TOMOGRAFIA POR EMISION DE POSITRONES PET. Física y Aplicaciones. II Congreso Nacional de Física. Mario Rodriguez

Transcripción

1 TOMOGRAFIA POR EMISION DE POSITRONES PET Física y Aplicaciones II Congreso Nacional de Física Mario Rodriguez 1 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

2 Imágenes Funcionales vs Imágenes Anatómicas PET, SPECT Muestra la extensión de la enfermedad Útiles para monitorear tratamientos y evaluar su efectividad CT, Resonancia Magnética Detecta cambios en la estructura y tamaño de un órgano Simplemente confirma la presencia de masas Revela la enfermedad en etapas más tempranas Puede diferenciar si una masa es benigna o maligna Detecta anormalidades ntes que ocurra un cambio en la anatomía 2 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

3 Un poquito de historia En 1975 se fabricó el primer equipo de PET comercial Hasta 1990 su uso fue casi exclusivamente en sitios de investigación En 1990 se estableció el uso del PET como herramienta clínica, con aplicaciones en Oncología 3 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

4 El principio básico de PET Trazador emisor de positrones es inyectado en el cuerpo 2. Positrones emitidos (β+) viajan 1 3 mm 3. Positrones chocan con electrones (β-) causando una anilacion 4. La anilacion emite energia en forma de dos fotones de 511 kev volando a ~180 grados el uno del otro 5. Los fotones son detectados por detectores de centelleo opuestos 6. Se usa la discriminacion de energia para asegurarse que cada foton es de ~511 kev 7. La discriminacion temporal se utiliza para asegurarse que los fotones provienen de la misma anilacion. De esta forma se garantiza la exactitud en la localizacion del trazador 4 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

5 Detección en COINCIDENCIA 5 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

6 Eventos Verdaderos E energy window Una anilacion Energía de los fotones dentro de la ventana de discriminacion de energía Detección de los fotones dentro de la ventana de coincidencia Eventos Verdaderos Actividad Inyectada E energy window 6 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

7 Eventos Accidentales Dos anilaciones Energía de los fotones dentro de la ventana de discriminacion de energía Detección de los fotones dentro de la ventana de coincidencia Eventos Accidentales Actividad Inyectada 2 7 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

8 Reducción de Eventos Accidentales 12 ns Parametro relevante: Ventana de coincidencia Eventos accidentales 6 ns 4.5 ns Ventana de coincidencia 8 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

9 Eventos Dispersados Una anilación Detección dentro de la ventana de coincidencia Pérdida de energía debido a la dispersión Sin embargo la eneriía aún esta dentro de la ventana de energía La fracción de fotones dispersados depende del objeto 9 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

10 Espectro de energía para eventos detectados en PET y reducción de la fracción de dispersión Los eventos en PET están distribuidos a través de un rango de energía, es decir, no todos los eventos tienen exactamente 511 kev. La fraccion de dispersion se reduce con la ventana de energía. Ventana de energía Fotones de 511 kev Fotones dispersados Conteo BGO LSO Energía (kev) 10 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

11 Reconstrucción de la Imagen 11 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

12 Detectores utilizados en PET 12 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

13 Emisores de Positrones Núcleo rico en protones A X A Z Z 1 Y + e + +ν 13 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

14 Emisores de Positrones Radioisótopo Vida Media (min) 11 C N O 2 18 F Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

15 Radiofarmacia en PET 15 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

16 Cómo se produce el FDG? 16 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

17 Que se puede detectar con PET? 17 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

18 Enfermedades en las arterias coronarias PET tiene la capacidad única de diferenciar si el músculo cardíaco de un paciente se puede beneficiar de una cirugía de la arteria coronaria para implante de un bypass 18 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

19 Enfermedades en las arterias coronarias Las flechas muestran tejido muerto: no hay beneficio con un bypass Corazón normal 19 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

20 Tumores PET tiene mucha precisión diferenciando entre tumores benignos y malignos, así como también mostrando el grado de extensión anatómica de los tumores malignos. PET ayuda a detectar tumores de cerebro recurrentes, tumores de pulmón, colon, mamas, nodos linfáticos piel y otros órganos. Información obtenida del PET puede ser usada para determinar qué tipo de tratamiento o combinación de tratamientos es más adecuado para tratar exitosamente un tumor 20 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

21 Tumores (Cáncer de mamas) Cáncer de mamas que no fue detectado con las técnicas convencionales de imágenes (CT, Resonancia, mamografía) Otra vista de la misma paciente. A través de una biopsia se encontró que los nódulos linfáticos estaban en metástasis 21 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

22 Cerebro PET puede proveer información para evaluar disfunciones del cerebro. PET puede mostrar la región del cerebro que causa los ataques cerebrales. Además es útil evaluando enfermedades degenerativas del cerebro como Alzheimer, Huntington y Parkinson. 22 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

23 Cerebro Cerebro normal Cerebro de una niña de 9 años con una historia de ataques de epilepsia muy frecuentes. La flecha muestra el área responsable de los ataques. Una intervención quirúrgica paró los ataques 23 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

24 PET-CT Necesidad de tener ambas juntas: imágenes anatómicas e imágenes funcionales Estudio con FDG: Pulmón o Vertebras? Estudio con 124 I: Hueso o tejido suave? 24 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

25 Solución vía software o hardware -Movimiento interno de los órganos -Inconveniente para el paciente ya que son dos estudios separados los que hay que realizar -El alineamiento del paciente debe ser sumamente preciso, lo cual es muy difícil lograr -Resuelve todas las dificultades anteriores -Las imágenes están listas inmediatamente -Pero, la corrección para la atenuación de los fotones del estudio de PET es el reto principal para los Físicos Médicos 25 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

26 Primer prototipo PET-CT David Townsend, Físico Médico de la Universidad de Pittsburg presentó en 1998 el primer prototipo hibrido PET-CT. Esto lo logró con SIEMENS 26 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

27 Corrección de atenuación vía CT 27 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

28 Del prototipo al BIOGRAPH 28 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

29 PET-CT en Radioterapia 29 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

30 PET-CT en Radioterapia 30 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging