Imagistica medicala nucleara - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~simona/apim/apim10.pdf · APIM10 - 3...

APIM10 - 1

Imagistica medicala nucleara

APIM10 - 2

Vom discuta despre…

• notiuni de medicina nucleara

• radiofarmaceutice utilizate

• camere de scintilatie

• moduri de achizitie

• SPECT

• PET

APIM10 - 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 izotropica

APIM10 - 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

APIM10 - 5


• 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

APIM10 - 6

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

APIM10 - 7


• 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))

APIM10 - 8

Izotopi radioactivi utilizati

APIM10 - 9

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))

APIM10 - 10

Parti functionale

APIM10 - 11

Dispunerea tuburilor fotomultiplicatoare

APIM10 - 12


• performantele aparaturii si proprietatile

radiofarmaceuticelor folosite -> calitatea imaginii


APIM10 - 13


• 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)

APIM10 - 14

Spectrul intensitatii pulsului pentru 99mTc

APIM10 - 15

Camera de scintilatie moderna

- un singur cap rectangular si camp de vedere mare

APIM10 - 16

Distanta fata de pacient


APIM10 - 17

Distanta fata de pacient

(G. Dougherty (2009))

APIM10 - 18

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 surse radioactive punctiforme ce pot fi distinse fara a fi confundate

• Sensibilitatea – radiatia minima (exprimata in procente) emisa de o sursa radioactiva punctiforma care poate ajunge la detector

APIM10 - 19

Tipuri de colimatoare

APIM10 - 20

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

APIM10 - 21

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.

APIM10 - 22

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

APIM10 - 23

Formarea imaginii

Directiile de

interactiune intre

radiatia gama si

camera de

scintilatie

APIM10 - 24

Formarea imaginii • Colimatorul absoarbe majoritatea fotonilor care

ajung la el

• 0,1% din fotonii emisi trec prin orificiile colimatorului

• Rezolutia spatiala si contrastul imaginii sunt reduse de fotonii dispersati in pacient, de cei care penetreaza septul colimatorului si de cei care au suferit una sau mai multe dispersii -> circuite de discriminare (analizor de semnal inalt)

APIM10 - 25

Rezolutia spatiala

• Rezolutia spatiala slaba ~4 mm

• Depinde de:

– Rezolutia intriseca a camerei gamma (dependenta de adancimea organului investigat)

– Rezolutia colimatorului (dependenta de adancimea organului investigat)

– Utilizarea filtrarii dupa achizitie

APIM10 - 26

Achizitia de imagini –mod frame

APIM10 - 27

Achizitia unei imagini a secventei

cardiace (ach. de tip poarta)

APIM10 - 28

Achizitia unei imagini a secventei

cardiace


APIM10 - 29

Modul de achizitie list

APIM10 - 30

Achizitia energiilor multiple


APIM10 - 31

Achizitia imaginilor statice


APIM10 - 32

Achizitia imaginilor dinamice


APIM10 - 33

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

APIM10 - 34

SPECT cu cap dublu fixat la 180°

APIM10 - 35

SPECT cu cap dublu in unghi variabil

APIM10 - 36

SPECT cu cap triplu

APIM10 - 37

Izotopi utilizati in SPECT

APIM10 - 38

Achizitia de imagini • achizitie planara

• achizitie SPECT - proiectii de 64x64 (60-64 de proiectii) sau 128x128 pixeli (sau 120-128 de proiectii)

• achizitie – continua – pas cu pas

• atenuarea reduce numarul de fotoni si apar perturbarea datorita distantei fata de colimator

APIM10 - 39

Traiectoria camerei de scintilatie

APIM10 - 40

Traiectoria camerei de scintilatie

(SPECT de cord)

APIM10 - 41

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

APIM10 - 42

Colimator pentru SPECT • colimator cu fascicul evantai – cel mai des utilizat

APIM10 - 43

Imagini SPECT


Tc-99m in hematii

64 de proiectii

APIM10 - 44

Imagini SPECT

-tumoare pe creier

-subtierea peretelui cardiac

APIM10 - 45

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)

APIM10 - 46

Izotopi utilizati in PET

APIM10 - 47

Detectia coincidentei de anihilare

APIM10 - 48

Coincidente

Adevarata imprastiata aleatoare (accidentala)

APIM10 - 49

Bloc

detector

APIM10 - 50

Detector cu sase inele

APIM10 - 51

Corectii in PET


APIM10 - 52

Corectii in PET


APIM10 - 53

PET/CT

APIM10 - 54

PET/MRI

Imagistica medicala nucleara - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~simona/apim/apim10.pdf · APIM10 - 3...

Documents

Transcript of Imagistica medicala nucleara - users.utcluj.rousers.utcluj.ro/~simona/apim/apim10.pdf · APIM10 - 3...