Advances in Cardiac SPECT and PET Imaging: Overcoming the Challenges to Reduce Radiation Exposure and Improve Accuracy

Nuclear cardiology came of age in the 1970s and subsequently has expanded so that more than 9 million single-photon emission computed tomography (SPECT) studies are performed annually in North America. Coronary artery disease management has demanded a reliable technique that will detect, risk stratify, and assist with revascularization decisions. Using cardiac SPECT and positron-emission tomography (PET), researchers and clinicians have sought to achieve excellence in coronary artery disease diagnosis and risk stratification, and strive to achieve higher standards in these areas. Developments in other cardiac imaging modalities, however, such as cardiac computed tomography, cardiac magnetic resonance, and echocardiography, have raised expectations in terms of diagnostic accuracy and achieving high quality images with little or no ionizing radiation exposure. The challenge facing nuclear cardiology as it embarks upon a fifth decade of clinical use is whether high quality images can be obtained at lower radiation exposures. In this review we consider current practice in SPECT and PET perfusion imaging. We discuss emerging advances in techniques, technologies, and radiotracers that focus specifically on improvements in image quality that enhance diagnostic accuracy while reducing radiation exposure. We provide a perspective as to the future roles of cardiac SPECT and PET in ischemic heart disease, and consider emerging novel applications beyond perfusion imaging. Although for a number of years nuclear cardiology has shone brightly as a leading light for the imaging of ischemic heart disease, its half-life has not yet been reached. Instead, even with the pressure to reduce radiation exposure, the future continues to look bright for cardiac SPECT and PET.

RésuméLa cardiologie nucléaire a atteint sa maturité dans les années 70 et subséquemment s'est tellement étendue que plus de 9 millions d'études de tomographie par émission de photon unique (TÉPU) sont réalisées annuellement en Amérique du Nord. La prise en charge de la maladie coronarienne a exigé une technique fiable qui détecte et stratifie le risque, et aide à la décision de revascularisation. En utilisant la TÉPU cardiaque et la tomographie par émission de positons (TÉP), les chercheurs et les cliniciens ont cherché à atteindre l'excellence dans le diagnostic et la stratification du risque de maladie coronarienne, et s'efforcent d'atteindre des standards élevés dans ces domaines. Cependant, le développement d'autres modalités d'imagerie cardiaque telles que la tomodensitométrie cardiaque, la résonance magnétique cardiaque et l'échocardiographie ont suscité des attentes en matière de précision diagnostique et de réalisation d'images de haute qualité comportant peu ou pas d'exposition aux rayonnements ionisants. Le défi auquel la cardiologie nucléaire se trouve confrontée alors qu'elle entame une cinquième décennie d'utilisation clinique est de savoir si les images de haute qualité peuvent être obtenues à de plus faibles expositions aux rayonnements. Dans cette revue, nous considérons la pratique actuelle de la TÉPU et de l'imagerie de perfusion par TÉP. Nous discutons des progrès récents de la technique et de la technologie, ainsi que des radiotraceurs portant spécifiquement sur l'amélioration de la qualité de l'image qui accroît la précision diagnostique tout en réduisant l'exposition aux rayonnements. Nous donnons un aperçu sur les rôles futurs de la TÉPU cardiaque et de la TÉP lors de cardiopathie ischémique, et considérons l'émergence des nouvelles applications au-delà de l'imagerie de perfusion. Bien que depuis plusieurs années la cardiologie nucléaire ait été un phare en imagerie de la cardiopathie ischémique, sa demi-vie n'a pas encore été atteinte. Au contraire et en dépit de la pression à réduire l'exposition aux rayonnements, le futur s'annonce tout aussi prometteur pour ce qui est de la TÉPU cardiaque et la TÉP.