TOMOGRAFIA POR EMISION DE POSITRONES...

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1 Siemens Medical Solutions Molecular Imaging

TOMOGRAFIA POR EMISION DE POSITRONES

PET

Física y Aplicaciones

II Congreso Nacional de Física

Mario Rodriguez



Imágenes Funcionales vsImágenes Anatómicas

PET, SPECT CT, Resonancia Magnética

Muestra la extensión de la enfermedad

Detecta cambios en la estructura y tamaño de un órgano

Útiles para monitorear tratamientos y evaluar su efectividad

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



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



El principio básico de PET

1. 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

1

2

3

4

4

5

5

6

6

7



Detección en COINCIDENCIA



Eventos Verdaderos

∆E energy window

∆E energy window

Eventos VerdaderosActividad Inyectada∝

� 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 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 AccidentalesActividad Inyectada 2∝



Reducción de Eventos Accidentales

Parametro relevante:

� Ventana de coincidencia

Ventana de coincidencia

Even

tos a

ccid

en

tale

s

12 ns

6 ns

4.5 ns



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



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.

350 – 650

Ventana de energía

425 – 650

Co

nte

o

Energía (keV)

0 100 200 300 400 700600500

Fotones dispersados

Fotones de 511 keV

BGO

LSO



Reconstrucción de la Imagen



Detectores utilizados en PET



Emisores de Positrones

Núcleo rico en

protones

ν++→ +− eYXA

Z

A

Z 1



Radioisótopo Vida Media (min)

11C 21

13N 10

15O 2

18F 110

Emisores de Positrones



Radiofarmacia en PET



Cómo se produce el FDG?



Que se puede detectar con PET?



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



Enfermedades en las arterias coronarias

Las flechas muestran tejido muerto: no hay beneficio con un bypass

Corazón normal



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



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



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.



Cerebro

Cerebro normalCerebro 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



PET-CT

Necesidad de tener ambas juntas: imágenes anatómicas e imágenes funcionales

Estudio con FDG: Pulmón o Vertebras?

Estudio con 124I: Hueso o tejido suave?



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



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



Corrección de atenuación vía CT



Del prototipo al BIOGRAPH



PET-CT en Radioterapia

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