Vom discuta despre…users.utcluj.ro/~simona/apim/apim10_4p.pdf · • Rezolutia spatiala si...
Transcript of Vom discuta despre…users.utcluj.ro/~simona/apim/apim10_4p.pdf · • Rezolutia spatiala si...
1
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
2
APIM10 - 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
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
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))
APIM10 - 8
Izotopi radioactivi utilizati
3
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
Camera de scintilatie
• performantele aparaturii si proprietatile
radiofarmaceuticelor folosite -> calitatea imaginii
(Dhawan, Huang, Kim (2008))
4
APIM10 - 13
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)
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
(Dhawan, Huang, Kim (2008))
5
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
6
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)
7
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
(Dhawan, Huang, Kim (2008))
8
APIM10 - 29
Modul de achizitie list
APIM10 - 30
Achizitia energiilor multiple
(Dhawan, Huang, Kim (2008))
APIM10 - 31
Achizitia imaginilor statice
(Dhawan, Huang, Kim (2008))
APIM10 - 32
Achizitia imaginilor dinamice
(Dhawan, Huang, Kim (2008))
9
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
10
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)
11
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
(Dhawan, Huang, Kim (2008))
Tc-99m in hematii
64 de proiectii
APIM10 - 44
Imagini SPECT
-tumoare pe creier
-subtierea peretelui cardiac
12
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)
13
APIM10 - 49
Bloc
detector
APIM10 - 50
Detector cu sase inele
APIM10 - 51
Corectii in PET
(Dhawan, Huang, Kim (2008))
APIM10 - 52
Corectii in PET
(Dhawan, Huang, Kim (2008))
14
APIM10 - 53
PET/CT
APIM10 - 54
PET/MRI