Upload
others
View
9
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
IM3 - 1
Imagistica medicala nucleara
IM3 - 2
Vom discuta despre…
• notiuni de medicina nucleara
• radiofarmaceutice utilizate
• camere de scintilatie
• moduri de achizitie
• SPECT
• PET
IM3 - 3
Notiuni de medicina nucleara
• Medicina nucleara – ramura a stiintei medicale care
utilizeaza radionuclizi (izotopi radioactivi) -> imagine
scintigrafica
• Scintigrafia reprezinta distributia radionuclizilor
injectati in organul sau organismul examinat
• Pt. o proiectie se determina densitatea fluxului de
fotoni si directia acestora in fiecare punct din
suprafata imaginii
• Radiatia unui nuclid este izotropicaIM3 - 4
Notiuni de medicina nucleara (2)
• numar atomic (Z) – numarul de protoni
• numar de masa (A) – numarul de protoni si neutroni
• izotop = acelasi Z si A diferit
• dezintegrare = trecerea izotopului intr-o stare
energetica de echilibru
• dezintegrare -> radiatii alfa, beta, gama
2
IM3 - 5
Notiuni de medicina nucleara (3)
• radiatii alfa = radiatii corpusculare, fascicule de nuclee de He -> Z-2, A-4 (pt. Z>82)
• radiatii beta = radiatii corpusculare:
– fascicule de electroni -> Z+1, A (-)
– fascicule de pozitroni -> Z-1, A (+)
• radiatii gama = radiatii electromagnetice -> Z, A, scade energia atomului initial
IM3 - 6
Radiatii ionizante
IM3 - 7
Notiuni de medicina nucleara (4)• constanta de dezintegrare (λ)= probabilitatea de
dezintegrare a unui nucleu al unui izotop in unitatea de
timp: N=N0e-λt
• activitatea (Λ)= numarul de dezintegrari in unitatea de
timp: Λ = N λ [Bq] Becquerel
1Ci=37 GBq
• 1 Bq= 1 dezintegrare pe secunda ( dps)
• 1 Ci (Curie) = 3,7 x 1010 dps
• durata de injumatatire= timpul dupa care numarul initial
de nuclee se reduce la jumatate: T1/2=ln 2 / λ
IM3 - 8
Notiuni de medicina nucleara (4)
• trasare radioactiva – radionuclizi sunt introdusi in molecule de interes biologic -> introdusi in corp -> pot fi identificati in celulele organelor studiate
Flourdezoxiglucoza
marcata cu 18F (18F-FDG)
(Dhawan, Huang, Kim (2008))
3
IM3 - 9
Izotopi radioactivi utilizati
IM3 - 10
Camera de scintilatie
• echipamentul standard de vizualizarea a distributiei
radionuclizilor injectati pacientului
• detectarea radiatiei gama emise de organul examinat
si convertirea energiei fotonilor emisi in semnale
electrice -> amplificare, analiza si procesare ->
imaginea scintigrafica ce ofera informatii morfologice
asupra organului investigat
• ca detectoare se folosesc scintilatoare organice solide
si semiconductoare (ex. telura de cadmiu zinc (CZT))
IM3 - 11
Parti functionale
IM3 - 12
Dispunerea tuburilor fotomultiplicatoare
4
IM3 - 13
Camera de scintilatie
• performantele aparaturii si proprietatile
radiofarmaceuticelor folosite -> calitatea imaginii
(Dhawan, Huang, Kim (2008))
IM3 - 14
Camera de scintilatie
• capacitate de achizitie simultana a datelor pe o suprafata mare
• posibilitatea efectuarii studiilor dinamice
• o pierdere mai mică a radiaţiei - rezoluţie spaţială mai bună
• mai flexibilă în poziţionarea pacientului
• colimatoare de înaltă rezoluţie -> reducerea zgomotului
• produce o imagine bună - energii cuprinse în intervalul 70 keV (Tl-201), până la 364 keV (I-131), sau chiar 511 keV (F-18)
IM3 - 15
Spectrul intensitatii pulsului pentru 99mTc
IM3 - 16
Camera de scintilatie moderna
- un singur cap rectangular si camp de vedere mare
5
IM3 - 17
Distanta fata de pacient
(Dhawan, Huang, Kim (2008))
IM3 - 18
Distanta fata de pacient
(G. Dougherty (2009))
IM3 - 19
Colimatoare
• o placa de plumb perforata (perforatii rotunde,triunghiulare, patrate sau hexagonale)
• peretii = septuri
• grosimea septurilor, profunzimea lor si tipul constructiv-> proprietatile colimatoarelor
• Rezolutia spatiala – distanta minima dintre doua surseradioactive punctiforme ce pot fi distinse fara a ficonfundate
• Sensibilitatea – radiatia minima (exprimata in procente)emisa de o sursa radioactiva punctiforma care poateajunge la detector
IM3 - 20
Tipuri de colimatoare
6
IM3 - 21
Colimatoare paralele
• septuri profunde -> creste rezolutia si scade sensibilitatea
= colimatoare de rezolutie inalta
• colimator mai subtire scade rezolutia si creste
sensibilitatea = colimatoare de sensibilitate inalta
• septuri groase -> pot fi utilizati radionuclizi cu energie
mai mare, rezolutie scazuta si sensibilitate mai mare
• septuri subtiri -> pot fi utilizati radionuclizi cu energie
joasa, rezolutie inalta sau scazuta
IM3 - 22
Colimatoare paralele
• alegerea colimatorului:
– dimensiunea organului examinat
– energia radionuclidului utilizat
• colimatoarele de înaltă rezoluţie, reduc captarea fotonilor împrăştiaţi şi cresc calitatea imaginii. -> radionuclizi de energii joase (Tc-99m)
• colimatoarele cu septuri înalte şi pereţi subţiri-> pentru radionuclizi de energie joasă, rezoluţie scăzută, însă cu sensibilitate mare, utilizând Tl-201
• colimatoarele cu septuri groase -> pentru radionuclizi, cu energii medii sau mari, cum ar fi I-131.
IM3 - 23
Colimatoare monocanal
• pt. organe mici (ex. tiroida)
• in medicina nucleara pediatrica
• un orificiu de 3-5 mm intr-o piesa de plumb
montata pe un con de plumb, imagine marita si
rasturnata
• marirea obiectului creste odata cu indepartarea lui
IM3 - 24
Colimatoare
• cu fascicul evantai – orificii paralele si colimator
convergent
• cu sapte orificii mici, tronconice -> sapte proiectii
independente
• rotativ – cu canale oblice – utilizat in examinarea
miocardului
• cu focar variabil
7
IM3 - 25
Formarea imaginii
Directiile de
interactiune intre
radiatia gama si
camera de
scintilatie
IM3 - 26
Formarea imaginii• Colimatorul absoarbe majoritatea fotonilor care
ajung la el
• 0,1% din fotonii emisi trec prin orificiilecolimatorului
• Rezolutia spatiala si contrastul imaginii suntreduse de fotonii dispersati in pacient, de cei carepenetreaza septul colimatorului si de cei care ausuferit una sau mai multe dispersii -> circuite dediscriminare (analizor de semnal inalt)
IM3 - 27
Rezolutia spatiala
• Rezolutia spatiala slaba ~4 mm
• Depinde de:
– Rezolutia intriseca a camerei gamma (dependenta deadancimea organului investigat)
– Rezolutia colimatorului (dependenta de adancimeaorganului investigat)
– Utilizarea filtrarii dupa achizitie
IM3 - 28
Performante• masuratori
– extrinseci (cu colimator)
– intriseci (fara colimator)
• uniformitatea radiatiei
– distanta fata de sursa = 5x dim max a cristalului
• rezolutia sistemului
2 2
S C IR R R
8
IM3 - 29
Imaginea unei fantome
• determinarea
rezolutiei spatiale
• linii de 2.0, 2.5,
3.0, 3.5 mm
(prop.cu FWHD –
latimea totala la
jumatatea
maximului functiei
de distributie)
IM3 - 30
Achizitia de imagini –mod frame
IM3 - 31
Achizitia unei imagini a secventei
cardiace (ach. de tip poarta)
IM3 - 32
Achizitia unei imagini a secventei
cardiace
(Dhawan, Huang, Kim (2008))
9
IM3 - 33
Modul de achizitie list
IM3 - 34
Achizitia energiilor multiple
(Dhawan, Huang, Kim (2008))
IM3 - 35
Achizitia imaginilor statice
(Dhawan, Huang, Kim (2008))
IM3 - 36
Achizitia imaginilor dinamice
(Dhawan, Huang, Kim (2008))
10
IM3 - 37
Tomografia computerizata cu emisia
unui foton (SPECT)
• genereaza imagini transversale descriind
distributia radiatiilor emise de radionuclizi in
pacient
• un arc de cerc 180° (SPECT de cord) sau un cerc
complet
• una sau mai multe camere de scintilatie
IM3 - 38
SPECT cu cap dublu fixat la 180°
IM3 - 39
SPECT cu cap dublu in unghi variabil
IM3 - 40
SPECT cu cap triplu
11
IM3 - 41
Izotopi utilizati in SPECT
IM3 - 42
Achizitia de imagini• achizitie planara
• achizitie SPECT - proiectii de 64x64 (60-64 deproiectii) sau 128x128 pixeli (sau 120-128 deproiectii)
• achizitie– continua– pas cu pas
• atenuarea reduce numarul de fotoni si aparperturbarea datorita distantei fata de colimator
IM3 - 43
Traiectoria camerei de scintilatie
IM3 - 44
Traiectoria camerei de scintilatie
(SPECT de cord)
12
IM3 - 45
Reconstructia imaginilor• corectarea imaginilor pentru nealinierea axa-rotatie
si pentru neuniformitati
• se utilizeaza filtre de proiectii anterioare (backprojection) sau metode iterative
• filtrele utilizate difera de la o aplicatie la alta si sunt dependente de zgomotul statistic din imagine
• corectarea atenuarii
• SPECT/CT
IM3 - 46
Colimator pentru SPECT• colimator cu fascicul evantai – cel mai des utilizat
IM3 - 47
Imagini SPECT
(Dhawan, Huang, Kim (2008))
Tc-99m in hematii
64 de proiectii
IM3 - 48
Imagini SPECT
-tumoare pe creier
-subtierea peretelui cardiac
13
IM3 - 49
Tomografia cu emisie de pozitroni
(PET)• furnizeaza informatii functionale asupra proceselor
metabolice din organismul uman
• descriu distributiile radionuclizilor emitatori de pozitroni in pacient
• folosesc detectia coincidentei de anihilare (ACD)
• imagini transversale
• se pot achizitiona simultan 45 de slice-uri (16 cm)
IM3 - 50
Izotopi utilizati in PET
IM3 - 51
Detectia coincidentei de anihilare
IM3 - 52
Coincidente
Adevarata imprastiata aleatoare (accidentala)
14
IM3 - 53
Bloc
detector
IM3 - 54
Detector cu sase inele
IM3 - 55
Corectii in PET
(Dhawan, Huang, Kim (2008))
IM3 - 56
Corectii in PET
(Dhawan, Huang, Kim (2008))
15
IM3 - 57
PET/CT
IM3 - 58
PET/MRI