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micro-PET

micro-PET. Josep M Martí-Climent Clínica Universidad de Navarra Pamplona, España. micro-PET. Índice. Necesidades Evolución del tomógrafos micro-PET Tecnología ¿Analizamos la imagen?. micro-PET. Índice. Necesidades Evolución del tomógrafos micro-PET Tecnología ¿Analizamos la imagen?.

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  1. micro-PET Josep M Martí-Climent Clínica Universidad de Navarra Pamplona, España

  2. micro-PET Índice • Necesidades • Evolución del tomógrafos micro-PET • Tecnología • ¿Analizamos la imagen?

  3. micro-PET Índice • Necesidades • Evolución del tomógrafos micro-PET • Tecnología • ¿Analizamos la imagen?

  4. ¿Por qué la imagen PET de pequeños animales? PET-CUN AdCMVLacZ AdCMVtk hígado riñones vejiga Ecat HR+ 18F-FHBG Peñuelas, Molecular Imaging and Biology, 2003

  5. ¿Por qué la imagen PET de pequeños animales? • Misma tecnología que en estudios con humanos • Técnica no invasiva que permite estudios longitudinales • Técnica CUANTITATIVA • Auténtica imagen molecular: muestra la fisiopatología in vivo • Alta sensibilidad Estudios con pacientes Estudios con animales Biología & Bioquímica INVESTIGACIÓN TRASLACIONAL Imagen PET

  6. PET de personas a animales Hombre 70000 g Rata 300 g 102 - 103 Ratón 30 g Volumen sujeto Resolución volumétrica Nº detecciones Resolución volumétrica Sensibilidad Determina Señal / Ruido Eficiencia perfecta + 4 p x 200 x 30 PET de personas 0.3% 2D 4 % 3D PET de animales x 1000 Necesidades Resolución FWHM 10 mm < 1 mm Aumento de la actividad Mejor reconstrucción, optimización estadística

  7. ¿Qué animales? Necesidades Mosaic, PET-CUN

  8. micro-PET Índice • Necesidades • Evolución del tomógrafos micro-PET • Tecnología • ¿Analizamos la imagen?

  9. Mercadillo de lo equipos PET Evolución P4 (Concorde/Siemens) Focus (Concorde/Siemens) Mosaic (Philips) Clear-PET (Raytest) LabPET TriumphTM (GE) Inveon (Siemens) nanoScan PET/CT (Mediso) SuperArgus (Sedecal) nanoScan PET (Bioscan) Albira (Oncovisión) (Bruker) VECTor (Milabs)

  10. Características de los equipos PET Evolución Philips Concorde Concorde Siemens Siemens Raytest Siemens

  11. Características de los equipos PET Evolución Gamma Medica Bioescan Mediso Siemens GE GE Carestream Suinsa Argus, Sedecal Gamma Medica

  12. micro-PET Índice • Necesidades • Evolución del tomógrafos micro-PET • Tecnología • ¿Analizamos la imagen?

  13. Centelleadores Tecnología

  14. Fotomultiplicadores Tecnología PMT PS-PMT Luz emitida durante los primeros 100 ns: LSO 69%; NaI 35%; GSO 19.8%; BGO4.3% Luz Tiempo en ns después de la excitación a 511 keV

  15. Fotomultiplicadores - Fotodiodos Tecnología PS-PMT PD Fotón centelleador -V capa-p región-i depleción 200-500 mm Pares electrón- agujero - - capa-n + + • Malla fina • Estructura de dinodos en • canales metálicos preamplificador APD • Alta tensión • Proceso de avalancha 8 x 4 Elementos 1.6 x 1.6 mm

  16. Resolución d Ancho del cristal d/2 * 0 acopla. Individual 2.2 mm (L. Anger) Lógica Anger 180o 0.25o 1.3 mm (cabeza) 2.1 mm (corazón) No colinealidad * e+ 0.5 mm (18F) 4.5 mm (82Rb) * Rango del positrón e+ e+ e+ Tecnología Factor FWHM Reconstrucción variable Paralaje FWHM = 1.25 [ (d/2)2 + b2 + (0.0022 D)2 + r2 +p2] 1/2

  17. Resolución Tecnología • Resolución vs tamaño cristal R4 FOCUS 120 Focus 120 • Tamaño cristal • R4 2.1 x 2.1 x 10 • Focus 120 1.5 x 1.5 x 10 Knoess, 2003 Kim, 2007

  18. Resolución Tecnología • Resolución vs tamaño cristal Goertzen, 2012

  19. Resolución LOC Fotones Tecnología Resolución Radial: Efecto de paralaje Se desconoce la profundidad de la interacción R4 Knoess, 2003 • Función de: • Radio del equipo • Profundidad del detector • Posición radial de la fuente • Material del detector

  20. Resolución Tecnología Profundidad de interacción (DOI) • 1. Discriminación de altura de pulsos • 2. Discriminación de forma de pulsos • 3. Razón de señales con fotodetectores • 4. Medida de la dispersión de la luz Albira

  21. Resolución Tecnología Profundidad de interacción (DOI) • Tamaño cristal (mm) • 1.45 x 1.45 x 7 LYSO • 1.45 x 1.45 x 8 GSO SuperArgus (Sedecal) eXplore Vista Wang, 2006

  22. Resolución Ratón 26 g 11 MBq FDG Ratón 29 g 11 MBq F-18 Tecnología Reconstrucción FORE-FBP 3D OSEM eXplore Vista Wang, 2006

  23. Sensibilidad D A Tecnología • e = (1 – e-md) F • m Coeficiente de atenuación • Fracción de fotones dentro de • la ventana (350-650 keV) • d Espesor del cristal d W = 4 P sen (tan-1 (A/D)) A Campo axial D Diámetro del anillo

  24. Sensibilidad Tecnología Inveon Bao, 2009

  25. Sensibilidad Tecnología • Aumenta con: • Ventana energía mayor • Ligero aumento con ventana coincidencia mayor Focus 120 Kim, 2007 • Ventana de coincidencia • 2.808, 3.432, 4.056 y 4.680 ns • 350–625 keV • Variación menor del 1.5 % Inveon Bao, 2009

  26. Fracción de dispersión Tecnología • Disminuye con: • Ventana energía menor • Maniquí menor • No depende de ventana coincidencia Focus 220 Tai, 2005 • En equipo microPET • La mayor fuente de la radiación dispersa es el estativo!!! Yang, 2006

  27. Calidad de la imagen Tecnología Coeficiente de recuperación (P4) Inveon Bao, 2009 Goertzen, 2012

  28. Reconstrucción Tecnología 10 MBq FDG 30 min adquisición nanoScan Bioscan

  29. Calibración y tiempo muerto Tecnología F x L (mm) Ratón 30 x 70 Rata 60 x 150 Factor de calibración NAC AC 43.3 23.7 Datos imagen (cpm)  nCi/mL Mosaic PET-CUN

  30. PET-SPECT simultáneo Tecnología Clustered Multi Pin-hole 3 NaI(Tl) 59.5 x 47.2 x 0.95 cm Ratón, 60 min con 37 MBq 18F-FDG 29 MBq 123I-FP-CIT PET F-18-FDG Goorden, 2010 SPECT I-123-FP-CIT VECTor, Milabs

  31. micro-PET Índice • Necesidades • Evolución del tomógrafos micro-PET • Tecnología • ¿Analizamos la imagen?

  32. Estudio semicuantitativo B D E A C day +1 day +7 day +14 day +30 Análisis de la imagen ¿Cómo medir de la perfusión en animalesoperados? ¿Qué radiofármaco? 13N-amonio ¿Qué protocolo? • Estudios dinámicos y curvas actividad-tiempo • Estudios estáticos: 10 min incorporación + 10 adquisición ¿Cómo cuantificar? • Dibujo ROIs en extremidades • Ratio de actividades Peñuelas et al. J Nucl Med, 2007

  33. Estudio cuantitativo Análisis de la imagen ¿Cómo cuantificar la función cardíaca? • Puesta a punto de protocolo • Creación de mapas polares • Valoración semi-cuantitativa • de extensión • de evolución de IM 18FDG 30d 14d 2d 7d Validación Peñuelas et al. Nuklearmedizin, 2007

  34. Nuevas herramientas Análisis de la imagen ¿Cómo cuantificar? Modelo de enfermedad de Parkinson en Macaca fascicularis 18F-DOPA: metabolismo de dopamina 11C-DTBZ: ligando del transportador VMAT2 Control Asymptomatic Recovered Moderate Severe 18F-DOPA 11C-DTBZ Blesa et al. Neurobiol Dis, 2010

  35. Nuevas herramientas Plantilla RM Plantilla 18F-DOPA 3 2 1 Plantilla 11C-DTBZ 0 T-score Análisis de la imagen ¿Cómo cuantificar? NORMALIZACIÓN ESPACIAL Imágenes originales + T-score PLANTILLAS VOIs estandarizadas SPM Problema: no existen plantillas para nuestro modelo animal Solución: creación de plantillas de RM y PET propias Collantes, Prieto, et al. Neuroimage, 2009

  36. Nuevo radiofármaco 20 20 4 SUV 0 0 SUV 0 SUV SUVmax Análisis de la imagen 18F-Tetrafluoroborato Importancia de la especie RATA RATÓN thyroid thyroid stomach glandular stomach wall SUVmax Collantes et al, Eur J Nucl Med Mol Imaging, 2011

  37. Nuevo radiofármaco Análisis de la imagen 18F-Tetrafluoroborato Estudio dosimétrico Martí-Climent et al. Eur J Nucl Med Mol Imaging, 2012

  38. Conclusiones Agradecimientos • Equipo microPET • Optimizar • Resolución • Sensibilidad • Análisis de la imagen/ los estudios • Trabajo de equipo

  39. micro-PET Josep M Martí-Climent Clínica Universidad de Navarra Pamplona, España

  40. Ritmo de sucesos Tecnología Maniquí de Ratón True NEC Scater Random Maniquí de Rata Goertzen, 2012 • NECR • Mayor • A mayor sensibilidad • A mayor campo axial • Pico a mayor actividad • A diámetro mayor Mosaic Huisman, 2007

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