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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.

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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

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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

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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

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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