A study of false apical defects in myocardial perfusion imaging with SPECT/CT

Abstract

An important problem of myocardial SPECT/CT imaging with attenuation correction (AC) is a reduction of radiotracer activity at the apex in reconstructed images. This problem is known as the false apical defect. False apical defects mask real defects and lead to interpretation uncertainties. The aim of the present work is to study this phenomenon to understand the cause of apical defects on AC images. Mathematical modeling and clinical studies are carried out. Special mathematical models were designed to study the effect of the myocardial left ventricle (LV) form and the effect of patient constitution on false apical defects severity. Computer simulations of the SPECT/CT myocardial perfusion imaging procedure with and without attenuation correction were performed. The dependence of apical false defects on the LV form and on the data acquisition scheme was studied. The results of mathematical modeling have shown that the cause of false apical defects is not associated with attenuation correction. Rather, it is related to the LV form, especially to the presence of anatomical apical thinning. The LV form with apical thinning in diastole phase can not be exactly reconstructed by using the standard data acquisition schemes with limited 32 and 60 views. The reconstruction error appears in the rounded apical region in reconstructions with and without attenuation correction. But, in non-AC images, this error is masked by the second error related to the lack of attenuation correction. Interpretation based on the results of two compensating errors cannot be reliable. Taking into account the results obtained, we suggest the following hypothesis: gated systolic AC images can be useful in the interpretations of findings at the apex. This hypothesis was confirmed in preliminary clinical study.

3D printed anthropomorphic left ventricular myocardial phantom for nuclear medicine imaging applications

“…Therefore, our phantom design is a good advocate to the geometrically simple LV phantoms to find optimal iteration number for a certain image reconstruction. In addition, the reduction in left ventricular apical tracer uptake called apical thinning or false apical defect [37] is frequently observed in myocardial perfusion imaging both in the field of PET [38] and SPECT imaging [39,40]. Among many potential causes, the diminished activity at the apex can be attributed to real anatomy [41] combined with the partial volume effect, as it is visible in our phantom model as well (Fig.…”

Potentials of computer simulation of lung tumors in comparison with ^99mТс-MIBI SPECT/CT data

“…Вычислительный фантом -«виртуальный пациент» В наших предыдущих работах для выполнения исследований в области ядерной кардиологии был развит математический стилизованный антропоморфный фантом -математическая модель торса (ММТ) [10][11][12]. Этот фантом был создан на основе уравнений аналитической геометрии и логических булевых операторов и использовался в качестве «виртуального пациента» в имитационном компьютерном моделировании исследования перфузии миокарда методом ОФЭКТ/КТ с Тс-МИБИ [10]. Однако математические стилизованные фантомы имеют ограничения в детальном анатомическом описании.…”

“…В наших предыдущих исследованиях [10,11] моделирование сбора «сырых» данных осуществлялось на основе метода режекции Неймана. В рамках этого подхода вначале рассчитываются точные данные, а потом они «зашумляются пуассоновским шумом».…”

“…В России такие исследования начали развиваться относительно недавно. В работе методом компьютерного моделирования было выполнено исследование ложного апикального дефекта на ОФЭКТ/КТ изображениях перфузии миокарда в ядерной кардиологии [10].…”

Interpretation of myocardial perfusion SPECT with attenuation correction. Part 2

“…Однако при использовании ОЭКТ-системы с КТ-коррекцией этот вариант нормы начинает визуализироваться примерно в 50% случаев, что ранее заставило нас предположить, что такой дефект верхушечного сегмента может являться каким-то новым артефактом [7]. Однако в настоящее время представляется очевидным, что появление такого апикального "дефекта" вполне физиологично, оно вытекает из особенностей перфузионных РФП, которые распределяются в миокарде пропорционально миокардиальному кровотоку, который в свою очередь, пропорционален [12,13]. Одновременно нами был создан миокардиальный фантом, представляющий собой емкость для РФП с размерами, приближенными к усредненным размерам ЛЖ: толщина стенок -10 мм, объем полости -65 мл, объем емкости ("миокарда") -80 мл.…”