利用理論分析和蒙地卡羅模擬研發並評估新型之分子醫學影像方法---ReSPECT

隨著現今分子醫學的快速發展，本計畫目的在開發一種新型的分子醫學成像方法–ReSPECT
，並借助理論分析和蒙地卡羅模擬方式驗證其可行性和優越性。ReSPECT為重聚焦(refocused)單
光子射出電腦斷層造影(SPECT)方法之英文縮寫，主要概念是利用獨特的SPECT準直器設計對感
興趣區域(Region of Interest - ROI)進行重聚焦單光子射出電腦斷層造影(refocused SPECT)，以提供
具有四高特性(高空間分辨率、高光子靈敏度、高診斷準確度，和高成像適應性)的三維立體分子
影像(molecular imaging)。本計畫所提出的概念若驗證成功，預期將對很多SPECT應用領域，例如
乳腺癌檢測成像，帶來很大的助益。
上述提及的ROI的圈選可以通過很多方式決定，包括傳統的SPECT掃描、核磁共振造影(MRI)
或三維超音波(Ultrasound)掃描。對於能夠提供重聚焦能力的SPECT準直器，本研究將採用新穎的
旋轉式多針孔(rotating multipinhole - rMPH)設計。旋轉式多針孔(rMPH)的概念來自於積累多年的
SPECT準直器研究成果，包括平行孔(Parallel Hole)、旋轉斜孔(Rotating Slant Hole)，以及單針孔
(single pinhole)和多針孔(multipinhole)成像技術。通過使用創新的可旋轉(rotatable)和可互換
(interchangeable)多針孔準直器設計，rMPH技術預期將集個設計之長，達到像單針孔技術一樣的高
空間分辨率，以及多針孔技術的高光子靈敏度，並達到像旋轉斜孔技術一樣的自適應三維成像能
力(特別是對於掃描軌道、空間分辨率和視野範圍的選用具有相當的靈活性) – 這些特性對滿足三
維高性能乳腺癌分子成像之要求具有極大潛力。在此，本研究將使用蒙地卡羅模擬運算方法及理
論設計框架驗證上述的特性，並藉此對ReSPECT的設計概念提供堅實的理論基礎。
此為期兩年的計畫，預計將分為四大主軸研究：(1)進行系統性rMPH之理論研究，包括建立空
間分辨率和光子靈敏度之互動關係，並探討三維SPECT成像數據採集之理論充分性; (2)利用理論
分析和蒙地卡羅模擬，設計並最佳化rMPH準直儀和相關的數據採集策略; (3)開發快速、準確及定
量的圖像重建軟體並針對rMPH獨特設計建立一套專屬的幾何校正方法; (4)研究並提供未來硬體設
計藍圖、造價考量和未來與其它影像系統整合(multi-modality)方案。
最後，對於乳腺癌分子成像，本研究所提出的ReSPECT技術的潛力在於(1)顯著提高診斷準確
度，尤其對於亞洲婦女，中高密度乳房組織佔顯著比例的情況下，常用的X光乳房造影檢查(x-ray
mammography)已無法有效地偵測病灶；(2)克服傳統核醫的局限性，並減少診斷成像所需時間，以
改善病人的舒適程度。另外，考慮到使用於SPECT分子影像之核醫藥物的多樣性，因此若能透過
本研究驗證ReSPECT技術的可行性，吾人相信，其意義將遠遠不止局限於乳腺癌檢測。