Sistemas SPECT:

Programa de Calidad y

Pruebas de Desempeño

Cecil Chow RobilottaInstituto de Física - USP

Curso Regional de Control de Calidad de la Instrumentación en

Medicina Nuclear (ARCAL CXI) - Montevideo - 03/2010

CÁMARAS SPECT

GE : Hawkeye

Philips/ADAC: Vertex-Plus MCD/AC

Siemens: c.cam

GE : Millenium MPR

Siemens: Symbia

GARANTIZAR la CALIDAD en

Medicina Nuclear es asegurar

que TODOS los aspectos e

etapas de los procedimientos

clínicos, diagnósticos o

terapéuticos, sean realizados

dentro de padrones

especificados y normas

establecidas.

Para tanto, es

IMPERATIVO: TODOS los miembros del servicio de MN deben estar convencidos de la necesidad y la importancia de un programa de calidad, para asegurar la precisión y la confiabilidad en los procedimientos clínicos realizados.

ESSENCIAL: Establecer, divulgar e ejecutar el programa de calidad en cada etapa, por TODOS.

Por que realizar control de calidad (CC) en cámaras gamma?

Para garantizar la obtención de imágenesprecisas, verdaderas y confiables paradiagnostico.

Para corregir los problemas antes quemodifican las imágenes clínicas, o sea,mantener el buen funcionamiento del equipo.

Para determinar la frecuencia y lanecesidad de una re-calibración o de unamanutención preventiva.

Principio básico – TecDoc/IAEA:

Es ESSENCIAL que el control de

calidad de los instrumentos sea

considerado parte integrante do

trabajo de una clínica de Medicina

Nuclear y que sea ejecutado por su

personal adecuadamente entrenado.

Etapas constituyentes de GC

Selección y compra del equipo

Pruebas de aceptación

Pruebas operacionales o de rutina

Libro de registro (diário de bordo, log-book)

Manutención preventiva periódica

Disculpas para NON Ejecutar CC

a. Gasta mucho tiempo

b. La cámara gamma es nueva y muy estable

c. Non tenemos phantoms, fuentes o dispositivos

d. Non tenemos software de análisis en la computadora

e. Non tenemos protocolos para CC

f. Ninguna persona hace eso en este Servicio

g. Médicos non quieren perder tiempo de cámara

con CC

h. CC es trabajo de ingeniero e /o de físico

• Relativamente fáciles y rápidas

non deben ser mucho costosas

• Suficientemente sensibles

para detectar fallas significativas

• Permitir seguimiento de la estabilidad

del sistema

con dados consistentes para análisis

a largo plazo

Rutina de pruebas de CC

Pasos esenciales de CC

Establecer Protocolos y Frecuencias

Ejecutar Regular y Constantemente

Mantener los Registro de los Resultados

Evaluar los Resultados

Problemas en los Resultado? Entrar con Acción Correctiva

Registrar la Acción Correctiva Aplicada

Repetir las Pruebas

Sistemas SPECT:

Todas las pruebas de sistemas planares con limites más rigorosos

Pruebas Específicas:

Verificación del Centro de Rotación, Desempeño tomográfico e otras

Sistema SPECT multi-detectores:

Todos los testes en cada detector, diferencias entre detectores deben ser pequeñas

Pruebas Principales y su Frecuencia

PRUEBA Diário Semanal Trimestral Semestral Aceptación

Uniformidad de Campo X X

Radiación de Fondo / Contaminación X X

Inspeción Visual del tomógrafo SPECT X X

Nivele del Detector X

Resolución y Linealidad Espaciales Planas X X

Centro de Rotación X (mensual) X

Resolución Energética X X

Resolución tomográfica en aire X X

Resolución tomográfica con medio dispersor X X

Tamaño del Pixel X X

Espesor del corte en el centro del corte X X

Teste de Performance del equipo SPECT X X

Uniformidad del Sistema X X

Sensibilidad del Sistema X X

Tasa Máxima de Conteo X X

Proyección Sinograma Soma de lasproyecciones

P

R

O

y

E

C

C

I

Ó

N

COORDENADA X

Sinograma de una Fuente Puntual

IAEA QC Atlas

Sin angulación

Con angulación

Sinograma de las proyecciones

Sinograma de las proyecciones

Nivele del Detector (tilt)

IAEA QC Atlas

Con tilt de 2,5º

Angulación del Detector (tilt)

Sin angulación

IAEA QC Atlas

Proyecciones Cortes transversales

Sistema de 2 detectores:

1 detector non aliñado en Y

IAEA QC Atlas

Sistema de 2 detectores:

1 detector non aliñado en Y

Proyección Sinograma de las proyecciones

Sistema de 3 detectores:

1 detector non aliñado

IAEA QC Atlas

Centro de Rotación – Correcto

IAEA QC Atlas

offset de 1 pixel offset de 1,5 pixel offset de 2 pixel

(Tamaño del pixel= 3,85mm)

SPECT de fuente puntual - 360º (FBP con filtro rampa)

Correcto offset de 0,25 pixel offset de 0,5 pixel

Centro de Rotación – Artefactos en 360o

IAEA QC Atlas

SPECT de fuente puntual a 180º (FBP con filtro rampa)

offset de 1 pixel offset de 2 pixel

(Tamaño del pixel = 3,85mm)

Correcto offset de 0,5 pixel

Centro de Rotación – Artefatos en 180o

IAEA QC Atlas

COR erro +3 pixels

COR erro -3 pixels

COR correcto

Centro de Rotación – Artefatos en SPECT cardíaca con 180o

Uniformidad Tomografica

Ventana =15%; Colimador = HR; 60 proyecciones/360deg; Matriz 64x64;

50k conteos/proyección; Tot=3x106; FBP+Butter+AtCor

Ventana =15%; Colimador = HR; 60 proyecciones/360deg; Matriz 64x64;

500k conteos/proyección; Tot=30x106; FBP+Butter+AtCor

IAEA QC Atlas

Efectos del conteo

Efectos del método de reconstrucción

CCR/SP-2009

Ventana = 15%; Colimador = HR; 128 proyecciones/360o; Matriz 128x128;

200k conteos/proyección; OSEM con 4 subsets y 1, 2, 4, 9 iteraciones + filtro

Gaussiano y sin corrección de atenuación

Efectos de la Non-Uniformidad

CCR-RA/2005

Sistema de 1 detector con

non-uniformidad

Sistema de 2 detectores:

1 con non-uniformidad

IAEA QC Atlas

Sistema de 1 detector e

ADC non-linear

Efectos de la Non-Uniformidad

Sistema con problemas en detector e ADC

IAEA QC Atlas

Efectos de la Non-Uniformidad

Sistema con buena uniformidad Sistema con non-uniformidad

IAEA QC Atlas

Efectos de la Non-Uniformidad

Simulador con solución radioactiva mal mezclada

CCR-AG/2005

Determinación del Tamaño del Pixel

CCR-RA/2005

Resolución Espacial

CCR-RA/2005

Resolución Espacial Tomográfica

Reconstrucción:• FBP c/ filtro Rampa Resolución= FWHM

Protocolo de Adquisición:

• Fuente puntual 37~74 MBq (1~2 mCi)

• Matriz: 128 x 128

• 128 proyecciones

• 10 s/proyección

CCR-RA/2005

Espesor del Corte Tomográfico

CCR-RA/2005

Phantom JASZCZAK (Data Spectrum)

Actividad: 555~740 MBq (15~20 mCi)

Adquisición:Matriz: 128 x 128Número de Proyecciones: 128Conteos / Proyección: 500k~800kRayo de Rotación ~ 15cm

Reconstrucción:Filtro RampaCorrección de Atenuación de CHANG: = 0,12 cm-1

Visualización:Non-Uniformidad Tomográfica--> Artefactos CircularesResolución Espacial

Teste de Performance de SPECT

CCR-RA/2005

Absorción de 99mTc por los pinos de fijación

Phantom Jaszczak

CCR-RA/2005

4.8mm

6.4mm

7.9mm

12.7mm

11.1mm

9.5mm

15.9mm

25.4mm

31.8mm

19.1mm

9.5mm

12.7mm

IAEA - QC Atlas

Phantom Jaszczak

Phantom JaszczakNon-Uniformidad de Campo Artefactos Circulares

Causas posibles de la non-uniformidad: respuesta del detector, defectos encolimador; mapa de corrección con baja estadística, corrección de difusióninadecuada; non- linealidad en CAD, etc.

CCR-RA/2005

Corrección de Atenuación

Corrección por el método de

Chang con =0,12cm-1

Sin corrección

IAEA - QC Atlas

Efectos del conteo

Efectos del conteo

Phantom Hoffman con corrección Chang

OSEM

s/ correção

OSEM/CE

k = 0,5OSEM/CA

ef = 0,12 cm-1

OSEM/CA

enc = 0,159 cm-1

OSEM/CE/CA

k = 0,4

enc = 0,159 cm-1

OSEM/CE/CA

k = 0,5

enc = 0,159 cm-1

OSEM/CE/CA

k = 0,5

enc = 0,159 cm-1 e

osso = 0,246 cm-1

FBP/CE/CA

k = 0,5

enc = 0,159 cm-1

SP/2005

Phantom Hoffman con correcciones

Sin correcciones

Con correcciones de

Dispersión y Atenuación

Paciente depressivo

SPECT Cardiaca: Efecto de movimiento del paciente

Adquisición normalMovimiento lateral Mov longitudinal

CCR-RA/2005

Por sinograma Por modo cine

Proyección Sinograma Imágenes Reconstruidas

a) Phantom estático

Proyección Sinograma Imágenes Reconstruidas

b) Phantom trasladado axialmente

SPECT Cardiaca: Múltiple - Detectores

IAEA-QCAtlas

a) Colimador Fan-Beam b) Colimador de agujeros paralelos y con radio de rotación largo

SPECT Cerebral:Efecto de Truncaje con Colimador Fan-Beam

IAEA-QCAtlas

SPECT NON es Difícil!

Observar :

1) Aceptación: Confiera todas las especificaciones de la cámara, verifique la integridad de los colimadores y de la parte mecánica, …

2) CC rutinero: Uniformidad e estabilidad del COR

3) Adquisición: Menor radio de rotación, millones de conteos, alineamiento de los detectores, …

4) Movimiento: Confiera la cine y el sinograma antes de liberar los pacientes

5) Reconstrucción: Conozca los métodos disponibles, los filtros, las correcciones, …

6) Interpretación: Non acredite siempre en que usted ve! Confiera con otras informaciones clínicas y conocimientos disponibles, consulte personas más experimentadas!

Bibliografia

1. IAEA Quality Control Atlas for Scintillation Camera Systems. Ellinor Busemann Sokole. Vienna, 2003.

2. IAEA Human Health Series No. 6: Quality Assurance for SPECT Systems. Vienna, 2009.

3. Physics in Nuclear Medicine. Third edition. Simon R Cherry,James A Sorensen and Michael E Phelps. Saunders, USA, 2003.

4. NEMA Standards Publication NU 1-2001: Performance Measurements of Scintillation Cameras. Rosslyn, 2001.

5. Levi de Cabrejas, M: Tomografia en Medicina Nuclear. ALASBIMN, Buenos Aires, 1999.

6. IAEA-TECDOC-602: Quality Control of Nuclear Medicine Instruments. Vienna, 1991.

7. AAPM Report 22: Rotating Scintillation Camera SPECT Acceptance Testing and Quality Control. New York, 1987.