基于99mTc和177Lu的 SPECT-CT 纹理分析:筛选稳健特征助力临床研究

【字体: 时间:2025年04月18日 来源:EJNMMI Physics 3.0

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  为解决核医学纹理分析特征在临床研究中缺乏稳健性和可重复性问题,研究人员开展的 SPECT 纹理分析特征研究。通过实验,筛选出了的 39 个和的 33 个稳健特征,为 SPECT 临床应用提供了重要依据。

  在医学成像领域,纹理分析(Textural Analysis)近年来发展迅速,在 CT、MRI 以及正电子发射断层扫描(PET)等技术中广泛应用,可用于测量或预测多种癌症的治疗反应。然而,在单光子发射计算机断层扫描(SPECT)中的应用却相对有限。而且,许多临床研究发现,已有的纹理分析特征在不同研究中心之间缺乏可重复性,所选特征或多因素模型在不同患者群体或不同成像参数下无法提供一致的预后或诊断价值。这主要是因为使用了非稳健的特征。为了解决这些问题,来自英国格拉斯哥大学(University of Glasgow)、NHS Greater Glasgow & Clyde 临床物理与生物工程系、格拉斯哥大学数学与统计学院以及加特诺韦尔综合医院(Gartnavel General Hospital)核医学科的研究人员,开展了关于的 SPECT 纹理分析特征的研究 。该研究成果发表在《EJNMMI Physics》上,对推动 SPECT 在临床研究中的应用具有重要意义。
研究人员采用了以下关键技术方法:首先,使用均匀圆柱体模和定制的 “Revolver” 体模。均匀体模用于测试纹理分析特征对体积的依赖性,“Revolver” 体模用于测试特征的可重复性。然后,在西门子 Intevo Bold 伽马相机上进行图像采集,针对使用不同的准直器和能量窗。最后,利用 Lifex v6.3 软件进行特征提取,通过分析特征与体积的相关性以及变异系数(Coefficient of Variation,CoV)来筛选特征。

研究结果如下:

  • 体积依赖性:研究人员绘制了两种放射性核素的 67 个特征与体积的依赖关系图。发现所有收敛特征在体积低于约 25ml 时都表现出体积依赖性。通过目视检查确定了随着体积增加而收敛的特征,那些表现出非收敛行为的特征被排除进一步分析1
  • 非均匀体积的可重复性:对 “Revolver” 体模重建图像进行分析,计算每个特征在四次扫描中的变异系数。结果显示,超过欧洲核医学协会(EANM)和核医学与分子影像学会(SNMMI)放射组学指南建议的 10% CoV 阈值的特征被排除2
  • 最终特征筛选:将体积依赖性和 “Revolver” 体模实验中剩余的特征相结合,得到了可能适用于临床研究的特征列表。其中,有 39 个特征,有 33 个特征3

研究结论和讨论部分指出,该研究证明了核医学纹理分析指南中使用体模进行质量保证和特征筛选的技术,可应用于放射性药物的 SPECT 研究。但特征的筛选依赖于当地的采集和重建参数,需要其他中心进行验证。此外,研究还存在一些局限性,如体模实验无法完全模拟临床病变的复杂性,未研究分割算法对特征可重复性的影响等。尽管如此,该研究为 SPECT 在临床研究中使用纹理分析特征奠定了基础,有望推动更多中心开展相关研究,促进 SPECT 在临床中的应用,提高对疾病的诊断和治疗水平。
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