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MONOGRAFIA

PET-MRI EM NEUROIMAGEM

Programa Doutoral em Engenharia Biomédica

Unidade Curricular: Monografia

Ano Lectivo 2015/2016

REGENTE: PROFESSOR DOUTOR FERNANDO MENDES MONTEIRO

ORIENTADOR: PROFESSOR DOUTOR JOÃO MANUEL TAVARES

CO-ORIENTADOR: DOUTOR RICARDO VARDASCA

DOMINGOS VIEIRA (200908269)

1 JULHO 2016

Unidade Curricular – Monografia

PROGRAMA DOUTORAL EM ENGENHARIA BIOMÉDICA 2

PROGRAMA DOUTORAL EM ENGENHARIA BIOMÉDICA

Unidade Curricular

Monografia

PET-MRI em Neuroimagem

Regente da Unidade Curricular: Professor Doutor Fernando Mendes Monteiro

Orientador: Professor Doutor João Manuel Tavares

Co-Orientador: Doutor Ricardo Vardasca

Ano Lectivo 2015/2016

Relatório Unidade Curricular – Domingos Vieira (200908269)



ÍNDICE

1 Introdução ............................................................................................................................. 4

2 Imagiologia Médica ............................................................................................................... 5

2.1 Radiologia Convencional e Digital ................................................................................. 6

2.2 Tomografia Computadorizada ...................................................................................... 6

2.3 Ressonância Magnética ................................................................................................. 6

2.4 Cintigrafia ...................................................................................................................... 7

2.5 SPECT ............................................................................................................................. 7

2.6 PET ................................................................................................................................. 8

2.7 Imagiologia Hibrida ....................................................................................................... 8

3 Metodologia ........................................................................................................................ 10

4 Resultados ........................................................................................................................... 12

4.1 Equipamentos PET-MRI ............................................................................................... 12

4.1.1 Design e Componentes ....................................................................................... 12

4.1.2 Correcção de Atenuação em PET-MRI ................................................................ 13

4.1.3 Reconstrução de Imagens ................................................................................... 16

4.2 PET-MRI em Neuroimagem ......................................................................................... 17

4.2.1 Radiofármacos PET .............................................................................................. 17

4.2.2 Técnicas MRI........................................................................................................ 18

4.2.3 PET-MRI e Oportunidades Futuras ...................................................................... 19

4.3 Protocolos PET-MRI ..................................................................................................... 20

5 Conclusão ............................................................................................................................ 23

6 Referências Bibliográficas ................................................................................................... 25



1 INTRODUÇÃO

Este documento tem como principal objectivo descrever os conteúdos técnico-científicos

apreendidos após realização de revisão bibliográfica acerca do tema “PET-MRI em

Neuroimagem”, tendo em vista a cumprir com os requisitos necessários para aprovação à

unidade curricular Monografia, no âmbito do Programa Doutoral em Engenharia Biomédica

(PRODEB), ano lectivo 2015-2016.

Os conteúdos em causa foram selecionados com base na sua pertinência face ao tema de tese

final do programa doutoral a que me proponho, após consulta com orientador Professor Doutor

João Manuel Tavares (FEUP).

De modo a cumprir com o objectivo desta monografia foi utilizada a seguinte questão de

investigação: “Qual o papel da técnica PET-MRI no diagnóstico de doenças neurodegenerativas,

nomeadamente no contexto da doença de Alzheimer?” A partir desta pergunta procedeu-se à

pesquisa bibliográfica no repositório digital de publicações científicas SCOPUS®. A sua escolha

teve como principal fundamento, o elevado número de publicações que esta base de dados

online consegue agregar em diferentes áreas de conhecimento, nomeadamente nos campos

científico, técnico e clínico.

Este relatório encontra-se organizado com base em capítulos: sendo que o capítulo 2 diz

respeito a uma breve introdução á área da Imagiologia Médica com abordagem das principais

modalidades imagiológicas e modalidades híbridas, no capítulo 3 é referida a metodologia de

pesquisa utilizada com os respectivos critérios de inclusão, exclusão e análise, no capítulo 4 são

referidos os principais resultados obtidos estratificados por três campos na área da técnica

híbrida PET-MRI: equipamentos disponíveis comercialmente e respectivas características de

desempenho, aplicação da técnica em Neuroimagem numa perspectiva técnica e clínica e por

último, gestão de protocolos e fluxo de procedimentos de aquisição de dados. O capítulo 5

apresenta as principais conclusões obtidas com o trabalho realizado e o capítulo 6 é respeitante

às referências bibliográficas utilizadas.

Em cada uma das secções do relatório é utilizada a língua inglesa sempre que se revele

apropriado por questões de rigor de denominação de conceitos teóricos, ferramentas e

procedimentos práticos.

Por fim, os conteúdos referidos neste documento de revisão têm por base a sua pertinência

quanto aos conhecimentos técnico-científicos apreendidos com vista a sua possível aplicação

para a tese a que me proponho.



2 IMAGIOLOGIA MÉDICA

Desde a primeira utilização de imagens em medicina, por Wilhelm Röntgen, em 1895, que estas

ganharam importância na documentação dos casos clínicos e no auxílio ao diagnóstico. Até ao

advento das técnicas híbridas especificamente até à mais recente técnica PET-MRI um longo

percurso foi percorrido. Na tentativa de estabelecer o enquadramento da técnica hibrida PET-

MRI com as demais modalidades de imagem médica existentes, seguidamente abordam-se as

características fundamentais e os princípios de aquisição de dados (predominantemente

imagem mas não exclusivamente) inerentes às principais modalidades em Medicina Nuclear e

Radiologia.

As diversas modalidades de imagem médica fundamentam-se através da utilização de radiação

electromagnética. As formas de radiação eletromagnética distribuem-se pelo espectro

eletromagnético, em função das frequências e comprimentos de onda, podendo ser

caracterizadas de baixa a alta energia.

Tendo em atenção a distribuição das

várias bandas em que o espectro

eletromagnético se divide de baixa

energia para alta energia, de

maiores para menores

comprimentos de onda e de

menores para maiores frequências

em ondas rádio, micro-ondas,

infravermelhos, luz visível,

ultravioleta, raios-x e raios gama.

A figura 1 apresenta a

caracterização das diversas

modalidades de imagem médica

macroscópicas de acordo com o tipo

de fonte de sinal, interno ou

externo, e quanto à forma como

esse sinal é gerado. A Ressonância

Magnética (sigla em inglês, MRI,

Magnetic Ressonance Imaging) e os

estudos em Medicina Nuclear

constituem-se como métodos de

imagiologia cuja fonte de sinal é

interna mas dividem-se quanto à sua

origem e direcção do sinal. A título

de exemplo, os métodos de raios-x e 1ecografia, ultravioleta e de luz visível são de fonte externa e dividem-se entre transmissão e

reflexão ou refração.

De seguida são enunciados sumariamente alguns dos métodos de imagiologia médica.

1 Zaidi, P. D. & Hasegawa, B. H. "Overview of nuclear medical imaging: physics and instrumentation." Quantitative

analysis in nuclear medicine imaging. Springer US, 2006. 1-34

Figura 1 - Métodos macroscópicos de imagiologia médica, de acordo com a fonte e forma de geração do sinal (Adaptado de Zaidi & Hasegawa, 2006 )



2.1 RADIOLOGIA CONVENCIONAL E DIGITAL

Os raios-X foram o primeiro método de imagem médica aplicados para fim de diagnóstico, mesmo antes de serem descobertos os perigos das radiações ionizantes. Após a transmissão através dos tecidos, a radiação de raios-X é absorvida de modo diferente, dependendo da densidade do tecido a ser penetrado. A radiação penetrante reproduz os tecidos sobre uma película fotográfica ou fluorescente, onde a imagem é criada com as diferentes densidades encontradas dentro do corpo. O fator limitante deste método de diagnóstico é a semelhança entre as densidades dos tecidos moles adjacentes dentro do corpo, tornando-se uma técnica de imagem muito interessante para tecidos de maior densidade, como o tecido ósseo, mas não para patologias de tecidos moles.

De forma a reduzir os efeitos da exposição à radiação ionizante e baixar os custos do exame, os

equipamentos convencionais de grande porte foram substituídos por equipamentos mais

compactos usando tecnologia digital.

2.2 TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA

A Tomografia Computadorizada (sigla em inglês, CT, Computorized Tomography) utiliza raios-X emitidos por uma ampola que se desloca em redor do organismo, sendo os dados tridimensionais obtidos processados por computador para produzir secções tomográficas (cortes) de áreas específicas do corpo. Esta técnica fornece uma melhor visão sobre a patogénese do organismo humano. A digitalização original levava várias horas para adquirir um único corte de dados de imagem e mais de 24 horas para reconstruir esses dados numa imagem tridimensional.

Os sistemas atuais podem adquirir uma única imagem em menos de um segundo e reconstruir a imagem instantaneamente. A principal vantagem é permitir o estudo de "cortes" ou secções transversais do corpo humano vivo, ao contrário do que é dado pela radiologia convencional, que consiste na representação de todas as estruturas do corpo sobrepostas. É assim obtida uma imagem em que a percepção espacial apresenta maior resolução espacial, permitindo ainda uma maior distinção entre tecidos adjacentes. A principal desvantagem é o facto de utilizar radiação ionizante, nociva aos doentes, especialmente pela forma cumulativa.

2.3 RESSONÂNCIA MAGNÉTICA

A MRI fornece informação sobre a densidade protónica e as ligações ou interações químicas. As diferenças permitem distinguir matérias cinzenta e branca, tecido mole de nervos, etc. Com a MRI é possível controlar a radiação eletromagnética (banda de radiofrequência) e descrever a interação desta radiação com os spins nucleares do sistema, o que permite em grande parte o desenvolvimento da esmagadora maioria das técnicas utilizadas em MRI.

Quase todos os elementos químicos têm pelo menos um isótopo com um núcleo atómico que possui momento magnético, que quando colocado sob campo magnético externo, e a ele for aplicada uma excitação com frequência igual a sua frequência de precessão, tal núcleo é retirado de seu estado de equilíbrio. Após a retirada do campo de radiofrequência, este núcleo tende a voltar ao seu estado fundamental de equilíbrio através dos processos de relaxação spin-rede (T1) e relaxação spin-spin (T2). O campo magnético da MRI encontra-se geralmente entre 0,5 e 7 Tesla e é gerado por ímanes supercondutores, que são arrefecidos por hélio. Para melhor definição das zonas a analisar neste tipo de exame poderão ter de ser usados contrastes injetados.

https://pt.wikipedia.org/wiki/Radiofreq%C3%BC%C3%AAncia

https://pt.wikipedia.org/wiki/Spin



2.4 CINTIGRAFIA

Em procedimentos de Medicina Nuclear, radionuclídeos são combinados a compostos farmacêuticos, para formar radiofármacos. Estes compostos radiofarmacêuticos são administrados ao paciente, convergem e concentram-se em órgãos específicos ou aglomerados celulares que são mais "ativos" do que outros. Isto permite ver por imagem cintigráfica a extensão de um processo funcional no corpo, com base na função fisiológica (celular e metabólica) ao invés de confiar em alterações físicas na anatomia do tecido. Em Medicina Nuclear a radiação emitida é proveniente do interior do corpo, em vez de ser gerada por uma fonte externa, como nas técnicas radiológicas. Esta radiação emitida é então detectada e registada por equipamentos detectores como as câmaras gama ou câmaras positrónicas. Em Medicina, estudos em Medicina Nuclear podem identificar situações patológicas numa fase mais precoce do que quaisquer outros testes de diagnóstico. Para além de técnicas de diagnóstico, a Medicina Nuclear apresenta também a capacidade de efectuar procedimentos terapêuticos com radionuclídeos através do uso de radiofármacos como fontes não seladas.

Em geral numa cintigrafia, estudo de Medicina Nuclear, são geradas imagens referentes à

distribuição de um radiotraçador injetado previamente no paciente, onde podem ser analisadas

de forma visual ou quantitativa através de cálculos de biodistribuição, concentração e\ou de

velocidade de movimento desse radiotraçador. Neste exame são formadas primariamente

imagens funcionais, onde se vê a função celular ou metabólica dos órgãos, em contraste com as

técnicas radiológicas em geral onde são formadas imagens anatómicas, onde apenas se vê a

estrutura dos órgãos. O radiotraçador, ou radiofármaco, é geralmente a união de um

radioisótopo, átomo emissor de onda eletromagnética do tipo raio gama que é o sinal para

formação da imagem, com um análogo de uma molécula fisiológica, traçador que é escolhido

de acordo com o órgão e função a ser estudada. Este método tem como vantagens: fornecer

imagens funcionais, ser um método indolor e não invasivo (o radiotraçador pode ser

administrado por via venosa, oral, inalatória ou subcutânea), a ausência de reação alérgica ao

radiotraçador e uma menor exposição à radiação relacionada a outras técnicas de imagem que

utilizam fontes de radiação. No entanto também tem como desvantagens: a baixa resolução

espacial particularmente em termos anatómicos, a disponibilidade de certos radiotraçadores

não ser imediata (produção em reactores nuclear ou em aceleradores), alguns exames precisam

de preparação prévia prolongada (1 a 90 dias) com restrição de certos tipos de alimentos e

fármacos, e alguns processos fisiológicos a serem estudados não poderem ser adquiridos em

tempo útil, sendo que tipicamente a aquisição das imagens pode levar até 45 minutos para

atingirem o seu término.

2.5 SPECT

A tomografia computorizada por emissão de fotão único (sigla em inglês SPECT, Single Photon

Emission Tomography) é uma técnica tomográfica de imagem cintigráfica que utiliza a radiação

ionizante de raios gama. É muito semelhante à imagem "planar" da Medicina Nuclear

convencional pelo facto que usa uma câmara gama. Contudo, ela é capaz de fornecer verdadeiro

dado em 3D. Na técnica SPECT, o tipo de radionuclídeo utilizado caracteriza-se por originar

apenas um fotão gama por evento de decaimento radioactivo, ao contrário do par de fotões

gama originados na técnica PET. No entanto como técnica tomográfica CT ou PET, o

equipamento em causa gira em redor do paciente e gera imagens a partir de vários ângulos

diferentes. Esta informação é tipicamente apresentada como cortes transversais do paciente,

mas a potente elaboração da imagem computadorizada pode facilmente ser reformatada em

cortes sagitais e coronais ou ser manipulada quando necessário.



2.6 PET

A tomografia por emissão de positrões (sigla em inglês PET, Positron Emission Tomography) é um método da Medicina Nuclear que utiliza radionuclídeos que emitem um positrão no momento da sua desintegração, o qual ao se aniquilar com electrões do objecto em análise forma um par de raios gama que são detectados por coincidência para formar as imagens do estudo. O principal estudo PET consiste no uso da glicose ligada a um elemento radioactivo (normalmente flúor radioactivo) que é injectado no paciente. As regiões que metabolizam essa glicose em excesso, tais como tumores ou regiões do cérebro em intensa actividade aparecerão em maior concentração nessas áreas, passiveis de serem visualizadas nas imagens cintigráficas. As imagens informam acerca do estado metabólico dos órgãos e não tanto do seu estado morfológico como as técnicas da radiologia propriamente dita. Podem ser geradas imagens em 3D ou imagens em fatias semelhantes à tomografia computorizada, apresentando valores mais elevados de resolução espacial e sensibilidade que a técnica SPECT.

2.7 IMAGIOLOGIA HIBRIDA

A imagiologia hibrida é um fenómeno recente a nível do diagnóstico médico tendo tido o seu

início de aplicação clínica em meados dos anos 90, após anos de experimentação por Hasegawa

et al 2, através da junção da técnica funcional SPECT com a técnica morfológica CT num mesmo

equipamento passível de aquisição de dados de modo simultâneo, um equipamento SPECT-CT.

Posteriormente em 2001, através da adopção de uma mesma estratégia no que diz respeito á

técnica funcional PET, surgiu disponível comercialmente um equipamento PET-CT, após o

desenvolvimento nos anos anteriores de protótipos, por Townsend et al 3.

Os motivos que estiveram na origem desta combinação entre técnicas deveu-se sobretudo à

possibilidade de aliar as vantagens e potencialidades da imagiologia funcional a nível molecular

com as virtudes e mais-valias da imagiologia morfológica.

O advento da imagiologia híbrida PET-CT teve como principais fundamentos a menor precisão

MRI em diversas indicações clínicas ao contrário do inicialmente considerado pela comunidade

médica nos anos 90, aos elevados níveis de sensibilidade e maior resolução espacial por parte

da técnica PET relativamente à técnica SPECT e a capacidade da componente CT permitir uma

rápida correcção dos níveis de atenuação fotónica inerente ao princípio da técnica PET. Estas

vantagens tornaram-se recorrentes sobretudo no contexto da área de oncologia mas

igualmente nas áreas de cardiologia e neurologia, sendo que hoje em dia comercialmente só

existem disponíveis no mercado equipamentos PET-CT e não equipamentos PET dedicados.

No que diz respeito à junção da técnica funcional PET com a técnica MRI num mesmo

equipamento PET-MRI, o seu desenvolvimento iniciou-se contemporaneamente ao

desenvolvimento do equipamento SPET-CT, por Hammer et al 4 na tentativa de aliar as

vantagens da imagiologia funcional com a maior resolução e à ausência de exposição à radiação

da técnica MRI, no entanto só em 2010 5 surgiu uma opção viável de equipamento em contexto

2 Blankespoor SC, Wu X, Kalki K, Brown JK, Tang HR, Cann CE, Hasegawa BH. Attenuation correction of SPECT using x-

ray CT on an emission-transmission CT system: Myocardial perfusion assessment. IEEE Trans Nucl Sci. 1996;43:2263–2274 3 Townsend DW. Combined PET/CT: the historical perspective. Seminars in ultrasound, CT, and MR. 2008;29(4):232-

235 4 Hammer B 1990 NMR-PET scanner apparatus Magn. Reson. Imag. 9 4 5 Delso G, Fürst S, Jakoby B, et al. Performance measurements of the Siemens mMR integrated whole-body PET/MR

scanner. J Nucl Med. 2011;52:1914–1922



clínico. Para o mais tardio aparecimento desta solução de imagiologia híbrida contribuiu a

conhecida incompatibilidade dos detectores PET com o campo magnético da MRI, que obrigou

ao estabelecimento de estratégias industriais de isolamento magnético da componente

eléctrica do PET, mas também à não interferência dos anéis de detectores PET na geração de

um campo magnético estável e homogéneo.



3 METODOLOGIA

Para a realização desta revisão bibliográfica foi inicialmente utilizada como questão de

investigação a pergunta: “Qual o papel da técnica PET-MRI no diagnóstico de doenças

neurodegenerativas, nomeadamente no contexto da doença de Alzheimer?”

Com base na pergunta foram identificadas as seguintes palavras-chave e expressões-chave, em

língua inglesa, a utilizar na pesquisa bibliográfica: “Alzheimer”, “neurodegenerative disease”

“brain” e “PET-MRI (nas diferentes siglas normalmente identificadas com a técnica híbrida).

Estas palavras e expressões foram objecto de pesquisa segundo a estratégia de intersecção de

publicações que abordassem PET-MRI com a temática da neuroimagem, tendo sido utilizada

como repositório digital de pesquisa a base de dados de publicações científicas SCOPUS®.

Como critérios de inclusão da pesquisa foram utilizados6:

limite temporal: estudos publicados a partir do ano de 2010,

em língua inglesa,

publicações catalogadas pela base de dados como “artigos de revisão”.

A query de pesquisa resultante foi a seguinte7:

(TITLE-ABS-KEY("alzheimer") OR TITLE-ABS-KEY("neurodegenerative disease") OR TITLE-ABS-

KEY("brain") OR TITLE-ABS-KEY("neuroimaging") AND TITLE-ABS-KEY("PET-MRI" OR "PET/MRI" OR

"PET-MR" OR "PET/MR")) AND ( LIMIT-TO(PUBYEAR,2016) OR LIMIT-TO(PUBYEAR,2015) OR LIMIT-

TO(PUBYEAR,2014) OR LIMIT-TO(PUBYEAR,2013) OR LIMIT-TO(PUBYEAR,2012) OR LIMIT-

TO(PUBYEAR,2011) OR LIMIT-TO(PUBYEAR,2010)) AND ( LIMIT-TO(DOCTYPE,"re")) AND ( LIMIT-

TO(LANGUAGE,"English"))

Com o conjunto de publicações resultante após a pesquisa, procedeu-se á verificação da

viabilidade de utilização das mesmas com base na aplicação dos seguintes critérios exclusão:

possibilidade de acesso à versão integral das publicações,

verificação de artigos redundantes,

análise empírica dos respectivos resumos quanto à sua pertinência de resposta à

pergunta de investigação em causa (publicações referentes a outras áreas corporais que

não a região cerebral, relativas sobretudo a modalidades imagiológicas singulares e não

hibridas e publicações de investigação ou de âmbito pré-clínico).

Após a leitura de todos os artigos procedeu-se à estratificação em três campos na área da técnica

híbrida PET-MRI: equipamentos disponíveis comercialmente e respectivas características de

6 Critérios utilizados de forma a identificar apenas os estudos que abordem o conhecimento cumulativo obtido após

o surgimento do primeiro equipamento PET-MRI em âmbito clinico

7 Query aplicada em Fevereiro de 2016



desempenho, aplicação da técnica em Neuroimagem numa perspectiva técnica e clínica e por

último, gestão de protocolos e fluxo de procedimentos de aquisição de dados



4 RESULTADOS

Com base na metodologia e nos critérios de inclusão utilizados, foi inicialmente obtido um

número total de 60 publicações que após aplicação dos critérios de exclusão desceu para um

número final de 41 publicações.

Estratificando os resultados com base no seu ano de publicação é possível visualizar na figura 3

a tendência de surgimento de publicações desde 2010 até Fevereiro de 2016.

4.1 EQUIPAMENTOS PET-MRI

A imagiologia multimodal PET-MRI abrange a visualização in vivo de processos moleculares e

celulares, a sua avaliação e quantificação quer do ponto de vista funcional como do ponto de

vista anatómico. Desenvolvimento progressivos nos últimos anos, a nível de instrumentação e

de software para aquisição e processamento de dados tem permitido o alcance de avanços nos

resultados imagiológicos devido sobretudo ao carácter simultâneo de obtenção de dados em

estudos em equipamento multimodal. Importa por isso identificar as actuais opções de

equipamentos disponíveis no mercado, as suas características e respectivos parâmetros de

aquisição de imagem.(1-4)

4.1.1 DESIGN E COMPONENTES

A combinação de sistemas PET e MRI singulares num único equipamento multimodal implica

uma delicada disposição de componentes de hardware. O sistema MRI requer uso de campos

magnéticos controlados, estáticos e uniformes para polarização spin (momento angular),

campos de gradientes lineares para codificação de sinal espacial e campos de radiofrequência

para excitação spin e leitura de sinal. Dados estes requisitos, qualquer componente electrónico

adicional não blindado pode afectar a precisão e a qualidade das imagens MRI. Por outro lado,

os tradicionais detectores PET e respectivos componentes eléctricos associados

(nomeadamente os tubos fotomultiplicadores responsáveis pela conversão de sinal fotónico em

Figura 2 - Número de publicações SCOPUS onde é identificada a técnicas imagiológicas PET-MRI em contexto de estudos cerebrais (desde 2010 até Fevereiro de 2016)

0

2

4

6

8

10

12

2010 2011 2012 2013 2014 2015 fev/16

Nú

mer

o d

e P

ub

licaç

ões

Ano de Publicação

PET-MRI em Neuroimagem (Scopus)



sinal elétrico) não desempenham adequadamente as suas funções em presença de elevados

campos magnéticos. (1-3)

A integração de detectores PET no interior de um sistema MRI é um desafio complexo que leva

a necessidade de escolher entre o uso de tubos fotomultiplicadores (Photomultipliers Tubes,

PMTs) ou de fotodíodos de avalanche (Avalanche Photodiodes, APDs) - componente com igual

função mas com menor resolução temporal e conversão menos eficiente - que não apresentam

alterações perante forças magnéticas ou dos mais recentes detectores semicondutores

baseados em silicone (Silicon Photomultiplier, SiPM). Neste último caso, a capacidade de

conversão não é afectada pelos campos magnéticos, apresenta uma elevada resolução temporal

que permite o uso de tecnologia Time of Flight (TOF) que promove uma melhoria significativa

nos valores finais de resolução espacial. (1-3)

Na actualidade existem quatro opções de equipamentos PET-MRI disponíveis no mercado (ver

figura 4, sendo que os principais parâmetros de desempenho podem ser observados e

comparados na Tabela I).(5)

Figura 3 - Equipamentos PET-MRI actualmente disponibilizados no mercado: (A) Philips Ingenuity TF, (B) Siemens Biograph mMR, (C e D) GE Trimodality MR (C) e PET/CT (D) ligado por um sistema rotativo de cama, e (E) GE Signa PET/MR. Os sistemas (A) e (C e D) permitem estudos sequenciais enquanto que os sistemas (B) e (E) permitem estudos simultâneos (5)

4.1.2 CORRECÇÃO DE ATENUAÇÃO EM PET-MRI

Um desafio técnico na imagiologia hibrida PET-MRI é a correcção de atenuação (CA) das imagens

de emissão PET com base nos dados MRI. Correcção necessária para uma quantificação exacta

da concentração do radiotraçador. Na imagiologia hibrida PET-CT, as imagens CT permitem uma

representação espacial em unidades Hounsfield (Hounsfields Units, HU) a partir de coeficientes

de atenuação linear proporcionais às diferentes densidades dos tecidos do doente e

componentes de hardware (como a cama do equipamento) e, consequente, delineação de

mapas de atenuação (μ-maps) através de simples conversão bilinear directa de fotões



energéticos de baixo nível para maior nível (511 keV energia típica dos fotões emitidos em PET)

a partir dos dados 3D do CT. (5-7)

Tabela I – Características de desempenho dos equipamentos PET-MRI disponíveis no mercado (NEMA NU-2 2007)(5)

Na imagiologia PET-MRI, a AC dos dados PET necessita de ser efectuada através dos dados MRI.

A informação proveniente da MRI baseia-se na densidade protónica e nas propriedades de

relaxamento dos tecidos ao contrário da informação CT que se baseia na atenuação de raios-x

nos tecidos. (8, 9)

Para esta finalidade, diferentes metodologias podem ser aplicadas nomeadamente a

metodologia Dixon ou a sequência de MRI 3D T1-ponderada de ecogradiente. Estes métodos de

sequências de MRI rápidas baseiam-se nas medições de densidade protónica e dos tempos de

relaxamento (T1 e T2) de tecidos específicos, parâmetros que não são passiveis de conversão

directamente para coeficientes de atenuação de níveis energéticos de 511 keV. Normalmente,

as imagens MRI são inicialmente segmentadas em diferentes classes baseadas em tipos de

tecidos e posteriormente são atribuídos coeficientes de atenuação lineares predefinidos para o

cálculo dos mapas de atenuação necessários para a correcção das imagens PET durante a sua

reconstrução de dados.

No entanto existem diversas limitações associadas a estas metodologias que carecem de

resolução. Ar e tecido ósseo são difíceis de avaliação por parte da técnica MRI (em imagens MRI

tradicionais ambas as situações apresentam a mesma tonalidade no padrão imagiológico, áreas

escuras), sendo de difícil enquadramento na estratificação em classes, especialmente o tecido

ósseo que no método actualmente mais utilizado - Técnica de Dixon (onde ocorre segmentação

de tecido em quatro classes: ar, gordura, tecido mole e pulmões) – surge como tecido mole. Tal

facto implica que o nível de atenuação do sinal PET no tecido ósseo seja subestimado. (8, 9)

Uma outra solução referida na comunidade científica é o uso de métodos baseados em

mapas/atlas de CA baseados em dados provenientes de aquisições CT são normalmente

utilizados no momento da reconstrução de imagens. No entanto este tipo de soluções pode

apresentar erros de alinhamento ou mesmo não representação fidedigna dos efeitos da



atenuação, para além de implicarem realização de estudos numa modalidade imagiológica extra

(CT). (8, 9)

Actualmente, no contexto dos estudos da

região cerebral em PET-MRI, um enorme

desafio encontra-se relacionado com o

relaxamento transverso rápido do sinal de

MRI. A CA das imagens PET necessita de

mapas de densidade do objecto em estudo

(doente) a partir da informação

morfológica proveniente da MRI, no

entanto tecidos com maior densidade

como o caso do tecido ósseo são de difícil

detecção em MRI devido aos seus curtos

períodos de relaxamento transversal.

Técnicas de MRI que permitam deteccão de

rápido decaimento de sinal tornam-se

fundamentais para detecção de tecidos

específicos, sobretudo tecido ósseo (ver

figura 5). Uma baixa densidade protónica

como a existente no tecido ósseo implica

dificuldades de visualização de estruturas e

de contraste com estruturas adjacentes

como tecidos moles circundantes e fundo.

(5, 8-10)

Numa abordagem mais eficiente, a

aplicação de codificação de frequência num

esquema tridimensional (3D) radial centrífugo pode ser uma solução. Uso de sequências eco-

temporais ultracurtas (Ultrashort Echo Time, UTE) e sequências eco-temporais zero (Zero Echo

Time, ZTE) na aquisição MRI (figura 6) tem vindo a ser referida como possível solução para a

visualização do tecido ósseo com imagens T2 muito curtas, permitindo assim a CA a nível ósseo

durante a segmentação de imagens. Este facto pode eventualmente ser potenciado com a

combinação de sequências obtidas pela técnica Dixon, obtendo-se mapas de CA semelhantes

aos mapas obtidos a quando a aquisição de dados CT num equipamento PET-CT. Este método

apresenta como desvantagens os longos tempos de aquisição de dados e também a limitação

de eficácia perante campos de visão (em inglês, Field Of Views, FOVs) de maiores dimensões

(embora em contexto cerebral não seja tao crítico este parâmetro). (5, 8, 9)

Mecanismos de contrastes que explorem as diferenças dos dados em fase T2 como a eco-

subtracção e saturação T2 longa podem permitir resolver questões relacionados com a

capacidade de distinção entre regiões de menor e maior densidades protónicas. (5, 8, 9)

Todos estes métodos apresentam vantagens e desvantagens, sendo que por este motivo ainda

não existe uma solução consensual. A dificuldade na segmentação do tecido ósseo é

actualmente uma das principais linhas de investigação de modo a solucionar o problema de CA

em PET-MRI, particularmente no contexto cerebral devido à maior densidade óssea existente

nessa região. (11-15)

Figura 4 – Visualização de tecido ósseo em imagens com correcção de atenuação baseada em MRI com sequências UTE. (A e B) renderizações 3D de um estudo CT e (B) informação óssea baseada em MRI do mesmo doente. Mapas de atenuação para atenuação de correcção de dados PET (C e D). Boa correlação de (C) mapa baseado em CT e de (D) cuja aquisição foi realizada através da Técnica Dixon e sequência UTE de MRI (5)



Figura 5 - Sequências MRI para tecidos com rápido decaimento de sinal. Ambas as técnicas de sequências eco-temporais ultracurtas (UTE) e sequências eco-temporais zero (ZTE) usam codificação radial centrífuga. (A) Para imagens UTE, após excitação não selectiva de Radiofrequência, RF, o gradiente de leitura radial é aumentada enquanto aquisição de dados é efectuada simultaneamente. O tempo eco mínimo é determinado pelo tempo morto de RF composto por metade da duração de pulso e o tempo necessário para a mudança entre transmissão e recepção de sinal. (B) O espaco-K nas imagens UTE (um plano central é demonstrado) é adquirido radialmente a partir do centro. A esfera central (cinzento) viajou a uma reduzida velocidade associado ao aumento de tempo necessário para colocar o gradiente no seu valor máximo. (C) Em imagens ZTE, em primeiro lugar o gradiente é aumentado e depois a excitação da banda de RF é executada. Assim a codificação do gradiente é obtida de imediato – dai o valor eco ser zero. No entanto, o sinal inicial não consegue ser adquirido devido ao tempo morto da RF. (D) Dados ZTE, a parte central no espaço-k encontra-se em falta tendo que ser obtida por outros meios. (10)

De realçar que outro motivo de preocupação em termo de CA em PET-MRI são os componentes

de hardware como a cama do equipamento ou as bobinas de radiofrequência necessárias para

a recepção de sinal. Estes tipos de componentes não são passiveis de serem observados em

imagens de MRI, o que origina a impossibilidade de CA dessas estruturas. Soluções já descritas

como aplicação de mapas de atenuação predefinidos baseados em dados provenientes de

aquisições CT são normalmente utilizados no momento da reconstrução de imagens. No entanto

este tipo de soluções apresentam as mesmas desvantagens que as evidenciadas para o tecido

ósseo. A possibilidade de utilizar materiais de construção que implicam menor densidade e,

consequentemente, menor atenuação fotónica é umas das vias actuais de investigação. (5, 8, 9)

Cada nova modalidade imagiológica introduz novos tipos de artefactos. Para além de

apresentarem um efeito visual quer nos dados PET, quer nos dados MRI, os artefactos na técnica

PET-MRI podem originar erros a nível da analise quantitativa dos dados, o que condiciona

severamente a potencialidade de aproveitamento dos resultados. Os artefactos mais

recorrentes são o reduzido FOV (e, consequente, possível ocorrência de artefactos de

truncagem), presença de objectos metálicos (aparelhos dentários), segmentação de tecido

ósseo inadequada, erros de troca de classes de tecidos gordura/água e artefactos de distorção

derivados de erros de alinhamento de imagens. (5, 8, 9)

4.1.3 RECONSTRUÇÃO DE IMAGENS

As opções de reconstrução de imagens PET-MRI disponíveis comercialmente são idênticas às já

existentes para o PET-CT. Assim, os algoritmos de reconstrução baseiam-se em métodos de

reconstrução iterativa e necessitam de dados para normalização, análise do tempo morto,



decaimento fotónico, correção de atenuação e de dispersão para tratamento das imagens

funcionais do PET, tal como necessário no âmbito do PET-CT. Factor importante a realçar é a

possibilidade de aquisição de imagens PET-TOF pois permite melhoria na CA e também na

correcção de dispersão pois através do cálculo da diferença de detecção fotónica no PET, a

localização do local de origem dos eventos é mais precisa ao longo da linha de resposta típica

do princípio PET. Estudos mais recentes identificam a possibilidade de através da PET-TOF na

aquisição de dados em PET-MRI ser passível de efectuar uma reconstrução simultânea dos dados

funcionais e morfológicos e assim solucionar os problemas de correcção tao prementes, embora

esta solução carece de validação em âmbito clínico.(16-18)

4.2 PET-MRI EM NEUROIMAGEM

As doenças neurodegenerativas caracterizam-se por uma perda progressiva e crónica de tecido

neuronal nas regiões cognitivas, motoras e sensoriais do sistema cerebral. Assim sendo, esta

classificação clínica abrange diferentes quadros patológicos como demências, doenças

relacionadas com alterações de movimento como síndromes parkinsonianos, degeneração

cortical-basal, doença de Parkinson, esclerose lateral amiotrófica entre outras patologias

relacionadas com perda de tecido neuronal. Na prática clinica, a maioria destas doenças são

diagnosticadas através de uma combinação de resultados provenientes de análises clínicas em

conjunto com resultados de biomarcadores como os respeitantes à imagiologia cerebral

(neuroimagem) ou análise de resultados provenientes de líquido cefalorraquidiano. (19, 20)

No que diz respeito à neuroimagem de doenças neurodegenerativas, a MRI apresenta-se como

técnica gold standard devido à sua elevada resolução espacial e elevado contraste entre tecidos

moles, sendo muitas vezes empregue na exclusão de doenças não relacionadas com a

degeneração neuronal como doenças cerebrovasculares, tumores cerebrais, ou em situações de

alterações traumáticas ou de cariz inflamatório. Relativamente à modalidade funcional PET, esta

apresenta igualmente longo historial no diagnóstico de doenças cerebrais, apresentando como

principal vantagem a sua maior sensibilidade na detecção de patologias a nível molecular, que

tal como já referido anteriormente, permite a detecção de forma mais precoce de qualquer

alteração de cariz fisiológico – os processos patofisiológicos antecedem em longos intervalos de

tempo qualquer surgimento de alterações morfológicas passiveis de serem observadas. (20-27)

Dadas as características vantajosas da técnica morfológica MRI e da técnica fisiológica PET,

rapidamente se constatou a necessidade de correlacionar os dois tipos de informação de modo

a unir o melhor dos dois campos imagiológicos. O surgimento do equipamento híbrido PET-MRI

através de aquisição de dados simultânea da região cerebral permitiu uma melhoria no co-

registo e alinhamento de dados já evidentes a quando o uso de técnicas de fusão mas sobretudo

potenciar os resultados finais em termos de diagnóstico de interligação intrínseca entre as

diferentes informações proporcionadas pelos diferentes radiofármacos PET coadjuvada com o

elevado contraste de tecidos cerebrais proporcionadas pela diversidade de técnicas de MRI. (20-

27)

4.2.1 RADIOFÁRMACOS PET

Uma das vantagens inerentes à técnica PET e o seu principio de biodistribuição associado diz

respeito à grande variedade de radiofármacos específicos a uma dada patologia. Os principais

alvos de radiomarcação PET na actualidade em prática clinica podem ser observados na Tabela



II. O principal radiofármaco PET utilizado nas doenças neurodegenerativas é o 18F-FDG que

representa um biomarcador universal neuronal e de integridade sináptica devido à sua

correlação proporcional com as variações de necessidade glicolítica do tecido cerebral, isto é,

maior necessidade metabólica tende acumular compostos açucarados. No caso na Doença de

Alzheimer, (DA), a menor captação deste radiofármaco a nível das áreas temporoparietais

bilaterais devido a reduzida acumulação do traçador indicam potencial patologia existente).

Para além deste marcador, actualmente surgem mais alguns radiofármacos PET no contexto da

DA placas intracelulares de depósitos Beta Amilóides: 18F-Florbetapir, 18F-Florbetaben ou 18F-

Flutemetamol. (20, 28-32)

Todos estes indicadores encontram-se fortemente relacionados com a patologia sendo que o

conhecimento do seu modo de relacionamento e dos seus mecanismos de actuação é

fundamental para o diagnóstico e para o prognóstico da DA em diferenciação de outros tipos de

demências. (20-29)

4.2.2 TÉCNICAS MRI

Tal como já referido, o MRI apresenta-se como a técnica gold standard na avaliação de situações

de neurodegenerescência. As diferentes técnicas associadas a este método imagiológico

contribuem significativamente para tal facto ocorra. Na Tabela II podem ser visualizadas as

técnicas de MRI habitualmente aplicadas na prática clínica no contexto das doenças

neurodegenerativas. (20-29)

Através de diferentes protocolos de aquisição de imagens, os estudos MRI podem indicar

diferentes tipos de patologias. No contexto da DA, aquisições de dados em sequências de

imagens T2 FLAIR (fluid-attenuated inversion) e/ou de imagens T1 3D GRE (gradient echo)

podem identificar padrões de atrofia temporal de acordo com um dado score (o denominado

score Scheltens). (20-29)

Tabela II – Actuais alvos PET e Sequências MRI para imagiologia de Doenças Neurodegenerativas (20)

Em conjunto, estas técnicas oferecem essencialmente informação de suporte e consistência aos

resultados clínicos e a biomarcadores não imagiológicos, para além de poderem excluir outras

patologias neurodegenerativas que apresentam sintomas e indicações clinicas semelhantes (por



exemplo, na distinção entre DA e situação de défice cognitivo leve (em inglês, Mild Cognitive

Impairment, MCI, ver figura 7). (20-29)

4.2.3 PET-MRI E OPORTUNIDADES FUTURAS

Tomando em linha de conta o já referido anteriormente, as vantagens de ambas as modalidades

imagiológicas que compõem a técnica PET-MRI no contexto das doenças neurodegenerativas,

foi um processo lógico a criação de um equipamento que combina-se as duas técnicas na

aquisição de dados simultaneamente para uma melhoria dos resultados em neuroimagem. No

entanto os desafios sobretudo relativamente às opções de CA têm condicionado a aplicação da

técnica na prática clínica. Por essa razão, ainda são poucos os estudos sistemáticos publicados

acerca da aplicação do PET-MRI cerebral. Este facto é ainda mais notório em indicações clínicas

que não demências ou síndromes de alteração de movimento, onde não se encontram

publicações para o efeito. (4, 9, 20, 33-35)

Resumindo os aspectos referidos nos últimos pontos, torna-se evidente que o pleno

desenvolvimento da técnica PET-MRI necessita ainda de avanços tecnológicos de modo a que

os resultados obtidos tenham aplicações concretas e consensuais nomeadamente na área da

neurologia. Para o diagnóstico de doenças neurodegenerativas é possível observar na Tabela III

alguns dos futuros alvos mais promissores para os radiofármacos PET assim como os

desenvolvimentos mais recentes nas técnicas de sequenciação em MRI. (4, 9, 20, 33-35)

Figura 6 – Diferentes padrões imagiológicos em doentes com défice cognitivo leve através de estudos PET-MRI com aplicação de 18F-Florbetaben. A linha superior apresenta cortes transversais PET-MRI sobrepostos e a linha inferior cortes coronais de imagens T1. (A) estudo PET negativo, doente com alterações traumáticas no hipocampo esquerdo (círculo) de possível indicação de défice cognitivo. (B) estudo PET negativo com atrofia do hipocampo (círculos) e assimetria subcortical de possível demência frontotemporal. (C) estudo PET positivo, doente sem atrofia visível na imagem MRI com possível nível intermédio de Doença de Alzheimer, DA. (D) estudo PET positivo, doente com atrofia visível na imagem MRI com possível nível avançado de DA. NOTA: lado esquerdo cerebral surge á direita (20)



Tabela III – Alvos potenciais futuros em PET e Sequências MRI para imagiologia de Doenças Neurodegenerativas (20)

Em PET, os radiofármacos que surgem como potenciais referencias na DA são o 11C-PiB como

marcador de placas intracelulares de depósitos Beta Amilóides e o 18F-FDDNP ou o 11C-PBB3

como marcadores dos novelos neurofibrilares com elevada fosforilação de proteínas Tau.(33-

35)

No que diz respeito à MRI, novas técnicas como possivelmente as relativas à MRI funcional (fMRI

de repouso), MRI de difusão ou MRI de perfusão perspectivam-se como futuras abordagens de

aplicação da técnica morfológica num contexto hibrido. (33-35)

Para além destas melhorias nos procedimentos de aquisição de dados PET e MRI, a melhoria de

técnicas e\ou ferramentas de análise de dados dedicada a dados PET-MRI é uma das situações

que futuramente terá de ser contemplada na gestão de doentes neurológicos. (33-35)

Uma das abordagens passível de ser aplicada em dados multimodais adquiridos em modo

simultâneo é o uso de técnicas de suporte-vectorial em aprendizagem máquina (em inglês,

support-vector machine learning), onde padrões de imagem e respectivas unidades elementares

de volume (voxels) são analisados ao longo de todos os planos cerebrais simultaneamente em

ambos os tipos de dados, PET e MRI que originará potencialmente uma melhoria na precisão

dos resultados finais, algo que hoje em dia é visto com alguma desconfiança a quando análise

separada dos dados singulares de ambas as modalidades imagiológicas. (33-35)

Na figura 8 é possível observar um exemplo das imagens obtidas em PET-MRI com padrões

imagiológicos resultantes de diferentes casos clínicos de demência: demência vascular,

demência com corpos de Levy e em casos de DA.(20)

4.3 PROTOCOLOS PET-MRI

Ao contrário dos habituais protocolos e fluxo de procedimentos na aquisição de imagens em

outras técnicas hibridas, como no caso do PET-CT, em protocolos PET-MRI existem dificuldades

na organização e na gestão dos diversos momentos de aquisição de dados devido sobretudo ao

ilimitado número de técnicas de sequências de pulsos da MRI, que levam a uma elevada

quantidade de protocolos possíveis a serem adoptados. Torna-se no entanto necessário reduzir

as opções de modo a padronizar procedimentos não só para que seja praticável a aquisição de

dados em termos clínicos e em termos de comodidade para os doentes como também a

possibilidade de comparação de resultados entre estudos. O desenho de um esquema

sequencial de eventos em períodos temporais adequados é igualmente fundamental para que

a técnica hibrida PET-MRI se torno economicamente viável em contexto de valor de custo-

efectividade. (4, 36-40)



Figura 7 – Imagens PET-MRI e outras de indicações de demências comuns em conjugação com mapas de z-score: Doença de Alzheimer (AD), demência vascular (VaD) e demência com corpos de Levy (DLB). NOTA: lado esquerdo cerebral surge á direita (20)

Na busca dessa solução é referido que em primeiro lugar, a escolha do protocolo ideal depende

do tipo de equipamento PET-MRI existente (ver figura 9), pois comercialmente existem opções

que fornecem a capacidade de aquisição de imagens em modo simultâneo no mesmo

equipamento, encontro que outras opções implicam uma aquisição separada sequencial dos

dois tipos de modalidades através de sistemas de movimentação do doente entre diferentes

equipamentos. (4, 36-40)

Por outro lado, a área clínica do estudo

a desencadear implica forçosamente

alterações nos protocolos adoptar. No

que diz respeito à aplicação do PET-

MRI em neuroimagem, a escolha de

protocolo e de fluxo de procedimentos

apresenta-se mais facilitada que em

outros campos de interesse (como por

exemplo em estudos PET-MRI corpo

inteiro). (4, 36-40)

Uma das melhorias adjacentes à

técnica PET-MRI referida é a

possibilidade de avaliar três tipos de

informação simultaneamente num

menor intervalo de tempo que o até

agora verificado: informação

Figura 8 – Possível esquema “one-stop-shop” de estudos de diagnóstico em contexto de doenças neurodegenerativas, no qual se indica o uso de estudos PET-MRI em lugar do conjunto de técnicas singulares MRI, PET e de análise de Fluido Cefalorraquidiano, CSF (23)



metabólica funcional do PET, informação morfológica e informação funcional da MRI (a

denominada three-eye vision). (12)

PET-MRI cerebral é considerado um estudo específico com recurso a imagens num FOV limitado

(apenas uso de uma posição bed) com tempos de aquisição de imagens entre os 15 e os 60

minutos de acordo com a indicação clínica, do radiofármaco aplicado e da escolha do tipo de

protocolo de aquisição PET (estático ou dinâmico). Radiofármacos baseados no 18F apresentam

normalmente tempos de aquisição de 30 minutos. Estas janelas temporais mais curtas, levam à

identificação do PET-MRI como uma potencial futura ferramenta imagiológica gold standard, no

contexto da DA. (36, 37, 41)

Um protocolo de aquisição de imagens PET-MRI proposto por Barthel et al Pode ser visualizado

na figura 10. (20)

Figura 9 – Possível protocolo de aquisição de imagens PET-MRI no contexto de doenças neurodegenerativas (20)

Tal como já referido nos pontos anteriores, também existem ainda poucos estudos publicados

quanto à gestão de fluxo de procedimentos e respectivos protocolos de aquisição de imagens

em PET-MRI. Optimização de protocolos é uma necessidade premente para evitar perdas de

tempo, obtenção de informação redundante e aumentar a relação custo-efectividade dos

estudos.(41)



5 CONCLUSÃO

Ao longo dos últimos anos, a imagiologia hibrida ou multimodal tem proporcionado excelentes

oportunidades para cumprir com as necessidades inerentes à gestão das doenças do SNC,

sobretudo no que diz respeito às doenças neurodegenerativas. Como vector de

desenvolvimento da área da Neuroimagem, a DA tem vindo a ser extremamente influenciada

pelos resultados e capacidades imagiológicas alcançadas pela imagiologia hibrida ou

multimodal, no conhecimento da sua progressão histórica, diagnóstico precoce e avaliação

terapêutica.

PET-CT tem vindo a ser aplicado com sucesso na prática clínica com resultados superiores às

opções dedicadas PET ou CT. No entanto, a capacidade da MRI obter níveis de resolução espacial

superiores nomeadamente em tecidos moles (factor especialmente crítico no contexto da

região cerebral) assim como o não uso de radiação tornou evidente a necessidade de incluir esta

técnica como novo componente a incluir numa solução multimodal.

Um equipamento PET-MRI de aquisição simultânea de dados tenta dar resposta a esse desafio,

colmatando as limitações do PET-CT a nível cerebral e melhorando os resultados finais

alcançados através de uma combinação em tempo real, simultânea de informação

neuropatofisiológica quantificável do PET e de informação morfológica precisa da MRI, com

maior segurança radiológica. Por isso, a técnica PET-MRI apresenta elevado potencial para a

realização de estudos diagnóstico e\ou follow-up.

Desenvolvimento progressivo nos últimos anos, a nível de instrumentação e de software para

aquisição e processamento de dados, tem permitido o aumento do contraste de tecidos moles,

e adição de informação funcional proveniente do MRI a partir das técnicas de difusão, perfusão

e oxigenação sanguíneas, verdadeira aquisição multiplanar e reduzida exposição à radiação.

Apesar destas vantagens, com a revisão bibliográfica realizada é possível constatar que diversos

desafios se colocam a quando a utilização de um equipamento PET-MRI, sendo que a sua

adopção na prática clínica ainda não foi alcançada devido sobretudo a três grandes razões:

técnica, clínica e financeira.

A razão técnica diz respeito sobretudo à CA dos dados PET. Embora seja relativamente fácil

transformar os dados CT a partir de uma aquisição de dados PET-CT em mapas de atenuação

para uma correta gama de energia de auto-absorção dos raios gama do PET, uma imagem de

MRI não é realmente útil para identificar atenuação diferencial de tecidos por parte da radiação

ionizante. A maior dificuldade consiste nas sequências padrão da MRI conseguirem identificar

tecido ósseo cortical. Assim, a quando segmentação automática, ao tecido ósseo são atribuídos

valores de densidade "ar" em mapas de atenuação, o que origina uma correção de atenuação

de dados PET altamente incorreta nestas regiões. Outro factor técnico crítico é a presença de

bobinas de metal no campo de visão PET, que também por si causam artefactos de atenuação.

As razões clínicas dizem respeito à eficiência da aquisição de dados CT e ao facto de estudos

PET-CT apresentarem uma duração relativamente rápida (20-25min por estudo), ao contrário

dos actuais protocolos de aquisição de dados PET-MRI (60 min por estudo na actualidade). Por

outro lado, dado o recente surgimento da técnica, ainda carecem estudos de impacto nas mais

diversas aplicações clínicas. No entanto, os dados mais recentes revelam uma vantagem

potencial assinalável do PET-MRI em áreas onde o desempenho do PET-CT é menor,

nomeadamente nos estudos cerebrais (com especial ênfase nas doenças neurodegenerativas),



onde as vantagens clínicas da elevada diversidade de radiofármacos PET (marcadores de

diferentes contextos patológicos), em conjugação com as tradicionais e padronizadas imagens

cerebrais MRI (já presentes nos actuais protocolos de diagnóstico) aparentam ser o futuro mais

promissor de implementação da técnica hibrida.

A razão financeira é uma enorme preocupação para aplicação do PET-MRI na prática clínica. Os

valores de preço de mercado de um equipamento PET-MRI podem atingir sensivelmente o

dobro dos valores alcançados por um equipamento PET-CT ou de MRI dedicado, sendo que esta

condicionante só poderá ser ultrapassada através de optimização técnica para obtenção de

resultados de elevada eficiência no diagnóstico de patologias relativamente às restantes

modalidades, mas também de uma optimização de protocolos para que os estudos possuam

menor duração temporal e alcancem consequentemente uma melhor relação custo-

efectividade.

A solução PET-MRI apresenta-se como uma solução recente no mercado, já com algum peso a

nível da investigação em neurociências e a nível de estudos pré-clinicos mas ainda com diversos

desafios associados a nível clínico, necessitando ainda por isso de uma completa avaliação

técnica e consequente validação em âmbito clínico das suas promissoras características

imagiológicas.

Nesse sentido, a ideia de tese a qual me proponho realizar tem por base o estudo das diferentes

metodologias de correcção de atenuação da imagem PET através de dados MRI num contexto

da Doença de Alzheimer e encontrar a melhor solução para esse determinante passo que

corresponde a um dos principais desafios actuais da técnica PET-MRI. O desafio em questão

servirá de motivação de investigação científica para o estudo das capacidades desta técnica

híbrida que alia as vantagens e potencialidades da imagiologia funcional a nível molecular com

as virtudes e mais-valias da imagiologia morfológica, do ponto de vista da optimização dos

resultados imagiológicos e dos indicadores quantitativos com relevância clínica, da optimização

de protocolos de aquisição e de fluxo de procedimentos em estudos cerebrais e por fim na

criação de um repositório digital aberto à comunidade cientifica que permita o estudo e análise

de dados ao longo dos anos, numa perspectiva de investigação mas também numa perspectiva

de agregação de informação e conhecimento com fins clínicos.



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