Synthetic Attenuation Correction Maps for SPECT Imaging Using Deep Learning: A Study on Myocardial Perfusion Imaging.

(1) Background: The CT-based attenuation correction of SPECT images is essential for obtaining accurate quantitative images in cardiovascular imaging. However, there are still many SPECT cameras without associated CT scanners throughout the world, especially in developing countries. Performing additional CT scans implies troublesome planning logistics and larger radiation doses for patients, making it a suboptimal solution. Deep learning (DL) offers a revolutionary way to generate complementary images for individual patients at a large scale. Hence, we aimed to generate linear attenuation coefficient maps from SPECT emission images reconstructed without attenuation correction using deep learning. (2) Methods: A total of 384 SPECT myocardial perfusion studies that used 99mTc-sestamibi were included. A DL model based on a 2D U-Net architecture was trained using information from 312 patients. The quality of the generated synthetic attenuation correction maps (ACMs) and reconstructed emission values were evaluated using three metrics and compared to standard-of-care data using Bland-Altman plots. Finally, a quantitative evaluation of myocardial uptake was performed, followed by a semi-quantitative evaluation of myocardial perfusion. (3) Results: In a test set of 66 test patients, the ACM quality metrics were MSSIM = 0.97 ± 0.001 and NMAE = 3.08 ± 1.26 (%), and the reconstructed emission quality metrics were MSSIM = 0.99 ± 0.003 and NMAE = 0.23 ± 0.13 (%). The 95% limits of agreement (LoAs) at the voxel level for reconstructed SPECT images were: [-9.04; 9.00]%, and for the segment level, they were [-11; 10]%. The 95% LoAs for the Summed Stress Score values between the images reconstructed were [-2.8, 3.0]. When global perfusion scores were assessed, only 2 out of 66 patients showed changes in perfusion categories. (4) Conclusion: Deep learning can generate accurate attenuation correction maps from non-attenuation-corrected cardiac SPECT images. These high-quality attenuation maps are suitable for attenuation correction in myocardial perfusion SPECT imaging and could obviate the need for additional imaging in standalone SPECT scanners.

Evaluación por Monte Carlo de los métodos de corrección de dispersión con empleando colimador pinhole / Monte Carlo evaluation of scattering correction methods in studies using pinhole collimator

La dispersión es un efecto significativo a corregir para la cuantificación de actividad. El objetivo del trabajo fue estimar la influencia de la dispersión en estudios de tiroides con 131I y colimador pinhole (5 mm) empleando el método de Monte Carlo (MC) y evaluar la eficacia de los métodos de corrección de múltiples ventanas en este tipo de estudios. Para simular la geometría de la cámara gamma y el estudio de tiroides se utilizó el código de Monte Carlo GAMOS. Para validar la geometría del cabezal se simuló y verificó experimentalmente un maniquí de tiroides, comparando la sensibilidad estimada con la medida, experimentalmente en agua y aire. Para evaluar la influencia de la dispersión a escala clínica se simularon diferentes tamaños de tiroides y profundidades del tejido, se estimaron y compararon los resultados de los métodos de Triple Ventana, Doble Ventana y Doble Ventana Reducida. Se calcularon las diferencias relativas al valor de referencia obtenido por MC. La geometría modelada fue verificada y validada. La contribución de la dispersión a la imagen fue significativa y se ubicóentre el 27 y 40 % a escala no clínica. Las discrepancias de los resultados de los diferentes métodos de corrección de dispersión a escala clínica fueron significativas (p>95 %) y estuvieron en el rango entre 9 y 86 %. El método de mejores resultados fue el de la Doble Ventana Reducida (15 %) que mostró discrepancias entre 9 y 16 %. Se concluyó que el método de la Doble Ventana Reducida (15 %) fue el más eficiente de los estudiados

Scattering is quite important for image activity quantification. In order to study the scattering factors and the efficacy of 3 multiple window energy scatter correction methods during 131I thyroid studies with a pinhole collimator (5 mm hole) a Monte Carlo simulation (MC) was developed. The GAMOS MC code was used to model the gamma camera and the thyroid source geometry. First, to validate the MC gamma camera pinhole-source model, sensibility in air and water of the simulated and measured thyroid phantom geometries were compared. Next, simulations to investigate scattering and the result of triple energy (TEW), Double energy (DW) and Reduced double (RDW) energy windows correction methods were performed for different thyroid sizes and depth thicknesses. The relative discrepancies to MC real event were evaluated. Results: The accuracy of the GAMOS MC model was verified and validated. The image’s scattering contribution was significant, between 27-40 %. The discrepancies between 3 multiple window energy correction method results were significant (between 9-86 %). The Reduce Double Window methods (15%) provide discrepancies of 9-16 %. Conclusions: For the simulated thyroid geometry with pinhole, the RDW (15 %) was the most effective

Obtención combinada de parámetros para la planificación dosimétrica 2D y 3D de tratamientos con en Hipertiroidismo / Combined parameters estimation for dosimetry treatment planning in Hyperthyroidism using 2D and 3D

La planificación, optimización y verificación de los tratamientos-paciente específico con fuentes abiertas de es objeto de investigación constante desde el punto de vista médico y de protección radiológica. El objetivo de este estudio fue verificar el uso combinado de varios equipos médico-nucleares para la estimación de los parámetros de biodistribución y farmacocinética necesarios para la planificación y verificación del tratamiento-paciente específico del hipertiroidismo. Para ello se estudiaron las respuestas de tres equipos médico-nucleares (Captor de Yodo, Cámara Gamma Philips Forte con colimador de pinhole, Cámara Mediso Nucline con colimadores de alta energía y propósitos generales para estudios planares y SPECT) empleando el maniquí de tiroides. Se comprobó la linealidad de la respuesta a la actividad en condiciones clínicas y se obtuvieron índices de correlación del ajuste superiores a 0,99 para actividades diagnósticas y terapéuticas. Se evaluó la concordancia de los parámetros calculados por los diferentes equipos y se encontró una discrepancia menor del 6 % para los índices de captación en actividades terapéuticas y del 1,1 % para las diagnósticas. Se estableció y verificó un protocolo que permite, con una sola administración de , desarrollar la cuantificación dosimétrica 2D y 3D para pacientes hipertiroideos, con un uso optimizado de los equipos imagenológicos

Optimization and verification of Specific Patient Treatment Planning with unsealed sources in hyperthyroidism diseases is a desirable goal from medical and radiation protection viewpoints. In order to verify the estimation of patient’s specific treatment dose and his/her related parameters, a combination of 3 different apparatus or pieces of equipment used in nuclear medicine were studied - the Iodine Probe, a Philips Forte Camera with pin-hole collimators and a Mediso Nucline with HEGP for planar and SPECT techniques- by using the typical neck phantom and sources simulating diagnosis and treatment procedure. The linear behavior on diagnostic and therapeutic activity range was verified, showing a linear correlation fitting factor > 0,99. The differences between thyroid uptake determinations in all equipment were less than 6 % for therapeutic activities and less than 1,1 % in the diagnostic range. The combined protocol to calculate all the necessary parameters for the patient treatment dose planning using 2D or 3D approach was established and verified, avoiding wasting time with gamma cameras and with only one administration of

Cirugía radioguiada para la extirpación de un quiste paratiroideo gigante con hiperparatiroidismo / Radio-guided surgery for removal of a giant parathyroid cyst related to hyperthyroidism

Entre los avances actuales del tratamiento quirúrgico del hiperparatiroidismo se encuentra la localización preoperatoria de la(s) glándula(s) hiperfuncionante(s) mediante gammagrafía preoperatoria e intraoperatoria, esta última a través de una sonda gamma especial. Por otro lado, los quistes paratiroideos son raros; pueden ser funcionantes o no. Se describe un nuevo caso de quiste paratiroideo hiperfuncionante, así como los hallazgos de la gammagrafía con 99mTc-MIBI y el uso intraoperatorio de la sonda gamma para evaluar todos los sitios probables donde pudieran existir glándulas hiperproductoras de hormona paratiroidea. Se describen aspectos de la manipulación, seguridad y administración del radiofármaco en el período preoperatorio inmediato, así como la utilización de la sonda gamma durante la intervención. Se informa la evolución durante el seguimiento. Este caso representa el tercer paciente intervenido por hiperparatiroidismo mediante cirugía radioguiada en nuestro centro, institución en la que se introdujo esta técnica en el país(AU)

Among present advances of surgical treatment of hyperthyroidism is the preoperative localization of hyper-functioning glands by preoperative and intraoperative scan, this later one by a special gamma probe. By the other hand, parathyroid cysts are rare; may be of functioning type or not, as well as the findings of 99mTc-MIBI, and the intraoperative use of gamma probe to assess all the possible sites where could be hyperproductive glands of parathyroid hormone. We describe features of management, safety, and administration of radiological agent during the immediate preoperative period, as well as use of gamma probe during intervention. Evolution over follow-up is reported. This case represents the third patient operated on from hyperthyroidism by radio-guided surgery in our center, which introduced this technique in our country(AU)

Cirugía radioguiada para la extirpación de un quiste paratiroideo gigante con hiperparatiroidismo / Radio-guided surgery for removal of a giant parathyroid cyst related to hyperthyroidism

Entre los avances actuales del tratamiento quirúrgico del hiperparatiroidismo se encuentra la localización preoperatoria de la(s) glándula(s) hiperfuncionante(s) mediante gammagrafía preoperatoria e intraoperatoria, esta última a través de una sonda gamma especial. Por otro lado, los quistes paratiroideos son raros; pueden ser funcionantes o no. Se describe un nuevo caso de quiste paratiroideo hiperfuncionante, así como los hallazgos de la gammagrafía con 99mTc-MIBI y el uso intraoperatorio de la sonda gamma para evaluar todos los sitios probables donde pudieran existir glándulas hiperproductoras de hormona paratiroidea. Se describen aspectos de la manipulación, seguridad y administración del radiofármaco en el período preoperatorio inmediato, así como la utilización de la sonda gamma durante la intervención. Se informa la evolución durante el seguimiento. Este caso representa el tercer paciente intervenido por hiperparatiroidismo mediante cirugía radioguiada en nuestro centro, institución en la que se introdujo esta técnica en el país(AU)

Among present advances of surgical treatment of hyperthyroidism is the preoperative localization of hyper-functioning glands by preoperative and intraoperative scan, this later one by a special gamma probe. By the other hand, parathyroid cysts are rare; may be of functioning type or not, as well as the findings of 99mTc-MIBI, and the intraoperative use of gamma probe to assess all the possible sites where could be hyperproductive glands of parathyroid hormone. We describe features of management, safety, and administration of radiological agent during the immediate preoperative period, as well as use of gamma probe during intervention. Evolution over follow-up is reported. This case represents the third patient operated on from hyperthyroidism by radio-guided surgery in our center, which introduced this technique in our country(AU)