Medicina Nucleare

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI “FEDERICO II”
Schema della lezione
Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria Biomedica
•
•
•
•
Definizione e campi di applicazioni
Richiami sulla radioattività
Cenni storici
Procedure
– scintigrafia, radiofarmaci - Tecnezio
• Apparecchi
– gamma camera , acquisizione
• Indagini scintigrafiche
– studi statici e dinamici
• Tomografia - SPECT
Anno accademico 2013-2014
Diagnostica per Immagini e RXT
Argomento 5A
Medicina Nucleare
Arturo Brunetti
e-mail: [email protected]
1
ab122013
2
ab122013
MEDICINA NUCLEARE
campi di applicazione
MEDICINA NUCLEARE
TERAPIA
Disciplina che si occupa
dellʼutilizzazione di radionuclidi
a scopo diagnostico
e terapeutico
DIAGNOSTICA
in vivo
Radioterapia
metabolica
in vitro
ab122013
3
ab122013
4
MEDICINA NUCLEARE
MEDICINA NUCLEARE
campi di applicazione
applicazioni che ci
interessano in questo corso
DIAGNOSTICA
in vivo
diagnostica per immagini - in vivo
gli strumenti di lavoro
TERAPIA
RADIOFARMACI
Apparecchiature
per rilevazione
delle radiazioni
Radioterapia
metabolica
(molecole marcate con
radionuclidi somministrate
al paziente che diventa
emettitore di segnali)
(gamma camera,
sistemi tomografici
PET e SPECT)
in vitro
5
ab122013
Medicina Nucleare
MEDICINA NUCLEARE
apparecchi per imaging
‣
gamma camera
‣
gamma camere rotanti a testa singola o multipla che
permettono di eseguire esami SPECT (tomografia
Le applicazioni medico nucleari in vivo hanno i seguenti
scopi:
esplorare e misurare particolari funzioni organiche e misurarle per
verificare se siano normali od alterate e stabilire l’entità
dell’alterazione
emissione di fotone singolo)
‣
tomografi SPECT dedicati
‣
tomografi PET (tomografia emissione di positroni)
‣
apparecchi ibridi PET-TC, SPECT-TC
ab122013
6
ab122013
evidenziare lesioni localizzate in organi o apparati attraverso
l’individuazione di alterazioni di funzioni biologiche determinate dalla/
e lesione/i
utilizzare meccanismi biologici elettivi per caratterizzare la natura di
una lesione o realizzare un effetto radiobiologico locale, utile ai fini
terapeutici
7
ab122013
8
Principi generali di
radioprotezione
NUCLIDI E RADIONUCLIDI
GIUSTIFICAZIONE
NECESSITA’ DI VALIDI MOTIVI CLINICI
Radioattività:
OTTIMIZZAZIONE
USO DELLA MIGLIORE TECNICA E METODICA
DISPONIBILE
conseguenza di un non equilibrato
rapporto tra neutroni e protoni
DEFINIZIONE DEI RISCHI INDIVIDUALI
ACCETTABILI
LIMITI DEFINITI DALLA LEGGE
9
ab122013
ab/01/2013
NUCLIDI E RADIONUCLIDI
Stato di
ossidazione
Peso atomico
A
Z
Numero atomico
ab/01/2013
NUCLIDI E RADIONUCLIDI
N
ISOTOPI
nuclidi dello stesso
elemento (Z= A ≠)
ISOBARI
nuclidi di elementi diversi
con massa uguale
ISOTONI
nuclidi con uguale
numero di neutroni
±x
X
Rapporti
nelle molecole
ab/01/2013
NUCLIDI E RADIONUCLIDI
RADIAZIONI
ISOMERI
nuclei con uguale massa
e numero atomico, dei quali
uno o più possono trovarsi
in uno stato di "eccitazione"*
ELETTROMAGNETICHE
CORPUSCOLATE
* questa definizione si applica al Tecnezio-99m,
isomero metastabile del Tecnezio-99 (vedi dopo)
ab/01/2013
ab/01/2013
Medicina Nucleare in vivo
RADIOATTIVITA'
radionuclidi utilizzabili
EMISSIONE DI RADIAZIONI
IONIZZANTI DA ATOMI INSTABILI
raggi !
+
‣ sono utilizzati per le indagini in vivo
‣ radionuclidi emettitori diretti di radiazioni gamma
+
‣ radionuclidi emettitori di positroni dalla cui
annichilazione si producono raggi gamma
raggi "
elettroni e
positroni
ab/01/2013
-
+
raggi #
ab122013
16
EMIVITA = tempo di
dimezzamento
Decadimento radioattivo:
andamento esponenziale
dN (t)
= - kN(t)
dt
! Tempo in cui una certa quantità di
radioattività si riduce a metà del valore
iniziale
Nt = N0 e -$t
λ = 0.693/T1/2
λ è la “costante di decadimento”
17
ab122013
Radionuclidi più utilizzati in diagnostica
medico-nucleare in vivo
Radionuclide
Azoto-13
Carbonio-11
Cobalto-57
Cromo-51
Ferro-59
Fluoro-18
Gallio-67
Gallio-68
Indio-111
Iodio-123
Iodio-131
Ossigeno-15
Selenio-75
Rubidio-82
Tecnezio-99m
Tallio-201
Xenon-133
ab122013
18
Radionuclidi più utilizzati in diagnostica
medico-nucleare in vivo
Sigla
13N
11C
57Co
51Cr
59Fe
18F
67Ga
68Ga
111In
123I
131I
T1/2
10 min
20,3 min
270 giorni
27,8 giorni
45 giorni
109 min
78,1 ore
68 min
67 ore
13 ore
8,06 giorni
decadimento
positroni
p
positroni
cattura elettronica
cattura elettronica
beta
positroni
cattura elettronica
positroni
cattura elettronica
cattura elettronica
beta
Radionuclide
Azoto-13
Carbonio-11
Cobalto-57
Cromo-51
Ferro-59
Fluoro-18
Gallio-67
Gallio-68
Indio-111
Iodio-123
Iodio-131
15O
2 min
120 giorni
1,3 min
6 ore
73 ore
5,3 giorni
positroni
cattura elettronica
positroni
gamma
cattura elettronica
beta
Ossigeno-15
Selenio-75
Rubidio-82
Tecnezio-99m
Tallio-201
Xenon-133
75Se
82Rb
99mTc
201Tl
133Xe
Sigla
13N
11C
57Co
51Cr
59Fe
18F
67Ga
68Ga
111In
123I
131I
T1/2
10 min
20,3 min
270 giorni
27,8 giorni
45 giorni
109 min
78,1 ore
68 min
67 ore
13 ore
8,06 giorni
decadimento
positroni
p
positroni
cattura elettronica
cattura elettronica
beta
positroni
cattura elettronica
positroni
cattura elettronica
cattura elettronica
beta
15O
2 min
120 giorni
1,3 min
6 ore
73 ore
5,3 giorni
positroni
cattura elettronica
positroni
gamma
cattura elettronica
beta
75Se
82Rb
99mTc
201Tl
133Xe
RADIOATTIVITA'
Radionuclidi più utilizzati
in Medicina Nucleare
Vecchia unità
Curie (Ci)
99mTc
18F
(Tecnezio) gamma emettitore
10
3.7 x 10
Nuova unità (SI)
Bequerel
dis/sec
1 dis/sec
(Fluoro) - positrone emettitore
1 Ci = 37 GBq
21
ab012009
Nuclear Medicine
The Nobel Prize in Physics
• 1903 "in recognition of the
extraordinary services he has
rendered by his discovery of
spontaneous radioactivity"
Antoine Henry Becquerel
1852 - 1908
•
Historical remarks
Nuclear Medicine
The Nobel Prize in Physics
1903 "in recognition of the
extraordinary services they have
rendered by their joint researches
on the radiation phenomena
discovered by Professor Henry
Becquerel"
Pierre Curie
1859 -1906
22
ab012009
Marie Curie Slodowska
1867 -1934
• 1939 “for the invention and
development of the cyclotron and for
results obtained with it, especially
with regard to artificial radioactive
elements"
Ernest Orlando Lawrence
1901 - 1958
Historical remarks
Nuclear Medicine
The Nobel Prize in Chemistry
•
1900 -1958
Nuclear Medicine
The Nobel Prize in Physics
• 1943 "for his work on the use of
isotopes as tracers in the study of
chemical processes
1935 "in recognition of their
synthesis of new
radioactive elements"
Frédéric Joliot
Historical remarks
Irène Joliot-Curie
1897 -1956
Historical remarks
• 1959 “for the discovery of the
antiproton"
George de Hevesy
Emilio Segré
1905 - 1989
1885 - 1966
L’imaging medico-nucleare (immagini “da
emissione”)
Segrè scoprì il Tecnezio-99:
il primo elemento artificiale non
presente in natura, proprio per questo
definito TECNEZIO
MEDICINA NUCLEARE
raggi gamma
•
raggi gamma
si somministra una piccola quantità di
una sostanza radioattiva
(radiofarmaco)
SCINTIGRAFIA
Collimatore
•
il radiofarmaco si distribuisce e viene
captato dai vari organi e tessuti a
seconda delle sue caratteristiche
chimico-fisiche e biologiche
•
si ottiene una mappa della
distribuzione regionale di radioattività
mediante una “gamma camera” o
altre apparecchi per individuare
variazioni regionali di radioattività
indice della presenza/assenza di
determinate attività funzionali
Cristallo
scintillatore
Mappa della distribuzione
corporea
di una molecola radioattiva
(radiofarmaco)*
raggi gamma
Tubi
fotomoltiplicatori
Convertitore analogico-digitale
Computer
ab122013
la mappa può essere presentata in
scala di grigio (fondo bianco o nero)
o in scala di colore
scintigrafia ossea
27
ab122013
28
MEDICINA NUCLEARE
Radiofarmaci
Radiofarmaci
preparati "radioattivi" per applicazione diagnostica con
caratteristiche chimico-fisico-biologiche che rispettano
le norme della farmacopea ufficiale per la
somministrazione nell'uomo
• Molecole marcate con radionuclidi #emettitori per eseguire indagini di
medicina nucleare in vivo; sono anche
definiti
i radiofarmaci sono in genere traccianti, cioè
permettono di “tracciare” in vivo processi funzionali e
metabolici
– Indicatori
– Traccianti
N.B.: con lʼuso di modelli matematici gli studi medico
nucleari possono dare informazioni quantitative oltre
che qualitative
29
ab122013
30
ab122013
TRACCIANTE
INDICATORE:
la definizione classica
Sostanza "marcata", in grado di distribuirsi
in un "pool" di analoghe sostanze presenti
nel corpo consentendo lo studio
di processi metabolici e di attività funzionale
con l'aiuto di appositi modelli matematici
• un elemento o sostanza che abbia la proprietà di
assumere,
• in una struttura biologica anatomicamente e, in
genere, spazialmente definita
• una concentrazione significativamente diversa
da quella che esso assume nelle strutture
spazialmente contigue
• e di poter essere in esse identificato
99mTc-DTPA
Esempi
misura del filtrato glomerulare renale
18F-deossiglucosio
misura del consumo tessutale di glucosio
ab122013
31
ab122013
32
TECNEZIO-99m
il radionuclide più utilizzato in medicina
nucleare tradizionale e nella SPECT
MEDICINA NUCLEARE
Diagnostica "in vivo"
•
SCINTIGRAFIA
• T1/2 = 6 ore
• Emissione #
La mappa scintigrafica è sempre
espressione di
processi funzionali-metabolici
140KeV
• ottenuto da generatori (colonne a scambio ionico)
con Molibdeno 99
33
ab122013
99mTc
34
ab122013
Il generatore di Tecnezio-99m
soluzione
fisiologica
Rivelazione dei raggi gamma
soluzione fisiologica
+ Na99mTcO4
• In genere rivelatori a scintillazione (cristallo + tubo
fotomoltiplicatore)
99Mo
– Cristalli: NaI(Tl), BGO, CsF, BaF2
– Criteri: Stopping power, Tempo di risposta, efficienza, risoluzione
energetica
schermatura
in piombo
ab122013
‣
99mTc
‣
si ottiene dal nuclide padre (99Mo) da un generatore/colonna a
scambio ionico che si compra periodicamente (in genere su base
settimanale),
‣
con il 99mTc si possono marcare radiofarmaci che permettono lo
studio di diversi organi e apparati (le marcature si fanno utilizzando in
genere kit con prodotti liofilizzati)
• Rivelatori a raccolta di ioni (camere di ionizzazione) non
utilizzabili per la diagnostica in vivo per la bassa efficienza e
risposta lenta
è radionuclide più utilizzato negli studi di medicina nucleare in
vivo
• Detettori a semiconduttori (diodi): elevata risoluzione di energia,
risposta veloce ma dimensioni piccole e costo elevato
35
ab122013
36
MEDICINA NUCLEARE
Medicina Nucleare: strumentazione
schema costruttivo classico
Apparecchi per diagnostica "in vivo"
elettronica
display
Vecchi apparecchi
fotomoltiplicatori
cristallo
Sonda e
Scanner rettolineare
calcolatore
collimatore
sorgente
di
radiazioni
38
ab122013
MEDICINA NUCLEARE
Gamma camera - camera a scintillazione (di Anger)
Apparecchi per diagnostica "in vivo"
Oggi
•
Imaging bidimensionale della distribuzione di radionuclidi
•
Dagli anni 70 ha sostituito lo scanner “rettolineare”, per la maggiore efficienza e
velocità di acquisizione che consente acquisizioni dinamiche
•
Può essere utilizzata per acquisizioni tomografiche SPECT se ha un supporto
che le consente di ruotare attorno al corpo
•
Rivelatore a ampio cristallo singolo (38-50 cm-dia.) accoppiato a un array di tubi
fotomoltiplicatori
Gamma camera
1.
2.
3.
4.
5.
ab122013
39
ab122013
Rivestimento
Schermatura in piombo
Collimatore
Cristallo di NaI(Tl)
Tubi fotomoltiplicatori
40
Gamma camera: i componenti
principali
L’INVENTORE DELLA GAMMA CAMERA
Hal Oscar Anger (1920-2005) was an electrical
engineer and biophysicist at Donner Laboratory,
UCB.
sensori convertono la
luce in segnale elettrico
i raggi producono lampi
di luce verde nel cristallo
In 1957, he invented the scintillation camera,
known also as the gamma camera or Anger
camera.
passano solo i raggi
gamma allineati ai fori del
collimatore
Anger also developed the well counter, widely
used in laboratory tests.
tubi fotomoltiplicatori
cristallo
collimatore
In all, Anger held 15 patents, many of them for
work at the Ernest O. Lawrence Radiation
Laboratory.
41
ab012009
ab/01/2013
Gamma camera a testa singola
Gamma camera: i componenti
ELETTRONICA
E COMPUTER
GAMMA CAMERA
“ASSEMBLATA”
ab/01/2013
immagine
su monitor
schermatura
in piombo
ab/01/2014
Gamma camera a testa doppia
46
ab122013
ab/01/2014
Collimatori
•
•
Collimatori
Sono fatti di piombo forato.
Servono per selezionare i raggi
gamma che hanno una specifica
direzione (quasi una “lente”)
campo
rilevato
Il collimatore più usato è quello a
fori paralleli
sorgente
– Risoluzione
– Efficienza geometrica
– Tradeoff: Risoluzione %
Efficienza
foro singolo
(pin hole)
Basic diagram of how a lead collimator works.
fori paralleli
fori divergenti
fori convergenti
Made by Pete Verdon 13/11/2004.
fori paralleli: solo i fotoni incidenti
perpendicolarmente alla testa della gamma
camera possono raggiungere il cristallo
ab122013
47
ab122013
48
Tipi di collimatori
Cristallo di scintillazione
per la gamma camera
• Tradeoff tra risoluzione e field-of view
(FOV) per diversi tipi:
• Materiale: Ioduro di sodio (NaI) con delle impurità di tallio
• Scintillazione: l’interazione di un fotone produce un piccolo lampo di
luce la cui intensità é proporzionale all’energia rilasciata dal fotone x o
# nel mezzo
• Convergenti: & risoluzione, ' FOV
• Divergenti: ' risoluzione, &FOV
• Pinhole (~ mm):
Alta risoluzione su organi piccoli a breve
distanza tipo tiroide
• Se ogni fotone che interagisce nel cristallo da luogo ad una
scintillazione avremo una distribuzione di scintillazioni nel cristallo che
“riproduce” la distribuzione di attività dell’oggetto
Risoluzione (HR, MR)
Sensibilità (HS, MS)
In un rilevatore efficiente
circa il 30% dei fotoni
luminosi raggiunge il fototubo
49
ab122013
Circuiti elettronici
Fotomoltiplicatori
• Numero: in genere da 37 a 91
• Scopo: conversione del quanto luminoso in un proporzionale numero di elettroni
• Azione: per ogni interazione che avviene nel cristallo, si determina un impulso
elettrico proporzionale all’energia rilasciata nel cristallo
• Gli impulsi vengono amplificati linearmente, selezionati in base alla loro
ampiezza e memorizzati
Elettroni
Confronto tra le ampiezze degli
impulsi di tutti i fotomoltiplicatori e
uscita di tre nuovi segnali (x, y, z)
XeY
Z
Raggio
luminoso
! somma degli impulsi di tutti i
fotomoltiplicatori, proporzionale
all’energia rilasciata nel cristallo
Scintillatore
Elettrodo di
focalizzazione
ab/01/2013
posizione e energia:
! coordinate del punto in cui é avvenuta la
scintillazione
Fotocatodo
Raggio
gamma
50
ab122013
Dinodo
Calcolatore
Digitalizzazione dell’immagine
• i segnali acquisiti sono immagazzinati nella
memoria del calcolatore e ricostruiti in
matrici numeriche (64x64,128x128,256x256
elementi o pixel)
• conteggi totali nei singoli pixels
registrati
nella memoria del computer
• acquisizione dei conteggi nei pixels
*
*
• ogni elemento della matrice immagine (pixel)
conterrà un numero corrispondente al
conteggio di tutte le interazioni avvenute
durante lʼacquisizione tra raggi gamma e
cristallo di ioduro di sodio
* * **
*
**
*
*
*** *
* * * **
* * ** *
**
• suddivisione del cristallo in aree discrete pixels
1
0
0
0
0
4
3
2
1
5
4
0
0
2
4
1
ab/01/2013
Scintigrafia planare (2D)
Medicina Nucleare:
immagini scintigrafiche
• Immagine di un singolo distretto
corporeo (in questo caso tiroide)
• Modalità di acquisizione:
• Immagini “whole body”:
– 99mTc-fosfonati
– ...
• planare (statica e dinamica)
• tomografica
– ...
– emissione di fotone singolo (SPECT)
– emissione di positroni (PET)
ab012009
55
ab122013
56
Esame
tomografico
•
Medicina Nucleare
Immagini di strati (SPECT tomoscintigrafia)
• Esami statici: valutazione della distribuzione di un
radiofarmaco a un tempo predefinito
– Esempi:
– tomoscintigrafia del miocardio
– tomoscintigrafia cerebrale
• Esami dinamici: valutazione sequenziale della
distribuzione di un radiofarmaco, in genere a partire
dalla somministrazione, per un periodo di tempo
variabile
57
ab012009
Studio dinamico
Curve attività-tempo
STUDIO STATICO
" Acquisizione di una o più
immagini nelle varie proiezioni
ad un determinato tempo per
valutare la distribuzione
spaziale del radiofarmaco
somministrato al paziente
58
ab122013
scintigrafia tiroidea
• le variazioni temporali della concentrazione del tracciante sono
determinate mediante le regioni di interesse (ROI, regions of
interest) che delimitano le aree da studiare
• la concentrazione del tracciante viene quindi espressa come
curva attività-tempo
STUDIO DINAMICO
Acquisizione di più immagini
in sequenza temporale allo
scopo di seguire nel tempo la
distribuzione spaziale del
radiofarmaco somministrato
al paziente
attività
tempo
scintigrafia renale dinamica
ab/01/2014
ab122013
60
Scintigrafia renale dinamica
ESAME DINAMICO
scintigrafia renale sequenziale
(un rene che non funziona bene)
•
Immagini
99mTc-DTPA
(dietilentriaminopentacetato)
GFR
• 99mTc-MAG3
RPF
Tracciato
attività/
tempo
61
ab122013
62
ab122013
Curva radioattività tempo
da un’angiocardioscintigrafia
all’equilibrio
Tracciato attività-tempo
GFR sn =18 ml/min
GFR dx = 57 ml/min
DIASTOL
E
SISTO
LE
ab122013
63
ab122013
64
Analisi della curva
IMMAGINI PARAMETRICHE
• Velocità di eiezione e riempimento
• EDV/sec
• Parametri poco usati se non in contesto sperimentale
• le immagini scintigrafiche ottenute rappresentano
la distribuzione della radioattività nello spazio
• mediante post-processing é possibile ricostruire
immagini che rappresentano parametri temporali,
spaziali e funzionali (immagini parametriche)
65
ab122013
66
ab122013
Analisi angiocardioscintigrafica
riferita ad un ciclo cardiaco medio
e immagini parametriche
Tomografia per emissione
• Tecnica che fornisce mappe della distribuzione dei
radiofarmaci in sezioni di organo di spessore definito
• Supera la rappresentazione bidimensionale di un volume
caratteristica della scintigrafia tradizionale, e permettono una
ricostruzione tridimensionale della distribuzione spaziale del
radiofarmaco
Mappa di
fase
ab122013
Mappa di
ampiezza
67
ab122013
68
Medicina Nucleare Tomografia
SPECT = Single Photon
Emission Computed
Tomography
PET = Positron Emission
Tomography
Anello di rivelatori
Gamma
Camera
#
#
*
SPE(C)T = Single Photon Emission (Computed)
Tomography
• SPECT individua i raggi gamma
emessi singolarmente da
radionuclidi come 99mTc, 123I, e
111In.
• richiede collimazione fisica
PET = Positron Emission Tomography
69
ab122013
"+
*e-
ab122013
#
• radionuclidi positrone-emettitori come
11C, 13N, 15O, e 18F con positroni che
si annichilano producendo coppie di
raggi gamma che si muovono con
verso opposto sulla stessa retta
• Collimazione elettronica con circuiti di
coincidenza.
Gamma camere SPECT multitesta
SPECT: apparecchi non
più utilizzati
• Due o tre teste aumentano la sensibilità e pertanto
permettono di ridurre il tempo di acquisizione
• Gamma camere a tripla testa
– l’aumento della sensibilità permette anche di utilizzare
collimatori ad alta risoluzione
– le gamma camere a due teste sono oggi l’apparecchio più
diffuso in medicina nucleare; permettono di eseguire anche
esami “total body” in doppia proiezione oltre che SPECT
• Apparecchio tomografico
dedicato per l’encefalo con
anello di rivelatori
– permette studi dinamici
ab012009
ab012009
SPECT
Acquisizione dei dati SPECT
• Vantaggi
– ampia diffusione
– costo relativemente contenuto dell’apparecchio e dei
radiofarmaci (in particolare rispetto alla PET)
– uso facile
– permette la valutazione quantitativa della concentrazione
tessutale locale dei radiofarmaci e quindi analisi funzionali
quantitative
• Limiti
• minima invasività (somministrazione ev, radiazioni)
– risoluzione spaziale limitata
– effetti dello scatter e della attenuazione da correggere
ab122013
• I dati grezzi sono acquisiti durante la rotazione della
camera acquisendo una serie di proiezioni* in modalità
– acquisizione continua
– “step and shoot”
• le proiezioni SPECT di solito sono acquisite in matrice
64 x 64 (60 or 64 projections) a 128 x 128 (120 or 128
projections)
• * Gli apparecchi moderni possono realizzare orbite di rotazioni non
circolari in modo da avere l’apparecchio quanto più vicino al corpo
durante l’acquisizione (per aumentare la sensibilità)
ab122013
Collimatori per SPECT
Metodi di ricostruzione delle
immagini SPECT
• Scelta del collimatore:
risoluzione vs. sensibilità
• analitici
• Il collimatore più usato è quello a
fori paralleli
• i collimatori fan-beam possono
essere usati per l’encefalo
fan beam
– 2DFourier Transform
– Filtered back projection (più usata in passato)
• iterativi
fori paralleli
– ART, SIRT, LST (vecchi)
– MLEM (maximum likelihood expectation
maximization), CG (conjugate gradient)
• da
Wikipedia
Vedi anche:
Journal of Nuclear Medicine Vol. 43 No. 10 1343-1358 2002
Analytic and Iterative Reconstruction Algorithms in SPECT
Philippe P. Bruyant, PhD1
ab122013
ab122013
Correzione dell’attenuazione
Attenuazione dei fotoni in SPECT
• Un effetto inevitabile
• I raggi gamma che attraversano il
corpo vengono attenuati in misura
proporzionale alla distanza che
devono percorrere (quindi di più se
vengono da maggiore profondità)
• Nelle immagini non corrette per
l’attenuazione si ha l’effetto che si
vede nella figura a sinistra
Immagine di una sezione di
un fantoccio cilindrico
riempito con 99mTc, senza
correzione per l’attenuazione
• gli effetti dell’attenuazione sono
maggiori nelle strutture più grandi
(esempio addome, rispetto al cranio)
Immagine di una sezione
di un fantoccio cilindrico
riempito con 99mTc,
senza correzione per
l’attenuazione
ab122013
Immagine dopo
correzione per
l’attenuazione
ab122013
metodi per la correzione
dell’attenuazione in SPECT
SPECT performance
Controlli di qualità
• Metodi analitici
– prericostruzione
– Intrinseci
– Post-ricostruzione
• Risoluzione spaziale
• Fattori di ingrandimento X- e Y e controllo
delle finestre di energia
• Allineamento delle immagini di proiezione al
centro di rotazione
• Uniformità
• Inclinazione della testa
• Metodi empirici
– Misurazione dell’attenuazione con sorgenti radioattive o
con TC*
– Oggi il metodo della correzione “misurata” con TC
tende a prevalere con la diffusione degli
apparecchi ibridi SPECT-TC
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Risoluzione spaziale in SPECT
• Varia dal centro alla periferia (7-8 fino a 10-12 mm, FWHM)
• Si misura con una sorgente lineare (capillare riempito di una
soluzione con 99mTc, parallelo all’asse di rotazione)
• La National Electrical Manufacturers Association (NEMA)
raccomanda di utilizzare un cilindro omogeneo di 22 cm sdi
diameter, contanente 3 sorgenti lineari
• Le FWHM sono calcolate dalle ricostruzioni trasversali ottenute
con un filtro a rampa
• Naturalmente la risoluzione in vivo non potrà mai uguagliare
quella misurata su fantoccio in condizioni ideali (anche per
durata dello studio e conteggi acquisiti)
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• Nuovi rivelatori
• Aparecchi ibridi
– SPECT-TC (già disponibili)
– SPECT-MRI (forse in futuro)
• Analisi dei dati
– filtri di ricostruzione - correzione
dell’attenuazione e dello scatter e
degli effetti di volume parziale
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Apparecchi ibridi SPECT-TC
•
possono fornire contemporaneamente
informazioni strutturali e funzionali
•
permettono quindi la localizzazione
precisa delle eventuali alterazioni
funzionali evidenziate nelle immagini
SPECT
•
migliorano la ricostruzione delle
immagini (per quanto riguarda non solo
la correzione dell’attenuazione ma
anche dello scatter e degli effetti di
volume parziale)
NB per i possibili apparecchi SPECT-MRI è indispensabile
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Progressi nella SPECT
lo sviluppo di rivelatori RM compatibili
PET (Positron Emission Tomography)
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