1,720,978 research outputs found
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Development of the Innovative Positron Emission Tomography for Beam Range Monitoring in Proton Radiotherapy
No full textRadioterapia protonowa jest jedną z metod radioterapii, w której stosuje się wiązki protonów przyspieszonych do energii od 60 MeV do 250 MeV. Radioterapia protonowa pozwala uzyskać bardzo dobry rozkład przestrzenny dawki, a w konsekwencji zredukować dawki do organów krytycznych, zwiększyć w razie potrzeby dawki w targecie i zmniejszyć późne efekty uboczne leczenia. Jedną z największych wad radioterapii protonowej jest niepewność zasięgu protonów w czasie napromieniania pacjenta. Niepewności te mogą prowadzić do znaczącego obniżenia dawki w objętości tarczowej lub jej zawyżenia dla organów krytycznych. W literaturze znanych jest kilka metod mających na celu zredukowanie tego efektu poprzez monitorowanie faktycznego zasięgu wiązki protonowej podczas radioterapii. Jedna z metod wykorzystuje β+ promieniotwórcze radioizotopy, powstające w wyniku oddziaływania protonów z tkanką, których rozpad może być zmierzony przy użyciu skanera pozytonowej tomografii emisyjnej (PET). Celem pracy było zbadanie możliwości wykorzystania systemu PET rozwijanego na Uniwersytecie Jagiellońskim, wykorzystującego nowatorskie detektory zbudowane w oparciu o scyntylatory plastikowe do monitorowania zasięgu terapeutycznej wiązki protonowej.
W ramach pracy przygotowano sześć konfiguracji skanera PET na bazie 24, 48 oraz 72 modułów J-PET w formie skanerów cylindrycznych oraz dwugłowicowych. Opracowano metodę badań uwzględniającą obliczenia Monte Carlo z użyciem oprogramowania GATE oraz rekonstrukcję danych PET z użyciem oprogramowania CASToR. Dla każdej konfiguracji geometrycznej skanera wyznaczono współczynnik wydajności η. Ostatnia część pracy polegała na oszacowaniu niepewności wyznaczenia zasięgu oraz optymalizacji parametrów rekonstrukcji: liczby iteracji algorytmu Maximum Likelihood Estimation-Maximization (MLEM) oraz filtru wygładzania.
Metodologia rekonstrukcji danych PET została zwalidowana z użyciem fantomu wodnego wypełnionego jednorodną aktywnością radioizotopu β+. Symulacje Monte Carlo wariancji zasięgu aktywności PET w fantomie PMMA pokazały dokładność oceny zasięgu pojedynczej ołówkowej wiązki protonowej na poziomie 0.82-1.25 mm. Stwierdzono, że kompromisem pomiędzy jakością obrazu PET, dokładnością oszacowania zasięgu oraz technologiczną możliwością zintegrowania skanera w pokoju leczenia jest dwuwarstwowy układ dwugłowicowy.
Przeprowadzone symulacje oraz rekonstrukcja danych PET z użyciem zanonimizowanych danych pacjenta leczonego w Centrum Cyklotronowym Bronowice, pokazały możliwość rekonstrukcji mapy aktywności PET w sytuacji klinicznej. W celu znalezienia optymalnego filtru wygładzania tej mapy obliczono współczynnik korelacji Pearson’a pomiędzy zrekonstruowaną a symulowaną mapą aktywności. Analiza wykazała, że optymalnym filtrem jest filtr Gaussowski z jądrem 1x1x1.
Technologia J-PET jest technologią tańszą, lżejszą, wykazującą się większym polem widzenia oraz z mniejszą ilością elektroniki, w porównaniu do standardowych systemów PET, co czyni ją obiecującą techniką do zastosowania do pomiaru zasięgu w hadronoterapii.Proton therapy is a radiation therapy technique where the proton beams accelerated to between 60 MeV and 250 MeV are applied. It enables excellent dose conformity leading to reduction of the dose in the Organs at Risk (OAR), increasing the dose to target volume and reducing late side effects. The high dose conformity achievable thanks to the steep distal dose fall-off at the end of the Bragg peak is, however, a source of uncertainty of proton range in a patient. This may lead to underexposure of the target or overexposure of an OAR. This disadvantage may be overcome by applying range monitoring, which is currently still not available in the clinical routine. In one of the proposed methods, β+ radioisotopes originating from proton interactions with tissue could be detected with a Positron Emission Tomography (PET) and used to monitor the range of the proton beam. The aim of the work was to investigate the feasibility of the Jagiellonian Positron Emission Tomography (J-PET) system based on the plastic scintillators for range monitoring of therapeutic scanning proton beams.
The workflow consisting of the Monte Carlo transport calculations with GATE and PET data reconstruction with CASToR software was proposed. Six geometrical configurations of PET scanners based on 24, 48 and 72 J-PET modules arranged in the barrel and dual-head setup configurations were investigated. The efficiency factor η was derived to determine the efficiency of each specific setup. The range detection uncertainty and the optimisation of the PET image reconstruction parameters was based on the Maximum Likelihood Expectation-Maximization (MLEM) iterations and dedicated smoothing filters.
The reconstruction methodology was validated for a water phantom with uniformly distributed activity. Monte Carlo studies of PET detected activity range in PMMA phantom revealed that the accuracy for a range assessment of the single proton beam was at the level of 0.82 - 1.25 mm. The double layer dual-head configuration was found a compromise of the image quality, range estimation precision and the ability to integrate the detector in the treatment room. The modelling of PET signal detected by the J-PET system for a patient treated at the Cyclotron Centre Bronowice (CCB) proton therapy centre demonstrated that it is possible to reconstruct the activity distribution maps produced in patients. The Pearson Correlation Coefficient (PCC) was used as a metric to determine the optimal smoothing approach for PET images. It was shown that optimal filtering of the activity maps can be performed using the Gaussian filtering with a 1x1x1 kernel size.
The results demonstrate the feasibility of the J-PET technology for the in-room range monitoring for proton radiotherapy. The proposed system with larger FOV, lighter, with minimized electronic read-out and lower price makes the J-PET technology cost-effective and promising system for proton beam range monitoring in hadrontherapy.17
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Application of Monte Carlo methods in transport modelling of the therapeutic proton beam
No full textKorzystny rozkład dawki cechujący terapię jonową spowodował wzrost liczby centrów terapii
hadronowej, głównie protonowych. Techniki z użyciem wiązek protonowych wymagają bardziej
zaawansowanych procedur zapewnienia jakości w zakresie dozymetrii i planowania leczenia. Dlatego
zastosowanie metod Monte Carlo (MC) stało się nieodłącznym standardem stosowanym w
ośrodkach terapii protonowej jako równoległe narzędzie, cechujące się wysoką precyzją i szerokim
wachlarzem zastosowań.
W Centrum Cyklotronowym Bronowice (CCB), wyposażonym w nowy cyklotron Proteus C-
235, oddano do użytku stanowisko z wiązka poziomą dedykowane do radioterapii protonowej czerniaka gałki ocznej (ang. ELTR) i dwa pomieszczenia z obracanym ramieniem tzw. stanowiska
gantry (ang. GTR) do napromieniania guzów o innej lokalizacji. Celem pracy było zbudowanie
komputerowych modeli wiązki stanowisk ELTR i GTR, przydatnych we wdrażaniu stanowisk w
procesie leczenia. Zadaniem modelu wiązki ELTR była optymalizacja układu pasywnego rozpraszania
wiązki spełniającego kliniczne wymogi napromienia« pacjentów z nowotworami gałki ocznej.
Celem skonstruowania modelu wiązki GTR było uzyskanie poprawek do mierzonych rozkładów
dawki, potrzebnych do właściwego skonfigurowania i weryfikacji systemu planowania leczenia ( ang.
TPS commissioning).
Modele wiązki ELTR i GTR zostały przygotowane w kodzie MC FLUKA służącym do oblicze«
transportu cząstek. Symulacje były uruchamiane na klastrach obliczeniowych dostępnych w Infrastrukturze PL-Grid. Weryfikacja charakterystycznych parametrów wiązki: zasięgu wiązki, szerokości dystalnego spadku dawki, szerokości połówkowej piku Bragga, stosunku dawki maksymalnej do wlotowej czy poprzecznych rozmiarów wiązki ołówkowej (śladu wiązki ang. spot) prowadzona była w oparciu o zmierzone rozkłady dawki głębokiej i poprzeczne profile wiązki protonowej.
Wykorzystując model ELTR, analizie poddano układy formowania wiązki złożone z folii tantalowych
jako rozpraszaczy o zmiennej grubości i promieniu. Z 87 przeanalizowanych układów,
wybrano optymalne trzy spełniające kliniczne wymogi wiązki rozproszonej dotyczące szerokości
półcieni, płaskości poprzecznej pola i szerokości poprzecznej pola. Układy te to: układ z pojedynczą
folią 60 _m Ta, układ z dwiema foliami 25 _m i 60 _m Ta oraz układ podwójnego pierścienia (ang. dual ring) zawierający wewnętrzny dysk Ta o promieniu r = 6 mm i grubości 80 _m wraz z pierścieniem PMMA o grubości 1 mm. Układ podwójnego rozpraszania cechowała dawka do 28% wyższa w porównaniu do pozostałych dwóch układów pojedynczego rozpraszania, i o 33%
wyższa od obecnego systemu pojedynczego rozpraszania w ELTR.
By uwzględnić wkład do rozkładu dawki wynikający z dalekozasięgowych reakcji jądrowych
wiązki protonowej w ośrodku na stanowisku gantry, zasymulowany został detektor o promieniu
r = 20 cm, umożliwiający obliczenie scałkowanego rozkładu dawki głębokiej (ang. Integral Depth-
Dose distribution, IDD) z wykorzystaniem skonstruowanego modelu wiązki GTR. Obliczone krzywe
IDD pozwoliły na korekcją danych pomiarowych zmierzonych komorą Bragga (ang. Bragg Peak
Chamber), sięgające 8:8% dla najwyższej energii wiązki 226:08 MeV . Wyliczone krzywe IDD
zostały wzięte jako dane wsadowe wymagane do skonfigurowania systemu planowania leczenia
Eclipse ver. 13.6. Od 2016, model wiązki w systemie planowania leczenia Eclipse, uzyskany w oparciu
o skorygowane rozkłady dawki jest wykorzystywany do przygotowania planów pacjentów w
CCB.
Kod MC FLUKA okazał się przydatnym narzędziem do modelowania transportu terapeutycznych
wiązek protonowych w CCB. Analiza poprzecznych i głębokościowych rozkładów dawki
pozwoliła na wyselekcjonowanie kluczowych parametrów wiązki, koniecznych do weryfikacji obu
komputerowych modeli wiązek. W przypadku ELTR, zastosowanie metod MC przy optymalizacji
układu rozpraszania pozwoliło na ograniczenie prac ekperymentalnych. W przypadku uzyskanego
modelu wiązki GTR, użycie metod MC umożliwiło pokonanie ograniczeń związanych z rozmiarem
detektora, w efekcie owocując poprawkami rozkładów dawki o wysokiej precyzji, umożliwiającymi
dokładniejsze planowanie terapii. Załączone przykładowe pliki kodu FLUKA z uproszczonymi modelami wiązek dla ELTR i GTR, wraz z podanymi parametrami modelu wizki GTR3 pozwalaj¡ na
podjęcie symulacji wykorzystujących wiązki protonowe CCB np. przy planowaniu eksperymentów
z dziedziny fizyki medycznej czy radiobiologii.Favourable dose distribution in light ion therapy has led to a growing number of hadron
therapy facilities, mainly proton sites. While the usage of proton beams requires more com-
plex quality assurance procedures in terms of dosimetry and treatment planning, application
of the Monte Carlo (MC) methods has become an inherent standard of proton facilities as
a complementary, high-precision and multi-purpose dosimetry tool.
At the Cyclotron Centre Bronowice (CCB) with a new cyclotron Protecus C-235 three
treatment rooms have been developed for proton radiotherapy: one with a horizontal line
for eye melanoma treatments (ELTR) and two gantry rooms (GTRs) with a rotating beam
for other tumour sites. The aim of this work was to develop beam models for each beam line
separately. The role of the ELTR beam model was to optimise the passive scattering system
to ful l clinical requirements concerning eye melanoma patient irradiation. The GTR beam
model was developed to derive corrections of the dose distribution resulting from the limited
size of the Bragg Peak Chamber (BPC). Calculation of the corrected dose distribution was
needed for the proper commissioning of the treatment planning system (TPS).
The ELTR and GTR beam models were developed with the FLUKA particle transport
MC code and simulations were run on clusters available within the PL-Grid Infrastructure.
Measured depth-dose distributions and lateral dose pro les of the proton beam were used
as a reference for the veri cation of the characteristic beam parameters: beam range, dose
distal fall-o , Bragg peak width, maximum to entrance dose ratio and lateral spot size.
The ELTR beam model was applied to optimise the beam forming elements, with tanta-
lum foils de ned as scatterers with variable scatterer thickness and radius. From 87 analysed
set-ups, the nal three were selected ful lling clinical requirements of the scattered beam
parameters lateral penumbrae, lateral eld atness and lateral eld width. These were: a
single foil of 60 m Ta, two foils of 25 m and 60 m Ta and a dual ring of r = 6 mm
80 m Ta disk with 1 mm PMMA ring. The double scattering geometry resulted in up to
28% higher dose at the isocentre with reference to the remaining two single scattering set-
ups, and a 33% higher dose when compared to the single scattering set-up currently applied
at the ELTR.
The GTR beam model enabled the calculation of the Integral Depth-Dose (IDD) dis-
tribution with a detector radius of r = 20 cm, su cient to account for low-dose envelope
surrounding single pencil beam. The maximum obtained dose di erence, when compared
with the Bragg Peak Chamber measurements, reached 8:8% for 226:08 MeV beam energy.
The calculated IDD curves were taken as input in the commissioning of the Eclipse ver.
13.6 TPS. Since 2016 the TPS is used for treatment planning at CCB.
The FLUKA MC code was found useful for proton transport modelling of the CCB
therapeutic beams. Lateral and depth-dose distribution analysis allowed the selection of the
crucial beam parameters required for MC beam model veri cation. In the case of ELTR, the
MC modelling facilitated scattering system optimisation, saving beam-time and man power.
The GTR MC-based beam model enabled detector size limitations to be overcome, deliv-
ering corrections of the dose distributions for treatment planning. The attached exemplary
FLUKA les with a simpli ed ELTR and GTR beam model, together with the given GTR
beam model parameters, allow for free access in simulations with CCB proton beams, e.g.
in planning new experiments in medical physics and radiobiology.Marian Smoluchowski Scientific Consortium KNOW.
This research was supported in part by PL-Grid Infrastructure.13
Optymalizacja badań scyntygraficznych perfuzji mięśnia sercowego wykonywanych za pomocą gammakamery opartej na detektorach półprzewodnikowych na bazie tellurku kadmowo-cynkowego (CZT)
No full textWprowadzenie
Na przestrzeni ostatnich kilkunastu lat w kardiologii nuklearnej obserwuje się odchodzenie od gammakamer SPECT ogólnego zastosowania na rzecz wyspecjalizowanych urządzeń, tzw. kamer kardiocentrycznych, zapewniających przede wszystkim dużo większą efektywność obrazowania. Przełomem było zastąpienie kryształów scyntylacyjnych NaI(Tl) detektorami półprzewodnikowymi CZT (tellurek kadmowo-cynkowy). Pierwsza w Europie Środkowo-Wschodniej instalacja skanera kardiologicznego z detektorami CZT, kolimacją zogniskowaną na sercu i układem detektorów pozwalających na przeprowadzenie stacjonarnej akwizycji 3D, miała miejsce w Warszawie, w Wojskowym Instytucie Medycznym (WIM).
Cele pracy
1. Analiza ograniczeń skanera CZT, wynikających z zastosowanych rozwiązań konstrukcyjnych i technologicznych, w obrazowaniu pacjentów otyłych.
2. Ocena przydatności stosowania różnych metod pozwalających na redukcję artefaktów wynikających z pochłaniania promieniowania w tkankach miękkich pacjenta: korekcja atenuacji wykorzystująca tomografię komputerową CT z zewnętrznego urządzenia diagnostycznego oraz dodatkowa akwizycja SPECT perfuzji mięśnia sercowego w pozycji na brzuchu.
3. Przeprowadzenie symulacji artefaktów ruchowych i zweryfikowanie możliwości identyfikacji artefaktów na etapie oceny wizualnej oraz możliwości redukcji tych artefaktów.
4. Weryfikacja parametrów czynnościowych lewej komory serca na podstawie badań bramkowanych sygnałem EKG.
5. Ocena jakości badań perfuzyjnych SPECT mięśnia sercowego wykonanych w technologii półprzewodnikowej.
Materiał i metody
W celu realizacji powyższych zadań wykorzystano bazę badań pacjentów Zakładu Medycyny Nuklearnej WIM (Cele pracy, punkty 1., 2. i 5.), a także przeprowadzono badania z użyciem fantomu antropomorficznego tułowia z wkładką sercową (pkt 3.) oraz fantomu dynamicznego serca, umożliwiającego ustalenie wartości referencyjnych dla frakcji wyrzutowej (pkt 4.).
Badania perfuzyjne mięśnia sercowego były opracowywane z wykorzystaniem oprogramowania Myovation (GE) na stacji Xeleris 3.0 lub 3.1. Badania bramkowane SPECT były dodatkowo opracowywane za pomocą aplikacji QGS (Quantitative Gated SPECT, Cedars-Sinai Medical Center).
W celu realizacji punktu 3. wykorzystano również oprogramowanie Lister (GE) oraz MDC for Alcyone (Motion Detection and Correction for Alcyone, GE) na stacji Xeleris 3.1.
W celu realizacji punktów 1., 2., 3., 5. analizowano badania perfuzyjne serca na podstawie 17-segmentowych map biegunowych z procentowymi wartościami perfuzji oraz przekroje w 3 osiach serca. Dodatkowo, w punkcie 2., analizowano mapy biegunowe z podziałem na ściany serca.
Jakość badań perfuzyjnych mięśnia sercowego oceniana była przez czterech niezależnych sędziów (lekarze specjaliści medycyny nuklearnej) w 5-punktowej skali (0–4), gdzie 0 oznaczało obrazy niediagnostyczne, a 4 – obrazy bardzo dobrej jakości.
Opracowanie każdego badania z kamery CZT poprzedzone było przeprowadzeniem kontroli jakości skanowania w celu oceny poprawności ułożenia serca w polu widzenia detektorów.
Badania na skanerze CZT były wykonywane wg standardowego protokołu klinicznego (badanie na plecach, bez korekcji pochłaniania). W celu realizacji punktu 2. analizowano również badania perfuzyjne wykonane w pozycji pacjenta na brzuchu oraz badania z zastosowaniem korekcji atenuacji na podstawie CT.
Do realizacji celów zdefiniowanych w punktach 4. i 5. wykorzystano również badania perfuzyjne SPECT mięśnia sercowego wykonane na konwencjonalnej dwugłowicowej gammakamerze (zarówno bez korekcji, jak i z korekcją pochłaniania promieniowania).
Wyniki
1. W niniejszej pracy wykazano, że odsetek badań diagnostycznych wśród pacjentów z otyłością olbrzymią (BMI ≥ 40 kg/m2) wynosi 67% i jest dużo większy, niż to wynika z niektórych doniesień literaturowych.
2. Wykazano przydatność obydwu metod w redukcji artefaktów wynikających z braku korekcji pochłaniania promieniowania w badaniach ze skanera CZT: korekcja atenuacji oparta na skanach CT okazała się przydatna w identyfikacji artefaktów w ścianach dolnej i bocznej serca, a także przegrodzie międzykomorowej; metoda wykorzystująca dodatkową akwizycję z ułożeniem pacjenta na brzuchu okazała się pomocna w ocenie nieprawidłowości perfuzji w ścianie dolnej serca ze względu na redukcję atenuacji przeponowej.
3. W pracy zasymulowano artefakty wynikające z przesunięć i rotacji obrazowanego obiektu w czasie akwizycji. Pokazano, że artefakty ruchowe przybierają charakterystyczny wygląd na mapach biegunowych (np. artefakt powstały w wyniku przesunięcia w osi długiej pacjenta przypomina kształtem motyla) i przekrojach serca, co może ułatwić rozpoznanie artefaktów na etapie wizualnej oceny i zmniejszyć ryzyko błędnej interpretacji wyniku badania. Wykazano, że artefakty ruchowe mogą być skutecznie redukowane za pomocą dedykowanej aplikacji do korekcji ruchu.
4. W pracy wykazano silną korelację między parametrami czynnościowymi lewej komory serca wyznaczonymi dla badań ze skanera CZT i konwencjonalnej gammakamery. Zaobserwowano niewielki trend w kierunku niższych wartości frakcji wyrzutowej uzyskiwanych w badaniach na skanerze kardiologicznym. Wykazano, że wartości mierzonych parametrów zależą zarówno od zastosowanej metody rekonstrukcji obrazów, jak i użytego oprogramowania do analizy badań bramkowanych SPECT perfuzji serca. W przypadku badań ze skanera CZT największą i wysoką zgodność między wyznaczonymi wartościami frakcji wyrzutowych a wartościami referencyjnymi (tj. dla fantomu dynamicznego) uzyskano przy użyciu oprogramowania QGS (Lin’s CCC = 0,973; 95% PU: 0,959–0,982).
5. W pracy wykazano, że badania scyntygraficzne perfuzji serca wykonywane na skanerze kardiologicznym z detektorami CZT są lepszej jakości niż badania wykonywane na dwugłowicowej gammakamerze SPECT. Mimo 3-krotnie krótszej akwizycji i ok. 50-procentowej redukcji dawki w badaniu radioizotopowym, uzyskiwane za pomocą skanera CZT obrazy scyntygraficzne są bardzo dobrej jakości.
Wnioski
1. Zastosowane w skanerze CZT rozwiązania konstrukcyjno-technologiczne nie stanowią podstawy do wykluczenia pacjentów z otyłością olbrzymią z badań na tym urządzeniu.
2. Korekcja pochłaniania wykorzystująca zewnętrzną tomografię komputerową i/lub wykonanie dodatkowej akwizycji w pozycji pacjenta na brzuchu są skutecznymi metodami redukcji artefaktów spowodowanych atenuacją.
3. Artefakty ruchowe mają charakterystyczny wzór na mapie biegunowej serca, co umożliwia identyfikację ruchu pacjenta. Możliwe jest zastosowanie korekcji ruchu albo powtórzenie akwizycji.
4. Skaner CZT pozwala w sposób miarodajny określić frakcję wyrzutową lewej komory serca.
5. Skaner z detektorami półprzewodnikowymi CZT pozwala na uzyskanie znacząco lepszych obrazów perfuzji mięśnia sercowego w porównaniu do badań z konwencjonalnych gammakamer z kryształami NaI(Tl).Introduction
For the last several years in nuclear cardiology we have been observing a widespread movement from general-purpose to more specialised cardiac-centered SPECT gamma cameras. This is mainly due to the higher imaging efficacy of the latter. The replacement of scintillation crystals NaI(Tl) with semiconductor CZT (cadmium zinc telluride) detectors was a major breakthrough. The first cardiac scanner with CZT detectors, collimation focused on the heart and a fixed array of detectors enabling stationary 3D acquisition in East-Central Europe was installed in the Military Institute of Medicine (Warsaw, Poland).
Aims
1. Evaluation of technological and construction limitations of a CZT camera in imaging of obese patients.
2. Evaluation of different methods for a reduction of attenuation artifacts: attenuation correction based on transmission scans from a standalone CT device and additional myocardial perfusion imaging performed with a patient in a prone position.
3. Simulation of motion artifacts, evaluation of their detectability early during the visual analysis and assessment of possibility of their reduction.
4. Examination of the left ventricle functional parameters obtained from ECG-gated acquisitions.
5. Assessment of quality of myocardial perfusion SPECT scans performed with the use of a semiconductor gamma camera.
Material and methods
Objectives no. 1, 2 and 5 were achieved with the use of the cardiac SPECT scans data base of the Department of Nuclear Medicine of the Military Institute of Medicine (Warsaw, Poland). Experiments with an anthropomorphic torso phantom with a heart insert were also performed (aim no. 3). A dynamic heart phantom was used to determine the reference ejection fraction values (aim no. 4).
Xeleris 3.0/3.1 workstation with the Myovation (GE) software was used for image analysis. The ECG-gated scans were additionally assessed with the use of the QGS application (Quantitative Gated SPECT, Cedars-Sinai Medical Center).
To achieve aim no. 3 the Lister (GE) application as well as the MDC for Alcyone (Motion Detection and Correction, GE) software package on Xeleris 3.1 workstation were also used.
In order to achieve aims no. 1, 2, 3 and 5 cardiac scans were analysed on 17-segment polar maps with the percentage of perfusion and on slices parallel to the three heart axes. To reach aim no. 2 polar maps divided according to the heart walls were also evaluated.
The quality of myocardial perfusion SPECT scans was independently assessed by four nuclear medicine specialists on a 5-point scale (0-4) where 0 was given to the lowest-quality images and 4 to the highest.
In order to verify the correct heart alignment within the detector field a scan quality control (Scan QC) was performed prior to visual assessment of SPECT CZT images.
Acquisition was performed according to a standard clinical protocol for a CZT camera (patient in supine position, no attenuation correction). To achieve aim no. 2 additional prone acquisition and attenuation correction based on transmission scans from a standalone CT device were also performed.
To achieve aims no. 4 and 5 myocardial perfusion SPECT scans were also performed on a conventional dual-headed gamma camera (with and without attenuation correction).
Results
1. The study showed that the percentage of diagnostic myocardial perfusion SPECT scans in patients with morbid obesity (BMI ≥ 40 kg/m2) is 67% which is higher than reported in literature.
2. Both assessed artifact reduction methods proved useful. Attenuation correction based on transmission scans from a standalone CT device showed artifacts in the inferior and lateral heart wall and in the septum. Prone acquisitions helped to detect the diaphragmatic attenuation artifacts (seen as abnormal perfusion in the inferior heart wall).
3. Simulation of both axial displacements and rotation showed that these motion artifacts yield characteristic patterns on heart slices and polar maps (e.g. long axis displacement artifact produces a butterfly shape). This may help to identify the motion artifacts early (during the visual analysis phase) and to avoid mistakes in image evaluation. Motion artifacts can be effectively reduced with the use of a dedicated application for motion correction.
4. The study showed a strong correlation between functional heart parameters measured with the use of a CZT camera and a conventional gamma camera. However, ejection fraction values tended to be lower on a CZT scanner. It was revealed that the parameters values depended both on a reconstruction algorithm and software for gated cardiac SPECT analysis. CZT ejection fraction values were closest to the reference standard (determined on a dynamic phantom) when QGS software was used (Lin’s CCC = 0.973; 95% CI: 0.959-0.982).
5. The study revealed that myocardial perfusion scans performed on a cardiac-centered CZT gamma camera present higher quality images that conventional dual-headed gamma camera scans. CZT scans show superior quality regardless a three times shorter acquisition time and a 50% dose reduction.
Conclusions
1. Technology and construction of a CZT scanner allows for an effective assessment of patients with morbid obesity.
2. Attenuation artifacts can be effectively reduced with the use of transmission scans from a standalone CT device and/or additional prone imaging.
3. Motion artifacts show characteristic patterns on polar maps which enables their early detection during visual analysis. Motion correction may be then applied or acquisition may be repeated.
4. Left ventricle ejection fraction can be reliably determined with the use of a CZT camera.
5. Gamma cameras with semiconductor CZT detectors yield superior quality images when compared to conventional dual-headed gamma cameras with NaI(Tl) detectors.11
The influence of mixed beams of ionizing radiation on the dynamics of DNA damage repair in U2OS cells
Full text linkfinal_autho
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
Full text linkWe conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
- …
