CLASE 2(PET) parte 2

PETPOSITRON EMISSION TOMOGRAPHY

• DEBIDO AL REDUCIDO PERIODO DE DESINTEGRACION DE LOS RADIONUCLEIDOS EMPLEADOS PARA MARCAR LOS RADIOFARMACOS UTILIZADOS ESTOS DEBEN PRODUCIRSE MEDIANTE UN CICLOTRON SITUADO JUNTO AL LABORATORIO DE RADIOFARMACIA.

• PARA LOS RADIOFARMACOS MARCADOS CON CARBONO-11,NITROGENO-13, U OXIGENO-15; LA RADIOSINTESIS DEBE LLEVARSE A CABO “AL PIE DE TOMOGRAFO”, SIN EMBARGO LOS RADIO FARMACOS FLUORADOS Y EN PARTICULAR LA 18-FDG PUEDEN SER DISTRIBUIDOS REGIONALMENTE A CENTROS EQUIPADOS CON UNA CAMARA PET.


• BASES DE LA TECNICA.EL FUNDAMENTO DE LA PET CONSISTE EN MARCAR CON UN ATOMO

RADIOACTIVO (RADIOISOTOPO), UNA MOLECULA BIOLOGICA (TRAZADOR) CUYO COMPORTAMIENTO SE DESEA SEGUIR O “TRAZAR”. DE ESTE MODO DEPENDIENDO DEL TRAZADOR A UTILIZAR ES POSIBLE SEGUIR DIFERENTES PROCESOS BIOLOGICOS.

POR EJEMPLO EL ISOTOPO “O-15” SE EMPLEA EN COMBINACION CON EL AGUA COMO TRAZADOR PARA ESTIMULAR LA PREFUSION CEREBRAL, O EL C-11 CON FLUMAZENIL PARA EXAMINAR LOS RECEPTORES CEREBRALES, TAMBIEN SE USAN EL F-18 Y EL N-13 DADOS LOS TIEMPOS DE VIDA MEDIOS LOS PACIENTES SON SOMETIDOS A DOSIS DE RADIACION MAS BAJAS QUE EN OTRA TECNICAS RADIOLOGICAS.


• PET TIENE SU APLICACIÓN CLINICA MAS IMPORTANTE EN EL ESTUDIO DEL METABOLISMO EN CUYO CASO EL RADIOISOTOPO MAS UTILIZADO ES EL FLUOR-18 Y EL TRAZADOR UN ANALOGO DE LA GLUCOSA LLAMADO FDG (FLUOR-DESOXI-GLUCOSA). EN LA SANGRE LA FDG ES TRANSFORMADA EN FDG-6-FOSFATO ESTA REACCION ES REVERSIBLE EN LA CELULA POR MEDIO DE LA ENZIMA GLUCOSA-6-FOSFATASA. A DIFERENCIA DE LA GLUCOSA NORMAL LA FDG NO PUEDE SER UTILIZADA PARA LA FORMACION DE ENERGIA Y QUEDA ATRAPADA DENTRO DE LA CELULA. DE ESTE MODO LA CAPTACION DE FDG EN LAS CELULAS ES PROPORCIONAL A SU NIVEL METABOLICO.


• CICLOTRON

PETPOSITRON EMISSION TOMOGRAPY

• EL CICLOTRON PRODUCE UNA GRAN CANTIDAD DE PROTONES, ES BASICAMENTE UNA CAMARA CILINDRICA DE ALTO VACIO, EN LA QUE MEDIANTE DE UN CAMPO MAGNETICO PARALELO AL EJE DEL CILINDRO Y UN CAMPO DE RADIOFRECUENCIA PARA GENERAR UN CAMPO ELECTRICO ALTERNANTE ES POSIBLE ACELERAR A ENERGIAS MUY ELEVADAS, (10 Mev) PARTICULAS ELEMENTALES COMO (PROTONES Y DEUTERONES) PRODUCIDAS MEDIANTE UNA FUENTE DE IONES SITUADA EN CENTRO DE LA CAVIDAD, ESTAS PARTICULAS SE HACEN CHOCAR CON LOS BLANCOS, EN LOS QUE TIENE LUGAR REACCIONES NUCLEARES QUE LLEVAN A LA OBTENCION DE ISOTOPOS EMISORES DE POSITRONES.

1eV = 1,602176462 × 10-19 J

http://es.wikipedia.org/wiki/Julio_%28unidad%29


• CICLOTRON: ACELERADOR DE PARTICULAS SUBATOMICAS


• DIAGRAMA SIMPLIFICADO DEL CICLOTRON


• MONTAJE DEL CICLOTRON

http://www.crump.ucla.edu/software/lpp/shocked/lppshocked.html

EMISIÓN DE RADIACIÓN


• AL TIEMPO QUE LA FDG ES ATRAPADA EN LA CELULA EL RADIOISOTOPO DE F-18 COMO ES INESTABLE, SUFRE UNA DESINTEGRACION NUCLEAR QUE DA LUGAR A LA LIBERACION DE UN POSITRON QUE SE ANIQUILA RAPIDAMENTE AL RECOMBINARSE CON UN ELECTRON CERCANO EMITIENDO DOS FOTONES DE 511 Kev QUE VIAJAN EN SENTIDOS OPUESTOS.


• FUNDAMENTOS


• EN LA ANIQUILACION SE GENERA ENERGIA EN FORMA DE DOS FOTONES A PARTIR DE LA MASA DEL ELECTRON Y DEL POSITRON SEGÚN EINSTEIN. SUS TRAYECTORIAS PERFECTAMENTE DEFINIDAS POR LAS LEYES DE LA FISICA CONSTITUYEN EL FUNDAMENTO DE DETECCION PET.


• TOMOGRAFO PETESTA DISEÑADO PARA REGISTRAR LA RADIACION ELECTROMAGNETICA

PROCEDENTE DE LA REACCION DE ANIQUILACION DE LOS POSITRONES CON LOS ELECTRONES DE LA MATERIA EN ESTE CASO EL PACIENTE.

LOS PRINCIPIOS DE CONSERVACION DEL MOMENTO Y DE LA ENERGIA PERMITEN PREDECIR LA DIRECCION Y ENERGIA DE LOS FOTONES DE ANIQUILACION, ESTOS VIAJARAN EN LA MISMA DIRECCION Y SENTIDOS OPUESTOS PORTANDO UNA ENERGIA DE 511 Kev. LA LINEA QUE UNE A LOS DOS DETECTORES IMPLICADOS EN LA ANIQUILACION ES DENOMINADA LINEA DE RESPUESTA (LOR).


• VENTANA DE COINCIDENCIA.PARA QUE UNA COINCIDENCIA SEA CONSIDERADA COMO VALIDA LOS DOS

FOTONES DEBEN ALCANZAR LOS RESPECTIVOS DETECTORES EN UN INTERVALO DE TIEMPO DEL ORDEN DE LOS NANOSEGUNDOS Y SU ENERGIA DEBE SUPERAR UN UMBRAL MINIMO QUE ASEGURE QUE NO HAN SUFRIDO DISPERSIONES DE IMPORTANCIA EN EL TRAYECTO.

EL TOMÓGRAFO


TOMOGRAFO POR EMISION DE POSITRONES

Una camara de PET se constituye por:

• Un cabezal detector de radiación, que esta constituido por

• Un colimador, que permite sólo el paso de radiación emitida paralela al cabezal

• Un cristal de centelleo, comúnmente de Yoduro de Sodio, que es capaz de detectar los fotones y transformarlos en un impulso eléctrico a través de

• Los foto tubos multiplicadores, para posteriormente, ser amplificados y procesados en cuanto a su ubicación espacial, manejados en un sistema conectado a

• Un computador que permite ver y procesar las

imágenes funcionales del órgano estudiado.Gammacámara SPECT de 1 detector, G.E.

COLIMADORES

• Mediante el uso de un Colimador, que evite la detección de aquellos fotones que lleguen al detector con una dirección no adecuada, será posible la formación de una imagen de la distribución del trazador.

Destellos débiles y de corta duración

El colimador y el detector

El cristal convierte los Rayos Gamma en Luz

Colimador de plomo en forma de colmena

• El Pin-hole, actúa como una cámara oscura con un único orificio que actúa de diafragma

• El colimador Fan-beam es un convergente de geometría focalizada con agujeros apuntando a una línea focal; obteniendo así un aumento de eficiencia de recuento de fotones.

CRISTAL DE CENTELLEO


• SISTEMA DE DETECCION PETEL SISTEMA DE DETECCION DE UN PET ES UN ACOPLAMIENTO OPTICO ENTRE

UN CRISTAL DE CENTELLEO Y UN TUBO FOTOMULTIPLICADOR PARA TRANSFORMAR ENERGIA ELECTROMAGNETICA EN IMPULSOS ELECTRICOS SISTEMA YA USADO EN LOS OTROS SISTEMAS CON APRECIABLE ÉXITO. LA ENERGIA RELATIVAMENTE ALTA DE LOS FOTONES DE ANIQUILACION OBLIGA A INCORPORAR A LOS DETECTORES DE PET UN TIPO DE CRISTAL DE CENTELLEO MAS DENSO CAPAZ DE FRENAR ESTA RADIACION EN UNOS ESPESORES MINIMOS DE MATERIAL.

EL MAS EMPLEADO ES EL BGO (GERMANATO DE BISMUTO)


• CRISTAL DE CENTELLEO.ES EL FACTOR QUE ESTABLECE LA VENTANA TEMPORAL DE COINCIDENCIA ES

LA CAPACIDAD DEL CRISTAL DE CENTELLEO PARA PRODUCIR LUZ. CUANTO MAYOR SEA ESTA CUALIDAD PARA UN DETERMINADO CRISTAL MENOS TIEMPO NECESITA EL SISTEMA PARA RECONOCER EL IMPACTO DE UN FOTON Y MAS PRONTO ESTARA LISTO PARA RECIBIR EL SIGUIENTE.

ES LA SENSIBILIDAD, EL PARAMETRO DE REFERENCIA Y EL RESPONSABLE MAXIMO DE LAS POSIBILIDADES DE UN PET.


• BLOQUE DE DETECTORES.EL BGO ES UN CRISTAL FACIL DE CRECER Y NOBLE DEMANIPULAR LO QUE PERMITE CONSTRUIR SINGRANDES PROBLEMAS LAS MENCIONADAS MATRICES A PARTIR DE PEQUEÑOS PARALELEPIPEDOS DECRISTAL Y QUE RESULTARIAN PRACTICAMENTEINVIABLE CON MUCHOS OTROS TIPOS DE CRISTALES MAS DELICADOS COMO ES EL CASO DEL INA


PRODUCCION RELATIVA DE LUZ FRENTE AL TIEMPO .


• PROPIEDADES DE ALGUNOS CRISTALES

FOTOMULTIPLICADORES


SISTEMAS DE DETECCION PET.EL CRISTAL DE CENTELLEO EN CONTACTO OPTICO CON ELFOTOMULTIPLICADOR EL CUAL ES UN TUBO DE VIDRIOSELLADO Y DE ALTO VACIO, LA CARA QUE ESTA ENCONTACTO CON EL CRISTAL DE CENTELLEO VA CUBIERTOEN SU INTERIOR POR UN MATERIAL QUE EMITE ELECTRONESAL RECIBIR LUZ (FOTOCATODO) Y OPERA COMO UNA CELDAFOTOELECTRICA. ESTOS ELECTRONES SON ACELERADOS YMULTIPLICADOS EN CAMPOS ELECTRICOS SECUENCIALESENTRE ELECTRODOS LLAMADOS DINODOS, LOGRANDOSEMULTIPLICACIONES DE UN MILLON DE VECES LUEGO LA SEÑAL ELECTRICA

PUEDE SER AMPLIFICADA.

FOTOMULTIPLICADORES

• El impulso eléctrico que aparecerá a la salida de cada fototubo será de mayor amplitud para los más cercanos al lugar en el que se ha producido la interacción.

EL BLOQUE DE DETECTORES


• SISTEMAS DE DETECCION PET.LOS CRISTALES Y LOS TUBOS FOTOMULTIPLICADORES VIENEDISTRIBUIDOS EN MODULOS INDEPENDIENTES LLAMADOSBLOQUES DETECTORES.


• BLOQUE DETECTORES.CONSISTE EN UNA PEQUEÑA MATRIZ DE CRISTALES DEBGO ACOPLADA A UN NUMERO DETERMINADO DETUBOS FOTOMULTIPLICADORES QUE DEPENDEN DELMODELO DEL EQUIPO Y DEL FABRICANTE. ESTOPROPORCIONA GRANDES VENTAJAS PUES CADA MATRIZ DECRISTALES ES INDEPENDIENTE DE SU VECINA Y CUENTACON ELECTRONICA PROPIA PARA DAR SALIDA A LOSEVENTOS REGISTRADOS.


• BOLQUE DETECTORES.MIENTRA SE DETECTA CADA EVENTO Y SE LE ASIGNAMATEMATICAMENTE UNA POSICION EN LA MATRIZ DECRISTAL, PERIODO DURANTE EL CUAL ESE BLOQUE NO ESCAPAZ DE DETECTAR NINGUN OTRO EVENTO. EL RESTO DELOS BLOQUES SIGUE ACTIVO Y POR TANTO LA TOTALIDADDE SU SUPERFICIE DE DETECCION. SITUACION ESTA QUENO SE PODIA CONSEGUIR EN LAS GAMACAMARASCONVENCIONALES LAS CUALES TRABAJAN CON GRANDESMONOCRISTALES, LO CUAL PROVOCA PERDIDAS DE LA TASADE CONTAJE.

Detectores PET

• Diseño en bloque con lógica Anger• Cristales seccionados actúan como guias de luz• Se usan en la mayoría de los equipos PET modernos. Bajo

costo, alta resolución, codificación complicada.

• Acoplamiento individual:Alta resolución espacial y temporal, caro, difícil de empacar

• Diseño en bloque:Codificación digital, mayor tiempo muerto, económico, menor resolución

Resolución de imágen en PET

• Factores que influyen en la resolución


• BLOQUE DE DETECTORES.

DETECTOR

EL CABEZAL DE DETECTORES


• ZONA DE DETECCION DEL PET.PARA EL CASO TIPICO DE UNA MATRIZ DE CRISTAL DE BGODE 8 X 8 CRISTALES, TENDREMOS UNA ANCHURA DELCAMPO DE VISION AXIAL (FOV) EQUIVALENTE A 24PEQUEÑOS CRISTALES CONFIGURACION PARA LA CUAL ELEQUIPO CONTARIA CON 24 ANILLOS QUE EN REALIDAD NOEXISTEN FISICAMENTE, ESTOS GENERAN 24 CORTESDIRECTOS GRACIAS A LOS DETECTORES QUE FORMAN PARTEDEL MISMO PLANO.


• ZONA DE DETECCION DE PETAUNQUE NO ES LA UNICA LA DISPOSICION MASEMPLEADA PARA CONSTRUIR LA ZONA DE DETECCIONDEL PET ES TAL QUE TRES DE ESTOS BLOQUECONFORMAN EL CAMPO DE VISION AXIAL DEL TOMOGRAFO(ANCHURA DEL CAMPO DE VISION) CON UNA LONGITUDAPROXIMADA DE 15 cm Y CON UN NUMERO CERCANO A 150,LOS NECESARIOS PARA CONTRUIR LA HABITUIALSUPERFICIE CILINDRICA QUE ENVUELVE AL PACIENTE

Madrid, 10 de Julio de 2003 47

Datos

DETECTOR IDEAL

2γ COLINEALESLOR

EJE X

EJE Y


• FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CALIDAD DE LA IMAGEN


• POSICION DE LOS DETECTORES EN EL GANTRI.

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