Скачать электронную версию статьи (в свободном доступе).
Цель: Развитие метода имитационного математического моделирования является актуальной
задачей для ядерной медицины в педиатрии в связи с этическими ограничениями проведения
клинических испытаний. Математическая модель пациента-ребенка позволяет безопасно провести
испытания в различных условиях облучения, при этом компьютерные эксперименты могут
проводиться без ограничений с различными сценариями. Благодаря реалистичному модели
рованию, виртуальные испытания предлагают эффективный способ оценки и оптимизации технологий визуализации.
Данное исследование является первой работой, направленной на разработку и валидацию программных
средств математического моделирования с использованием
цифровых двойников пациентов с нейробластомой с целью повышения точности количественных оценок патологических очагов.
Материал и методы: Разработан программный комплекс (ПК) "Виртуальная платформа для
имитационных испытаний метода ОФЭКТ/КТ с 123I-MIBG в детской онкологии", который являет
ся симулятором процедуры ОФЭКТ-сканирования. Развита методология создания "виртуальных
пациентов" – цифровых двойников реальных пациентов с нейробластомой. Проведено имитационное
моделирование клинического случая обследования пациента с нейробластомой на аппарате
Discovery NM/CT 670 с радиофармпрепаратом 123I-MIBG в НМИЦ ДГОИ имени Дмитрия Рогачева.
Результаты: Получено хорошее согласие между клиническими "сырыми" данными, записанны
ми с реального пациента, и проекционными данными, рассчитанными методом Монте-Карло с
его виртуального цифрового двойника. Оценка метастатического очага, полученная в имитационных
испытаниях, показала занижение количественных показателей накопления в 2,7 раза
по сравнению с точным эталонным значением, заданным в "виртуальном пациенте". Этот результат
согласуется с рекомендациями Европейской ассоциации по ядерной медицине (EANM) о
необходимости использования поправочных коэффициентов восстановления (Recovery
Coefficient – RC) для точной количественной оценки накопленной активности в очагах малого размера.
Заключение: Результаты данного пилотного исследования позволяют предположить, что количественные
значения интенсивности накопления РФП в патологических очагах малого размера
на клинических изображениях пациентов-детей с нейробластомой могут быть существенно занижены,
поэтому необходимо применять соответствующие поправочные коэффициенты RC. Необходимо провести исследования,
направленные на расчет кривых RC для ОФЭКТ с 123I и коллиматорами различных типов.
Ключевые слова: детская онкология, нейробластома, ОФЭКТ/КТ, имитационное математическое моделирование, цифровые двойники пациентов и сканеров, количественные оценки патологических очагов
Purpose: The development of a simulation mathematical modeling method is an urgent task for pediatric
nuclear medicine due to the ethical limitations of clinical trials. A mathematical model of a pediatric
patient allows for safe testing under various irradiation conditions, while computer experiments
can be conducted without restrictions under different scenarios. Thanks to realistic modeling, virtual
trials offer an effective way to evaluate and optimize imaging technologies. This study is the first work
aimed at developing and validating mathematical modeling software using digital twins of patients with
neuroblastoma to improve the accuracy of quantitative assessments of pathological lesions.
Materials and methods: A software package "Virtual Platform for Simulation Trials of the 123I MIBG
SPECT/CT Method in Pediatric Oncology" has been developed, which acts as a simulator for the SPECT
scanning procedure. A methodology for creating "virtual patients" – digital twins of real patients with
neuroblastoma – has been established. Simulation modeling of a clinical case involving a patient with
neuroblastoma examined on a Discovery NM/CT 670 scanner with the 123I-MIBG radiopharmaceutical
at the Dmitry Rogachev National Medical Research Center of Pediatric Hematology, Oncology and Immunology was conducted.
Results: Good agreement was obtained between the clinical "raw" data recorded from a real patient and
the projection data calculated by the Monte Carlo method from their virtual digital twin. The evaluation
of the metastatic lesion obtained in simulation trials showed an underestimation of quantitative accumulation
parameters by a factor of 2.7 compared to the exact reference value set in the "virtual patient".
This result is consistent with the recommendations of the European Association of Nuclear Medicine
(EANM) on the necessity of using Recovery Coefficients (RC) for the accurate quantitative assessment of
accumulated activity in small lesions. Conclusion: The results of this pilot study suggest that the quantitative
values of radiopharmaceutical accumulation intensity in small pathological lesions on clinical
images of pediatric patients with neuroblastoma can be significantly underestimated; therefore, it is
necessary to apply appropriate RC correction factors. Further studies aimed at calculating RC curves
for 123I for different types of collimators are required.
Key words: pediatric oncology, neuroblastoma, SPECT/CT, simulation mathematical modeling, digital twins of patients and scanners, quantitative assessments of pathological lesions
DOI: 10.52775/1810-200X-2026-110-2-24-37