07-03-2013

1

TOMOGRAFIA POR TOMOGRAFIA POR EMISSÃO DE POSITRÕESEMISSÃO DE POSITRÕES

Ana Margarida Vales

Departamento de Física da Universidade de Aveiro (2012/2013)

Ollinger, John M. and Jeffrey A. Fessler,

"Positron Emission Tomography“,

IEEE Signal Processing Magazine,

January 1997, 43-55

07-03-2013

2

TÉCNICAS DE DIAGONÓSTICO POR IMAGEMTÉCNICAS DE DIAGONÓSTICO POR IMAGEM

RADIOGRAFIA (RAIOS X)

TOMOGRAFIA COMPUTORIZADA (TC)

RESSONÂNCIA MAGNÉTICA (MRI)

INFORMAÇÃO

ANATÓMICA

TÉCNICAS DE DIAGONÓSTICO POR IMAGEMTÉCNICAS DE DIAGONÓSTICO POR IMAGEM

TÉCNICAS DE MEDICINA NUCLEAR

INFORMAÇÃO FUNCIONAL

Produção de imagens através do decaimento por emissão de raios gama de

radioisótopos ligados a moléculas com propriedades biológicas conhecidas –

RADIOFÁRMACOS

CINTILOGRAFIA, SPECT, PET

07-03-2013

3

PETPET

VANTAGENS

• ISÓTOPOS EMISSORES

(Carbono, Azoto, Oxigénio, Flúor)

• SENSIBILIDADE ELEVADA

DESVANTAGENS

• PREÇO (scanners, ciclotrão)

PETPETPOSITRON EMISSION TOMOGRAPHYPOSITRON EMISSION TOMOGRAPHY

EMISSÃO DE POSITRÕES DECAIMENTO β+

ANIQUILAÇÃO ELECTRÃO-POSITRÃO

Produção de dois fotões de elevada energia

(511 keV) que se propagam em direções opostas

07-03-2013

4

• Deteção praticamente simultânea de dois fotões associa-se a uma LINHA DE RESPOSTA (LOR) que contém a localização do ponto de aniquilação

• JANELA DE COINCIDÊNCIA (nanossegundos)

[1]

A – CORREÇÃO DA ATENUAÇÃOB – COLIMADORES (SEPTA)C – CRISTAIS CINTILADORESD – TUBOS FOTOMULTIPLICADORESE – ESCUDO DE PROTEÇÃO

PET PET -- INSTRUMENTAÇÃOINSTRUMENTAÇÃO DEDE DETEÇÃODETEÇÃO

07-03-2013

5

BLOCO DE DETEÇÃOBLOCO DE DETEÇÃO

CRISTAL DE CINTILAÇÃOCRISTAL DE CINTILAÇÃO

• CRISTAL IDEAL:

⋅ elevada densidade,

⋅ alta eficiência de cintilação,

⋅ conversão linear da energia em luz,

⋅ tempo de decaimento da luminescência curto.

• Cintiladores inorgânicos

(BGO – germanato de bismuto)

07-03-2013

6

TUBO FOTOMULTIPLICADORTUBO FOTOMULTIPLICADOR

• Deteta os fotões provenientes do cintilador e converte-os em pulsos elétricos.

TIPOS DE EVENTOS DETETADOSTIPOS DE EVENTOS DETETADOS

• COINCIDÊNCIA VERDADEIRA (TRUE)

• EVENTOS DE DISPERSÃO (SINGLES)

• COINCIDÊNCIAS ACIDENTAIS

• EVENTOS MÚLTIPLOS

07-03-2013

7

PROPRIEDADES DO DETETORPROPRIEDADES DO DETETOR

• EFICIÊNCIA DO DETETOR

• TEMPO MORTO DO DETETOR

SISTEMA DE AQUISIÇÃO DE DADOSSISTEMA DE AQUISIÇÃO DE DADOSRESOLUÇÃORESOLUÇÃO

• RESOLUÇÃO ESPACIAL - distância mínima para a qual duas fontes pontuais muito próximas são vistas como separadas;

• RESOLUÇÃO INTRÍNSECA - melhor resoluçãoque se pode obter;

07-03-2013

8

ATENUAÇÃOATENUAÇÃO

• PROBABILIDADE DE SOBREVIVÊNCIA –probabilidade de um fotão não interagir durante a sua propagação ao longo de uma linha l a uma distância d e um ângulo Ѳ

, coeficiente de atenuação linear na posição x

ATENUAÇÃOATENUAÇÃO

• BLANK

• SCAN DE TRANSMISSÃO

07-03-2013

9

3D PET3D PET

UM MODELO FÍSICOUM MODELO FÍSICO

ANIQUILAÇÕES/LOR

COINCIDÊNCIAS ACIDENTAIS

EVENTOS DISPERSOS

PROBABILIDADE DE SOBREVIVÊNCIA

EVENTOS VERDADEIROS

COINCIDÊNCIAS ACIDENTAIS

EVENTOS DISPERSOS

EVENTOS NÃO PERDIDOS DEVIDO AO TEMPO MORTO

PROBABILIDADES DE DETEÇÃO DENÚMEROS DE

07-03-2013

10

RECONSTRUÇÃO DE IMAGEMRECONSTRUÇÃO DE IMAGEM

• MÉTODOS ANALÍTICOS:

– RETROPROJEÇÃO FILTRADA

• MÉTODOS ITERATIVOS:

– BASEADOS EM MÉTODOS ESTATÍSTICOS

RETROPROJEÇÃO FILTRADARETROPROJEÇÃO FILTRADA

07-03-2013

11

RETROPROJEÇÃO FILTRADARETROPROJEÇÃO FILTRADA

FILTRO RAMPA

PROJEÇÃO FILTRADA

CONCLUSÃOCONCLUSÃO

PROCESSO DE FORMAÇÃO DE IMAGEM EM PET –ALGORITMOS RELATIVAMENTE SIMPLES PRODUZEM RESULTADOS EXACTOS (BOA ESTATÍSTICA DE CONTAGENS)

07-03-2013

12

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASREFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• Ollinger, John M., and Jffrey A. Fessler. "Positron EmissionTomography." IEEE Signal Processing Magazine, January,1997, 43-55

• Carvalho, S. B. (2008), "Correção da radiação dispersa“,[Projeto de Mestrado Integrado em EngenhariaBiomédica], Departamento de Física, Faculdade deCiências e Tecnologia da Universidade de Coimbra

• [1] http://www.cellsighttech.com/technology/pet.html