La Tomografía por emisión de Positrones (PET) es una modalidad de imagen diagnóstica dentro del campo de la medicina nuclear. En 1961 se desarrolla la primera cámara de positrones, pero este método diagnóstico no comienza a tener utilidad práctica hasta que Ter-Pogossian describe los algoritmos de reconstrucción de imágenes a mediados de los setenta, sin embargo sólo a mediados de los ochenta se difunde en la práctica clínica, en especial en el ámbito oncológico, tras la aparición de las cámaras para obtener imágenes de cuerpo completo. Se trata de un procedimiento no invasivo (no se requieren cirugías) que detecta y cuantifica la actividad metabólica de los diferentes fenómenos fisiológicos o patológicos, dando una información funcional in vivo de dichos procesos, unas veces complementaria y otras adicionales a las técnicas de imagen estructurales. Algunos centros con Tomógrafo por Emisión de Positrones (PET) constan de la unidad de producción de radiofármacos y del sistema híbrido PET-CT que es la cámara de los detectores de positrones, conectada a uno o varios computadores con el software adecuado para el procesamiento de las imágenes junto con un Tomógrafo Computarizado (CT), permitiendo tener una fusión de imágenes de las dos modalidades. Las imágenes en el tomógrafo por emisión de positrones se obtienen tras la administración por vía intravenosa de ciertos radio-trazadores emisores de positrones, que pueden marcar (o unirse) prácticamente cualquier molécula de forma relativamente sencilla y sin modificar su conducta.
En los últimos años se ha hecho evidente la necesidad de llevar a cabo acciones sistemáticas para garantizar la calidad de los tratamientos, las imágenes, la seguridad de los pacientes y del personal clínico. La Organización Mundial de la Salud (OMS) ha justificado la necesidad de la Garantía de Calidad de imágenes diagnósticas con base a los siguientes argumentos :
- La Garantía de Calidad minimiza los errores en la planificación y administración de la dosis al paciente, y por tanto mejora los resultados.
- La Garantía de Calidad permite la intercomparación veraz de resultados entre distintos centros, tanto a nivel nacional como internacional, garantizando una dosimetría y administración del tratamiento más uniformes y exactas.
- Las características superiores de los equipos modernos de imágenes diagnósticas no pueden aprovecharse completamente a menos que se alcance un elevado nivel de exactitud y consistencia. Adicionalmente a los argumentos de la OMS hay que añadir: Un programa de Garantía de Calidad es el método más sencillo y eficaz de reducir accidentes con radiaciones ionizantes en imágenes diagnósticas y en cualquier otra unidad clínica que haga uso de estas técnicas.
La Tomografía por emisión de positrones PET (Positron Emission Tomography) es una modalidad de imágenes médicas de medicina nuclear. Este tipo de tomografías mide la distribución tridimensional de un trazador molecular con un emisor de positrones, es decir, ella mide en el cuerpo la distribución de un producto radiactivo después de su inyección. Un escáner PET utiliza un anillo de múltiples detectores de centelleo que rodean al paciente, y tiene un circuito especializado que es capaz de identificar los pares de fotones producidos durante la aniquilación.
Cuando un par de fotones es detectado por dos detectores radialmente opuestos en el escáner, se conoce que la aniquilación se ha producido en algún lugar a lo largo de la línea recta que une los dos detectores radialmente opuestos (Línea de Respuesta, LORs, esta información es usada para un cómputo matemático de la distribución en las tres dimensiones del PET, resultando una serie de imágenes tomográficas por emisión. Para que una coincidencia sea considerada como válida para formar la imagen, los dos fotones deben alcanzar los respectivos detectores en un intervalo de tiempo establecido (ventana de coincidencia), y se requiere un nivel mínimo de energía que asegure que no han sufrido dispersiones (scattering) considerables en el trayecto
Una vez que todas estas señales se analizan, se produce la reconstrucción de la imagen mediante algoritmos de iteración. Los límites fundamentales de un PET, desde un punto de vista de la física médica, se observan en la viabilidad del sistema para posicionar correctamente los eventos de aniquilación y esto es afectado por varios factores :
a) Rango del positrón. El positrón no se aniquila inmediatamente después de ser emitido, en realidad éste viaja alguna distancia en la materia, dependiendo de su energía cinética inicial y la densidad electrónica del material absorbente. El rango de distancia del positrón no es un valor fijo, pero una distribución de valores promedios pueden caracterizarlo mediante un FWHM (ancho a media altura) del pico del rango del positrón en agua y/o tejido.
b) Dimensión del cristal. Las dimensiones finitas de los arreglos de cristales centelleantes definen un volumen mínimo de registros de las LORs. Por tanto, la sensibilidad y la resolución de un equipo PET se ven altamente influenciadas por el tipo de cristales y su volumen mínimo; pues de esto depende el número de LORs que podrán ser detectadas.
c) No colinealidad de los fotones de aniquilaciónNo todos los fotones de aniquilación se emiten exactamente a 180° porque la pareja positrónelectrón tiene un momentum residual en el instante de aniquilación; esto produce LOR’s erróneas ya que se dan o detectan coincidencias que no son producto de una misma aniquilación.
La Tomografía por Emisión de Positrones y la Tomografía Computarizada proveen una poderosa y complementaria información clínica: el primero (PET) puede identificar anormalidades funcionales que pueden ser indetectables en un estudio sólo de CT; sin embargo su dificultad para una localización precisa se da en la ausencia de estructuras anatómicas identificables en la reconstrucción de la imagen, mientras el segundo (CT) provee detalles de información anatómica, pero puede normalmente identificar malignidades sólo después de cambios estructurales que hayan ocurrido, y una localización precisa a menudo tiene un efecto fuerte en las decisiones que afectan el diagnóstico. Las imágenes transmitidas se corrigen por dispersión y atenuación, y se logra una información de la localización anatómica, al mismo tiempo que por el PET se da una localización precisa de la anormalidad.
CONTROL DE CALIDAD EN UN PET-CT
Los controles de calidad pueden desarrollarse con distintos niveles de complejidad, dependiendo de los objetivos que se persigan y, los medios y materiales disponibles para realizarlos, dentro de estos se distinguen tres categorías de pruebas: las de aceptación, las de estado y las de constancia; siendo estas dos últimas las pruebas de referencia a desarrollar en el protocolo creado. Los tres principios básicos de una prueba de control de calidad son:
1. Las pruebas de control de calidad deberán desarrollarse regularmente.
2. Todas las mediciones de las pruebas de control de calidad deberán ser documentadas, detallando los controles de calidad, procedimientos, frecuencia de realización, criterios de acción, documentación requerida y la especificación detallada de las personas responsables de cada acción. El manual debe ser revisado periódicamente por el grupo responsable, y presentado a las autoridades del centro.
3. Las pruebas de control de calidad deberán indicar si los parámetros medidos están dentro de la línea guía especificada.
Alineamiento de láseres
La primera parte de esta prueba evalúa la imagen axial que se obtiene de hacer una exploración a un alambre de aluminio de un diámetro de 0.2 mm, buscando que siempre se visualice la imagen circular del inserto de alambre, repitiéndola para cada voltaje que da la máquina (80 – 100 – 120 – 140 kV). La segunda parte evalúa la precisión de la indicación del movimiento de la camilla en el Gantry, colocando un peso equivalente a 70 kg sobre la camilla y visualizando el corrimiento de los láseres sobre una regla graduada en milímetros, encontrándose dentro de los valores permitidos de tolerancia de ≤ ±2 mm]. Finalmente la tercera parte, evalúa la precisión de la selección sobre el topograma, del inicio y final de la exploración, seleccionando sobre las marcas del maniquí el ancho de exploración que se desea tomar, se comprueba que la adquisición de imágenes axiales comienza y termina donde se ha indicado.
Espesor de corte efectivo
Para todos los valores evaluados el espesor de corte debe ser siempre < 1mm del valor de referencia indicado por el tomógrafo cuando se evalúa, las diferencias existentes a las tolerancias sugeridas podrían indicar un mal funcionamiento de los colimadores o un mal alineamiento entre foco-colimador-sistema de detectores o diferencia de sensibilidad de las filas paralelas de detectores.
Uniformidad y ruido
Para la evaluación de la uniformidad de la imagen se empelan los maniquís de agua de SIEMENS® y GE® , realizando en estos una exploración típica bajo el protocolo de abdomen adulto sobre el inserto de agua, a todos los posibles kV a los que se somete el tubo de rayos X. Se toman cinco ROIs (Regiones de Interes) sobre la imagen obtenida y se compara con la región central indicando valores que se encuentran dentro de la tolerancia aceptada (5 HU), y la figura 6 muestra la tendencia de la uniformidad para cada adquisición evaluada. Para la parte concerniente a evaluar el ruido de la imagen, el mismo inserto usado para evaluar uniformidad, es empleado. Para dos cortes axiales diferentes se toman ROIs similares, se almacena el valor medio del número CT y su respectiva desviación estándar, y se realiza la resta del valor medio del número CT para las dos ROIs. El valor de la resta no debe exceder la tolerancia de 10 HU, y las imágenes visualizadas deben ser libres de artefactos. Generalmente el ruido se relaciona con el número de fotones detectados, el tamaño de la matriz (tamaño del pixel), grosor del corte nominal, algoritmo de reconstrucción, ruido electrónico, radiación dispersa y tamaño del objeto. Se debe asegurar que los niveles de ruido producidos por el tomógrafo no se aumenten con el paso del tiempo durante la vida útil del mismo.
Calibración del desplazamiento del FOV
Mediante el uso de las fuentes en barra de Ge-68 se realiza la calibración del desplazamiento del FOV, para esto se adquieren imágenes de las fuentes en modo CT y PET, y se realiza la calibración automática de la máquina, del desplazamiento de los FOV del CT y PET respectivamente.
Normalización, cálculo y verificación del factor de calibración del PET e inspección de los sinogramas
Las pruebas de control de calidad para el sub-sistema PET concernientes a la normalización de los detectores, la verificación del factor de calibración del PET y la inspección de los sinogramas de control son realizadas con el maniquí cilíndrico de distribución uniforme de material radiactivo Ge-68. Una vez se posiciona correctamente el maniquí en el gantry a través de los láseres del CT, se realiza una exploración a dicho maniquí con el sub-sistema CT, este con el fin de ser usado para la comprobación de la imagen fusionada, así como para obtener los datos de atenuación lineal que serán usados para la corrección de las imágenes La adquisición de las imágenes en modalidad PET del maniquí de Ge-68 se hace bajo un protocolo estándar de abdomen adulto, un corte axial se visualiza en la figura 7, en la cual se muestra una adquisición donde aún no se le han realizado las correcciones respectivas por atenuación, dispersión y aleatoriedad de cuentas, y en la otra si. Una vez que se logra visualizar la imagen del maniquí, el sistema ya ha adquirido la imagen de sinogramas del mismo, estos se inspeccionan con el fin de buscar bandas oscuras que indiquen un cristal o bloque de detección que no esté trabajando bien, generalmente se visualiza los sinogramas sin correcciones de cuentas, los 81 planos de adquisición del maniquí de Ge-68 y se encuentra que todo el sistema funciona con normalidad.
Para caracterizar con mayor detalle el funcionamiento del sub-sistema PET, el equipo realiza la prueba de normalización de los bloques detectores, una vez esta finaliza se evalúa el perfil de posición del bloque detector, que en últimas resume lo que visualiza cada cristal dentro de la matriz del bloque detector cuando hay una fuente radiactiva emitiendo. Otra evaluación importante cuando se ha realizado la normalización de los detectores, es revisar el espectro energético que muestra cada detector una vez ha realizado la lectura de radiactividad, donde se especifica el bloque, la columna y fila dentro de la matriz en que se ubica el cristal que está siendo evaluado [1].
[1] https://inis.iaea.org/collection/NCLCollectionStore/_Public/45/004/45004780.pdf
