Tomografia computadorizada de emissão de fóton único - Single-photon emission computed tomography
Tomografia computadorizada de emissão de fóton único | |
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ICD-9-CM | 92,0 - 92,1 |
Malha | D01589 |
Código OPS-301 | 3-72 |
A tomografia computadorizada por emissão de fóton único ( SPECT ou, menos comumente, SPET ) é uma técnica de imagem tomográfica de medicina nuclear que usa raios gama . É muito semelhante à imagem plana convencional da medicina nuclear usando uma câmera gama (ou seja, cintilografia ), mas é capaz de fornecer informações 3D verdadeiras . Essas informações são normalmente apresentadas como cortes transversais através do paciente, mas podem ser reformatadas ou manipuladas livremente conforme necessário.
A técnica requer a entrega de um radioisótopo emissor de gama (um radionuclídeo ) no paciente, normalmente por meio de injeção na corrente sanguínea. Ocasionalmente, o radioisótopo é um íon dissolvido simples solúvel, como um isótopo de gálio (III). Na maioria das vezes, porém, um radioisótopo marcador é anexado a um ligante específico para criar um radioligante , cujas propriedades o ligam a certos tipos de tecidos. Esse casamento permite que a combinação de ligante e radiofármaco seja transportada e ligada a um local de interesse no corpo, onde a concentração do ligante é vista por uma câmera gama.
Princípios
Em vez de apenas "tirar uma foto de estruturas anatômicas", uma varredura SPECT monitora o nível de atividade biológica em cada local na região 3-D analisada. As emissões do radionuclídeo indicam quantidades de fluxo sanguíneo nos capilares das regiões visualizadas. Da mesma forma que um raio X simples é uma visão bidimensional (2-D) de uma estrutura tridimensional, a imagem obtida por uma câmera gama é uma visão 2-D da distribuição 3-D de um radionuclídeo .
A imagem SPECT é realizada usando uma câmera gama para adquirir várias imagens 2-D (também chamadas de projeções ), de vários ângulos. Um computador é então usado para aplicar um algoritmo de reconstrução tomográfica às projeções múltiplas, produzindo um conjunto de dados 3-D. Este conjunto de dados pode então ser manipulado para mostrar fatias finas ao longo de qualquer eixo escolhido do corpo, semelhantes às obtidas a partir de outras técnicas tomográficas, como imagem de ressonância magnética (MRI), tomografia computadorizada de raios-X (TC de raios-X) e tomografia por emissão de pósitrons (PET).
O SPECT é semelhante ao PET no uso de material traçador radioativo e detecção de raios gama. Em contraste com o PET, os traçadores usados no SPECT emitem radiação gama que é medida diretamente, enquanto os traçadores PET emitem pósitrons que se aniquilam com elétrons até alguns milímetros de distância, fazendo com que dois fótons gama sejam emitidos em direções opostas. Um scanner PET detecta essas emissões "coincidentes" no tempo, o que fornece mais informações de localização de eventos de radiação e, portanto, imagens de maior resolução espacial do que o SPECT (que tem resolução de cerca de 1 cm). Os exames SPECT são significativamente mais baratos do que os exames PET, em parte porque são capazes de usar radioisótopos de longa duração e mais facilmente obtidos do que o PET.
Como a aquisição de SPECT é muito semelhante à imagem de câmera gama planar, os mesmos radiofármacos podem ser usados. Se um paciente for examinado em outro tipo de varredura de medicina nuclear, mas as imagens não forem diagnósticas, pode ser possível prosseguir direto para o SPECT movendo o paciente para um instrumento SPECT, ou mesmo simplesmente reconfigurando a câmera para aquisição de imagens SPECT enquanto o paciente permanece na mesa.
Para adquirir imagens SPECT, a câmera gama é girada ao redor do paciente. As projeções são adquiridas em pontos definidos durante a rotação, normalmente a cada 3-6 graus. Na maioria dos casos, uma rotação completa de 360 graus é usada para obter uma reconstrução ideal. O tempo necessário para obter cada projeção também é variável, mas de 15 a 20 segundos é o típico. Isso dá um tempo total de varredura de 15 a 20 minutos.
Câmeras gama com várias cabeças podem acelerar a aquisição. Por exemplo, uma câmera de cabeça dupla pode ser usada com cabeças espaçadas 180 graus, permitindo que duas projeções sejam adquiridas simultaneamente, com cada cabeça exigindo 180 graus de rotação. Câmeras de cabeça tripla com espaçamento de 120 graus também são usadas.
Aquisições cardíacas fechadas são possíveis com SPECT, assim como com técnicas de imagem planar, como varredura de aquisição múltipla (MUGA). Disparado por eletrocardiograma (EKG) para obter informações diferenciais sobre o coração em várias partes de seu ciclo, o SPECT miocárdico fechado pode ser usado para obter informações quantitativas sobre perfusão miocárdica, espessura e contratilidade do miocárdio durante várias partes do ciclo cardíaco, e também para permitir o cálculo da fração de ejeção do ventrículo esquerdo , volume sistólico e débito cardíaco.
Aplicativo
O SPECT pode ser usado para complementar qualquer estudo de imagem gama, onde uma representação 3D verdadeira pode ser útil, como imagem de tumor, imagem de infecção ( leucócito ), imagem da tireoide ou cintilografia óssea .
Como o SPECT permite a localização precisa no espaço 3D, ele pode ser usado para fornecer informações sobre a função localizada em órgãos internos, como imagens cardíacas ou cerebrais funcionais.
Imagem de perfusão miocárdica
A imagem de perfusão miocárdica (MPI) é uma forma de imagem cardíaca funcional, utilizada para o diagnóstico de cardiopatia isquêmica . O princípio subjacente é que, em condições de estresse, o miocárdio doente recebe menos fluxo sanguíneo do que o miocárdio normal. MPI é um dos vários tipos de teste de estresse cardíaco .
Um radiofármaco específico cardíaca é administrado, por exemplo, 99m Tc tetrofosmin (Myoview, GE Healthcare), 99m Tc-sestamibi (Cardiolite, Bristol-Myers Squibb) ou de tálio-201 cloreto. Em seguida, a freqüência cardíaca é elevada para induzir o estresse miocárdico, seja por exercícios em esteira ou farmacologicamente com adenosina , dobutamina ou dipiridamol (a aminofilina pode ser usada para reverter os efeitos do dipiridamol).
A imagem de SPECT realizada após estresse revela a distribuição do radiofármaco e, portanto, o fluxo sanguíneo relativo para as diferentes regiões do miocárdio. O diagnóstico é feito comparando-se as imagens de estresse com um outro conjunto de imagens obtidas em repouso, normalmente adquiridas antes das imagens de estresse.
O MPI demonstrou ter uma precisão geral de cerca de 83% ( sensibilidade : 85%; especificidade : 72%) (em uma revisão, não exclusivamente do SPECT MPI), e é comparável com (ou melhor do que) outros testes não invasivos para doença isquêmica do coração.
Imagens funcionais do cérebro
Normalmente, o marcador emissor de gama usado em imagens cerebrais funcionais é Technetium (99mTc) exametazime . O 99m Tc é um isômero nuclear metaestável que emite raios gama detectáveis por uma câmera gama. Anexá-lo ao exametazime permite que ele seja absorvido pelo tecido cerebral de uma maneira proporcional ao fluxo sanguíneo cerebral, por sua vez, permitindo que o fluxo sanguíneo cerebral seja avaliado com a câmera gama nuclear.
Como o fluxo sanguíneo no cérebro está fortemente acoplado ao metabolismo cerebral local e ao uso de energia, o marcador 99m Tc-exametazime (bem como o marcador 99m Tc-EC semelhante ) é usado para avaliar o metabolismo cerebral regionalmente, em uma tentativa de diagnosticar e diferenciar as diferentes patologias causais da demência . Meta-análise de muitos estudos relatados sugere que SPECT com este traçador é cerca de 74% sensível no diagnóstico da doença de Alzheimer versus 81% de sensibilidade para exame clínico ( teste cognitivo , etc.). Estudos mais recentes mostraram que a precisão do SPECT no diagnóstico de Alzheimer pode chegar a 88%. Na metanálise, o SPECT foi superior ao exame clínico e aos critérios clínicos (91% vs. 70%) por ser capaz de diferenciar a doença de Alzheimer das demências vasculares. Esta última habilidade se relaciona com a imagem do metabolismo local do cérebro por SPECT, em que a perda irregular do metabolismo cortical observada em múltiplos derrames difere claramente da perda mais uniforme ou "suave" da função cerebral cortical não occipital típica da doença de Alzheimer. Outro artigo de revisão recente mostrou que câmeras SPECT de várias cabeças com análise quantitativa resultam em uma sensibilidade geral de 84-89% e uma especificidade geral de 83-89% em estudos transversais e sensibilidade de 82-96% e especificidade de 83-89 % para estudos longitudinais de demência.
A varredura com 99m Tc-exametazime SPECT compete com a varredura com fludeoxiglicose (FDG) PET do cérebro, que avalia o metabolismo regional da glicose no cérebro, para fornecer informações muito semelhantes sobre os danos cerebrais locais causados por muitos processos. O SPECT está mais amplamente disponível, porque o radioisótopo usado é mais duradouro e muito menos caro no SPECT, e o equipamento de varredura gama também é mais barato. Enquanto o 99m Tc é extraído de geradores relativamente simples de tecnécio-99m , que são entregues aos hospitais e centros de varredura semanalmente para fornecer radioisótopo fresco, o FDG PET depende do FDG, que é feito em um ciclotron médico caro e "laboratório quente" (química automatizada laboratório de fabricação de radiofármacos) e, em seguida, entregue imediatamente aos locais de digitalização devido à meia-vida natural curta de 110 minutos do flúor-18 .
Aplicações em tecnologia nuclear
No setor de energia nuclear, a técnica SPECT pode ser aplicada na distribuição de imagens de radioisótopos em combustíveis nucleares irradiados. Devido à irradiação de combustível nuclear (por exemplo, urânio) com nêutrons em um reator nuclear, uma grande variedade de radionuclídeos emissores de gama são produzidos naturalmente no combustível, como produtos de fissão ( césio-137 , bário-140 e európio-154 ) e produtos de ativação ( cromo-51 e cobalto-58 ). Estas podem ser imagens usando SPECT a fim de verificar a presença de barras de combustível em um conjunto de combustível armazenado para fins de salvaguardas da IAEA , para validar previsões de códigos de simulação de núcleo ou para estudar o comportamento do combustível nuclear em operação normal ou em cenários de acidentes .
Reconstrução
As imagens reconstruídas normalmente têm resoluções de 64 × 64 ou 128 × 128 pixels, com tamanhos de pixel variando de 3 a 6 mm. O número de projeções adquiridas é escolhido para ser aproximadamente igual à largura das imagens resultantes. Em geral, as imagens reconstruídas resultantes serão de resolução mais baixa, terão mais ruído do que as imagens planas e serão suscetíveis a artefatos .
A varredura é demorada e é essencial que não haja movimento do paciente durante o tempo de varredura. O movimento pode causar degradação significativa das imagens reconstruídas, embora as técnicas de reconstrução de compensação de movimento possam ajudar nisso. Uma distribuição altamente desigual do radiofármaco também tem o potencial de causar artefatos. Uma área de atividade muito intensa (por exemplo, a bexiga) pode causar listras extensas nas imagens e obscurecer áreas de atividade vizinhas. Esta é uma limitação do algoritmo de reconstrução de retroprojeção filtrado . A reconstrução iterativa é um algoritmo alternativo que está crescendo em importância, pois é menos sensível a artefatos e também pode corrigir atenuação e desfoque dependente da profundidade. Além disso, algoritmos iterativos podem ser mais eficazes usando a metodologia de Superiorização .
A atenuação dos raios gama no paciente pode levar a uma subestimação significativa da atividade nos tecidos profundos, em comparação com os tecidos superficiais. A correção aproximada é possível, com base na posição relativa da atividade, e a correção ótima é obtida com os valores de atenuação medidos. O equipamento SPECT moderno está disponível com um scanner de TC de raios-X integrado. Como as imagens de TC de raios-X são um mapa de atenuação dos tecidos, esses dados podem ser incorporados na reconstrução do SPECT para corrigir a atenuação. Ele também fornece uma imagem de TC registrada com precisão , que pode fornecer informações anatômicas adicionais.
A dispersão dos raios gama, bem como a natureza aleatória dos raios gama, também podem levar à degradação da qualidade das imagens SPECT e causar perda de resolução. A correção de dispersão e a recuperação de resolução também são aplicadas para melhorar a resolução de imagens SPECT.
Protocolos típicos de aquisição de SPECT
Estude | Radioisótopo | Energia de emissão (keV) | Meia-vida | Radiofármaco | Atividade ( MBq ) | Rotação (graus) | Projeções | Resolução de imagem | Tempo por projeção (ões) |
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Cintilografia óssea | tecnécio-99m | 140 | 6 horas | Fosfonatos / Bisfosfonatos | 800 | 360 | 120 | 128 x 128 | 30 |
Cintilografia de perfusão miocárdica | tecnécio-99m | 140 | 6 horas | tetrofosmina; Sestamibi | 700 | 180 | 60 | 64 x 64 | 25 |
Cintilografia de paratireoide de Sestamibi | tecnécio-99m | 140 | 6 horas | Sestamibi | |||||
Tomografia cerebral | tecnécio-99m | 140 | 6 horas | Tc exametazime; ECD | 555-1110 | 360 | 64 | 128 x 128 | 30 |
Varredura neuroendócrina ou neurológica de tumor | iodo-123 ou iodo-131 | 159 | 13 horas ou 8 dias | MIBG | 400 | 360 | 60 | 64 x 64 | 30 |
Varredura de leucócitos | índio-111 e tecnécio-99m | 171 e 245 | 67 horas | leucócitos marcados in vitro | 18 | 360 | 60 | 64 x 64 | 30 |
SPECT / CT
Em alguns casos, um scanner gama SPECT pode ser construído para operar com um scanner TC convencional , com co-registro de imagens. Como no PET / CT , permite a localização de tumores ou tecidos que podem ser vistos na cintilografia SPECT, mas são difíceis de localizar precisamente em relação a outras estruturas anatômicas. Essas varreduras são mais úteis para tecidos fora do cérebro, onde a localização dos tecidos pode ser muito mais variável. Por exemplo, o SPECT / CT pode ser usado em aplicações de varredura da paratireoide de sestamibi , onde a técnica é útil na localização de adenomas de paratireoide ectópicos que podem não estar em seus locais habituais na glândula tireoide.
Controle de qualidade
O desempenho geral dos sistemas SPECT pode ser realizado por ferramentas de controle de qualidade, como o fantasma Jaszczak .
Veja também
- Daniel Amen , psiquiatra que usa SPECT para diagnósticos
- Neuroimagem funcional
- Câmera gama
- Imagem de ressonância magnética
- Neuroimagem
- Tomografia por emissão de pósitrons
- ISAS (Análise Ictal-Interictal SPECT por SPM)
Referências
- Cerqueira MD, Jacobson AF (1989). "Avaliação da viabilidade miocárdica com imagens SPECT e PET". American Journal of Roentgenology . 153 (3): 477–483. doi : 10.2214 / ajr.153.3.477 . PMID 2669461 .
Leitura adicional
- Bruyant, PP (2002). "Algoritmos de reconstrução analítica e iterativa em SPECT" . Journal of Nuclear Medicine 43 (10): 1343-1358.
- Elhendy et al., "Stress com dobutamina perfusão miocárdica Imaging no Coronary Artery Disease" , J Nucl Med 2002 43: 1634-1646.
- Frankle W. Gordon (2005). "Neurorreceptor Imaging in Psychiatry: Theory and Applications". Revisão Internacional de Neurobiologia . 67 : 385–440. doi : 10.1016 / S0074-7742 (05) 67011-0 . ISBN 9780123668684. PMID 16291028 .
- Herman, Gabor T. (2009). Fundamentals of Computerized Tomography: Image Reconstruction from Projections (2ª ed.). Springer. ISBN 978-1-85233-617-2.
- Jones / Hogg / Seeram (2013). SPECT / CT prático em Medicina Nuclear . ISBN 978-1447147022 .
- Willowson K, Bailey DL, Baldock C, 2008. "Quantitative SPECT reconstruction using CT-associated corrections". Phys. Med. Biol. 53 3099–3112.
links externos
Recursos de biblioteca sobre SPECT |
- Human Health Campus, o site oficial da Agência Internacional de Energia Atômica dedicado a Profissionais em Medicina Radiológica. Este site é administrado pela Divisão de Saúde Humana, Departamento de Ciências Nucleares e Aplicações
- National Isotope Development Center Informações de referência sobre radioisótopos, incluindo aqueles para SPECT; coordenação e gestão da produção, disponibilidade e distribuição de isótopos
- Desenvolvimento e Produção de Isótopos para Pesquisa e Aplicações (IDPRA) Programa do Departamento de Energia dos EUA para a produção de isótopos e pesquisa e desenvolvimento de produção