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Present i Futur de la imatge híbrida PET-RM
XXV Jornada de la Societat Catalana de
Medicina Nuclear
Barcelona, 12 de abril, 2013
Adolfo Velasco Crespo
Philips Healthcare
Imagen híbrida PET - RM ¿por qué?
Anatomía Fisiología Metabolismo Molecular
TAC, rayos X
US
RM
Nuclear/PET
¿Por qué la RM en lugar del TAC?
1.El superior contraste en tejido blando aporta más información en: cabeza, cuello, hígado, órganos en
abdomen alto y en pelvis
2.Es la primera elección para imagen neurológica y musculo esquelética
3.Espectroscopía (información bioquímica de los tejidos) y difusión (canales H2O)
4.Imagen funcional complementaria (valora la actividad cerebral en función de la oxigenación)
5.No utiliza radiación ionizante
Dosis empleadas con TAC Aprox. 2-3 mSv/estudio, hasta 20 mSv
Dosis empleadas con PET Aprox. 7-15 mSv
Ventajas de RM frente a TAC Se ahorra hasta un 70% de la exposición a
RX con ventajas en:
- Pediatría
- Pacientes con múltiples exploraciones
Imagen híbrida PET-RM ¿por qué?
PET-RM Sustituye el TAC de un PET-TAC por una RM
PET insertado/incluido dentro de
RM (el PET está dentro de la RM)
Posibilidades:
- Sacar los FMT fuera del campo magnético y
conectarlos con los cristales mediante fibra óptica
(limitan el FOV y tienen unas pérdidas del 70%)
- PET entre antena de RF y bobina de gradientes
- PET/RM cíclicos
- Sustituir los FMT por elementos equivalentes
compatibles
PET+RM (sistemas independientes) Dos sistemas independientes: un PET y una RM
separados y algún sistema de transferencia del
paciente entre ambos sistemas
Imagen híbrida PET–RM ¿cómo?
Fotomultiplicadores FMTs
Ventajas
- Son muy sensibles
- Tienen alta ganancia (amplifican la señal con
factor 106 a 107)
- Son rápidos, permiten resoluciones temporales
altas
Inconvenientes
- Eficiencia cuántica limitada
- Son voluminosos
- Sensibles a los campos magnéticos
- Coste relativamente alto
PET-RM Detectores PET
Fotodiodos de avalancha APDs
Son semiconductores equivalentes a los PMTs
Ventajas
- Eficiencia cuántica
- Compatibles con RM
Inconvenientes
- Requieren altos V de polarización (para mayor
ganancia)
- Mala resolución temporal (no ToF)
- Mala resolución energética
- Peor relación señal-ruido
PET-RM Detectores PET
FMT digitales de Silicio SiPMs
Fotomultiplicadores de estado sólido
Conjunto compacto de células APDs muy
pequeñas (hasta 1.000/mm2) formado sobre
sustrato de silicio
Operan en modo Geiger proporcionando una
respuesta binaria: Photon Counting Digital
Permiten detectar niveles de luz extremadamente
bajos, detectando fotones individuales
Construidos con arquitectura CMOS: sensor y
proceso de datos en un solo módulo
Los módulos CMOS pueden agruparse hasta
formar un detector completo
Inventados en 2006 (Dr. Thomas Frach)
PET-RM Detectores PET
Dibujos cortesía de Julien Bec, UC Davis
FMT digitales de Silicio (SiPMs) VENTAJAS
- Ganancia similar o superior a los FMT clásicos
- Eficiencia cuántica similar a los FMT clásicos
- Requieren bajos V de polarización
- Resolución temporal muy alta: 101, 120, 137 ps
- Digitales
- Compactos
- Pueden funcionar dentro de un campo magnético
INCONVENIENTES
- Ganancia sensible a variaciones de temperatura
VENTAJAS de CMOS - Rápidos, incluido tiempo de recuperación
- Bajo consumo y buena gestión térmica (un
detector de 0.5 m² -> 100 W of power, no precisa
enfriamiento adicional)
- Fabricación estándar
- Menos susceptibles a corrientes de Foucault
Pueden ser la base tecnológica para PET
PET-RM Detectores PET
Spanoudaki & Levin, Stanford, Sensors, 10, 2010
PET-RM Detectores PET
FMT APDs SiMP SiMP digitales
con Photon Counting
Ganancia 106 50-1.000
~106 No relevante
Tiempo de subida ~1 ~5 ~1 Primer fotón
Eficiencia Cuántica
@420nm (%)
~25 ~70 ~25-75 25-75
Tensión de polarización (V) >1.000 300-1.000 30-80 <35
Sensibilidad a la Temperatura (%/ºC) <1 ~3 1-8 0,33
Sensibilidad al campo magnético Si No No No
Área sensible cm2 mm2 mm2 mm2-m2
Precio/canal ($) >200 ~100 ~50 ~25
Ingenuity TF PET Gantry Shield
Blindaje individual de los PMT
Módulo de detectores
PET-RM Ingenuity TF PET-RM
PET-RM
1. No se reposiciona al paciente, solo se le traslada tal y como se hace con los PET-TAC actuales
2. Requiere un espacio ligeramente mayor que una RM similar a la que incorpora (1,5 m más)
3. Flexibilidad: la RM, cuando no se utiliza el PET, puede ser utilizada 100% igual que una RM similar
4. RM independiente y con MultiTransmisión además adapta la homogeneidad a las características de cada
paciente gracias a múltiples fuentes de RF (en lugar de una sola). Proporciona mejor uniformidad y supresión
grasa
5. PET con Astonish ToF lo que significa mayor precisión en la localización del evento: mayor velocidad,
hasta 30% más de contraste o posibilidad de reducción de >60% de la dosis inyectada
Imagen híbrida PET–RM Ingenuity TF PET-RM
PET-RM Ingenuity TF PET-RM
TX 3.0T
Tecnología Multi-Transmit Astonish ToF PET
Tecnología Astonish ToF
Imagen RM State-of-the art Imagen PET State-of-the art
Ligera mejora de la homogeneidad
Mejora media de la
homogeneidad
Gran mejora de la
homogeneidad
(ascitis)
Courtesy: Bonn University Hospital, Germany
PET-RM MultiTransmisión
Convencional MultiTransmisión
RM
Co
nven
cio
nal
RM
Mu
ltiT
ran
smis
ión
3 13 - 4 24
1 38 - 2 12
Tiempo de adquisición
Tiempo de adquisición
WILLINEK et al. (2010) Radiology, 256, 966-75.
Mejora del tiempo de adquisición
Columna Lumbar
T2 sagital 50%
T1 sagital 18%
Pelvis
T2 fast spin-echo 33%
Promedio
(en 77 secuencias clínicamente
probadas)
31%
WILLINEK et al. (2010) Radiology, 256, 966-75
NELLES et al. (2010) Radiology, 257, 74-53
-50%
PET-RM MultiTransmisión
PET sin corrección RM cuerpo completo Máscara de atenuación PET corregido
•Segmentación
completamente automática:
aire, tejido, pulmón
•Máscaras para las antenas
habituales
Principio:
Hu et al, (2010) IEEE NSS-MIC
Validación:
Schulz et al, (2011) EJNMMI 38(1):138-
152
Brüning et al (2011) DGN
Schramm et al, (2012) MAGMA DOI
10.1007/s10334-012-0328-5
Tablero
+
Cabeza 8 Cardio 6 Columna 15 Cardio 32 posterior
+
PET-RM Corrección de atenuación en Ingenuity TF PET-RM
Protocolo alternativo
TOTAL
PET/RM cuerpo
completo
RM localizada especial
Posicionado
PET cuerpo completo
RM cuerpo completo
Uptake
La mejora media para el tiempo de
adquisición de RM MultiTransmisión ha
sido del orden del 31% en 77 secuencias
clínicamente probadas.
Nelles et al Radiology 257(3):743
Componentes de la
adquisición
Tiempo
aprox. De
adquisición
(min) ( )
RM cuerpo completo
(MRAC &
Localization)
4-8 (6)
PET cuerpo completo 12-18
RM localizada
especial 20-25 (23)
Traslado de paciente
+ asistencia 0.5 + 0.5 (1)
PET-RM Ingenuity TF PET-RM
1er estudio de mama PET/RM
hecho en el mundo
en un sistema Philips
AC de mama
PET-RM Ingenuity TF PET-RM en oncología
Estudio de cerebro (normal)
Varón de 55 años. Control normal con FDG-
PET/MR.
FDG-PET (A,C) y PET/MR (C,D) demuestran
captación normal de glucosa. PET/MR
combinado con tractografía RM (E)
PET. 375 MBq FDG, paciente con 75 kg/172 cm, 165 min
tiempo de uptake, 1 x12 min emission, MR-AC
MRI. atMR for MR-AC Quadrature Body Coil (flip 10, TE 2.3, TR
4.1, 3x3x6 mm3)
A
B
C
D
PET-RM Ingenuity TF PET-RM en neurología
E
Tumor cerebral
7 años, AC del plexo coroidal.
Definición exacta del volumen del tumor activo [18F]-FET-PET/MR.
PET-RM Ingenuity TF PET-RM en neurología
PET-TAC
Imagen PET-TAC de las arterias carótidas de un paciente con
enfermedad por placa. Hay escaso detalle.
Imagen con Ingenuity PET/MR del mismo paciente. El detalle y el
contraste mejora notablemente.
PET-RM
Cortesía de Mount Sinai, USA
PET-RM Ingenuity TF PET-RM en cardiovascular
Imagen de cuerpo completo para todas las indicaciones
Aplicaciones clínicas avanzadas probadas
PET-RM Ingenuity TF PET-RM
• Solución PET-RM probada
• PET Time-of-Flight
• RM 3.0T MultiTransmisión
• PET/MR de cuerpo completo en
menos de 25 minutos