A Novel Voxel Based Quantitation in Identifying Scintigraphy Bone Lesions and its Potential Impact on Diagnostic and Therapeutic Applications

إن التشخیص وتقییم درجة المرض والعلاج والتكهنات والمتابعة هي العناصر الرئیسیة في متابعة مرض السرطان، والطب النووي یلعب دورا هاما في كل هذه العناصر. حیث العد الكمي لطول وحجم الورم من خلال تقسیم بیانات المریض الرقمیة التصویريه إلى بیانات كمیة للمنطقة المراد حسابها حیث انه الهدف دائما في التصویر التشخیصي والعلاجي في المسح النووي وأيضا من الأهمية القصوى لتقدیر الجرعة الاشعاعيه الدقیقة للمرضي. ومع ذلك ان العد الكمي للتصویر المحوري للعظام في المسح النووي لم یثبت جودته في هذا الشأن. عى الرغم من التطبیقات التشخیصیة الواسعة في الطب النووي إلى إن التصویر النووي المرتبط بالأشعة المقطعیة لا یعتبر تشخیصا كمیا ولكن یعتبر تشخیصا نوعیا لأنه لا یوجد تقاریر علمیة إكلینیكیة مثبته عى فاعلیة التقدیر الكمي للتصویر النووي المحوري )مثال: قیمة الامتصاص القیاسیة( وأنه لم یتم التحقیق فيه بشكل جید في أي نموذج مرضي بعد. في هذه الدراسة، نقترح نهجا جدیدا للتقییم البصري الدقیق لأمراض العظام والتقییم الكمي )قیمة الامتصاص القیاسیة( من التغیرات في تتبع قیم الامتصاص المحلیة للجسم والاماكن المختلفة المتضررة في العظام للمرضي الذین یعانون من أمراض العظام المختلفة )مثال اضطراب المفصل الصدغي، زیادة النسیج اللقمي الفكي، إصابة صفیحة النمو، الالتهاب المفصلي( حیث المقترح توفیر تقنیة قیمة الامتصاص القیاسیة وقیمة الامتصاص القیاسیة العظمي وتحویله رقمیا لاماكن زیادة الامتصاص المختلفة في صور متعددة لتقنیات مختلفة مثل التصویر المحوري للأشعة النوویة والتصویر ثلاثي الأبعاد للتصویر البوزیتروني. هذه التقنیة تسمح بالمقارنة ما قبل وبعد الع اج عى أي شرائح مختارة )عى مستوي العد الكمي الحاسوبي( والسماح أيضا بتعریف القیمة القصوي للعد الكمي الحاسوبي لكل الشرائح المحددة حیث مقاومه خلایا الاورام السرطانیة من الممكن أنه تتغیر قیمته مع الاستجابة للع اج. وع اوة عى ذلك، فإن الأسلوب المقترح هو تطبیق مستقل یعمل عى جهاز الكمبیوتر الذي یسمح بتفسیر أكثر بساطه لتعیین قیمة الامتصاص القیاسیة والمقارنة المباشرة مع الفحص السابق دون النظر في الطریقة وإجراءات الحفظ في الأرشیف الطبي الذي هو بدورة مفید في أوساط العرض المتعددة. نحن نسعي لتطویر تطبیق وهو عبارة عن برنامج حاسوبي لحساب قیمة الامتصاص القیاسیة دون الاعتماد علي وسائل الذي یستخدم علي نطاق واسع في مجال العلوم والهندسة ) MATLAB ( العرض المحدودة والتطبیق هو برنامج وایضا یستخدم في عرض الصور الرقمیة في المجال الطبي وایضا نسعي لتطویر البرنامج لتحلیل الصور الرقمیة في المجال الطبي . تتركز هذه الدراسة في السعي علي صحة ودقه التقنیة المقترحة باستخدام جسم افتراضي یحتوي علي مختلف التركیبات المماثلة لمكونات العظام في المرحلة الأولية ثم یتم تطبیقه علي بیانات المریض الرقمیه التصویریة )للتقییم البصري وقیم الامتصاص( الذي قد تم تشخیصهم بأمراض العظام.)مثال : اصابة صفیحة النمو, ورم العظام، وزیادة النسیج اللقمي الفكي( وسوف یتم مقارنة نتائج تقییم المرضي بالمعیار المثالي لعدد من حالات امراض العظام المعینة. نتوقع أن التقنیة المقترحة توفر تحدید كمي خاص وشخصي وقیاس قیمة الامتصاص القیاسیة في حالات العظام التي یتم تصویره بطریقة التصویر المحوري للمسح النووي للعظام واعطاء تعریف أكثر دقة للمناطق المحددة عند مستوي العد الكمي الحاسوبي. حیث هناك درجة من عدم الیقین في التفرقة بین المناطق المحددة او مناطق غزو اورام العظام.

Diagnosis, staging, treatment, prognosis and follow-up are the principal elements in the management of cancer, and nuclear medicine plays an important role in all these elements. Quantification of tumour size or volume through segmentation of patient data into volumes of interest (VOI) is often desired in diagnostic and oncologic nuclear imaging and it is of paramount importance for accurate radiation dose estimates. However, clinical application of quantitative SPECT for bone imaging has not been well established. Despite the wide array of clinical applications in many fields of nuclear medicine, SPECT/CT has been considered not quantitative but qualitative because there have been no reports on the proven clinical utility of quantitative SPECT (i.e. SUV) and it has not been well investigated in any disease model yet. In this study, we are proposing a novel approach for accurate visual assessment of bone disease and quantitative evaluation (SUV) of changes in local tracer uptake and bone lesion boundaries for patients with various bone diseases (e.g.: temporomandibular joint disorder, suspected condylar hyperplasia, growth plate injury). The proposed technique can provide SUV, SUVmax and digitized HU for areas of interest in an individual SPECT or PET 3D image slices. The technique will allow comparison of pre and post therapy responses on any selected slices (at a voxel level) and also allow identification of maximum voxels value for each selected slice where tumor cell resistance can be variable and so the response to therapy. Furthermore, the proposed method is a stand-alone application running on a PC that allows more simple interpretation of the SUV and direct comparison with prior study without consideration of modality and its archive procedures which is beneficial in a multi –vendor surrounding. We are developing an application program for SUV calculation without depending on vendor limitation using MATLAB (that is widely used in science and engineering) as DICOM viewer and also as a developmental program for analyzing the images. This study is focusing on instigating the validity and accuracy of the proposed technique utilizing a body phantom with various compartments including bone composition part of the initial stage and then it is applied to patient data (for visual assessment and uptake) who have been diagnosed with a bone disease (e.g. growth plate injury, osteotid osteoma, condylar hyperplasia). The patient assessment outcome will be compared to the standard method in practice for the number of stated bone disease cases. We expect the proposed technique to provide a personalized quantitation and SUV measurement for bone SPECT and more accurate boundary definition at the voxel level where there is a degree of uncertainty in separation of ROI or bone invasions.