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TECNOLOGIA TECNOLOGIA PETPET
En la fisiopatología de todas las enfermedades, las alteraciones moleculares y metabólicas son más precoces que los cambios estructurales y anatómicos.Los métodos de imagen que buscan estos cambios deben indicar la presencia de determinadas enfermedades con más precocidad que las técnicas de estudio basada en las características anatómicas.Es el principio fundamental de la Medicina Nuclear.
Paradigma, Paradigma, ¿Cuál es la idea?¿Cuál es la idea?
PositronesPositrones
Es una forma de decaimiento radiactivo.Es una forma de decaimiento radiactivo. Un protón se transforma en un neutrón y en un electrón de carga Un protón se transforma en un neutrón y en un electrón de carga
positiva. (positiva. (PP++ NN00 + e+ e++ + + )) El e+ sale expulsado de núcleo.El e+ sale expulsado de núcleo. Interactúa con un electrón orbital de carga negativa.Interactúa con un electrón orbital de carga negativa. Se aniquilan, liberando 2 rayos gamma de 511 KeV cada uno, de Se aniquilan, liberando 2 rayos gamma de 511 KeV cada uno, de
direcciones opuestas.direcciones opuestas. Desde la década de 1970 se ha estado desarrollando una técnica Desde la década de 1970 se ha estado desarrollando una técnica
Tomográfica basada en estos emisores.Tomográfica basada en estos emisores.
(Ej. Fluor-18)
PETPETPositrón Emisión Tomography Positrón Emisión Tomography
PET se considera el futuro de la medicina nuclear, PET se considera el futuro de la medicina nuclear, debido a que permite imágenes moleculares.debido a que permite imágenes moleculares.
Es necesario contar con un ciclotrón para producir el Es necesario contar con un ciclotrón para producir el radioisótopo emisor de positrones.radioisótopo emisor de positrones.
Existen equipos: Existen equipos: Dedicados. Dedicados. Híbridos.Híbridos. Gammacámaras convencionales. Gammacámaras convencionales.
(provistas de colimadores de 511 KeV o con software (provistas de colimadores de 511 KeV o con software de coincidencia.)de coincidencia.)
La imagen PETLa imagen PET NO se detectan los positrones.NO se detectan los positrones. El equipo capta por coincidencia los fotones de la aniquilación El equipo capta por coincidencia los fotones de la aniquilación
positrón positrón -- electrón. electrón. Detección por coincidencia Detección por coincidencia DDetectores opuestos, captan etectores opuestos, captan
ambos fotones y miden la diferencia de tiempo en cada uno. ambos fotones y miden la diferencia de tiempo en cada uno. La diferencia de tiempo determina el origen. Tiempo de vuelo.La diferencia de tiempo determina el origen. Tiempo de vuelo. Eventos detectados y aceptados Eventos detectados y aceptados Verdaderos.Verdaderos. Eventos Verdaderos Eventos Verdaderos reconstrucción y procesamiento reconstrucción y procesamiento
IMAGEN (Tomográfica)IMAGEN (Tomográfica) Post procesoPost proceso, analisis e , analisis e informe medico.informe medico.
ALTERNATIVAS DISEÑO DE PETALTERNATIVAS DISEÑO DE PET
Gammacámara convencional con colimadores y Gammacámara convencional con colimadores y electrónica para fotones de 511 KeV.electrónica para fotones de 511 KeV.
Gammacámara doble cabezal con electrónica para Gammacámara doble cabezal con electrónica para coincidencia 511 KeV.coincidencia 511 KeV.
Sistema multidetector (Exa6) con cristales de NaI.Sistema multidetector (Exa6) con cristales de NaI. Sistemas PET “dedicados” en anillo detector.Sistemas PET “dedicados” en anillo detector. Híbridos.Híbridos.
2
GAMMACAMARA DOBLE CABEZAL
PET DEDICADOS
Detectores PETDetectores PET
Detector block
PMT Lightguide
PMT
A
D
B
Guías de luz
¿C¿Cómo detectar el positrón?ómo detectar el positrón?El Analizador de CoincidenciasEl Analizador de Coincidencias
•• Evento Evento verdaderoverdadero
•• Evento azarosoEvento azaroso•• Evento de scatterEvento de scatter
= 12 ns
LORS1 S2
En sistemas modernos puede ser incluso 6 ns!
Detectado al mismo tiempo: coincidencia!
Scatter: Problema, Scatter: Problema, Consecuencias, SoluciConsecuencias, Soluciónón
Problema:Problema: El scatter depende El scatter depende
de la constitucide la constitución ón del paciente. Una del paciente. Una contextura gruesa contextura gruesa generará más generará más dispersión.dispersión.
Consecuencias:Consecuencias: Reduce contraste.Reduce contraste. Reduce exactitud.Reduce exactitud.
SoluciSolución:ón: Medir scatter.Medir scatter.
True Event Scatter Event
CorrecciCorrección del Scatterón del Scatter
Un mapa de transmisiUn mapa de transmisión (ón (map) provee información del contorno y map) provee información del contorno y del scatter asociado.del scatter asociado.
Un mapa de emisión provee información de la distribución de la Un mapa de emisión provee información de la distribución de la actividad.actividad.
El mapa de scatter es determinado con la ayuda de los dos El mapa de scatter es determinado con la ayuda de los dos anteriores.anteriores.
Este mapa corrige la imagen final para una cuantificaciEste mapa corrige la imagen final para una cuantificación más ón más exactaexacta..
EmissionTransmission Scatter Corrected
3
Detecciones al azar: Problema, Detecciones al azar: Problema, Consecuencias, SoluciConsecuencias, Soluciónón
Problema:Problema: Detecciones al azar, Detecciones al azar,
pueden igualar o exceder a pueden igualar o exceder a los eventos verdaderos.los eventos verdaderos.
Consecuencias:Consecuencias: ReducciReducción del contraste.ón del contraste. Reducción de la exactitud.Reducción de la exactitud.
SoluciSolución:ón: Medir los eventos azarosos, Medir los eventos azarosos,
usando una ventana de usando una ventana de tiempo demorada.tiempo demorada.
Reducir la ventana de Reducir la ventana de tiempo de coincidencia al tiempo de coincidencia al mmínimo.ínimo.
True Event Random Event
AtenuaciAtenuación: Problema, ón: Problema, Consecuencias, SoluciónConsecuencias, Solución
Problema:Problema: Los fotones son detenidos o Los fotones son detenidos o
atenuados antes de alcanzar atenuados antes de alcanzar los detectores.los detectores.
Consecuencias:Consecuencias: Reduce visualizaciReduce visualización de ón de
lesiones profundas.lesiones profundas. Reduce exactitud en la Reduce exactitud en la
medición.medición. SoluciSolución:ón:
Medir la atenuaciMedir la atenuación con un ón con un scan de transmisión (scan de transmisión (map o map o CT)CT)
True Event Attenuated Event
CorrecciCorrección de Atenuaciónón de Atenuación
Fuentes lineales de GeFuentes lineales de Ge9898.. Rotan alrededor del paciente.Rotan alrededor del paciente. Se construye un mapa de Se construye un mapa de
atenuaciatenuación destinado a ón destinado a corregir la imagen corregir la imagen reconstruida.reconstruida.
Transmission CorrectedEmission Tipos de adquisición
Corrección de atenuación
Limitantes en ResoluciLimitantes en Resolucióón Espacialn Espacial Consideraciones fConsideraciones fíísicas:sicas:
Rango de los positrones.Rango de los positrones. Fotones de aniquilaciFotones de aniquilacióón no n no colinealescolineales..
Movimientos del paciente.Movimientos del paciente. EstadEstadíística de conteo.stica de conteo. FiltrosFiltros
ResoluciResolucióón Espacialn Espacial
Tipo de detectoresTipo de detectores ResoluciResolucióónn
PET dedicadoPET dedicado 5 mm5 mm
GammacGammacáámara mara NaINaI 40 mm40 mmCon sistema de coincidenciaCon sistema de coincidencia
4
Sensibilidad: Efectos de Sensibilidad: Efectos de adquisiciadquisicióón n 2D y 3D2D y 3D
Septas empleadasBaja sensibilidad
Requiere mayor dosisTiempo de adquisición más largos
Bajo scatter
Sin septasAlta sensibilidad
Requiere menos dosisTiempos de adquisición más cortos
Scatter más alto
MODO ADQUISICION 2D MODO ADQUISICION 3DSección Transversal Sección Transversal
AdquisiciAdquisicióón de cuerpo completon de cuerpo completo
Cou
nts
Patient Coverage
Emission scan
Transmission source extension
Transmission scan
Transmission source retraction/bed motion
Time
Bed Position1 2 3 4 5 6
¿Qu¿Quéé es lo que ve la mes lo que ve la mááquina?quina?SinogramasSinogramas
Cómo se obtiene el sinograma de emisiónCómo se obtiene el sinograma de emisión
A sinogram is formed by placing the projection for the angle 0 at the top of a matrix and the other angles in ascending order.EXACT, ART, Accel: 192 x 192 elements. HR+: 288 x 288 elements
Data is collected as the integral of the activity along parallel rays for each angle from 0 to 180 degrees.
A sinogram is “mashed” by adding two rows (= angles) together.
EXACT, ART, Accel: 192 x 96 elements. HR+: 288 x 144 elements
ReconstrucciReconstrucción en PETón en PET
Los sinogramas (raw data) deben ser Los sinogramas (raw data) deben ser reconstruidos para generar imágenes reconstruidos para generar imágenes tomográficas.tomográficas.
Existen diversos métodos de reconstrucción con Existen diversos métodos de reconstrucción con muchos parámetros cada uno.muchos parámetros cada uno.
Las imágenes reconstruidas variarán mucho Las imágenes reconstruidas variarán mucho respecto al algoritmo usado.respecto al algoritmo usado.
No hay un criterio absoluto para definir una No hay un criterio absoluto para definir una buena imagen.buena imagen.
ReconstrucciReconstruccióón en PETn en PET
Retroproyección FiltradaRetroproyección Filtrada
Buenos resultados con raw data de buena estadística
ReconstrucciReconstruccióón en PETn en PET
medido
N = 1 N = 3 N = 3
Método Iterativo
5
EnsamblandoEnsamblando
Data courtesy of NCPIC, Sacramento, CA
Despliegue y AnDespliegue y Análisisálisis
Vista de proyecciones y volúmenes Dibujar ROIs (SUVs)Creación de reportes e impresión de placas
Standard Uptake Value (SUV)Standard Uptake Value (SUV)Análisis semicuantitativo basado en valores dentro de una ROI
SUV AROI
VROI
KgA
Donde:
AROI: actividad en ROI
VROI: volumen del ROI
Kg: peso del paciente
A: actividad inyectada
antes de QTSUV = 17.2
QT día 7SUV = 3.9
QT día 42SUV = 1.8
ROI
Algunas consideraciones del SUVAlgunas consideraciones del SUV
Valor normal = 1Asume el cuerpo humano con densidad de agua (1cc=1gramo)Imágenes requieren correcciones de:
AtenuaciónScatterEventos al azar
Puede ser influenciado por:Tiempo inyección-examenContextura del pacienteGlicemia alta (diabetes)ExtravasaciónOmisión de la hora de inyección
ResumenResumen
El PET implica la incorporación de un El PET implica la incorporación de un radiotrazador emisor de Positrones.radiotrazador emisor de Positrones.
FDGFDG--F18 , GaF18 , Ga--68, …….68, ……. La cámara detecta el par fotónico La cámara detecta el par fotónico
producido por la aniquilación del positrón.producido por la aniquilación del positrón. Generando un volumen de información.Generando un volumen de información. Cuantifica a travCuantifica a través del SUV.és del SUV.
La dosis al paciente no implica riesgos dada La dosis al paciente no implica riesgos dada la corta vida media del isótopo.la corta vida media del isótopo.
El radiotrazador no produce efectos El radiotrazador no produce efectos farmacológicos.farmacológicos.
Tiempo total de un examen de cuerpo Tiempo total de un examen de cuerpo completo depende de la tecnología de los completo depende de la tecnología de los detectores:detectores:
BGO BGO 45 min.45 min. LSO LSO 15 min. 15 min.
Resumen
6
PETPET-- SCANNERSSCANNERS
COSTO
PERFORMANCEDEDICADO
C-PET
COINC
COLIM.
PET + CT
1 + 1 > 2 PET tiene aplicaciones:PET tiene aplicaciones:
CardíacasCardíacas NeurológicasNeurológicas OncológicasOncológicas
Detección PrecozDetección PrecozEstadiajeEstadiajeControlControlPlanificación de Planificación de
RadioterapiasRadioterapias
IMÁGENES FUNCIONALES IMÁGENES ANATÓMICASPET CT
1+1= >2
Equipo HibridoEquipo Hibrido
PET-CT es la fusión de imágenes anatómicas y funcionales adquiridas en un mismo estudio. Permite un diagnostico mas preciso al combinar la información estructural con los datos funcionales.
…. Visualizar Forma y Función….•Es esencial lograr la comprensión de lo normal y benigno de lo patológico y de los artefactos, de manera de precisar la interpretación.•Se desarrolla el concepto de • Imágenes Moleculares
Lo mejor de 2 mundos
UN EQUIPO DETECTOR DE POSITRONES
¿Como es un PET-CT?
UNIDO A UN TOMOGRAFO COMPUTARIZADO MULTICORTE
¿Como es un PET-CT?
7
¿Como es un PET-CT?
60 cm
CT PET
PETPET--CT FALPCT FALP Marca: Siemens, Modelo Marca: Siemens, Modelo BiographBiograph 6, 6, HiHi--RezRez Instalado en Agosto de 2005Instalado en Agosto de 2005 CT Multicorte de 6 canales, CT Multicorte de 6 canales, SomatonSomaton EmotionEmotion 6.6. PET con detectores LSO (24.000).PET con detectores LSO (24.000). Software para PETSoftware para PET--CT y CT convencional.CT y CT convencional. Camilla de movimiento magnético, hasta 200 Camilla de movimiento magnético, hasta 200 Kls.Kls. Accesorios para QA de PET y CTAccesorios para QA de PET y CT Gantry de 70 cm. y mesa plana (planificación RT)Gantry de 70 cm. y mesa plana (planificación RT)
•• Electrónica ultrarrápida de 0,5 Electrónica ultrarrápida de 0,5 nsns•• Corrección de Atenuación por CTCorrección de Atenuación por CT
PET/CT PET/CT BiographBiograph 6 HI6 HI--REZREZ--Pico 3DPico 3D
Fusión PET/CT simultáneaFusión PET/CT simultánea Alta resolución espacial y volumétricaAlta resolución espacial y volumétrica Tiempos cortos en tomas de imágenes 3DTiempos cortos en tomas de imágenes 3D Equipamiento “Equipamiento “statestate--ofof--thethe--art” PET y CTart” PET y CT Imágenes DICOMImágenes DICOM Planificación RadioterapiaPlanificación Radioterapia
PET-CT General Electric
8
PET-CT Philips
PET Dedicado
GSO PET/CT
BGO PET/CT
10 20 30 40 50 600 min
LSO PET/CT
Reduce el tiempo de scan con detectores rápidos LSO HI-REZ e imágenes adquiridas en 3D UFC detectores ultrarápidos de ceramica en CT multicorte
~70 cm
CT
PET
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EL PRESENTE FUTUROEL PRESENTE FUTURO
OTROS EQUIPOS HIBRIDOSOTROS EQUIPOS HIBRIDOS
Sistemas Híbridos Spect-CT
CT
SPECT
SYMBIA
SymbiaSymbia (Siemens)(Siemens) SPECT•CTSPECT•CT
SPECTCT
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PETPET-- MRIMRI Se encuentra en estapa de desarrollo.Se encuentra en estapa de desarrollo. Pruebas con animales pequeños.Pruebas con animales pequeños. En Humanos existe un prototipo para En Humanos existe un prototipo para
cerebro.cerebro. Estaría disponible en forma comercial en 5 Estaría disponible en forma comercial en 5
años mas.años mas.
Siemens Biograph mMR. FIN
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