Е.Е. Анокина1, А. В. Лихачева2, Л. А. Чипига3

1 Национальный медицинский исследовательский центр онкологии имени Н.Н. Петрова (Санкт-Петербург, Россия)
2,3 Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт радиационной гигиены имени профессора
П.В. Рамзаева (Санкт-Петербург, Россия)
3 Городская больница № 40 Курортного района (Санкт-Петербург, Россия)
3 Российский научный центр радиологии и хирургических технологий имени академика А.М. Гранова
(Санкт-Петербург, Россия)
3 Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова (Санкт-Петербург, Россия)
1 ekaterinaanokina@yandex.ru, 2 nastya.petryakova@gmail.com, 3 larisa.chipiga@gmail.com

Постановка проблемы. Радионуклидная терапия требует высокой точности количественной оценки активности радионуклидов для эффективного планирования и мониторинга лечения онкологических заболеваний. Одним из ключевых методов оценки стала однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ), позволяющая визуализировать распределение радиофармацевтических лекарственных препаратов в организме. Точное определение активности позволяет лучше прогнозировать поглощенные дозы, что приводит к более безопасным и эффективным протоколам лечения. Однако точность количественной оценки активности при ОФЭКТ-исследовании ограничена влиянием рассеяния гамма-квантов, затухания излучения, эффекта частичного объема и неидеальностью коллиматоров.

Цель. Обобщить литературные данные о факторах, влияющих на точность количественной оценки при ОФЭКТ, для нахождения оптимальных настроек ОФЭКТ-аппаратов, протоколов сканирования и реконструкции изображений при сканировании пациентов во время радионуклидной терапии с разными радионуклидами, уделив особое внимание использованию объемо-зависимых калибровочных коэффициентов и фантомных измерений для повышения достоверности в условиях клинической практики.

Результаты. Продемонстрирована возможность значительного улучшения точности количественного анализа с помощью использования методов итеративной реконструкции с компенсацией коллиматорного отклика и многооконной коррекции рассеяния. Доказано, что использование фантомных моделей и калибровок с применением калибровочных коэффициентов снижает погрешность оценки активности радионуклидов.

Практическая значимость. Повышение достоверности дозиметрических расчетов при радионуклидной терапии способствует эффективности терапии и снижению риска возникновения осложнений, связанных с пере- или недооблучением пациента.

Анокина Е.Е., Лихачева А.В., Чипига Л.А. Современные подходы к количественной оценке ОФЭКТ для терапевтических радионуклидов // Биомедицинская радиоэлектроника. 2025. T. 28. № 7. С. 64−75. DOI: https://doi.org/ 10.18127/j15604136-202507-07

1. Benabdallah N. et al. Practical considerations for quantitative clinical SPECT/CT imaging of alpha particle emitting radioisotopes. Theranostics. 2021. V. 11. № 20. P. 9721.
2. Ocak M., Toklu T., Demirci E., Selcuk N., Kabasakal L. Post-therapy imaging of 225Ac-DOTATATE treatment in a patient with recurrent neuroendocrine tumor. Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 2020. V. 47. P. 2711–2.
3. Черняев А.П. и др. Радионуклидные технологии в медицине // Наукоемкие технологии. 2015. Т. 16. № 7. С. 65–74.
4. Robertson A.K.H., Ramogida C.F., Rodriguez-Rodriguez C., Blinder S., Kunz P., Sossi V. et al. Multi-isotope SPECT imaging of the 225Ac decay chain: feasibility studies. Phys. Med. Biol. 2017. V. 62. P. 4406–20.
5. Yong D., Angel C., Mohammadreza Z., Anders J., Rebecca K., Eleni L. et al. Development of Alpha-emitting radioembolization for Hepatocellular Carcinoma: Longitudinal Monitoring of Actinium-225’s Daughters Through SPECT Imaging. Res Sq. 2021.
6. Kadrmas D.J., Frey E.C., Karimi S.S. et al. Fast implementations of reconstruction-based scatter compensation in fully 3D SPECT image reconstruction. Phys. Med. Biol. 1998. V. 43(4). P. 857–873.
7. Jentzen W. Experimental investigation of factors affecting the absolute recovery coefficients in iodine-124 PET lesion imaging. Phys. Med. Biol. 2010. V. 55(8). P. 2365–2398.
8. Soret M., Bacharach S.L., Buvat I. Partial-volume effect in PET tumor imaging. Journal of nuclear medicine. 2007. V. 48. № 6. P. 932–945.
9. Dewaraja Y., Sjögreen-Gleisner K. Dosimetry for radio pharma ceutical.
10. Обеспечение и контроль качества исследований в радионуклидной диагностике: Методические рекомендации. М.; СПб.: Изд-во РХГА, 2023. 110 с.
11. Dewaraja Y.K., Frey E.C., Sgouros G., Brill A.B., Roberson P., Zanzonico P.B. et al. MIRD pamphlet No. 23: quantitative SPECT for patient-specific 3-dimensional dosimetry in internal radionuclide therapy. J. Nucl. Med. 2012. V. 53(8). P. 1310–1325.
12. Ramonaheng K., van Staden J. A., du Raan H. The effect of calibration factors and recovery coefficients on 177Lu SPECT activity quantification accuracy: a Monte Carlo study. EJNMMI physics. 2021. V. 8. № 1. P. 27.
13. Price E. et al. Improving molecular radiotherapy dosimetry using anthropomorphic calibration. Physica Medica. 2019. V. 58. P. 40–46.
14. Tran-Gia J., Schlögl S., Lassmann M. Design and fabrication of kidney phantoms for internal radiation dosimetry using 3D printing technology. Journal of Nuclear Medicine. 2016. V. 57. № 12. P. 1998–2005.
15. Rahman M.A., Laforest R., Jha A.K. A List-Mode OSEM-Based Attenuation and Scatter Compensation Method for SPECT. Proc IEEE Int Symp Biomed Imaging. 2020. P. 646–50.
16. Tran-Gia J., Lassmann M. Optimizing image quantification for 177Lu SPECT/CT based on a 3D printed 2-compartment kidney phantom. J. Nucl. Med. 2018. V. 59(4). P. 616–624.
17. Ellis S., Mallia A., McGinnity C.J., Cook G.J.R., Reader A.J. Multi-tracer guided PET image reconstruction. IEEE Trans Radiat Plasma Med Sci. 2018. V. 2. P. 499–509.
18. Rahmim A., Qi J., Sossi V. Resolution modeling in PET imaging: theory, practice, benefits, and pitfalls. Med. Phys. 2013. V. 40. P. 064301.
19. Wang G., Qi J. PET image reconstruction using kernel method. IEEE Transactions on Medical Imaging. 2015. V. 34. P. 61–71.
20. Frey E.C., Tsui B.M. A new method for modeling the spatially-variant, object-dependent scatter response function in SPECT. 1996 IEEE Nuclear Science Symposium. Conference Record. Anaheim. CA. USA. 1996. V. 2. P. 1082–1086.
21. Rousset O. et al. Partial volume correction strategies in PET. PET clinics. 2007. V. 2. № 2. P. 235–249.
22. Erlandsson K. et al. A review of partial volume correction techniques for emission tomography and their applications in neurology, cardiology and oncology. Physics in Medicine & Biology. 2012. V. 57. № 21. P. R119.
23. 177-Lu EARL Quantitative SPECT, European Association of Nuclear Medicine I Schmalzhofgasse 26. 1060 Vienna I Austria. https://earl.eanm.org/177lu-spect-ct/
24. Ritt P., Vija H., Hornegger J., Kuwert T. Absolute quantification in SPECT. Eur. J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 2011. V. 38. Suppl 1. P. S69-77.
25. Dewaraja Y. K. et al. MIRD pamphlet no. 24: guidelines for quantitative 131I SPECT in dosimetry applications. Journal of Nuclear Medicine. 2013. V. 54. № 12. P. 2182–2188.
26. Jentzen W. Experimental investigation of factors affecting the absolute recovery coefficients in iodine-124 PET lesion imaging. Physics in Medicine & Biology. 2010. V. 55. № 8. P. 2365.
27. Gear J. I. et al. EANM practical guidance on uncertainty analysis for molecular radiotherapy absorbed dose calculations. European journal of nuclear medicine and molecular imaging. 2018. V. 45. P. 2456–2474.
28. Dewaraja Y.K. et al. MIRD pamphlet no. 23: quantitative SPECT for patient-specific 3-dimensional dosimetry in internal radionuclide therapy. Journal of Nuclear Medicine. 2012. V. 53. № 8. P. 1310–1325.
29. Chipiga L., Bernhardsson C. Patient doses in computed tomography examinations in two regions of the Russian Federation. Radiation protection dosimetry. 2016. V. 169. № 1–4. P. 240–244.
30. Чипига Л.А. и др. Оценка коэффициентов перехода от произведения дозы на длину сканирования к эффективной дозе для КТ всего тела путем фантомных экспериментов // Медицинская физика. 2016. № 4. С. 55–62.
31. Чипига Л.А. Оптимизация радиационной защиты пациентов при проведении диагностических исследований методом позитронно-эмиссионной томографии: Автореф. дис. ... канд. техн. наук СПб. 2018. 24 с.
32. Tran-Gia J., Lassmann M. Optimizing image quantification for 177Lu SPECT/CT based on a 3D printed 2-compartment kidney phantom. Journal of Nuclear Medicine. 2018. V. 59. № 4. P. 616–624.
33. Finocchiaro D. et al. Partial volume effect of SPECT images in PRRT with 177Lu labelled somatostatin analogues: a practical solution. Physica Medica. 2019. V. 57. P. 153–159.
34. Лихачева А.В., Чипига Л.А., Васильева В.Н., Важенина Д.А., Сухов В.Ю., Крживицкий П.И., Даричева Е.П. Оценка чувствительности ОФЭКТ/КТ-систем при сканировании 225Ac // Биомедицинская радиоэлектроника. 2025. T. 28. № 3. С. 5−14.
35. Tran-Gia J., Lassmann M. Optimizing Image Quantification for 177Lu SPECT/CT Based on a 3D Printed 2-Compartment Kidney Phantom. J. Nucl. Med. 2018. V. 59. P. 616–24.
36. Robinson A.P., Tipping J., Cullen D.M., Hamilton D., Brown R., Flynn A. et al. Organ-specific SPECT activity calibration using 3D printed phantoms for molecular radiotherapy dosimetry. EJNMMI Phys. 2016. V. 3. P. 12.