Modalidades de medicina nuclear, como tomografia por emissão de pósitrons (PET) e tomografia computadorizada por emissão de fóton único (SPECT), desempenham um papel vital em muitas áreas da saúde, incluindo diagnóstico de câncer e imagens cardíacas, entre outras. Paralelamente, projetos de pesquisa inovadores visam melhorar continuamente essas técnicas de imagem molecular, minimizando a quantidade de traçador radioativo necessária, reduzindo o tempo de imagem necessário ou aprimorando a qualidade da imagem. Na recente Reunião Anual da Sociedade de Medicina Nuclear e Imagem Molecular (SNMMI), os pesquisadores apresentaram os últimos avanços na instrumentação PET e SPECT.
PET sem TC reduz a dose de radiação
Os scanners PET de corpo total com um campo de visão axial longo podem permitir varreduras PET de dose extremamente baixa. Mas a tomografia computadorizada realizada ao lado para obter mapas de atenuação pode fornecer uma dose de radiação substancial, negando esses benefícios de baixa dose. Na Reunião Anual da SNMMI, Mohammadreza Teimoorisichani da Siemens Medical Imaging apresentou uma técnica de imagem PET totalmente quantitativa que não requer uma tomografia computadorizada e reduz drasticamente a quantidade de radiação fornecida ao paciente. A abordagem pode ser particularmente benéfica para pacientes pediátricos e para aqueles que precisam de vários exames.
“A maioria dos scanners PET modernos usa cintiladores baseados em lutécio para detectar fótons gama”, explica Teimoorisichani em um comunicado à imprensa. “O lutécio no cintilador contém uma pequena quantidade – menos de 3% – do radioisótopo 176Lu, que emite radiação de fundo durante a varredura. Em nosso estudo, usamos essa radiação de fundo como fonte de transmissão para reconstruir simultaneamente mapas de atenuação e imagens PET quantitativas sem o uso de TC.”
Os pesquisadores avaliaram a técnica de reconstrução proposta usando dados de um exame clínico FDG-PET adquirido com um scanner PET/CT Siemens Biograph Vision Quadra. O paciente foi injetado com aproximadamente 170 MBq de 18F-FDG e escaneado 55 min pós-injeção por uma duração de 10 min. Usando os fótons gama de 202 e 307 keV de 176Lu para reconstruir os mapas de atenuação, eles geraram imagens PET usando vários algoritmos de reconstrução sem TC.
A comparação dos resultados com as imagens padrão de PET/CT mostrou que os maiores erros de quantificação nos mapas de atenuação apareceram ao redor do limite do paciente. Dos vários órgãos examinados, o cérebro apresentou o maior erro quantitativo (subestimação da atividade de 15-21%). No entanto, as imagens PET reconstruídas sem TC mostraram erros quantitativos médios de órgãos de 4.8% e 10% para duas técnicas de reconstrução examinadas.
Além de reduzir a dose do paciente, o método proposto também elimina possíveis erros de registro do mapa de atenuação que podem surgir devido ao movimento do paciente entre os exames de TC e PET. A abordagem também pode fornecer uma técnica confiável para correção de atenuação em scanners híbridos PET/MR.
“Este estudo é um passo importante para a prática de imagens PET quantitativas sem TC”, observa Teimoorisichani. “Além de reduzir a exposição à radiação do paciente, uma verdadeira PET quantitativa de baixa dose pode ter um grande impacto em pesquisas que visam entender melhor a fisiologia humana em nível molecular e em pesquisas envolvendo o desenvolvimento de radiofármacos. O algoritmo está atualmente sendo avaliado em um grande número de pacientes para descobrir todo o seu potencial.”
O SPECT autocolimador oferece imagens cardíacas rápidas
Uma equipe da Universidade de Tsinghua em Pequim projetou um sistema SPECT cardíaco que realiza varreduras de 10 a 100 vezes mais rápido do que os dispositivos SPECT atuais. O novo sistema emprega detectores ativos em uma arquitetura multicamada que realiza a dupla funcionalidade de detecção e colimação. Este conceito de “autocolimação” melhora as abordagens convencionais de SPECT para fornecer tempo de varredura drasticamente reduzido, melhor qualidade de imagem, maior rendimento do paciente e exposição reduzida à radiação para os pacientes.
“SPECT é uma importante ferramenta de imagem não invasiva para o diagnóstico e estratificação de risco de pacientes com doença coronariana”, diz Debin Zhang em comunicado à imprensa. “No entanto, o SPECT convencional sofre com um longo tempo de varredura e baixa qualidade de imagem como resultado de depender de um colimador mecânico. O novo sistema SPECT é capaz de realizar varreduras dinâmicas de quadros rápidos com alta qualidade.”
O SPECT cardíaco autocolimador consiste em três unidades detectoras trapezoidais idênticas, unidas para formar um meio hexágono que encerra um campo de visão esférico. Cada unidade detectora compreende uma placa de tungstênio interna contendo muitas aberturas, seguidas por quatro camadas de detectores empilhadas, três contendo cintiladores esparsamente dispostos em um padrão de tabuleiro de xadrez e a externa contendo cintiladores compactados. Esses cintiladores executam as funções duplas de detecção e colimação de fótons.
Os pesquisadores compararam três padrões de abertura na placa de metal (que também fornece parte da colimação) e descobriram que uma distribuição aleatória de 140 aberturas forneceu melhor desempenho sinal-ruído do que 48 ou 140 aberturas em um padrão de grade. Usando essa configuração aleatória, o SPECT cardíaco teve uma sensibilidade média de 0.68 no campo de visão.
Em varreduras de phantoms, o sistema pode separar hastes de 4 mm em um phantom hot-rod e foi capaz de identificar um defeito em um phantom cardíaco em apenas 2 s.
A equipe conclui que o projeto do detector proposto tem potencial para expandir as aplicações clínicas do SPECT cardíaco dinâmico, eliminando o impacto do movimento respiratório do paciente, aumentando o rendimento do paciente, permitindo imagens de dose ultrabaixa e quantificando com precisão o fluxo sanguíneo miocárdico e a reserva de fluxo coronariano.
