Optimización de Imágenes en Medicina Nuclear: Filtros, Detectores y Adquisición
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Filtros de Fourier
Los filtros de Fourier se utilizan para eliminar el artefacto estrella y suavizar o realzar la imagen antes de la retroproyección. Su efectividad se ve afectada por el número de vistas angulares, los filtros utilizados, la matriz de datos, el tamaño de muestra de datos y la densidad de las estructuras.
Ruido
El ruido en las imágenes de medicina nuclear proviene de diversas fuentes:
- Background
- Scatter
- Variaciones estadísticas
En SPECT, el ruido puede ser causado por artefactos debido a:
- Número insuficiente de vistas angulares
- Rotación incompleta
- Movimiento del paciente
- Mal posicionamiento
En PET, la estadística se ve afectada por el tiempo de adquisición, la dosis inyectada y la vida media del radiofármaco.
Distancia
La intensidad de la radiación (Ia) disminuye con el cuadrado de la distancia (d): Ia=Io/d2.
Colimadores
Los colimadores son esenciales para la formación de imágenes en medicina nuclear. Existen varios tipos:
Colimadores Flat-Field
Estos colimadores detectan fotones de un órgano en particular sin importar su distribución. Su línea de respuesta es independiente de la distancia al objeto.
Colimadores Multihole
Presentan múltiples agujeros. El número de agujeros está determinado por el tamaño total del cristal y el grosor de las septas. Un mayor número de agujeros implica mayor sensibilidad, mientras que un menor grosor de las septas también aumenta la sensibilidad. No generan pérdida de resolución ni modifican la imagen.
Colimadores Convergentes
La imagen es mayor que el objeto. Tienen menor resolución espacial (R.E.).
Colimadores Divergentes
La imagen es menor que el objeto. Tienen mayor resolución espacial (R.E.).
Colimadores Pinhole
La imagen es mayor que el objeto.
Tipos de Colimadores según su Uso
- Colimadores de todo propósito o LEAP: Orificios paralelos, filtro de baja energía, resolución y sensibilidad media.
- Colimadores de alta resolución o LEHR: Orificios paralelos, filtro de baja energía, alta resolución espacial.
Detectores Gaseosos
Los detectores gaseosos operan en diferentes zonas según el voltaje aplicado:
- Zona de recombinación: Alto voltaje.
- Zona de cámara de ionización: Pares de iones proporcionales a la energía depositada, sin recombinación.
- Zona proporcional: Generación de más pares iónicos, relación con la energía depositada.
- Zona Geiger: Alto voltaje, avalancha de ionizaciones, la carga medida es independiente de la energía.
- Zona de descarga continua: Muy alto voltaje (arco voltaico).
Ganancia
La ganancia se refiere a que el tamaño del pulso electrónico que sale del amplificador es proporcional al tamaño del pulso original del tubo fotomultiplicador (PMT).
Analizador de Altura de Pulso (PHA)
El PHA mantiene fuera de la imagen final cualquier señal eléctrica proveniente del scatter o background.
SPECT: Artefactos y Resolución Espacial
En SPECT, los artefactos pueden ser causados por:
- Mala corrección de atenuación
- Mala corrección del centro de rotación (COR)
- Movimiento del paciente
- Pérdida de cuentas cerca de estructuras hipercaptantes (ringing), debido a una mala elección del filtro.
Para mejorar la resolución espacial (RE) en SPECT, se puede:
- Aumentar la dimensión de la matriz
- Disminuir la distancia paciente-colimador
- Usar colimadores especiales (fan beam)
- Modificar el ancho de ventana
- Modificar el algoritmo de reconstrucción
Un número insuficiente de proyecciones puede causar el artefacto estrella. Si se aumenta el tamaño de la matriz, se debe aumentar el tiempo de adquisición y los recursos informáticos.
Las gammacámaras utilizan centelleo inorgánico sólido.
Eventos en PET
En PET, los principales eventos que afectan la calidad de la imagen son:
Scatter
El scatter disminuye la exactitud de la imagen. Se corrige mediante mapas de transmisión (que proveen información de contorno y scatter asociado), mapas de emisión (distribución de actividad) y mapas de scatter (derivados de los dos anteriores).
Detección al Azar (Random)
Los eventos de detección al azar igualan o exceden los eventos verdaderos, disminuyendo la exactitud. Se minimizan reduciendo la ventana de tiempo de coincidencia.
Atenuación
La atenuación disminuye la visualización de lesiones profundas y la exactitud. Se corrige midiendo la atenuación con un mapa de transmisión, utilizando fuentes lineales de Ge98.
Limitantes en la Resolución Espacial (RE)
Las limitantes en la resolución espacial incluyen consideraciones físicas (rango de positrones, fotones de aniquilación no colineales), movimiento del paciente, estadística de conteo y filtros.
Tiempo de Adquisición
El tiempo de adquisición varía según el tipo de cristal:
- NaI: 50-60 minutos
- BGO: 35-40 minutos
- LSO: 25 minutos
Adquisición 2D vs 3D
- Adquisición 2D: Se emplean septas, baja sensibilidad, mayor dosis, tiempo de adquisición más largo, menor scatter.
- Adquisición 3D: Sin septas, mayor sensibilidad, mayor scatter.
SUV (Standardized Uptake Value)
El SUV es un análisis semicuantitativo basado en valores dentro de una región de interés (ROI). Determina la respuesta al tratamiento, pero puede ser influenciado por el tiempo de inyección-examen, la contextura del paciente, la glicemia alta, la extravasación y la omisión de la hora de inyección.
Control de Calidad en Gammacámaras
- Control de calidad extrínseco: Se realiza con los colimadores, utilizando una fuente plana en contacto con el colimador (Tc99m o Co57).
- Control de calidad intrínseco: Se realiza sin colimadores, utilizando una fuente radiactiva puntual, con un campo de visión (FOV) de 5.
PET: Coincidencia Random y Resolución
En PET, la coincidencia random se refiere a la detección simultánea de fotones de aniquilación provenientes de diferentes positrones. El límite inferior de la resolución en PET está determinado por el rango del positrón. Los PET dedicados utilizan colimación electrónica.