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

PET-RM Detectores PET

FMT digitales de Silicio SiPMs

Philips Photon Counting Digital

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

Cuerpo completo (190 cm)

30s para cambiar de modalidad

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

PET-RM ¿Preguntas?