica tendon, kikirdak, ligamentler gibi kas-iskelet sistemi dokularinin degerlendirilmesinde de oldukca basarilidir. Fakat gercek zamanli kan akimi calismalari icin uygun degildir.

Hibrid Sistemler

BT ve MRG'nin SPECT ve PET sistemlerine eklenmesi hem anatomik referans hem de atenuasyon duzeltme saglar. Es zamanli veya sirali veri toplama islemleri gerceklestirilir. Multi-pinhol kolimatorlerin ve yuksek cozunurluklu dedektorlerin kullanilmasiyla molekuler duzeyde bilgi ve submilimetrik boyutta yuksek cozunurluk saglayan SPECT ve PET sistemlerine anatomik bilgi veren BT ve MRG'nin eklenmesi ile ortaya cikan PET/BT, PET/MRG, SPECT/BT ve SPECT/MRG sistemleri ozellikle kucuk boyutlu nesnelerin goruntulenmesinde avantaj saglamaktadir. Bazi sistemlerde bir ucuncu modalite de PET/SPECT/BT bulunmaktadir. Acikligin 17 cm oldugu bu sistemde alt sistemler ortak bir portalda birlestirilmistir (5).

SonzamanlardapopulerolmayabaslayanmikroSPECT/ mikroMRG sistemlerinde MRG'nin mukemmel yumusak doku kontrasti ile SPECT'in yuksek rezolusyonunun bir araya getirilmesi ile daha uzun sureli gozlem imkani ve onkolojik, immunolojik ve ilac gelistirme calismalarinda yeni birtakim yontemler kullanilmasina imkan bulunmustur. (6,39). Yuksek rezolusyon avantajindan faydalanabilmek amaciyla PET dedektoru eklenebilen, silikon PMT'lerin kullanildigi SiPM-MRG/PET (hyperionIID-a digital-SiPM-based MRG-compatible PET insert) sitemi de hem anatomik hem fonksiyonel bilginin daha detayli elde edilmesi amaciyla gelistirilen bir modalitedir (40).

Bu gelismelere paralel olarak da arastirmalar, floresan veya radyonuklidlerle isaretli, lipid kapli ajanlar gibi multisistem goruntuleme ajanlari gelistirmeye odaklanmistir (41).

Finansal Destek: Makalenin hazirlanmasinda finansal destek alinmamistir.

DOI: 10.4274/nts.galenos.2019.0004

Kaynaklar

(1.) Rowland DJ, Cherry SR. Small-animal preclinical nuclear medicine instrumentation and methodology. Semin Nucl Med 2008;38:209-222.

(2.) Lauber DT, Fulop A, Kovacs T, et al. State of the art in vivo imaging techniques for laboratory animals. Lab Anim 2017;51:465-478.

(3.) Fabian Kiessling, Bernd J. Pichler. Imaging Modalities and Probes. In: Small Animal Imaging. New York: Springer; 2011:119-293.

(4.) Franc BL, Acton PD, Mari C, et al. Small-animal SPECT and SPECT/CT: important tools for preclinical investigation. J Nucl Med 2008;49:1651-1663.

(5.) Sanchez F, Orero A, Soriano A, et al. ALBIRA: A small animal PET/SPECT/CT imaging system. Med Phys 2013;40:051906.

(6.) Goetz C, Breton E, Choquet P, et al. SPECT low-field MRI system for small-animal imaging. J Nucl Med 2008;49:88-93.

(7.) Imam SK. Molecular nuclear imaging: the radiopharmaceuticals (review). Cancer Biother Radiopharm 2005;20:163-172.

(8.) Ritman EL. Current status of developments and applications of micro-CT. Annu Rev Biomed Eng. 2011;13:531-52.

(9.) Carlson SK. Small animal absorbed radiation dose from serial micro-computed tomography imaging. Mol Imaging Biol 2007;9:78-82.

(10.) Esquinas PL, Rodrfguez-Rodrfguez C, Esposito TVF, et al. Dual SPECT imaging of 111In and 67Ga to simultaneously determine in vivo the pharmacokinetics of different radiopharmaceuticals: a quantitative tool in pre-clinical research. Phys Med Biol 2018;63:235029.

(11.) Peterson TE, Furenlid LR.SPECT detectors: the Anger Camera and beyond. Phys Med Biol 2011;56:145-182.

(12.) Golestani R, Wu C, Tio RA, et al. Small-animal SPECT and SPECT/CT: application in cardiovascular research. Eur J Nucl Med Mol Imaging 2010;37:1766-1777.

(13.) Cunha L, Horvath I, Ferreira S, et al. Preclinical Imaging: an Essential Ally in Modern Biosciences Li'dia Cunha. Mol Diagn Ther 2014;18:153-173.

(14.) Difilippo FP. Design and performance of a multi-pinhole collimation device for small animal imaging with clinical SPECT and SPECT-CT scanners. Phys Med Biol 2008;53:4185-4201.

(15.) van der Have F, Vastenhouw B, Ramakers RM, et all. U-SPECTII: An Ultra-High-Resolution Device for Molecular SmallAnimal Imaging. J Nucl Med. 2009;50:599-605.

(16.) Kim H, Furenlid LR, Crawford M, et al. SemiSPECT: a smallanimal single-photon emission computed tomography (SPECT) imager based on eight cadmium zinc telluride (CZT) detector arrays. Med Phys 2006;33:465-474.

(17.) S. Sajedi, N. Zeraatkar, V. Moji, et al. Design and development of a high resolution animal SPECT scanner dedicated for rat and mouse imaging Nucl Instrum Methods Phys Res A 2014;741;169-176.

(18.) Khalil MM, Tremoleda JL, Bayomy TB, et al. Molecular SPECT Imaging: An Overview. Int J Mol Imaging 2011:796025.

(19.) Fahey FH. PET instrumentation. Radiol Clin North Am 2001;39:919-929.

(20.) Cutler PD, Cherry SR, Hoffman EJ, et al. Design features and performance of a PET system for animal research. J Nucl Med 1992;33:595-604.

(21.) Schnockel U, Hermann S, Stegger L, et al. Small-animal PET: a promising, noninvasive tool in pre-clinical research. Eur J Pharm Biopharm 2010;74:50-54.

(22.) Tai YC, Laforest R. Instrumentation aspects of animal PET. Annu Rev Biomed Eng 2005;7:255-285

(23.) Yao R, Lecomte R, Crawford ES. Small-animal PET: what is it, and why do we need it? J Nucl Med Technol 2012;40:157165.

(24.) Herschman HR1Micro-PET imaging and small animal models of disease. Curr Opin Immunol. 2003;15:378-384.

(25.) Vaska P1, Rubins DJ, Alexoff DL, et al. Quantitative imaging with the micro-PET small-animal PET tomograph. Int Rev Neurobiol 2006;73:191-218.

(26.) Myers R, Hume S. Small animal PET. Eur Neuropsychopharmacol 2002;12:545-555.

(27.) Delbeke D. Oncological applications of FDG PET imaging: Brain tumors, colorectal cancer, lymphoma, and melanoma. J Nucl Med 1999;40:591-603.

(28.) Vaska P, Rubins DJ, Alexoff DL, et al. Quantitative imaging with the micro-PET small-animal PET tomograph. Int Rev Neurobiol 2006;73:191-218.

(29.) Schoder H, Erdi YE, Chao K, et al. Clinical implications of different image reconstruction parameters of interpretation of whole-body PET studies in cancer patients. J Nucl Med. 2004;45:559-566.

(30.) Shalom RB, Valdivia AY, Blaufox MD. PET imaging in oncology. Sem Nucl Med 2000;30:150-185.

(31.) Clark DP1, Badea CT. Micro-CT of rodents: state-of-the-art and future perspectives. Phys Med 2014;30:619-634.

(32.) Hedgire SS, Baliyan V, Ghoshhajra BB, et al. Recent advances in cardiac computed tomography dose reduction strategies: a review of scientific evidence and technical developments. J Med Imaging 2017;4:031211.

(33.) Paulus MJ, Gleason SS, Kennel SJ, et al. High resolution X-ray computed tomography: an emerging tool for small animal cancer research. Neoplasia 2000;2:62-70.

(34.) Boerckel JD, Mason DE, McDermott AM, et al. Microcomputed tomography: approaches and applications in bioengineering. Stem Cell Res Ther 2014;5:144-149.

(35.) Geyer LL, Schoepf UJ, Meinel FG et al. State of the art: iterative CT reconstruction techniques. Radiology 2015;27:339-357.

(36.) Ritschl L1, Sawall S, Knaup M, et al. Iterative 4D cardiac microCT image reconstruction using an adaptive spatio-temporal sparsity prior. Phys Med Biol 2012;57:1517-1525.

(37.) Ren L1, Ghani MU, Wu D The impact of spectral filtration on image quality in micro-CT system. J Appl Clin Med Phys 2016;17:301-315.

(38.) Louisa Bokacheva, Ellen Ackerstaff, H. Carl LeKaye, et al. High field small animal magnetic resonance oncology studies. Phys Med Biol 2014;59:65-127.

(39.) Hutton BF, Occhipinti M, Kuehne A, et al. Development of clinical simultaneous SPECT/MRI. Br J Radiol 2016;20160690.

(40.) Stortz G, Thiessen JD, Bishop D. Performance of a PET insert for high-resolution small-animal PET/MRI at 7 Tesla. J Nucl Med 2018;59:536-542.

(41.) Tartis MS, Kruse DE, Zheng H, Zhang H, Kheirolomoom A, Marik J, et al. Dynamic microPET imaging of ultrasound contrast agents and lipid delivery. J Controlled Release 2008;131:160-166.

[iD] Seyhan Karacavus

Saglik Bilimleri Universitesi, Kayseri Egitim ve Arastirma Hastanesi, Nukleer Tip Klinigi, Kayseri, Turkiye

Yazisma Adresi/Address for Correspondence

Doc. Dr. Seyhan Karacavus, Saglik Bilimleri Universitesi, Kayseri Egitim ve Arastirma Hastanesi, Nukleer Tip Klinigi, Kayseri, Turkiye

E-posta: seyhan.karacavus@sbu.edu.tr ORCID ID: orcid.org/0000-0002-0651-6441
Tablo 1. Klinik oncesi goruntuleme sistemlerinin temel
karakteristikleri

         Radysayon turu         En iyi        Molekuler/kontrast ajan
                                rezolusyon

SPECT    Iyonizan ([gamma])     0,25 mm       [gamma] isini yayici
                                              ajanlarla isaretli
                                              bilesikler

PET      Iyonizan               0,7 mm        Pozitron yayici
         ([beta]+, [gamma])                   ajanlarla isaretli
                                              bilesikler

BT       Iyonizan (X-isini)     10 mm         Radyoopak kontrast
                                              maddeler

MRG      Noniyonizan            25 mm         Paramanyetik
         (elektromanyetik)                    selatorler (gadolinyum,
                                              superparamanyetik demir
                                              oksit nanopartikuller)

         Avantaj                     Sinirlamalar

SPECT    Uzun yari omurlu,           PET'e gore dusuk
         spesifik aktiviteli         sensitivite, buyuk
         radyonuklidler, yuksek      molekuler ajanlar
         rezolusyon

PET      Yuksek sensitivite, dogru   Kisa yari omurlu
         nicel, molekuler ve         ajanlar, sinirli
         fonksiyonel bilgi           uzaysal rezolusyon

BT       Yuksek uzaysal              Kotu yumusak doku
         rezolusyon, akciger ve      kontrasti, radyasyon
         kemik goruntuleme           maruziyeti

MRG      Yuksek rezolusyon, yuksek   Dusuk sensitivite,
         yumusak doku kontrasti,     uzun goruntuleme
         anatomik ve molekuler       suresi, anestezi
         bilgi                       gerekliligi

SPECT: Tek foton emisyon tomografisi, [gamma]: Gama, [beta]+: Beta
pozitif, PET: Pozitron emisyon tomografisi, BT: Bilgisayarli
tomografi, MRG: Manyetik rezonans goruntuleme
COPYRIGHT 2019 Galenos Yayinevi Tic. Ltd.
No portion of this article can be reproduced without the express written permission from the copyright holder.
Copyright 2019 Gale, Cengage Learning. All rights reserved.

Article Details
Printer friendly Cite/link Email Feedback
Author:Karacavus, Seyhan
Publication:Nuclear Medicine Seminars
Article Type:Report
Geographic Code:7TURK
Date:Mar 1, 2019
Words:3756
Previous Article:Imaging Probes Used in Multiple Imaging System (Dual Modality Probes)/Birden Fazla Goruntuleme Sisteminde Kullanilabilen Goruntuleme Problari (Dual...
Next Article:Breast Cancer Models/Meme Kanseri Modelleri.
Topics:

Terms of use | Privacy policy | Copyright © 2020 Farlex, Inc. | Feedback | For webmasters