PET

Question 1

¿Cuáles son los 4 pasos generales para PET?

Answer 1

1) Producción de un radiotrazador (Fluorodesoxiglucosa - FDG)
2) Inyección del radiotrazador
3) Escaneo de radiación emitida (líneas de respuesta - LOR’s)
4) Reconstrucción de imagen

Question 2

Características de PET

Answer 2

1. Tomografía por Emisión de Positrones
2. Información Metabólica/Funcional
3. ↑+ Sensibilidad molecular
4. Cuantitativo
5. Radiación ionizante

Question 3

Radioisótopo

Answer 3

(P+) y (N+/-) fuertemente unidos por acción de la fuerza de atracción entre nucleones

Question 4

Decaimiento radiactivo del β+

Answer 4

Emiten fotones de
↑energía; el β+ pierde su energía cinética por interacciones inelásticas con los (E-)’s de los átomos del tejido. Este par (E-) - β+, por aniquilación, se convierte en 2 fotones de 511 keV emitidos a direcciones opuestas.

Question 5

Interacción de radiación ɣ - materia genera 2 efectos, ¿cuáles son y qué describen?

Answer 5

Efecto Fotoeléctrico (FE): Fotón ɣ da TODA su energía a uno de los (E-) de los orbitales internos del átomo, se eyecta el FOTOELECTRÓN con E CINÉTICA pero se absorbe inmediatamente.

Dispersión por Efecto Compton: Fotón ɣ interactúa con (E-) de unión débil a su orbital, liberándolo del átomo, y es dispersado a ↓ energía para viajar en una dirección distinta, a un ángulo θ de dispersión (0-180º)

Question 6

¿Qué es la ATENUACIÓN?

Answer 6

1 proporción de los fotones ɣ llegan al detector → absorbidos por interacción del efecto FE, y dispersados por interacción Compton. Depende de la energía del fotón y la densidad del material, por lo que la intensidad de un haz de fotones ↓ con el grosor del material transmitido. Necesita densidad media de LOR, pero no depende de la posición de aniquilación en el LOR.

Question 7

¿Cuáles son los principios físicos de PET?

Answer 7

1) Decaimiento del β+: pierde su E Cinética por interacciones inelásticas con los (E-) de los átomos del tejido
2) Interacción del β+ con tejido: depende de la Energía del mismo
3) Aniquilación Electrónica: β+ se combina con (E-) y liberan la energía de sus masas en reposo. Emiten 2 rayos ɣ (511KeV) en direcciones opuestas
4) Detección de fotones ɣ: detectores de radiación, son válidos si al ser golpeados por fotones hay coincidencia.

Question 8

Principio matemático

Answer 8

Transformada de Radón

Question 9

Escáner

Answer 9

Cilíndrico, conformado por un arreglo de bloques de detectores. Contiene un centellador (cristales - NaI, BGO, LYSO, LSO), fotodetector, fotomultiplicador, ADC (Convertidor Digital-Análogo)

Question 10

Detectores

Answer 10

Se colocan en un arreglo circular, cada anillo detector se coloca uno a lado del otro para extender el FOV axial y +eficacia de detección. Cada detector está diseñado para absorber y detectar fotones de la aniquilación de 511 keV

Question 11

Adquisición

Answer 11

Fotón ɣ deposita energía en cristal centellador generando → fotones de LUZ visible.
Fotomultiplicador: genera un pulso de corriente a partir de los fotoelectrones producidos en el fotocátodo.
[Fotosensor, detecta pulso de luz para convertirlo en pulso eléctrico]
ADC: estima energía, posición de incidencia y tiempo, se aplica una ventana de energía para 511 keV (evento simple váildo)

Question 12

¿Qué evento válido registra PET?

Answer 12

Cuando 2 fotones de la aniquilación son detectados en 2 elementos detectores separados, en una ventana de tiempo (ns). Si un sobrelape de 2 pulsos de dos entradas es captado/sensado por un circuito de detección de coincidencia. El circuito, a cambio, generará un pulso lógico registrado por el contador para registrar el evento de coincidencia

Question 13

Tipos de Eventos de Coincidencia

Answer 13

• Verdadera (TRUE): 2 fotones emitidos por el mismo evento de aniquilación son detectados por un par de detectores y generan una coincidencia
• Aleatoria (RANDOM): coincidencia producida por 2 fotones de aniquilación no relacionados, donde la orientación de lo fotones emitidos es tal que 1 fotón de cada evento de aniquilación es detectado. Rechazado o corregir
• De Dispersión (SCATTER): 2 fotones de 2 eventos de aniquilación distintos que tienen un ángulo de dispersión que los separa.
• Múltiples: 3 o más fotones detectados. pueden contener uno verdadero y otro fotón único no relacionado, o 3 fotones no relacionados. Indirectamente ↑+ ruido por pérdida de eventos o tiempo muerto.

Question 14

¿Qué es un LOR?

Answer 14

Línea de Respuesta - línea que conecta a un par de detectores, la dirección del par de fotones emitidos es la = orientación de ésta

Question 15

Generación de un sinograma

Answer 15

Cada LOR es una línea en el espacio que parametriza en el plano TRANSVERSAL con el ángulo θ y distancia ‘r’ y luego por una combinación de anillos y coordenadas z.

↑+ # de cuentas en el sinograma 2D correspondiente a su combinación

Question 16

¿Cuáles con las correcciones de efectos FÍSICOS que deben hacerse?

Answer 16

Atenuación, Eventos Dispersos (scatter), Eventos Aleatorios (random), Normalización y Tiempo Muerto

Question 17

¿A qué se refiere el Tiempo Muerto?

Answer 17

Es el periodo que pasa desde la detección de un evento hasta que el detector pueda detecar el próximo.

Question 18

¿Por qué y cómo deben corregirse los eventos de Dispersión, Aleatorios y Normalización?

Answer 18

· Dispersión: genera un efecto aditivo al sumar eventos falsos al sinograma, por lo que depende del mapa de atenuación.
→ Se estima por simulación para sustraer el sinograma.
· Aleatorios: también genera un efecto aditivo , mientras ↑+ actividad, ↑+ aleatoriedad y depende de la resolución TEMPORAL.
→ Se estima con una ventana de coincidencia demorada para sustraer el sinograma.
· Normalización: Cada LOR tiene ≠ eficiencia por factores geométricos, y los detectores por scánner geométricos y sus propiedades.
→ Se calcula un factor para c/LOR del sinograma.

Question 19

Reconstrucción de imagen

Answer 19

ORIGEN: algoritmos analíticos de la transformada de Radón donde toma todas las proyecciones del sinograma
AHORA: algoritmos estadísticos para modelar estadística de los datos y #características del scanner [sinograma adquirido → imagen a estimar]

Question 20

¿Cuáles son los límites o desafíos en la reconstrucción de imágenes en PET?

Answer 20

1) Resolución: es > 4mm, implica varios factores como rango del positrón, penetración de los fotones ɣ , decodificación espacial, etc.
2) Ruido Estadístico: imágenes se basan en coincidencias adquiridas, es decir, el ruido depende de la cantidad de eventos adquiridos..
3) Efecto de Volumen Parcial: resolución limitada para la física (1-2mm), se generan errores por cuantificación por estos errores de volumen parcial.

Question 21

¿Qué métodos existen para la reconstrucción de imágenes en PET? (2)

Answer 21

[Analítica: rápido procesamiento de datos ]
→ Retroproyección filtrada (FBP): solución al problema inverso de la transformada de Radón. Datos proyectados se regresan al espacio de la imagen desde ≠ ángulos, la superposición de todas las proyecciones resulta en una estimación de la imagen como la representación. Susceptible a ruido pero se aplica un filtro de alto paso que enfatiza las frecuencias ↑’s para dar +nitidez a la imagen (puede amplificar el ruido de alta frecuencia, se recomienda tener 2 parámetros de ruido estadístico y ruido aceptable)

[Iterativa: considera características estadísticas y el ruido de los datos adquiridos]
→ Maximum Poisson Likelihood: modela ruido como Poisson; máx verosimilitud, permite implementar un modelo más certero de los datos. Optimización para datos incompletos, y para datos completos un voxel solo.

Question 22

¿Qué significa SUV?

Answer 22

Standarized Uptake Value (Valor de captación estandarizado), utilizado en un Modelo Forward, donde se estima/simula un sinograma a partir de una imagen f (matriz del sistema)

Question 23

VENTAJAS

Answer 23

• ↑Sensibiliad
• Radionucléidos abundantes en el cuerpo en forma de biomoléculas endógenas (11C, 13N, 8F / carbohid, lípidos, ác nucl, prot)

Question 24

DESVENTAJAS / LIMITANTES

Answer 24

• Vida media corta de radiotrazadores (deben producirse en el sitio antes de tomar la imagen)
• ↑$
• Ventana de tiempo limitada
• RUIDO => cantidad de eventos adquiridos

Question 25

¿En que se basa PET?

Answer 25

En la detección de dos fotones de aniquilación que viajan en la misma dirección y sentidos opuestos y pueden ser detectados simultaneamente

Question 26

La sensibilidad de PET es _______ que SPECT, por no usar colimador.

Answer 26

mayor

Question 27

¿A qué se le llama suceso sencillo?

Answer 27

se le llama así a cada detección de un fotón de aniquilación

Question 28

¿Cuándo un suceso es verdadero?

Answer 28

Cuando dos detectores registran en coincidencia dos sucesos sencillos causados por los dos fotones del mismo suceso de aniquilación

Question 29

Coincidencia verdadera

Answer 29

Cuando dos detectores registran en coincidencia dos sucesos sencillos causados por los dos fotones del mismo suceso de aniquilación

Question 30

Coincidencia aleatoria

Answer 30

Dos fotones de 511 keV son detectados dentro de la ventana de coincidencia pero son de distintos sucesos de aniquilación

Question 31

Coincidencia de dispersión

Answer 31

uno de los dos fotones ha sufrido interacción Compton (se desvía) pero mantiene su energía alrededor de los 511 keV

Question 32

¿Qué produce la coincidencia aleatoria y la de dispersión en la calidad de la imagen?

Answer 32

La degradan, ya que se produce la asignaicón incorrecta de la línea de coincidencia

Question 33

Unidad básica de los tomógrafos PET

Answer 33

Bloque de cristales detectores

Question 34

¿Para quṕe se utiliza la luz detectada por los tubos fotomultiplicadores?

Answer 34

para localizar el detector en el que ha interaccionado el fotón incidente

Question 35

Los sucesos coincidentes se almacenan en matrices o _________________

Answer 35

sinogramas

Question 36

Ventajas de usar TAC para corregir la atenuación de PET

Answer 36

menor ruido estadístico, adquisición más rápida, mejor corrección en cuento a contraste y resoluciión en comparación con otras formas de corrección