T.14 - Instrumentació gammacàmera i SPECT (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Ciencias Biomédicas - 4º curso
Asignatura Tècniques de diagnòstic
Año del apunte 2016
Páginas 15
Fecha de subida 02/10/2017
Descargas 0
Subido por

Vista previa del texto

Tècniques de diagnòstic TEMA 14. INSTRUMENTACIÓ GAMMACÀMERA I TOMOGRAFIA D'EMISSIÓ DE FOTONS (SPECT) Gammacàmera Ens permet obtenir les gammagrafies que són obtingudes a partir de la radiació gamma del traçador dins de l'objecte d'estudi. Les imatges seran bidimensionals i són una projecció de tot el que hi ha en profunditat. Hi ha una superposició de tots els òrgans en una determinada direcció.
Això és una imatge d'una gammagrafia hepàtica, un traçador col·loide 99mTc-coloide que passa de la sang al fetge que atrapa el traçador. Si el traçador funciona bé tindrem una distribució uniforme. Si hi ha una patologia el traçador no es fixa en una part del teixit.
Les imatges calentes són quan hi ha més captació del compte i imatges fredes quan hi ha menys captació del compte.
Les gammagrafies aporten una informació funcional, una baixa resolució espacial (no veiem els límits ben delimitats) i una baixa relació senyal/soroll.
En les imatges veiem que hi ha un picotejat, això és falta d'informaicó perquè estem obtenint unes imatges a partir de radiació gamma que procedeix de dins del cos però no podem administrar una quantitat molt gran perquè irradiariem al pacient i per això sempre tindrem informació restringida.
Sistemes d'obtenció d'imatges: càmera fotogràfica Una càmera fotogràfica obté imatges d'una superfície il·luminada d'objectes o persones. Són imatges a partir de la detecció de llum, radiació electromagnètica. La diferència amb la gammagrafia és que el comportament de la llum amb la matèria es diferent que la radiació gamma. La llum no pot atravessar els objectes, en un vidre es reflexa, en un vidre transpartent es refracta... La radiació gamma pot atravessar un cos opac, té certa probabilitat de quedar absorbida, la interacció que té és fotoelèctric (un fotó interacciona amb un àtom de la matèria i queda absorbit allà i la seva energia es gasta per arrencar un fotó d'un àtom) o efecte Compton (un fotó interacciona amb un àtom, part de l'energia es queda allà però un fotó surt desviat ).
Necessitem un detector, ara hi ha una matriu de fotons gamma que és el detector. Una càmara fotogràfica quan hi arriba un fotó sabem en quin pla ha arribat, necessitem posicionar els fotons gamma.
Un dels elements fonamentals és la lent que fa que la llum que surt de cada punt de l'objecte que fotografio i es dirigeixen a la lent, la lent els concentra en un sol punt perquè hi hagi una correspondència d'un sol punt a un punt de la imatge.
Radiació: fotons en l'espectre visible. Interaccions amb la matèria: reflexió i refracció.
98 Tècniques de diagnòstic Detector de centelleig Els detectors de radiació es basen amb els efectes que fa la radiació amb la interacció de la matèria.
Els detectors de centellegi es basen amb la luminiscència. Al interaccionar sd'exciten molt atoms d'aquesta substancia i en estat excitat aquest es desexciten de forma molt rapida donant llum. El centelleig és l'emissió instantània de fotons lluminosos cada vegada que interaccionen amb un material.
Tenim un element que converteix aquesta llum amb energia elèctrica , un fotomultiplicador que està tocant a la substància luminiscent. També tenim un material que acuta com a fotocàtode, quan apareix llum pel cristall de centelleig, la llum arriba al fotocàtode que quan li arriba llum despren electrons. El fotomultiplicador té plaques elèctriques (dinodes) entre les quals hi ha una diferencia de potencial i així a pareix un camp elèctric que atreu els electrons i aquests xoquen al fotomultiplicador i al xocar cada electró en despren 2 o 3 i així la senyal es va multiplicant.
Al final de 10 o 12 dinodes, a l'últim que és l'ànode, ens arriba un impuls ja mesurable.
Ens detecta fotons però no distingeix on ha tingut lloc la interacció.
Posicionament de la interacció Es va modificar un detector de centelleig canviant l'estructura. El de l'esquerra és una substància luminiscent ficat en una làmina i enganxat a la substància luminiscent hi ha molts fotomultiplicadors cobrint tota la superfície. La linia groga indica un greix que es posa perquè hi hagi un acoblament entre el fotomultiplicador i el cristall.
Els fotons després de la interacció surten en totes direccions.
Si mirem els fotomuliplicadors, al que està més a prop hi arriben més fotons, en els que estan més lluny arriben menys fotons.
Amb aquest sistema cada vegada que un fotó interacciona, a la sortida del fotomultiplicador es forma un impuls i serà més gran en els fotons que arribin de més aprop. Fent un promig d'aquestes senyals podem trobar la posició del lloc d'interacció.
99 Tècniques de diagnòstic Energia i posicionament de la interacció Cada vegada que hi ha una interacció ens proporciona informació del punt x i y en un pla. Si sumem totes les amplituds serà igual a la energia.
De totes les interaccions tindrem la posició i l'energia.
Sistemes d'obtenció d'imatges: gammacàmera El col·limador es posa davant del detector. És una làmina de plom que té molts forats petits, deixant una paret fina de plom entre cada dos forats. El plom és un material molt dens i que té una alta probabilitat d'absorbir els fotons. La densitat del material farà que es quedi més o menys fotons absorbits, com més densitat més absorció.
Quan pensem amb l'objecte, tenim el traçador incorporat en els teixits i quan es desintegra el fotó corresponent emet i pot sortir en qualsevol direcció.
El colimador fa que el que surt de qualsevol punt només pot arribar en un sol punt. Un col·limador paral·lel fa que els fotons passin pels forats i per tant la imatge blava se'ns reprodueix igual en roig.
Necessitat de col·limador Les imatges seran projeccions en profunditat perquè els fotons que surtin d'una mateixa posició independement de la seva profunditat arribaran al mateix fotomultiplicador.
100 Tècniques de diagnòstic Formació de la imatge Totes les senyals que obtenim passen a un ordinador, amb les coordenades cada vegada que detectem un fotó. Dividim el tamnay del detector en intervals, en una quadricula. A cada element de la matriu li posem el valor de 0 i cada vegada que es detecta un fotó en un quadrat pugem la intensitat.
Utilitzem cada elment de la matriu com un contador dels fotons que detectem en cada una de les posicions.
Així al cap d'un temps (5-15 minuts) a cada element de la matriu tindrem uns números que corresponen amb la gammagrafia. Amb els números fem una correspondència amb la intensitat de la llum.
Al 0 assignem el negre i al màxim (45 en aquest cas) li assignem el blanc. Enlloc d'intensitat de gris també podem assignar colors i tindriem una imatge amb pseudocolor.
Gammagrafia: matriu No s'utilitzen matrius més grans perquè com més gran, més petits seran els quadrats i es més difícil de detectar i tenim més soroll.
101 Tècniques de diagnòstic Motius de degradació de les imatges De tipus físic: atenuació, dispersió Compton, soroll Deguts al propi sistema detecetor: efecte del col·limador (resolució) Efecte de l'atenuació La llei d'atenuació és una llei que depen d'un factor d'atenuació ( mes gran com mes dens es el material).
Veurem amb més intensitat el que estigui més aprop de la superficie i el que hi hagi a la part de darrere ho veurem amb menys intensitat.
Si volem estudiar la melsa hem de posar el detector més a prop de la melsa per tenir més intensitat. Podem el detector en un lloc o un altre segons el que volem estudiar.
Efecte de la dispersió de fotons El fotó pot interaccionar amb algun àtom i canviar de direcció, llavors perd energia. A vegades, a prop d'un lloc on hi ha traçador apareix una forta il·luminació degut a la dispersió de fotons.
Efecte del soroll Hi ha sempre soroll perquè tenim pocs fotons, el podem evitar augmentant motl el temps d'obtenció del a imatge. També es pot disminuir augmentant la dosi de traçador però en humans tampoc ho podem fer.
En un animal com que està adormit el podem tenir més estona però en pacients no els podem tenir molta estona més sota la gammacàmera.
102 Tècniques de diagnòstic Efecte del col·limador de forats paral·lels Degut al col·limador, un punt serà una taca. Com més aprop estiguin els fotons més petita serà la taca.
Adquisició d'imatges estàtiques Quan posem en marxa la gammacàmera li hem de dir quan temps ha d'estar o podem dir que acumuli informació fins que hagi recollit un nombre determinat de fotons.
Adquisició d'estudis dinàmics Seria com un video però lent, així podem veure canvis en la distribució del traçador al llarg del temps. Podem administrar un traçador en vena en el moment en que el pacient està assegut amb una gammacàmara a l'esquena enfocant els ronyons.
Al començament veurem el recorregut del traçador arribant pels vasos, en la segona imatge part del traçador ja ha passat per l'artèria renal i el ronyó ja n'ha filtrat. Passat el minut comença a haver més quantitat fins que passa bastanta estona i apareix un puntet abaix que és la bufeta i per tant el traçador ja ha estat filtrat i ha anat a la bufeta.
Amb aquesta tècnica podem veure la funcionalitat dels ronyons.
Adquisició d'imatges de cos sencer Es va movent la camilla i així rastregem tot el cos. Amb una gammacàmera de dos detectors (un dalt i un baix), veiem la projecció des del davant i la projecció des del darrere. Des del darrere veiem la columna amb més intensitat i des del davant veiem la cadera amb més intensitat. Amb les dues imatges es veu com s'ha distribuit el traçador metildifosfonat amb tecnesi que al cap de 30 minuts s'ha fixat en tots els ossos.
103 Tècniques de diagnòstic Col·limador d'un sol forat: pin-hole És un con de plom que té un sol forat i el detector estaria a la part de la fletxa roja. Tindrem una imatge invertida. Si la imatge està prop del forat , estarà molt ampliada.
El pinhole el fem servir per obtenir amplificacions, així completem la informació obtinguda amb el col·limador paral·lel.
Gammacàmeres portàtils Hi ha gammacàmeres petites que podem portar a un quiròfan p.e. El problema que té és que el camp de la imatge és molt petit i per això s'utilitza per obtenir imatges de coses petites com una tiroides o per la tècnica del gangli sentinella.
S'injecta un traçador al voltant o dins del tumor, s'espera una estona i aquest traçador serà arrosegat a la via limfàtica i mirem quin és el primer gangli on va i on s'acumularà el traçador.
Són equips que permeten la realització de procediments que no es poden fer amb la instrumentació habitual d'un Servei de Medicina Nuclear. Poden fer-se en llocs no habituals.
Càmara gamma de petit format Tenen un material luminiscent, té un sol fotomultiplicador que té molts llocs de dinodes. I en lloc de tenir un ànode en té 4 i fent un promig de les senyals també es pot obtenir la posició.
Té un col·limador pinhole.
104 Tècniques de diagnòstic Si fem el forat molt gran la resolució es perd.
Necessitats en un equip per animal petit Utilitzant un pinhole podem aconseguir una alta resolució espacial. Això s'aconsegueix apropant molt l'objecte al forat o bé amb colimadors que tinguin una focal més llarga i així es va ampliant.
Estudis dinàmics Ens permet obtenir informació de òrgans difernts i els gràfics de la quantitat de traçador.
SPECT: obtenció de la distribució tridimensional Per obtenir talls transaxials necessitem reconstruir les dades que es fa amb els logaritmes matemàtics.
Problema de la reconstrucció Amb totes les dades de l'adquisició necessitem que l'algoritme construeixi l'estructura que desconeixem.
105 Tècniques de diagnòstic Un algoritme que s'utilitza és un de retroprojecció filtrada. Si cada imatge és una projecció, el que fem es tirarla endarrere sobre una matriu que és on volem que es crei la distribució. El que fa és desfere el que havia passat inicialment.
Aquesta tècnica necessita un filtre de rampa que potencia les freqüències altes. Per tant si hi ha soroll en la imatge, ho potencia més. Si no hi ha soroll seria un mètode exacte però una gammacàmera no té aquestes característiques per tant sempre s'ha d'aplicar un filtre.
Una imatge retroprojectada crea una imatge amb soroll i per tant s'apliquen filtres de suavitzat per obtenir la reconstrucció corresponent a l'objecte.
Efecte de l'atenuació de fotons Un punt com aquest (verd) ha hagut d'atravessar teixits i es veurà atenuat, cosa que no passaria si fos un punt a la superfície. Una distribució com la de l'esquerra al reconstruir-la ens apareix la imatge de la dreta i per tant vieem que hi ha una infraestimació dels valors a mesura que ens endinsem dins del cos. La substància gris capta més que la substància blanca.
106 Tècniques de diagnòstic Adquisició de la seqüència de projeccions En animals petits també es pot fer SPECT. Podem tenir una gammacàmera amb un pinhole i també podem tenir una gammacàmera amb un pinhole que va rotant al voltant de l'animal.
En humans la resolució del SPECT és d'un cm.
En un animal la resolució és més petita perquè la gammacàmera pesa molt i hi ha una mica de vibració, per millorar això es canvia la posició de la gammacàmera.
El pinhole només s'utilitza en animals i té un problema de senbilitat.
Si utilitzem un detector gran, utilitzem un multipinhole que no té un forat sinó 7 i per tant es com si tinguessim 7 vegades més informació. Però també podem fer-ho augmentant el nombre de detectors.
107 Tècniques de diagnòstic Equip dedicat a un animal que utilitza tres detectors de la mida dels humans. Té una estructura que fixa que no gira, sinó que dintre hi ha un tub de plom amb moltíssims forats, l'animal es posa dins i a través de cada forat és com un pinhole que va a parar a cadascun dels detectors. Resolució de 0.5 mm.
Càmera dedicada multidetector 4 gammacàmeres, col·limadors pinhole i d'una mida més petita.
Càmera de petit format amb pinhole Gammacàmera de petit format, el animal es col·loca a la camilla.
108 Tècniques de diagnòstic Reconstrucció d'un maniquí de Derenzo Es van fer tres sectors, separats 3 mm, 2mm i 1.5 mm. Aquest no té tanta resolució com el d'abans. Té poca sensibilitat perquè només té una sola gammacàmera i petita.
Sistema d'anestèsia Es posa l'animal en un tub on hi ha una entrada i sortida del gas anestèsic o de la barreja d'oxigen i anestèsic i tenim un fitlre on es recull la sortida sobrant d'anestèsic.
Això és una gammagrafia òssia, el traçador és un compost que al administrar-lo es fixa en el ossos i per tant veiem l'esquelet.
També podem fer estudis de perfusió cerebral on podem quantificar l'activitat en diferents estructures.
109 Tècniques de diagnòstic En la perfusió pulmonar administrem microesferes de mida petita que al injectar-se es queden atrapats en els alvèols i per això veiem la perfusió pulmonar.
Estudi SPECT del transportador de dopamina Permet evaluar la captació estriatal de 123I- FP- CIT en estudis d'SPECT de neurotransmissió.
La imatge de la dreta és una autoradiografia, s'administrava un traçador però el que es feia era sacrificar l'animal, congelar el cervell, fer talls i posar-lo sobre una placa fotogràfica a les fosques i després revelar-ho i es queda impressionat les zones amb més i menys traçador.
Això ens permet fer estudis longitudinals (SPECT), amb estudis post-mortem (autoradiografia) és més difícil perquè hem de fer una colonia gran de ratolins i anar-los sacrificant poc a poc per veure com evoluciona.
Es va fer un estudi mirant si quantitativament es permetia distingir el grau de degeneració dopaminèrgic en una rata amb Parkinson. Se li administra un tòxic nigroestriatal de manera que podem adminstrar molt o poc 110 Tècniques de diagnòstic que poden provocar lesions parcials o totals. Es va fer un estudi de SPECT amb aquest traçador en rates control, rates parcialment lesionades si rates totalment lesionades.
Aquí tenim els tres tipus de rates, animals normals control, lesions parcials i lesions totals. És un tallc oronol. A baix veiem l'estriat (boletes).
També es va fer la comprovació de que les neurones es perden amb l'edat. En les neurones velles hi ha una menor captació de traçador.
111 Tècniques de diagnòstic Equips híbrids SPECT + TAC. El TAC ens dóna informació sobre la densitat dels teixits cosa que està relacionat amb l'atenuació dels fotons, els materials més densos atenuen més.
Primer es reconstrueix el TAC. Quan reconstruim aquí, la distribució que veiem es correcta però la resolució és dolenta.
Els tacs per animal petit tenen una resolució brutal. Es un spect amb un traçador que marcaria tumor. Tenim un model animal que te un tumor en la cama i la resta que veiem es una il·luminació radiològic anormal del traçador, ja que s’eliminen per via renal. Per això veurem els ronyons i la bufeta marcats. En un humà abans de fer una radiografia se li diu que vagi al lavabo per buidar la bufeta, per un ratolí no es pot fer.
TEMA 15. PET Quan un traçador no el podem marcar amb un emissor de gamma i el marquem amb un emissor de positrons. Es desintegra per beta mes.
Esquema de funcionament S’utilitza al oxigen 15, nitrogen 13, fluor 18, carboni 11. Però tenen un temps curt per tant es important que es produeixin a prop. Es fabriquen amb el ciclotró. Al tenir-lo ho barregem amb el producte i s’admisnistra al pacient al animal, captarem la imatge i aixi ho podrem estudiar.
112 ...

Comprar Previsualizar