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

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

2 1.Necesidades 2.Evolución del tomógrafos micro-PET 3.Tecnología 4.¿Analizamos la imagen? Índice micro-PET

3 1.Necesidades 2.Evolución del tomógrafos micro-PET 3.Tecnología 4.¿Analizamos la imagen? Índice micro-PET

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

5 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 Imagen PET Biología & Bioquímica Estudios con animales Estudios con pacientes INVESTIGACIÓN TRASLACIONAL ¿Por qué la imagen PET de pequeños animales?

6 PET de personas a animales Resolución Hombre70000 g Rata 300 g Ratón 30 g Volumen sujeto Resolución volumétrica FWHM 10 mm < 1 mm Sensibilidad Nº detecciones Resolución volumétrica Determina Señal / Ruido Aumento de la actividad Mejor reconstrucción, optimización estadística Necesidades PET de personas 0.3% 2D 4 % 3D PET de animales x 1000 Eficiencia perfecta + 4 x 200 x 30

7 Mosaic, PET-CUN ¿Qué animales? Necesidades

8 1.Necesidades 2.Evolución del tomógrafos micro-PET 3.Tecnología 4.¿Analizamos la imagen? Índice micro-PET

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

10 R4P4Focus 120 Focus 220 Clear PET MosaicmCT CristalLSO LYSO /LuYAP GSOLSO Diseño Bloque 8x8 Bloque 8x8 Bloque 12x12 Bloque 12x12 Bloque 8x8 Phoswich Pixelado Lógica Anger Bloque 12x12 ElectrónicaPS-PMT PMT Tamaño (mm) 2.1x2.1 x10 2.2x2.2 x x1.51 x x1.51 x x 2.0 x(10+10) 2.0x2.0 x10 4.0x4.0 x20 Nº cristal Anillo (cm) Tx FOV (cm) Ax FOV (cm) Referencia Knoess, 2003 Tai, 2001 Kim, 2007 Tai, 2005 Ziemons, 2005 Huisman, 2007 Marti, 2013 Concorde Siemens Raytest Philips Características de los equipos PET Evolución Siemens

11 Argus, Sedecal Gamma Medica InveoneXplore Vista LabPET 8 X-PETnanoPETAlbiraVrPET Cristal LSO LYSO/ GSO LYSO/ LGSO BGOLYSO Diseño Bloque 20x20 Bloque 13x13 Phoswich Bloque 8x8 12 Módulos 81x39 Continuo pirámide Bloque 30x30 Electrónica PS-PMT APDPMTPS-PMT Tamaño (mm) 1.5x1.5 x x1.45 x(7+8) 2.0x2.0 x(14+14) 2.32x2.32 x x1.12 x 13 40x40 x10 1.4x1.4 x12 Nº cristal x x Anillo (cm) Tx FOV (cm) Ax FOV (cm) Referencia Visser, 2009 Wang, 2006 Prassad, 2011 Prassad, 2010 Szanda, 2011 Sánchez, 2012 Lage, 2008 Suinsa Bioescan Mediso CarestreamGE Características de los equipos PET Evolución GE Gamma Medica

12 1.Necesidades 2.Evolución del tomógrafos micro-PET 3.Tecnología 4.¿Analizamos la imagen? Índice micro-PET

13 MaterialDensidad (g/cm 3 ) Nº Atómico efectivo (Z) a 511 keV (cm -1 ) Constante decay (ns) Intensidad (% relativa a NaI) (nm) NaI(Tl) BGO BaF , 310 LSO LYSO LGSO GSO YSO YAP LuAP Centelleadores Tecnología

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

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

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

17 Resolución Tamaño cristal R4 2.1 x 2.1 x 10 Focus x 1.5 x 10 Resolución vs tamaño cristal R4FOCUS 120 Knoess, 2003 Kim, 2007 Tecnología Focus 120

18 Resolución Goertzen, 2012 Resolución vs tamaño cristal Tecnología

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

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

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

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

23 = 4 sen (tan -1 (A/D)) ACampo axial DDiámetro del anillo D A Sensibilidad Tecnología = (1 – e - d ) Coeficiente de atenuación Fracción de fotones dentro de la ventana ( keV) dEspesor del cristal d

24 Sensibilidad Tecnología Bao, 2009 Inveon

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

26 Fracción de dispersión Tai, 2005 Focus 220 Disminuye con: Ventana energía menor Maniquí menor No depende de ventana coincidencia Tecnología 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) Goertzen, 2012Bao, 2009 Inveon

28 Reconstrucción Tecnología 10 MBq FDG 30 min adquisición Bioscan nanoScan

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

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

31 1.Necesidades 2.Evolución del tomógrafos micro-PET 3.Tecnología 4.¿Analizamos la imagen? Índice micro-PET

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

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

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

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

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

37 Dosis efectiva0,02 mSv/MBq 18 F-Tetrafluoroborato Martí-Climent et al. Eur J Nucl Med Mol Imaging, 2012 Nuevo radiofármaco Análisis de la imagen Estudio dosimétrico

38 Conclusiones Agradecimientos Equipo microPET Optimizar 1.Resolución 2.Sensibilidad Análisis de la imagen/ los estudios Trabajo de equipo

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

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


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