Validación experimental de métodos de corrección por atenuación y dospersión en SPECT: su relación con la actividad administrada al paciente

Abstract

La Medicina Nuclear es una de las aplicaciones nucleares en salud más importantes. Se trata de una rama de la medicina que se caracteriza por la utilización de radiofármacos en estudios de diagnóstico y en aplicaciones terapéuticos. Existen diferentes tipos de estudios en Medicina Nuclear y se puede explorar casi todos los órganos. En particular, los estudios miocárdicos de perfusión realizados con Tomografía de Emisión de Fotón Único o SPECT dada su sigla en inglés, constituyen más de un 75% del total de los estudios realizados en un servicio de medicina nuclear y representan un método no invasivo de diagnóstico para pacientes con enfermedades cardíacas. La técnica SPECT ofrece la posibilidad de identificar enfermedades en sus etapas tempranas y también las respuestas de los pacientes a las intervenciones terapéuticas. Si bien es una técnica ventajosa, existen problemas como la atenuación no uniforme en el paciente, los efectos de dispersión de fotones, la dependencia de la resolución espacial con la distancia al paciente, que limitan la calidad de la imagen obtenida. Esta limitación influye en la fidelidad con la que se representa la distribución del radiofármaco en el cuerpo. El efecto negativo más importante es la atenuación. La interacción de los fotones vía absorción fotoeléctrica y dispersión Compton dentro del paciente resulta en una degradación de las proyecciones adquiridas. En la región del tórax, donde existen tejidos de diferente densidad y tamaño, el fenómeno se caracteriza por su falta de uniformidad. Para corregir por atenuación es necesario tener conocimiento de la distribución de la atenuación en el paciente. Esto puede llevarse a cabo obteniendo información de mediciones de transmisión. Los dispositivos que se han desarrollado para tal fin pueden clasificarse en aquellos que utilizan un radionucleído como fuente o aquellos que utilizan un tubo de RX. En ambos casos, una fuente de radiación es dirigida al cuerpo y en el lado opuesto un detector mide la intensidad trasmitida. Luego, la corrección puede implementarse utilizando distintos algoritmos de reconstrucción. Por otro lado, durante la adquisición una fracción importante de los fotones detectados es resultado de la dispersión dentro del cuerpo. Este fenómeno resulta en una pérdida de contraste, especialmente para el caso de objetos “fríos” rodeados de un fondo con actividad. Asimismo resulta en una pérdida de precisión en la cuantificación ya que puede conllevar una sobreestimación de la actividad en una región determinada. Las correcciones por dispersión requieren conocer el componente de dispersión de las proyecciones y estas técnicas utilizan en combinación un método de compensación. Comúnmente este componente es estimado gracias a la utilización de una ventana energética auxiliar en la adquisición. El tamaño de dicha ventana tendrá en cuenta el compromiso entre obtener una estimación de la dispersión precisa y el nivel de ruido. Los métodos para compensar este fenómeno pueden consistir en la sustracción de la estimación de la dispersión de las proyecciones o incluir la estimación en las proyecciones durante la reconstrucción iterativa. Ambos fenómenos, la atenuación y la dispersión, están íntimamente relacionados y para su mejor comprensión es necesario conocer en profundidad los mecanismos de interacción de la radiación con medios materiales. Cualquier mejora en las técnicas de corrección requiere un amplio conocimiento de dichas interacciones y requiere una evaluación realista que pueda tener relevancia clínica. La utilización de maniquíes u objetos de prueba de densidad equivalente a tejidos/órganos constituyen una gran herramienta a la hora de alcanzar una aproximación realista respecto de las interacciones de la radiación dentro del cuerpo. Esta aproximación es mejor aun cuando se cuenta con maniquíes antropomorfos. Dada la importancia de los efectos de atenuación y dispersión en SPECT, principalmente de aquellos estudios de carácter cardíaco, es que se buscará validar una nueva herramienta de reconstrucción iterativa en conjunto con un maniquí antropomorfo de tórax recientemente adquirido por la Fundación Centro Diagnóstico Nuclear. Se evaluarán las correcciones de atenuación y dispersión a través de adquisiciones SPECT/CT de 180 grados en modo L. Se empleará un SPECT/CT Marca General Electric modelo Millenium Hawkeye VG que actualmente funciona en la FCDN. Dicha evaluación permitirá analizar las implicancias de estos efectos en la práctica diaria.