Optimisation des paramètres d'acquisition et de reconstruction en tomoscintigraphie myocardique synchronisée à l'électrocardiogramme (gated SPECT)

Optimization of gated myocardial perfusion single-photon emission computed tomography (gated SPECT) acquisition and reconstruction parameters

• Auteur / Autrice : Alain Manrique
• Direction : Pierre Vera
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie biologique et médical
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris 12

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fonction ventriculaire gauche

Tomographie d'émission monophotonique

Mots clés libres

Tomographie d'émission monophotonique synchronisée

Perfusion myocardique

Résumé

Au cours de ce travail de thèse, nous avons exploré l'impact de paramètres d'acquisition et de reconstruction sur l'évaluation de la fonction ventriculaire gauche en gated SPECT. Des résultats significatifs ont été obtenus sur des populations sélectionnées, sur fantôme organomorphe, ou par simulation. Les conclusions peuvent être résumées ainsi : La fraction d'éjection ventriculaire gauche mesurée en gated SPECT est sous-estimée en comparaison à l'angioscintigraphie. Elle est dépendante de l'échantillonnage temporel à l'acquisition. L'augmentation de l'échantillonnage à 16 intervalles par cycle améliore significativement la corrélation et la concordance par rapport à l'angioscintigraphie. Lorsque l'on compare les influences du traceur (Tl-201 ou Tc-99m-sestamibi) et de l'échantillonnage temporel (8 ou 16 intervalles), ce dernier est de loin facteur le plus important. La détection du rayonnement diffusé lors de l'acquisition et sa correction par une méthode de déconvolution spectrale ont eu un impact significatif sur l'évaluation des volumes. Enfin, la séquence d'acquisition de l'imagerie (effort-repos ou repos-effort) ainsi que la présence d'anomalies de perfusion influencent significativement la mesure des volumes et de la fraction d'éjection. Concernant les paramètres de reconstruction, le type de filtre et de zoom à la reconstruction influencent de façon significative les mesures de volume, et donc le calcul de la fraction d'éjection. L'évaluation des volumes et le calcul de fraction d'éjection sont dépendants de la méthode de calcul utilisée (Stanford ou Cedars Sinai), cette différence incitant à utiliser le même logiciel lorsqu'il s'agit de suivre une population. Avec la méthode de Stanford, l'erreur de mesure des volumes augmente avec la taille de l'infarctus. Enfin, les paramètres de reconstruction qui favorisent la résolution spatiale et compensent les conséquences du rayonnement diffusé améliorent la mesure des volumes.

In this work, we explored the impact of several acquisition and reconstruction parameters on the evaluation of left ventricular function using gated SPECT. Significant results were obtained in selected populations, and using anthropomorphic phantom or mathematical simulations. The main conclusions are as follows: Gated SPECT left ventricular ejection fraction was underestimated compared to planar radionuclide angiography, and depends on temporal sampling. Increasing temporal sampling to 16-interval gating provided a higher correlation and agreement compared to planar radionuclide angiography. When comparing the respective influences of radiotracers (Tl-201 or Tc-99m-sestamibi) and temporal sampling (8 vs. 16 bins), the latter had the most important effect. Scatter detection during the acquisition process, and its correction using a spectral deconvolution method had a significant impact on volume measurements. Finally, in a computer simulation using the MCAT phantom, we demonstrated that both the acquisition sequence of gated SPECT imaging (stress-rest vs. Rest-stress) and perfusion abnormalities significantly influenced volumes and ejection fraction measurements. Regarding reconstruction parameters, filtering and zooming influenced volume assessment, and ejection fraction calculation. Using the Stanford method, the error in volume assessment was increased with myocardial infarction size. Actually, volume and ejection fraction evaluations were dependent on the 3-dimensional method used for assessment (Stanford vs. Cedars Sinai), leading to recommend to use the same method for serial patients evaluation. Finally, reconstruction parameters that favor spatial resolution or compensate for the consequences of scatter detection increased the accuracy of volume measurement.