Разработка моделей “виртуальных пациентов” для имитационных испытаний метода ОФЭКТ/КТ

Актуальной задачей метода однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ), совмещенной с компьютерной томографией (КТ), является разработка количественной оценки полученных изображений патологических областей и оптимизация протокола процедуры обследования пациентов этим методом. Решение этих задач требует большого количества исследований. Развитие метода математического моделирования является актуальной задачей в области ядерной медицины в связи с этическими ограничениями из-за лучевой нагрузки. Для решения этой задачи необходимо создать модели “виртуальных пациентов”, описывающих распределение введенного радиофармпрепарата в органах и тканях, а также его накопление в патологических очагах. Представлены подходы к созданию математических моделей пациентов (фантомов) для исследований диагностической точности метода ОФЭКТ, совмещенной с компьютерной томографией (ОФЭКТ/КТ). Разработаны два подхода к созданию моделей “виртуальных пациентов”. Первый подход Constructive Solid Geometry (CSG), основанный на уравнениях аналитической геометрии, конструирует модели среднестатистического пациента. Второй подход создает так называемые “цифровые двойники” на основе сегментации клинических ОФЭКТ/КТ изображений реальных пациентов. Фантомы CSG были успешно применены в имитационном моделировании, направленном на исследования и решения общих проблем визуализации методом ОФЭКТ/КТ. К таким проблемам относятся исследования оптимальных параметров протокола сбора данных, проблема ложного апикального дефекта в ядерной кардиологии. “Цифровые двойники” позволяют наиболее точно моделировать клинические случаи и оценивать ошибки на реконструированных изображениях. Оба подхода к созданию моделей “виртуальных пациентов” имеют свою нишу исследовательской работы. Задачи, для решения которых необходимо провести большое количество испытаний с варьированием нескольких анатомических параметров (например, габитус пациента, угловая ориентация, толщина стенок и размер миокарда левого желудочка), наиболее оптимально исследовать с использованием геометрических CSG-моделей. “Цифровые двойники” должны использоваться при исследовании реальных клинических случаев, а также для верификации решений и выводов, полученных в исследованиях с использованием CSG-моделей.