Medicina nuclear

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Tomografía en Medicina Nuclear
Mariana Levi de Cabrejas
Licenciada en Física
Jefa del grupo Instrumentación e Imágenes.
Radiobiología, Comisión Nacional de Energía
Atómica.
Co-directora de la Maestría en Física Médica,
Fac. Ciencias Exactas y Naturales. UBA.
Profesora de Medicina Nuclear de la Maestría
de Física Médica.
Indice
PREFACIO ......................................................................... 7
CAPITULO 1
Inlroduccidn ola 1omogmJZo en Medicino nuclear:
SPECTy P E T .................................................................... 9
Bibhografín ........................................................................ I I
CAPITULO 2
InsWumenlaci6n. Pardmetros camcledslicos .................. 13
2.1 Descripción del Sistema SPECT .................................. 15
2.1.1 Cobezrrl Detector .................................................. 20
2.1.2 Colimadores .......................................................... 21
2.1.3 Especrrherm ........................................................ 29
2.1.4 Comilla .................................................................. 30
2.1.5 brbiro del cabezo1 alrededor del paciente ............ 30
2.2 Par&netros Camcterísticos del Sistema Spect ............ 32
2.2.1 Resolucidn de Energirrs ......................................... 32
2.2.2 Re.w,ucih Espociol ................. ............................ 34
2.2.3 Uniformidad de respuesro ..................................... 35
2.2.4 Sensibilidad ........................................................... 37
2.2.5 Linealidod espacial ............................................... 37
2.2.6 Alineación Mecánica. Elecrrónico y Digual:
Cenm~ de Roroci6n ................................................. 3Y
Bibliografh ....................................................................... 41
CAPITULO 3
Compulodortrs en medicina nuc,eor ................................. 43
3.1 Captura y Obsewacion de Imagenes en
Computadoras .............................................................. 43
3.2 Bits. Bytes y Words ..................................................... 44
3.3 Tama6o de Matriz y Memoria Necesxia. .................... 48
3.4 Estudios Dinamicos ...................................................... 52
3.5 Computadoras Personales y Estaciones
de TrabaJo ..__..<......._<,........,.,,........,,.......,,,.,...,.,,,.,....... 53
3.5.1 E.sracioner de Tmbojo ( Work.srorion ‘J .,._...,,._.._..., 53
3.5.2 Esraciones de wabajo en Red ,...._.,,,,........,,,.....,..,. 53
3.5.3 Redes con jìbro dplico <<..._.._...,,...._...,,......,,.,......... 55
3.5.4 Discos ópncos. discos mognero -
6p1icos y rinmas magnlicos ..<.........<..<......,,.,,...... 55
3.6 Lenguajes de Programación en el
Procesamiento de Im8geoes Digitales .._.._.._......,....... 56
3.7 Procesamiento de Im~gencs en el Espacio Real ,,_....., 57
3.7.1 Reducciún de fondo ...,,,._..._,,....,...,..,,,....,,,.,,...,.,,, 58
3.7.2 Or>eroci<l» de complemen~aci<ln ,._.._........._....,....... 60
3.7.3 Ampliocich de contraste ........................................ 60
3.7.4 Binuriracidn .......................................................... 62
3.7.5 Nomzalizocidn ....................................................... 62
3.8 Filtms Espaciales ......................................................... 62
3.81 Fillms de promedios y de medianos. ..................... 63
3.9 Deteccion de Bordes .................................................... 65
39.1 Filrms de gradientes .............................................. 65
3.9.2 Filrms de dererciún de bordes. E/ loplocinno
(segunda derivado). ................................................ 67
Bibliografia ........................................................................ 70
CAPITULO 4
AdqrLsicidn y procesamiento ............................................ 71
4.1 Principios de Reconswcci6n Tomogrdtica .................. 71
4.2 Adquisicidn de los daros b&sicos ................................ 74
4.3 Rcconstmccidn por el m&odo de
la P.etropmyecci6n fihda ......................................... 76
4.3.1 Sinogmma.. ........................................................... 76
4-3.2 Rermpmwccv5n ................................................... 77
4.3.3 Rermpmyecci6nfìlrmdo ..................................... 78
4.3.4 Filfms . . . . . . . . . . . . . . . 80
4.3.4.1 Tronsfomtado de Fourier
y fiecuencla e.~pocrol...................................... x0
4.3.4.2 Filtrodo en PI dominio esoociol ..................... 84
4.3.4.3 Filtrodo en el domtnio de frecuencias ._.._.,.,,,, 86
4.3.4.3.1 F’iltms paso tmjos ,_,,...._.._,,..,.._...,...,.....,.,... 87
4.3.4.3.2 Filrms de res~ouraci6n ..__..,<<_,._....,<_......,,.,,.. 91
4.4 Uso de filtros . ..<..........<..............................................,,, 92
4.5 Factores que afectan la calidad de la imagen. _.._...,,,.,__ 93
4.5.1 l~mofio de pixpl en las proyecciones ..<..,__.._<<,<._.. 93
4.5.2 Incre>nenro ongulnr ,<._..<.._,.......<,,.....,,.,.........,.,.... 94
4.5.3 Ruido ..................................................................... 94
4.5.4 Resolución E.wocio, ............................................. 95
4.5.5 Otros facrores~que afectan la calidad de la imagen 95
4.6 Reconstmcci6n iterativa ._..........,.....<.........,........,.,...... 96
Bibliograffa ._...<<.......<,<......,,,,........,,.,......,,..........,.........,,... 100
CAPITULO 5
Cuonlifhcidn de las imdgenes de SPECT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
5.1 Precisión en las detennaciones de actividad _,_..__,_,.< 104
5.2 Factores que afectan la cuantiticación _,...._.._,,,,._.._,.... 105
5.2.1 Arenuocidn .__....<._.._,<..<<.......,........,,..........,,........,,. 105
5.2.2 Radiación disperso ...<<.__.._......_...............,,.......,., 110
5.2.3 Efecto d e l V o l u m e n po&d . . .._.............. Il3
5.3 Cuantificación de casos especiales ..<_.._,<<......_.<.........,, Il4
5.3.1 Cuanci#ícación de las im6genes de
perfusih miocárdica ........................................... ll5
5.3.1.1 SPEffGnri,,ado.. ......................................... 117
5.3.1.2 Represenración de resulrodos cuanritoorivos ,._ 119
5.3.4 Derección de defectos <..._.._.....<.<__._...........,.......... 12,
Bibliografía .<.<<......<..<..............................................,.......... 122
CAPITULO 6
Tomogmfia de Posirmnes con sivtemas SPECT . . . . . . . .._.... 125
6. I Detección de Fotones de 5 I I keV con Cristales de Na1 127
6.2 SPECI’ de Altas Enereías _........___.....<........................... 127
6.2. I Colimodores porn- 1 keV .._......,,..._._.,,........,..... 128
6.3 Gimares Gamma de Coincidencias ._....,,,._.._,, ,...._..,,,.. 129
6.3.1 Insrrumenración principios físicos _.._...,,_.,._.._,...y 129
6.3.2 Resolucrdn _....<__.__.._....._...,.,.,.......,.,,,.......,,.........,,. 131
6.3.3 Sensibilidad w. Conrrasre _...._..._,,.,,_.._........,.......,, 131
6.3.4 Señal/Ruido NEC . ..._.......,,_......,,.,......,..,..,...,.,,.. 132
6.3.5 Adquisici6n ,y Reconstrucción 30 ......................... 133
6.3.6 “Pulse Clinoinz” ................................................... 134
”
63.7 Modo Listo di Rebinning ...,,,.__.,.,,........,,.,........,,.. 135
6.3.8 Métodos de ReconsrruccMn Iterativa ._.,,..._.._...,,_.. 135
6.3.9 Sepia de Ah energio ............................................. 136
6.3.10 Corrección de orenoacidn .................................. 137
6.4 Aplicaciones Clínicas .................................................. 138
6.5 Discusión ..................................................................... 139
Bibliograffa ........................................................................ 140
CAPITULO 7
Garantfa de calidad ........................................................... 143
7.1 Temíti ............................................................................144
1. 2 Test de Aceoracióo Y Conwoles PeriMicos ................
7.3 Ensayos: Verhicoción de las caracrerfsticss de
145
operación .._....<__.._.....<.................,.......,.,..........,.........,. 146
7.3.1 Condiciones mecánicos de, Cabezo1 detector.. ..... 146
7.3.2 Alineaci61: de los cabezales ................................... 150
7.3.3 Correccidn de Uniformidad .................................. 15,
7.3.4 Tomotio de PUel ................................................... 152
7.3.5 Resoluch R~mogrúfico ....................................... 153
7.3.6 Unformtdad Tomogrdfica .................................... 154
7..?. 7 cmrrmre 7im~o~rdfico ...................................... 155
7.4 Cond,ciones dc Medicidn ......................................... 156
7.5 Parimelror de Kcconrtrwxxin 157
Bibliografía .<............ 157
CAPITULO X
Rodiofarmocio . . ..__............................................................. 165
X.1 Radiofihacos ..<<............................................... 166
8.2 Desxrollo de un radiof;lrmaco _..._.............<,.~............... 166
8.2. / E/ecri<ln de, radionucleído: .._....<<......_................. 167
8.2.2 Eleca<ln de loforr,,o yuiooco ..<.<....................... 168
8 3 Producción de radionucleidos ...................................... 16X
8.3. I Generodore.\ de Rodionuck~dos ............................ /6Y
8.3.2 Generodorde YY-Mo/YYm -Tc ............................... 169
X.3.3 Orrm Generodonv ............................................... /70
X.4 Radionucleidos en Medicina Nucleio ......................... 11 I
X.5 Propiedades del Tecnecio ............................................. 171
8.5. I Pre,,mc”l,, de Rodio,úrmoros de YYm-Tc .......... / 72
8.6 Radiofármacos de Y9m-Tc ........................................ 173
8.7 Radiofkmacos de Yodo ............................................... 174
8.X Emi.\ores dc pari~rones ................................................. 175
8.9 Forma física y administrrción de los radiofarmacos.. .. 176
8.10 Mecanismos de Iocidiwcion de los radiofármacos .... 177
8.10. / Mecont.wws .w.wo~os No Espec@co.~: ............... I77
X10.2 Mecanismo Sustrdo Especifìro: ........................ 178
R.I I aplic~~nes de los radiofarmacos en
medicina nuclear ........................................................ 179
8.11.1 E~,oluo<i<ín del si.\remo nervioso centro/ ............. 179
8.11.2 Rodi<&mocos poro rm4genes rordi,,vo.wdore,s 181
8.11.3 Evoluacimt de lof,r>tcidn pulmonar .................... 183
X.11.4 Rodiolfúrmocos urilizodos en el esmdi,, reno1 .,._, 184
8. I l.5 Rodkfórmocos utilirados en el estudio óseo ...... 185
8. Il.6 Radiofúrmocos en el dmgndsrico de los procesos
inJ7amnmrio infecciosos ..................................... I X6
8.12 Riidiofármacos en terapia ........................................... IRY
X. 12. I Pwpiedodes de los rodionucleidos reropCuricos.
Crherm de SP/PCC,~,I ........................................ 18Y
8.12.2 Tempia Tumorn,: Rod;obi~~~,,rlog~ld~,.~ .............. 191
R. l2.3 Teropio poliorivo del dolor .................................. 19,
X. 12.4 Rodiofdrnmcos urilirodos en Terapia
Turnorol y Teropio polioriw del dolor ................ 192
8.12.5 Tera,% no-oncológica ......................................... 193
Bibliogratia ........................................................................ 194
CAPITULO 9
Tomografi por rmisi6n de positrones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IY5
9. I Emnón b’ et Y dctccc,h en cwnudencia .._.._.._.._.. 1 9 6
9.2 Detección encoincidencias .._.__.<........._..................... 197
9.3 Evoluch, de los tomógrafos por emisi6n
de positrones. .._<........_.._.......................~................... IY8
9.4 Sistemas de detección. . . .._.._................................... 201
9.5 Líneas de respuesta. .._........._,_..................................... 203
9.6 Corrección de los sinogramas. __._........._....._................ 206
9.7 Reconstrucción de imágenes. __.._.._........__.................... 207
9.7.1. Rerropmyecciún filtradu 2D: coso conrinuo. _,._... 207
9.7.2 Relmpm.vecci6nfìllmdo 2D: coso discreto. .._.... 209
9.7.3 Rerropmyecc~6njlrrado 3D: coso conrinuo. ..._.< 210
Y. 7.4 Rewopmyecció,,jìlrrodo 3D: coso discreto. ........ 214
9.8. Aolicaciones de PET. .................................................. 216
Blbhografía. ...................................................................... 2 18
CAPITULO 10
Profocolos de SPRCT ........................................................ 22 I
10.1 Cerebro ...................................................................... 222
1O.l.l SPECT de perfusión cerebral ............................. 222
10.1.2 Sprcr Cerebml poro Valoración de Actividad
Metabólica Tumoml. ......................................... 224
10.2 Spect Cardiológico .................................................... 226
10.2.1 SPECTde petjkidn miocárdtcu con
YYm-TC.MIBI. .................................................... 226
10.2.2 SPECTde pet,usión miocdrdicu con 20/-T/. ..... 229
10.3 SPECTPolmonar .................................................... 232
10.3.1 .spe<-r puloronor de perjusión ............................... 232
10.4 SPECI’de Mama. ..................................................... 234
10.5 SPECI Hepidco ...................................................... 236
10.5. I SPECT hepárico ................................................. 236
10.5.2 SPECTdeI pool songuineo hepámo. ................. 238
10.6 Spect Renal ................................................................ 240
10.7 Spectóseo.. ............................................................... 242
10.8 Tomoinmunoceaellograf(a ........................................ 244
10.9 SPECT con 67.Galio-cmato .................................... 246
6
Este libro, originado en el grupo Instrumentación e Imágenes
-Radiobiología, de la Comisión Nacional de Energía Atómica-,
para cumplir con un proyecto del Comité de Instrumentación y
Garantía de Calidad de la Asociación Latinoamericana de
Sociedades de Biología y Medicina Nuclear (ALASBIMN), fue
pensado como una contribución al entrenamiento y ala difusión
de los métodos tomográficos de diagnóstico por imágenes en
Medicina Nuclear. Su principal objetivo es brindar información
a profesionales y técnicos cualquiera sea su experiencia y
antigüedad en este campo.
El tema especifico es 1aTomografia en Medicina Nuclear. Si
bien la información básica de la metodología de Cámara Gamma
ha sido tratada en otras publicaciones, el desarrollo vertiginoso
de técnicas cada vez mas sofisticadas y de nuevos radiofármacos
durante los últimos 25 anos, trajo como consecuencia la necesidad
de adquirir información actualizada.
Para lograr esta meta se analizó la bibliografía actualizada y
se la incorporó haciéndola así accesible a los profesionales y
técnicos de habla hispana, a quienes está dirigida esta obra.
Se agradece a los autores por sus contribuciones a este libro
y se deja constancia del especial reconocimiento alas empresas:
ALFANUCLEARS.A.I.yC.,BACONS.A.I.C., FUESMEN,
GEME S.A., RODNEY S.A., SIEMENS, TECNONUCLEAR
S.A. y VECCSA S.A. que ayudaron a publicar esta obra; sin
cuyo aporte esta publicación no hubiera sido posible.
Se espera que el objetivo de producir este libro: “Tomografía
en Medicina Nuclear” haya sido cumplido y se haya creado una
fuente de referencia en idioma español, que permita mejorar la
práctica de la Medicina Nuclear.