Non-invasive evaluation of cardiac function by nuclear medicine technologies are one of the major contribution of nuclear medicine. Gated cardiac blood pool scan was once a novel and robust technique which enabled evaluation of ventricular function. Concept of EKG gating was one of the major breakthrough in nuclear cardiology. According to the evolution of echocardiographic techniques, and as the evaluation of myocardial perfusion by perfusion SPECT became feasible, number of gated blood pool study dong in nuclear medicine laboratory is declining. And recently, evaluation of ventricular function with gated perfusion SPECT further decreased the use of gated blood pool scan. In this article, assessment of ventricular function using gated blood pool scan is discussed including some insight about the role of gated blood pool SPECT.
Gated blood pool scan is frequently used for evaluating the change in cardiac function in various cardiac diseases. But resting gated blood pool scan using only LVEF as a cardiac index has been consitently shown to have a low sensitivity, which is about 50%, in detecting coronary artery disease. So it is recommended to compare exercise gated blood pool scan to resting gated blood pool scan. Exercise tests, however, are not always possible, especially in patients with musculoskeletal diseases, recent myocardial infarction and in elderly persons. We studied the usefulness of resting gated blood pool scan using multiple indices in evaluating the patients with coronary artery disease. Studied cases were 185 patients with coronary artery disease (angina pectoris 31, myocardial infarction 154) and 25 normals with low likelihood of coronary artery disease. We used $^{99m}Tc-labeled$ RBC, 740 MBq labeled by in vivo method. The data were evaluated by Micro DELTA computer program. The results were as following: 1) The ejection rates (PER, AER) and filling rates (PFR, AFR) were different in normls and patients with angina pectoris or myocardial infarction. 2) Mean phase angle, ejection rates and filling rates could separate normals from coronary artery disease patients with normal LVEF. 3) Regional ejection fraction was decreased at the site of the infarct in patients with myocardial infarction. 4) Peak filling rate was the the most detectable index in evaluation of cardiac function in patients with coronary artery disease. 5) The threshold at 1.5 standard deviation of normal range was considered as the most reliable cut-off value from ROC analysis. These data suggest that the resting gated blood pool scan has an important role in the evaluation of cardiac functional changes using various cardiac indices in patients with coronary artery disease.
Purpose: The scan time reduction helps to yield more accurate results and induce the minimization of patient's motion. Also we can expect that satisfaction of examination will increase. Nowdays medical equipment companies have developed various programs to reduce scan time. We used Onco. Flash (Pixon method, SIEMENS) that is an image processing technique gated cardiac blood pool scan and going to evaluate its clinical usefullness. Materials and Method: We analyzed the 50 patients who were examined by gated blood pool scan in nuclear medicine department of Asan Mediacal Center from June $20^{th}$ 2008 to August $14^{th}$ 2008. We acquired the Full-time (6000 Kcounts) and Half-time (3000 Kcounts) LAO image in same position. And we acquired LVEF values ten times from Full-time, Half-time images acquired by the image processing technique and analyzed its mean and standard deviation values. To estimate LVEF in same conditions, we set automatic location of the LV ROI and background ROI based on same X and Y-axis. Also we performed blinding tests to physician. Results: After making a quantitative analysis of the 50 patients EF values, each mean${\pm}$standard deviation is shown at Full-time image $68.12{\pm}7.84%$, Half- time (acquired by imaging processing technique) $68.49{\pm}8.73%$. In the 95% confidence limit, there was no statistically significant difference (p>0.05). After blinding test with a physician for making a qualitative analysis, there was no difference between Full-time image and Half-time image acquired by the image processing technique for observing LV myocardial wall motion. Conclusion: Gated cardiac blood pool scan has been reported its relatively exact EF measured results than ultrasound or CT. But gated cardiac blood pool scan takes relatively longer time than other exams and now it needs to improve time competitive power. If we adapt Half-time technique to gated cardiac blood pool scintigraphy based on this study, we expect to reduce possible artifacts and improve accessibility as well as flexibility to exam. Also we expect patient's satisfaction.
Purpose: The Gated cardiac blood pool scan is non-invasive method that a quantitative evaluation of left ventricular function. Also this scan have shown the value of radionuclide ejection fraction measurements during the course of chemotherapy as a predictor of cardiac toxicity. Therefore a reliable method of monitoring its cardiotoxic effects is necessary. the purpose of this study is to minimize the overestimate of left ventricular ejection fraction (LVEF) by modified body position to reduce the influence of scattered rays from surrounding organs of the heart in the background region of interest. Materials and Methods: Gated cardiac blood pool scan using in vivo $^{99m}Tc$-red blood cell (RBC) was carried out in 20 patients (mean $44.8{\pm}8.6$ yr) with chemotherapy for a breast carcinoma. Data acquisition requires about 600 seconds and 24 frames of one heart cycle by the multigated acquisition mode, Synchronization deteriorates toward the end of the cycle and with the distance from the trigger signal (R-wave) by ECG gating. Gated cardiac blood pool scan was studied with conventional method (supine position and the detector head in $30-45^{\circ}$ left anterior oblique position and caudal $10-20^{\circ}$ tilt) and compared with modified method (left lateral flexion position with 360 mL of drinking water). LVEF analysis was performed by using the automatically computer mode. Results: The ROI counts of modified scan method were lower than LV conventional method ($1429{\pm}251$ versus $1853{\pm}243$, <0.01). And LVEF of modified method was also decrease compared with conventional method ($58.3{\pm}5.6%$ versus $65.3{\pm}6.1%$, <0.01). Imaging analysis indicated that stomach was expanded because of water and spleen position was changed to lateral inferior compared with conventional method. Conclusion: This study shows that the modified method in MUGA reduce the influence of scattered rays from surrounding organs. Because after change the body position to left lateral flexion and drinking water, the location of spleen, left lobe of liver and stomach had changed and they could escaped from background ROI. Therefore, modified method could help to minimize the overestimate LVEF (%).
Most of clinical morbidity in cardiology are associated with abnormalities of the left ventricle. Several methods have been developed to measure the left ventricular function, including cardiac catheterization with cineangiography, echocardiography, and systolic time interval. But these methods have many limitations. ECG gated cardiac blood pool scan provides a safe, noninvasive, repeatable method for determining the left ventricular function. Utilizing the cardiac blood pool scan, we measured the left ventricular function in 165 cardiac patients, and in 26 normal subject. 1. Left ventricular ejection fractions were measured by cardiac blood pool scan, and compared in 20 patients with that measured by x-ray cineangiography. Correlation coefficient was 0.885. 2. Ejection fractions were classified by funtional class made in New York Heart Association. Ejection fractions well represented the functional status. 3. Ejection fractions decreased in cardiomyopathy ($20.1{\pm}4.8%$) and ischemic heart disease ($34.4{\pm}16.7%$). Impaired ejection fractions in myocardial infarction were associated with the extent of infarction. 4. Regional left ventricular wall motion was evaluated from the end-diastolic and end-systolic images. In cardiomyopathy diffuse hypokinesia was noted and in myocardial infarction akinesia was noted on the infarcted areas.
Left ventricular wall motion was observed with EKG gated cardiac blood pool scan in 71 various cardiac diseases and 10 normal controls to evaluate its diagnostic and clinical significance in them. 1) In the presence of left ventricular dysfunction, visual evaluation of the left ventricular wall motion was useful to determine whether it was due to localized or diffuse abnormalities. In cardiomyopathy, marked left ventricular dilatation and severe hypokinesia were noted. 2) In myocardial infarction, regional wall motion abnormalities well represented the location of infarcted areas in majority of cases. Patients with inferior wall infarction had smaller decrease of the left ventricular ejection fraction and wall motion grade than anterior or combined groups. In whom persistent left ventricular failure was present, wall motion analysis with gated cardiac scan provided valuable information for the detection of ventricular aneurysms. 3) Evaluation of the left ventricular wall motion and its grading provided a reliable estimate of the left ventricular function. In conclusion, visual evaluation of left ventricular wall motion and its grading provided valuable information for analyzing the characteristics of regional and global left ventricular dysfunction.
The Cardiac Gated Blood Pool (GBP) scintigram, a nuclear medicine imaging, calculates the left ventricular Ejection Fraction (EF) by segmenting the left ventricle from the heart. However, in order to accurately segment the substructure of the heart, specialized knowledge of cardiac anatomy is required, and depending on the expert's processing, there may be a problem in which the left ventricular EF is calculated differently. In this study, using the DeepLabV3 architecture, GBP images were trained on 93 training data with a ResNet-50 backbone. Afterwards, the trained model was applied to 23 separate test sets of GBP to evaluate the reproducibility of the region of interest and left ventricular EF. Pixel accuracy, dice coefficient, and IoU for the region of interest were 99.32±0.20, 94.65±1.45, 89.89±2.62(%) at the diastolic phase, and 99.26±0.34, 90.16±4.19, and 82.33±6.69(%) at the systolic phase, respectively. Left ventricular EF was calculated to be an average of 60.37±7.32% in the ROI set by humans and 58.68±7.22% in the ROI set by the deep learning segmentation model. (p<0.05) The automated segmentation method using deep learning presented in this study similarly predicts the average human-set ROI and left ventricular EF when a random GBP image is an input. If the automatic segmentation method is developed and applied to the functional examination method that needs to set ROI in the field of cardiac scintigram in nuclear medicine in the future, it is expected to greatly contribute to improving the efficiency and accuracy of processing and analysis by nuclear medicine specialists.
Attenuated end-diastolic and end-systolic left ventricular counts which obtained from cardiac gated blood pool scan were corrected using experimentally calculated attenuation coefficient $(\mu=0.13/cm)$ and depth of center of left ventricle. This method was confirmed to be correct experimentally using phantom balloon. To compare the accuracy of attenuated and attenuation-corrected left ventricular volume measurement, authors studied 10 patients with ischemic heart disease who underwent both gated blood pool scan and X-ray contrast ventriculography within a week. The attenuated and attenuation-corrected left ventricular volume measured by count method correlated with contrast ventriculographic volumes; however, attenuation corrected measurement was correlated more closely.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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