8.- gammacamara spect

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GammacGammacámaras ámaras SPECTSPECT

Single Photon

Emision Computed

Tomography

Es la técnica que permite hacer Tomografía Computada en Medicina Nuclear.

SPECT SPECT AdquisiciónAdquisición(Single Photon Emision ComputedTomography)(Single Photon Emision ComputedTomography)

GAMMA CAMARA de DETECTOR ROTATORIO. UNO,DOS…. tres hasta cuatro detectores. Resultado: Imagen Volumétrica Tomografía Estática (3D) y Dinámica (4D).

Cortes axiales, coronales, sagitales y oblicuos. La función de cada detector es la misma

descrita para una GC Planar. El control es 100% computarizado..

SPECTSPECT ProcesamientoProcesamiento(Single (Single PhotonPhoton EmisionEmision ComputedTomographyComputedTomography))

SPECT SPECT adquiere , reconstruye y procesa vistas Angulares adquiere , reconstruye y procesa vistas Angulares del o los detectores rotatorios.del o los detectores rotatorios.

Formación de la imagen en la matriz Formación de la imagen en la matriz perfiles de emisión perfiles de emisión radiactiva proveniente del paciente radiactiva proveniente del paciente Sinogramas.Sinogramas.

Reconstrucción de la imagen Reconstrucción de la imagen SSistema de retroproyección istema de retroproyección filtrada o Sistemas Iterativos.filtrada o Sistemas Iterativos.

Procesamiento Procesamiento FFiltros iltros RReconstrucción tridimensional del econstrucción tridimensional del órgano en estudio órgano en estudio AAnalisis en diferentes cortes.nalisis en diferentes cortes.

También se pueden obtener tomografías dinámicas mediante También se pueden obtener tomografías dinámicas mediante gatillado.gatillado.

Gammacamaras Gammacamaras SPECTSPECT

Imagen PlanarImagen Planar TomografTomografíaía

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* *

Single photon emission computed tomography (SPECT) Reconstrucción en SPECT

detector(proyeccion)

Objectoemisor

Back Projection oRetroproyeccion

Reconstruccion

Secuencia de la Secuencia de la Retroproyeccion Retroproyeccion

incrementando las vistas incrementando las vistas angularesangulares

Retroproyeccion (back projection)

Retroproyección filtrada (filtered back projection)

back projection

filteredback

projection

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Back projection Filtrada

Back projection Simple

Proyección Reconstrucción

Planar versus Tomografía

Adquisición SPECTAdquisición SPECT Vistas angulares

DISTANCIA

ANGULO

PARAMETROS DE PARAMETROS DE ADQUISICIONADQUISICION

SPECTSPECTExisten una serie de parámetros que se deben considerar al momento de realizar un estudio de SPECT.Esto deberá estar protocolizado para cada examen.Veremos el efecto de cada uno de ellos.

AdquisiciónAdquisición

Isótopo y ventanaIsótopo y ventana ColimadorColimador Ángulo de rotaciónÁngulo de rotación Sentido de la rotaciónSentido de la rotación Orientación del Orientación del

paciente.paciente.

Modo de adquisiciónModo de adquisición Tipo de órbitaTipo de órbita Tamaño de la matrizTamaño de la matriz Nº de pasosNº de pasos ZoomZoom Tiempo por proyecciónTiempo por proyección

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paciente.paciente.


ColimadorColimador AdquisiciónAdquisición


paciente.paciente.


Angulo de posición de los detectores, (2 detectores)

Opuestos o en 90 grados

360º360º

180º180º

Trayectoria de adquisiciónTrayectoria de adquisición

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Isótopo y ventanaIsótopo y ventana ColimadorColimador Ángulo de rotaciónÁngulo de rotación Sentido de la Sentido de la

rotaciónrotación Orientación del Orientación del

paciente.paciente.

Modo de Modo de adquisiciónadquisición Tipo de órbitaTipo de órbita Tamaño de la matrizTamaño de la matriz Nº de pasosNº de pasos ZoomZoom Tiempo por Tiempo por

proyecciónproyección

Sentido de la rotaciónSentido de la rotación



pacientepaciente


Orientación del pacienteOrientación del paciente

DerechaDerecha

AdelanteAdelante

IzquierdaIzquierda

AtrásAtrás

DerechaDerecha IzquierdaIzquierda

AdelanteAdelante AtrásAtrás

11

33

22

11

33

22

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paciente.paciente.


¿Modo continuo o step & shot?¿Modo continuo o step & shot?En el modo continuo el detector esta adquiriendo la información en todo En el modo continuo el detector esta adquiriendo la información en todo

momento. En paso a paso, adquiere un tiempo prefijado, avanza al siguiente momento. En paso a paso, adquiere un tiempo prefijado, avanza al siguiente

ángulo e inicia otra imagen, el tiempo de avance es de 2 a 3 seg.ángulo e inicia otra imagen, el tiempo de avance es de 2 a 3 seg.

Ej. Una adquisición de 180 grados, un solo detector, 60 paradas de 30 seg. cada una.Ej. Una adquisición de 180 grados, un solo detector, 60 paradas de 30 seg. cada una.

Modo continuo: 30 min. total de adquisición.Modo continuo: 30 min. total de adquisición.Modo Step: 30 min. mas 60 x 2 seg. = 120 seg adicionalesModo Step: 30 min. mas 60 x 2 seg. = 120 seg adicionales

En general se prefiere la adquisición step and shot pues tiene menos artefactos.En general se prefiere la adquisición step and shot pues tiene menos artefactos.



paciente.paciente.


Tipos de órbitaTipos de órbita



pacientepaciente


¿Qué tamaño de matriz? ¿Qué tamaño de matriz? El tamaño da la resolución de la imagenEl tamaño da la resolución de la imagen

Teorema de muestreo, para mantener la resolución en una GCTeorema de muestreo, para mantener la resolución en una GCrequiere al menos 2 píxeles por FWHM (planar)requiere al menos 2 píxeles por FWHM (planar)requiere >2.5 píxeles por FWHM (SPECT)requiere >2.5 píxeles por FWHM (SPECT)

Resolución esperada depende de:Resolución esperada depende de:Colimador utilizado, Radio de rotación.Colimador utilizado, Radio de rotación.

Tamaño de matriz requerida:Tamaño de matriz requerida:Tamaño de matriz > Tamaño de matriz > campo de visión usadocampo de visión usado = = campo de visión campo de visión usadousado

tamaño del píxel FWHM / 2.5tamaño del píxel FWHM / 2.5

Ejemplo:Ejemplo: Resolución 15mm; en una GC de tamaño del Resolución 15mm; en una GC de tamaño del campo=360mmcampo=360mmtamaño de matriz > 360/(15/2.5) = 60 tamaño de matriz > 360/(15/2.5) = 60 matriz de 64*64 es suficientemente grande si se utiliza zoommatriz de 64*64 es suficientemente grande si se utiliza zoom

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Efecto del tamaño del pixel sobre la resolución de la imagenEfecto del tamaño del pixel sobre la resolución de la imagen



paciente.paciente.


¿Cuántos ángulos?¿Cuántos ángulos?Teorema de muestreoTeorema de muestreoRequiere >2.5 píxeles por FWHM (SPECT)Requiere >2.5 píxeles por FWHM (SPECT)Igual requerimiento para el muestreo radial Igual requerimiento para el muestreo radial

o sea o sea Nº de ángulos > 2Nº de ángulos > 2 r / tamaño del pixel (360º)r / tamaño del pixel (360º)donde r = radio del círculo que incluye el corazóndonde r = radio del círculo que incluye el corazón

Ejemplo: Ejemplo: resolución 15mm; tamaño del campo 360mmresolución 15mm; tamaño del campo 360mmtamaño del píxel < (15/2.5) = 6mm tamaño del píxel < (15/2.5) = 6mm nº de ángulos > 2nº de ángulos > 2.100 / 6 > 100.100 / 6 > 100deberían utilizarse 120 / 128 proyeccionesdeberían utilizarse 120 / 128 proyecciones

r

ROR



paciente.paciente.


(Zoom)(Zoom)

Tamaño de la imagenZoom x 2Zoom x 2Sin zoomSin zoom

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ZOOMZOOMFEVI = 63%FEVI = 63%VFD = 63 mlVFD = 63 mlVFS = 23 mlVFS = 23 ml

NO ZOOMNO ZOOMLVEF = 84%LVEF = 84%VFD = 37 mlVFD = 37 mlVFS = 5 mlVFS = 5 ml



paciente.paciente.


Tiempo por proyecciónTiempo por proyección

¿Cuánto tiempo por ángulo?¿Cuánto tiempo por ángulo?El mayor tiempo posible!El mayor tiempo posible!o sea: tiempo disponible / nº de ángulos = 20 min / 30 para o sea: tiempo disponible / nº de ángulos = 20 min / 30 para 180º180º= 40s por ángulo= 40s por ángulo

•• Colimador: LEUHR, LEHR o fanbeamColimador: LEUHR, LEHR o fanbeam•• Rotación: 360ºRotación: 360º•• Radio de rotación: < 15 cmRadio de rotación: < 15 cm•• Número de pasos: 120 (3º)Número de pasos: 120 (3º)•• Tiempo por paso: 15 segTiempo por paso: 15 seg•• Matriz: 128 X 128 (< 3 mm pixel)Matriz: 128 X 128 (< 3 mm pixel)

Parámetros de adquisiciónParámetros de adquisiciónEj. En SPECT CerebroEj. En SPECT Cerebro

•• Colimador LEHRColimador LEHR•• Rotación 180º (OAD Rotación 180º (OAD -- OPI)OPI)•• Matriz 64 x 64, zoom 1.5 Matriz 64 x 64, zoom 1.5 -- 2.02.0•• Nº de pasos: 30Nº de pasos: 30•• Tiempo por paso: 20 Tiempo por paso: 20 -- 40 seg40 seg•• Nº de frames por paso: 8 Nº de frames por paso: 8 -- 1616

Parámetros de adquisiciónParámetros de adquisiciónEj. En SPET Cardiaco GatilladoEj. En SPET Cardiaco Gatillado

RESUMEN

¿Órbita de 180 o 360 grados?180 más cuentas, más cerca por lo tanto mejor resolución,mejor contrastePero hay distorsión geométrica!

¿Cuanto tiempo por vista?Tanto como sea posible!Ej. Tiempo disponible / numero de ángulos = 20 min (1200 seg.) / 32~40s por ángulo (la mitad para sistemas de doble cabezal)

¿Movimiento continuo o “step and shoot”?Si 64 pasos angulares es ~ 6 grados, El tiempo perdido entre las transiciones puede ser de hasta 1 min.(2 a 3 seg. por transición)

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Avances en SoftwaresAvances en Softwares

Metodos de Retroproyeccion.Metodos de Retroproyeccion. Metodos Iterativos.Metodos Iterativos. Multiples Algoritmos o Filtros: Rampa, Multiples Algoritmos o Filtros: Rampa,

Butterworth, Hannig, Hamings, etc.Butterworth, Hannig, Hamings, etc. Correccion de Movimientos.Correccion de Movimientos. Spect Gatillados y recontruccion 3D dinSpect Gatillados y recontruccion 3D dináámica (4D)mica (4D) Correccion de Atenuacion por densitometrCorreccion de Atenuacion por densitometríía con a con

Barras de Gadolinio u otras fuentes radiactivas.Barras de Gadolinio u otras fuentes radiactivas. FusiFusiónón de imágenes.de imágenes.

Otros Factores

¿Órbita de 180 o 360 grados?180 más cuentas, más cerca por lo tanto mejor resolución,mejor contrastePero hay distorsión geométrica!

¿Cuanto tiempo por vista?Tanto como sea posible!Ej. Tiempo disponible / numero de ángulos = 20 min (1200 seg.) / 32~40s por ángulo (la mitad para sistemas de doble cabezal)

¿Movimiento continuo o “step and shoot”?Si 64 pasos angulares es ~ 6 grados, El tiempo perdido entre las transiciones puede ser de hasta 1 min.(2 a 3 seg. por transición)

Corrección de la atenuacionCorrección de la atenuacionAtenuación y scatter

attenuation

scatter

deCC .0

counts

distance (d)

distance (d)

scatterbuildup

d

d

beaBBeCC.

.0 .

Artefactos en SPECTArtefactos en SPECT Mala CorrecciMala Corrección de Atenuaciónón de Atenuación AtenuaciAtenuación:ón:

–– Objetos metObjetos metálicosálicos–– Mal posicionamiento, por ej. Brazos abajoMal posicionamiento, por ej. Brazos abajo

Mala correcciMala corrección del Centro de Rotaciónón del Centro de Rotación Movimiento del pacienteMovimiento del paciente

diaphragm artifact breast artifact

x 5

x 7

Artefactos de atenuaciArtefactos de atenuaciónón

con AC

sin AC

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Eje de rotaciónEje de rotación

Debe existir una correlación entre:Debe existir una correlación entre: el centro del paciente, el centro del paciente, el centro de la adquisición y el centro de la adquisición y el centro de la matriz.el centro de la matriz. Esto permite una adecuada alineación.Esto permite una adecuada alineación. Es el llamado centro o eje de rotación.Es el llamado centro o eje de rotación. COR o AORCOR o AOR

Artefactos causados por COR

La imagen se ve pobre en resolución

COR PerfectoCentro de proyección alineado con el mismo punto físico en todas las vistas angulares.

COR defectuoso Centro de proyección no alineado conrespecto al centro físico, no hay coincidencia entre el centro de la matrizy el centro físico.

Chequeo del COR

Fácil y rápido : efectúelo con regularidad para todos sus colimadores

Normal RORand

acquisition

Sinograma

posicion

ángulo

posición

ángulo

COR perfecto COR incorrecto!

Errores en el Centro de Rotación (COR)

Due to COR errordata are smoothed

in a circular direction

corrected data

+3 pixels COR error

-3 pixels COR error

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Error posiblesVisión de Artefactos o Distorsión

¿Dónde está el origen del problema?

• Uniformidad pobre (artefacto de anillo)

• Artefacto en estrella

• Proyecciones perdidas

• Movimiento del paciente

• Artefactos de atenuación

• Bajas cuentas cerca de estructuras con altas cuentas (ringing)

cameradefect

a) 0 missing b) 8 missing c) a-b

Errores debido a Uniformidad

corrected data

10% uniformity defect

20% uniformity defect

cameradefect

Corrección de MovimientoCorrección de Movimiento

*AIR (Automatic Image Registration)

Pérdida aparente de cuentas cercade estructuras hipercaptantes

(Ringing)

causa: mala elección del filtroremedio: incrementar frecuencia de corte

SPECT no es difícil o imposible!

Regla básica: Atención cuidadosa a los detalles

Test de aceptación: Chequear que todo funcione, testear lacalidad de los colimadores.

QC de rutina: Uniformidad y COR estables.

Adquisición: Acercarse! Cuentas, cuentas, y más cuentas!

Movimiento: Revisar la adquisición en modo cine al finalizar cada estudio.

Reconstrucción: Conocer sus filtros.

Interpretación: No siempre crea todo lo que ve!

ResumenResumen Consiste en una GC de detector rotatorio.Consiste en una GC de detector rotatorio. Puede ser uno, dos, tres o cuatro detectores.Puede ser uno, dos, tres o cuatro detectores. Permite crear una imagen volumétrica la cual Permite crear una imagen volumétrica la cual

puede ser descompuesta en cortes axiales, puede ser descompuesta en cortes axiales, coronales, sagitales y oblicuos.coronales, sagitales y oblicuos.

La adquisición de cada detector es la misma La adquisición de cada detector es la misma descrita.descrita.

Permite también hacer tomografía dinámica.Permite también hacer tomografía dinámica. El control es 100% computarizado.El control es 100% computarizado.

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ResumenResumen Provee de información fisiológica volumétrica.Provee de información fisiológica volumétrica. Permite cuantificar captaciones.Permite cuantificar captaciones. Permite aumentar la resolución de estructuras Permite aumentar la resolución de estructuras

adyacentes.adyacentes. SPECT es a ImSPECT es a Imágenes planares, como CT es a ágenes planares, como CT es a

Radiología convencional.Radiología convencional.

Anger Camera

Side v iew cutaway

End view

1985…2000 The Revolution Starts Here!!

128 “Crystal/PMTs”

GC de Estado SólidoGC de Estado Sólido

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Digirad Solid-State Module

• Solid-state modular design replaces the photomultiplier tubes used in conventional cameras

• The camera head contains 32 modules.

Si Photodiode

CsI (TI) Scintillation Crystal

Circuit Board Readout Electronics

GC de Estado SólidoGC de Estado SólidoCsI/Si Imager Head

Collimator

Lead Shielded Head

Array of Detectors

Conventional Anger vs. Solid-State Gamma Camera

Digirad 2020tc ImagerTM

• 20 cm x 20 cm FOV, CFOV = UFOV

• Spatial resolution is 7.6 mm (LEHR)

• Sensitivity (LEAP) is 250 cpm/Ci

• Max. count rate >250,000 cps

• Energy resolution 15%• Leading edge 0.5”

dead space• Portable

Digirad Imaging Chair

CardiusSST – Dual Head

FINFIN

8.- gammacamara spect

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