ESCUELA DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA TECNICATURA EN DIAGNOSTICOS POR IMAGENES ESTUDIOS DE TIROIDES EN MEDICINA NUCLEAR Alumna: NORMA HAYDEE RODRIGUEZ Prácticas hospitalarias realizada en : Hospital "Angel H. Roffo" Profesional a cargo: Dra. PATRICIA PARMA Año de presentación: 2003 Indice Introducción Desarrollo: Anatomia y fisiologia de la glandula tiroides (tamaño,función, sintesis, metabolismo y regulacion de las hormonas tiroideas. Bases físicas de la M.N. Desintegración radioactiva, actividad, vida media. Radiación gamma. Fenómenos de interacción de la radiación electromagnética con la materia: Efecto fotoeléctrico e Interacción Compton. Unidades de Dosis de Absorción Estudios: Captación de Yodo Centellografía tiroidea Rastreo corporal post-quirúrgico Rastreo corporal Post-dosis terapéutica ( información clinica que ofrecen todos éstos estudios) Equipamiento utilizado en medicina nuclear: ( descripción y funcionamiento de los equipos) Equipo de contaje externo Gammágrafo lineal ó escáner. Cámara Gamma: ( concepto, descripcion,cómo opera, colimadores,concepto de resolución, sensibilidad y uniformidad,cristales, tubos fotomultiplicadores, det. de energía, cálculo de posición espectrometría y análisis de altura de pulsos). Contadores de pozo. Adquisición de imágenes: ( concepto de I. Digital, concepto de bytes y words,la computadora en M.N., matrices,tamaños,display,visualización de las imágenes, cuidados y gtia de calidad de las computadoras, artefactos ). Fundamentos de radiofarmacia (características, indicaciones, dosis, prep. del pcte. para su ingesta,tiempos de suspención de otros medicamentos,inform. al pcte. sobre posibles efectos,precauciones,dosimetría, etc.) ( del 131 I por ser el más utilizado pero hago referencia al 99mTc también porque en algunos casos se utiliza). Protocolos ( radioisótopo, dosis, administracion, indicaciones,prep. del,pcte.información pertinente, adquisición de imágenes, instrum., posiciones del pcte.,tiempo de imágenes,parám. de adq..) Imágenes ( de todos los estudios mencionados tomados en distintos centros de diagnóstico) Conclusión Bibliografía INTRODUCCIÓN La Medicina Nuclear es un método de diagnóstico por imágenes "in vivo", que resulta de aprovechar la radiación gamma que emiten ciertos radiofármacos, que se introducen en el paciente en forma oral o intravenosa, y que son captadas por equipos especiales para tal fin. Los radiofármacos se obtienen agregándole a un isótopo típico (Tc, Ga, I131,I123,I125 Tl201 ) un fármaco determinado por la necesidades de cada estudio. Esta información es almacenada en computadoras, pudiendo ser transformada en imágenes y ser procesada. A diferencia de otras metodologías utilizadas en Diagnóstico por Imágenes en las cuales se obtiene solamente información anatómica , la Medicina Nuclear logra adquirir imágenes con un patrón de distribución fisiológicas combinando la utilización de los radiofármacos y la Cámara Gamma. Dependiendo del radiofármaco utilizado, se logra visualizar la vía metabólica a estudiar. Así, se cuenta con la posibilidad de ver los procesos fisiológicos y evaluar su normalidad o patología. Es de destacar que, en ciertas patologías, los cambios fisiológicos toman tiempo en generar lesiones anatómicas perceptibles por las técnicas de diagnóstico no radioisotópicas, si es que en algún momento lo hacen. La Medicina Nuclear, en cambio, evidencia los mismos desde sus primeros estadios. Así la medicina Nuclear cuenta con una técnica de imágenes útil para diagnosticar distintas patologías de una gran variedad de órganos. En sus comienzos, se orientó el estudio hacia la Endocrinología y en particular al estudio de la Glándula Tiroides. Actualmente el campo de acción ha involucrado a casi la totalidad de los órganos y tejidos. Por trabajar con material radioactivo, el servicio de Medicina Nuclear debe contar con: Un cuarto caliente donde se lo recibe, se fracciona, se marca, se prepara la inyección y se generan residuos plomados. Una sala de inyecciones (los residuos deben ir al cuarto caliente). Una sala de espera para inyectados y otra para los no inyectados. Un lugar donde los técnicos operan las computadoras. Habitaciones con los equipos para los estudios RESEÑA HISTÓRICA La captación tiroidea con radioisótopos fue utilizada por primera vez por Hamilton en 1938, 1939 y 1940 realizando un amplio estudio en sujetos normales y en pacientes con diferentes tipos de bocio. Supuso un gran avance para el conocimiento del metabolismo hormonal y de la fisiopatologia de las múltiples enfermedades tiroideas. Durante décadas y gracias a estas técnicas la tiroides ha sido la glándula de secreción interna que ha atraído a un mayor número de investigadores cuyo resultado ha sido un mejor y más profundo conocimiento de la misma. El desarrollo de la gammacámara de Anger antes de 1958 junto con el perfeccionamiento de los gammagráficos lineales, y la introducción del 99mTc dio un gran impulso al estudio morfofuncional tiroideo. En 1956 con el descubrimiento accidental de las técnicas de radioinmunoanálisis y la utilización de los contadores de centelleo de pozo, se pusieron las bases definitivas para adquirir los conocimientos actuales al permitir la dosificación exacta de las hormonas y demás sustancias relacionadas con la tiroides. La utilización de los radioisótopos en medicina, contribuyó de una manera decisiva al conocimiento de las síntesis intratiroideas y de la fisiopatologia de las diferentes afecciones de la glándula. Los isótopos de iodo, miden de una forma directa la función tiroidea al tener idénticas propiedades químicas que el iodo estable (I-127). Esto ha permitido el estudio de todas las fases del metabolismo intratiroideo, desde el transporte a la liberación hormonal. El trabajo del técnico es de relevante importancia en el servicio pues debe conocer muy bien los radiofármacos a utilizar y las medidas de protección a utilizar, saber como operar las computadoras, las posiciones de los pacientes para realizar los estudios, las indicaciones que en cada caso debe impartir, etc. Como de esto y otras cosas más, que en adelante iremos viendo, depende que resulte una buena imagen para que el médico pueda diagnosticar, entonces digo que mi trabajo se basará en resaltar en los "Estudios de Tiroides en Medicina Nuclear" el trabajo del técnico. Anatomía y fisiología de la glándula tiroides La glándula tiroides es un órgano situado en la región anterior del cuello. Consta de 2 lóbulos simétricos adosados a los lados de la tráquea y la laringe que están unidos entre sí por el istmo. La glándula constituye una de las estructuras endocrinas de mayor tamaño y pesa entre 10 y 20 gramos. La glándula tiroidea se irriga a partir de las dos arteria tiroideas superiores que nacen de las carótidas externas y de las dos arteria tiroideas inferiores que surgen de la subclavia. . Metabolismo del Iodo: El iodo es fundamental para la tiroides ya que es indispensable para la biosíntesis de las hormonas secretadas por la glándula. La fuente de Iodo del organismo depende únicamente del contenido en la ingesta (la cantidad mínima es de 100 ug/día). El iodo se absorbe en el intestino delgado proximal . Una vez absorbido, el ioduro, a su paso por el torrente circulatorio, es captado por riñón, tiroides, células gástricas y salivares. La eliminación del iodo se efectúa fundamentalmente por el riñón. Hormono-síntesis tiroidea La función de la tiroides consiste en la elaboración y posterior paso a la circulación de las hormonas tiroideas, tiroxina (T4) y triiodotironina (T3). Para la biosíntesis hormonal es básica la captación del ioduro circulante que constituye la fase inicial del proceso. Una vez elaboradas las hormonas son almacenadas en la sustancia coloide en la molécula de la tiroglobulina y de ahí son vertidas a la sangre según las necesidades del organismo. Regulación de la hormona tiroidea La glándula tiroidea forma parte del sistema endocrino hipotálamo/adenohipofiso/dependiente, por lo que su principal regulación funcional está vinculada al hipotálamo/hipófisis, a través del sistema de retroacción (retroalimentación) negativa. Autorregulación de la tiroides Es otro aspecto importante de la regulación de la glándula, no vinculada a la secreción de TSH. Se relaciona íntimamente a la cantidad de iodo del organismo. A mayor iodo en la dieta, menos lo capta el tiroides y viceversa. Metabolismo periférico de las hormonas tiroideas Cada día se secretan aproximadamente 80 ug de T4, alrededor de un 40% de la T4 producida es transformada en la periferia en T3 (nueva hormona tiroidea descubierta hace poco y sin efectos metabólicos). El proceso metabólico de conversión de la T4 en T3 tiene lugar en la periferia mediante una monodeiodinación. La actividad biológica de la T3 es varias veces mayor que la de la T4 y los efectos metabólicos de aquélla más rápidos. El metabolismo de la T3 es también más rápido, siendo su recambio unas 5 veces superior al de la T4. Estos datos demuestran la importancia de la T en la determinación del estado metabólico del individuo. ESTUDIOS:INFORMACIÓN CLÍNICA QUE APORTA CADA UNO DE ELLOS CAPTACIÓN DE IODO Es de valor único en el diagnóstico de ciertas situaciones hiperfuncionales en las que la captación está descendida : como en la fase de tirotoxicosis de las tiroiditis subagudas y crónicas, en el hipertiroidismo inducido por iodo, en la tirotoxicosis facticia y en la debida a tejido tiroideo ectópico. . La captación informa fundamentalmente de la absorción del yodo por el tiroides y también de la velocidad de biosíntesis y de la descarga glandular (tiempo de paso del iodo a través de la tiroides). Los valores normales de la captación varían de unos países a otros e incluso de unas regiones a otras. Ultimamente y debido a la iodacion de la sal, éstos valores están descendiendo, en nuestro medio los valores normales son los siguientes: 2 hs.: entre 10 y 20 % 24 hs.: " 25 y 40 % 48 hs.: " 23 y 39 % CENTELLOGRAFÍA DE TIROIDES De gran valor en el diagnóstico de las enfermedades tiroideas, ya que informa del estado anatomo-morfo-funcional de toda y/o parte de la glándula, permitiendo diferenciar alteraciones selectivas o difusas, demostrando su naturaleza hipo, eu, o hiperfijante. Proporciona información única en el diagnóstico de múltiples afecciones tiroideas, como ectopías, prolongaciones endotoracicas e incluso localizaciones distales (ovario, etc.). Permite también diferenciar los bocios difusos, mono y multinodulares. Está basada en la capacidad de las células tiroideas de acumular algunos radioisótopos, emisores de radiación gamma que es detectada por los equipos adecuados (escáner lineal ó gammacámara), representando una imagen que valora la capacidad funcional tiroidea Aplicaciones clínicas En la tiroides normal aparecen los 2 lóbulos tiroideos unidos por el itsmo frecuentemente el lóbulo derecho es mayor al lóbulo izquierdo. En hiperplasia difusa, como la tiroides aumenta de volumen en forma uniforme se nota engrosamiento global de la glándula, la distribución del trazador es uniforme. A veces la tiroides puede formarse en la parte posterior de la lengua " Tiroides lingual" Nódulos En general los nódulos son palpables, depende de su tamaño. Por gammagrafía se puede ver como un área de menor actividad "Nódulo frío": pueden ser solitarios ó múltiples. Si captan más trazador que el tejido tiroideo, entonces son nódulos calientes, la gammagrafía no nos permite ver el interior de los nódulos para saber si son quísticos ó sólidos, ni su tamaño, pero sí si son funcionantes o no. RASTREO CORPORAL POST-QUIRÚRGICO Es de gran utilidad valorar la cantidad de tejido funcionante conservado tras la cirugía tiroidea. En muchas ocasiones el control hormonal es insuficiente ya que es frecuente encontrar descargas hormonales post-quirúrgicas e incluso hipotiroidismos transitorios, obteniéndose por tanto una información errónea en cuanto al futuro funcional real. A partir de éste estudio es función del médico determinar si es necesaria dosis terapéutica de I131. RASTREO CORPORAL POST-DOSIS TERAPÉUTICA Da la posibilidad de evaluar si el tejido residual de la tiroidectomía desapareció al aplicar la dosis terapéutica de I 131 ( rad). BASES FÍSICAS DE LA MEDICINA NUCLEAR La radiactividad es un fenómeno de naturaleza estadística, podemos saber que proporción de materia sufrirá transformación en un tiempo dado, pero nunca qué átomo concreto y en qué momento. La desintegración radiactiva viene determinada por la fórmula. N=No*e-λt. Donde N es el número de átomos sin desintegrar en el tiempo t, No el número de átomos cuando t era 0 y lambda(λ) es la constante de desintegración de cada radioisótopo. El período de semidesintegración(T) es el tiempo necesario para que un radionuclido quede reducido a la mitad. La vida media es el tiempo medio que un átomo radiactivo permanece sin desintegrarse, es decir la esperanza de vida, es el inverso de la constante de desintegración: 1/λ. La actividad de una muestra radiactiva es el número de desintegraciones que ocurren en la unidad de tiempo, es pues la velocidad con que la muestra se desintegra. INTERACCIÓN DE LOS FOTONES CON LA MATERIA. ATENUACIÓN Cuando la radiación electromagnética choca con la materia, parte de su energía se absorbe y parte es desviada sin depositar energía, es difundida. La suma de ambos procesos forma la atenuación, que es la pérdida de energía total del haz incidente. Eat. =E. Abs.- E.dif. Por lo tanto la energía absorbida es la diferencia entre la inicial y la difundida. La atenuación electromagnética esta determinada por una ley probabilística: N=No*e-µt Siendo N el numero de fotones resultante a un espesor x del absorbente, No el numero de fotones incidentes y µ el coeficiente de atenuación lineal. Los fotones interaccionan con los átomos del material irradiado, cada tipo de interacción con os electrones o los nucleones da lugar a una forma determinada de atenuación, cuya probabilidad y frecuencia depende de las características de la radiación incidente y del átomo irradiado, generalmente la energía de la primera y el tamaño del segundo. La interacción de los fotones con electrones da lugar a los tres fenómenos clásicos: efectos fotoeléctrico, Compton y creación de pares. Efecto fotoeléctrico Cuando un fotón incide sobre un electrón de un átomo y cediéndole toda su energía, le “arranca” de su órbita, la energía sobrante se comunica al electrón en forma de energía cinética. Es decir: T= hν-En Donde: T= energía cinética del electrón emitido hν= energía del fotón incidente En= energía de ionización de la capa. El lugar libre dejado en su capa por el electrón emitido, es ocupado por otro procedente de una capa exterior con mayor energía, emitiéndose la diferencia en forma de radiación electromagnética difusa. La emisión electrónica así producida sale proyectada en un ángulo que depende de la energía del haz incidente, tendiendo a ser perpendicular a éste cuando la energía es baja y se alinea con éste cuando es alta. Las sucesivas interacciones de los fotoelectrones con otros átomos da lugar a ionizaciones y radiación de frenado difusa. El efecto fotoeléctrico se producirá cuando la energía del fotón incidente sea algo superior a la energía de ionización de cada capa. Si representamos la relación entre el coeficiente de atenuación másico por efecto fotoeléctrico y el valor de la energía incidente obtenemos una gráfica descendente que muestra como la probabilidad de interacción decrece al aumentar las energías, debido a que con altas energías incidentes la interacción es más frecuente en las capas de mayor energía de ligadura, que tienen menos electrones. Podemos concluir que la atenuación por efecto fotoeléctrico es máxima a bajas energías, aunque a una energía dada, varía para cada material absorbente. Efecto Compton Si el fotón incidente interacciona con un electrón de capas superficiales (poco ligado), cediéndole parte de su energía (hv), éste es arrancado de su órbita, mientras que el fotón se ve desviado de su trayectoria y disminuida su energía(hv`). El electrón resultante posee una energía cinética (T) aproximadamente igual a la diferencia entre los dos fotones, despreciando la energía de ionización de la capa implicada. T= hv -hv´ El electrón desprendido surge proyectado hacia delante, con un ángulo menor de 90º mientras que la radiación dispersa puede surgir en cualquier dirección. La absorción por efecto Compton se produce con mayor frecuencia a energías incidentes de mediana intensidad(entre 500 KeV y 5 MeV para el plomo). La atenuación por el efecto compton disminuye lentamente según aumenta la energía del fotón, aunque es independiente del material absorbente. El electrón y el fotón forman un ángulo que será más agudo cuanto mayor sea la energía incidente. MAGNITUDES Las radiaciones nucleares, además de diferenciarse por su constitución, también lo hacen por las interacciones que producen en la materia. Cuanto más pesadas son las radiaciones, menor es el recorrido en la materia y mayor la cantidad de energía cedida por unidad de recorrido, magnitud de gran importancia, ya que de ella depende el daño producido por la radiación en el medio que atraviese, que está además, relacionado con la ionización producida. Entonces se presentó la necesidad de definir una magnitud que sirviese para medir esa radiación, así se definió la exposición, que es la capacidad de ionización de una radiación por unidad de volumen de aire. La unidad fue el "roentgen". Como la energía de la radiación se absorbe en los materiales que atraviesa, surgiendo de esta manera una nueva magnitud, la dosis absorbida , definida como la energía transferida por la radiación y absorbida por unidad de masa material, ésta unidad se denomina gray(Gy) equivale a 100 rad. Para considerar los efectos que la radiación produce en los organismos biológicos se ha definido la dosis equivalente que es el producto de la dosis absorbida por un factor de calidad de la radiación, se ha definido como el sievert (Sv). En el I:C:R:P:se estableció el concepto de dosis equivalente efectiva, es consecuencia de que el riesgo para cada persona irradiada es proporcional a la suma de las dosis equivalentes recibidas por cada tejido u órgano y que la radiosensibilidad es distinta para cada uno de ellos. EQUIPAMIENTO UTILIZADO EN MEDICINA NUCLEAR EQUIPO DE CONTAJE EXTERNO Es el equipo más simple usado en Medicina Nuclear.Es utilizado para medir la captación de un determinado radiofarmaco por parte de un órgano, ya sea de forma total o relativa. Consta de : Cristal de centelleo (es un cristal de INa (Tl)) Componentes electrónicos: tubo fotomultiplicador, preamplificador, amplificador, selector de señal, analizador multicanal, contador. Colimador de un solo agujero El cristal de centelleo es la base del detector.Pero para obtener la información es necesario acoplar un dispositivo electrónico el tubo fotomultiplicador, cuya función es convertir las señales luminosas en eléctricas. Consiste en un fotocátodo que se encuentra a la salida de los destellos del cristal, una serie de dinodos colocados en una disposición especial y un ánodo, todo ello encerrado en un tubo de cristal al que se le ha hecho el vacío.Los electrones generados por efecto fotoeléctrico son acelerados hacia los dinodos por aplicación de una diferencia de potencial entre el fotocátodo y el dinodo (entre 50 y 100 V). El proceso se repite tantas veces como diodos hay en el tubo fotomultiplicador hasta llegar al ánodo. Estos electrones generan una corriente eléctrica, que por ser de muy poco voltaje requiere ser amplificada varios voltios antes de que pueda ser analizado o procesado. El amplificador aumenta el voltaje de la señal en una relación denominada ganancia. Las señales así amplificadas llegan a un selector de señal, que deja pasar solamente aquellas que tienen un voltaje situado dentro de un rango preseleccionado; aquellas señales con voltaje fuera de ese rango, son rechazadas. Los pulsos así seleccionados pasan a un dispositivo de contaje, que puede ser un contador que recoge el número de pulsos producidos en un tiempo preseleccionado o el tiempo que tarda en producirse un número de pulsos preselecionados.En detección externa hay que seleccionar la radiación que proviene de un área o volumen pequeños por lo que hay que sacar los fotones originados fuera de la zona de interés, esto se realiza por medio de la colimacion. El colimador se coloca delante del cristal de centelleo por donde penetra el haz de radiación hacia el cristal, con lo que se limita el campo visual, reduciéndolo al área de interés. La sensibilidad del contaje es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre cristal y fuente radiactiva. GAMMÁGRAFO LINEAL Ó ESCÁNER Consta de un contador de centelleo similar al descripto anteriormente, pero su objetivo no es el de establecer contajes de actividad, sino el de obtener imágenes en un plano que muestran la distribución de actividad en el órgano que ha captado el radiotrazador. Se diferencia del equipo de contaje externo en tres cosas: 1. La presentación de los datos no se hace en forma de cifras sino de señales en color o en escala de grises sobre un registro gráfico. Esta escala de grises dependerá de la intensidad de actividad en el punto del órgano cuya captación está midiendo. 2. El detector va unido solidariamente a éste sistema de registro y ambos están dotados de un movimiento de rastreo, en las dos direcciones del plano, sobre el órgano a estudiar. Se trata de medir la actividad en cada punto del mismo, para obtener información sobre la distribución del radiotrazador. 3. El colimador utilizado es multiperforado y focalizado. Un parámetro a tener en cuenta en éste equipo es la velocidad de rastreo (VR) que dependerá de la densidad de información que deseamos (DI), la actividad en el punto más caliente (APC) y el espacio de desplazamiento vertical (interlíneas L) VR= APC (ctas / min) DI (ctas /cm2) * L (cm) CÁMARA GAMMA Descripción y teoría de la cámara gamma La cámara gamma es un dispositivo diseñado para generar imágenes fisiológicas a partir de captar la radiación producida por los radiofármacos administrados. Cámara Gamma La cámara gamma es el principal instrumento para obtener imágenes que se usa actualmente en medicina nuclear. La función básica de la cámara gamma es proporcionar una imagen del radionucleido inyectado en el paciente. El radionucleido emite rayos gamma que pueden escapar del cuerpo y así ser detectados por la cámara gamma. Ella esta formada por un detector, que detecta rayo gamma y determina su ubicación y energía. Este es ulteriormente procesado por la electrónica de la consola antes de ser visualizado por un tubo de rayos catódicos para exponer una película o ser captado por la memoria de una computadora para su visualización en un monitor o una película. Consideremos el comportamiento de un solo rayo gamma para comprender la operación básica de la cámara: Al desintegrarse un radionucleido en el paciente, emite un rayo gamma que se dirige hacia el detector. Debe pasar por el colimador, el que asegura que solo alcancen el detector los rayos gamma que viajan en un ángulo especifico con respecto al cristal detector. El cristal de ioduro de sodio (INa(Tl)) convierte los rayos gamma en luz. Los tubos fotomultiplicadores convierten la luz en señales eléctricas, estas señales se usan para determinar la posición y la energía de los rayos gamma. Si la señal de energía entra dentro e un rango de energías especificadas por la ventana e energía del analizador de altura de pulsos, en la pantalla del tubo de rayos catódicos aparece un solo flash de luz, en una ubicación correspondiente a la posición del rayo gamma.Una gran cantidad de rayos gamma detectados se usan para formar una imagen del órgano que se investiga . COLIMADORES: El colimador generalmente más usado es el de agujeros paralelos. Está formado por un gran número de pequeños agujeros separados por finos tabiques de plomo (septa) que son paralelos entre sí y generalmente perpendiculares a la cara del cristal.El diseño de un colimador es siempre un compromiso entre la resolución, la sensibilidad y la energía máxima que puede usarse con el mismo.Mientras mayor sea el diámetro del agujero, mejor será la sensibilidad pero menor la resolución. Los parámetros que determinan la resolución y la sensibilidad de un colimador de agujeros paralelos son: el diámetro del agujero (D), la longitud (L), el grosor de los septas (T), la distancia de la fuente desde el colimador (H) y la forma del agujero. Agujero septas (L) (D) (T) (H) fuente La resolución del colimador, en términos del ancho a la mitad de altura (FWHM), es proporcionada por la ecuación: R ©= D* (L+H) L Valores mayores de R © significan peor resolución, R© se vuelve mayor si se aumenta el diámetro del agujero D o si se disminuye la longitud del agujero L. También la resolución empeora si se aumenta la distancia colimador paciente, H, lo que destaca que el colimador debe estar lo más cerca posible del paciente. La sensibilidad de un colimador, es decir, la fracción de rayos gamma que pasan por el colimador, es proporcionada por: S= C*D4 (L*(D+T))2 Donde S es la sensibilidad del colimador C es una constante determinada por la forma del agujero. D es el diámetro del agujero L es la longitud del agujero T el grosor del plomo de los tabiques (plomo entre los agujeros) El grosor T de los tabiques de plomo es determinado por la mayor energía gamma que será detectada, por el colimador. A mayor energía se requiere mayor grosor de plomo para absorber los rayos gamma, con ello mayor grosor de las septas. El grosor varía desde 0,2 mm para radionucleídos de baja energía tales como el 99mTc , hasta aproximadamente 1,5 a 2 mm para una energía de 367 KwV del 131I y otros isótopos con energías mayores a 400 KeV. Valores mayores de sensibilidad significan mejor sensibilidad. Por eso la sensibilidad puede mejorarse con el aumento del diámetro del agujero y la disminución de la longitud del agujero, sin embargo se empeorará la resolución. La sensibilidad puede mejorarse un poco sin afectar a la resolución por medio de agujeros cuadrados o hexagonales por tener una C mayor. La sensibilidad no cambia mientras se aleja la fuente del colimador. Importante: la posición en que coloque el colimador determinará si la imagen que toma es buena, o si la falta de resolución hará difícil o casi imposible para el médico, interpretarla correctamente. El intercambio entre resolución y sensibilidad se resume en la siguiente tabla Resolución Sensibilidad Mayor diámetro del agujero D Mayor longitud del agujero L Peor Mejor Mejor Peor El colimador pinhole es muy importante para obtener imágenes de órganos pequeños, tales como tiroides. Puede brindar una magnificación del órgano (aumento de tamaño de la imagen del órgano) así como una resolución mejorada para órganos pequeños. Este colimador posee un solo agujero, el mismo generalmente se encuentra a una distancia (L) de 20 ó 30 cm. Y su diámetro oscila entre 2 y 8 mm. A mayor diámetro del orificio, mejor sensibilidad pero peor resolución Determinar la distancia óptima entre el colimador pinhole y el paciente es un poco más complicado porque si bien tanto la mejor resolución como la mejor sensibilidad se logran poniendo la fuente tan cerca del colimador como sea posible, la magnificación de la imagen se halla también en función de la distancia del colimador.Esto agrega una contra a la distancia colimador – órgano.Si la distancia es demasiado corta el factor de magnificación resultante causaría un aumento del órgano a tal punto que sólo una pequeña parte del órgano entraría en el campo de visión de la cámara. Por esa razón, el aumento que se necesita de un órgano también determina la distancia paciente colimador. Los colimadores convergentes y divergentes poseen miles de agujeros pero no paralelos, sino que poseen un ángulo para converger en un punto focal. El colimador convergente proporciona cierta magnificación de la imagen en cambio en el divergente se produce en el cristal una proyección del órgano más pequeña. SELECCIÓN DEL COLIMADOR La selección del colimador está acotada en primer orden por la energía del radionucleido a utilizar. En segunda medida de la resolución y sensibilidad que se desea obtener en la imagen a adquirir. Como regla general, la resolución y la sensibilidad de un colimador poseen una relación inversamente proporcional. Clasificación: Según la Energía: (acá lo importante es la longitud de las septas) De Alta energía ..... > 300 keV..... I131(365 KeV) De Mediana Energía .. 160-300 keV... Ga 67 (300, 185 y 93 KeV) De Baja Energía ..... < 160 keV..... Tc99m (140 KeV), Tl201 (70 80 KeV) En general, los colimadores de alta y mediana energía son de Todo propósito.Esto se debe a que la dosis administrada a los pacientes en estos casos es baja, y de esta forma se aumenta la sensibilidad del sistema (colimador-cámara-software) con una degradación mínima en la resolución espacial. Cada pico de energía está presente con distintos porcentajes de abundancia: 36% (93 KeV), 20%(185 KeV) y16% (300 KeV) (es el ejemplo del Ga) Según: resolución Ultra Alta Resolución Alta Resolución Propósitos generales Alta sensibilidad ALTA SENSIBILIDAD (AS / HS): Son colimadores con pocas septas y cortas. Esto les permite captar mayor cantidad de información a expensas de una peor resolución. TODO PROPÓSITO (TP / LEAP, GAP): Es un colimador que tiene una relación de compromiso entre sensibilidad y resolución. Es uno de los más utilizados. Se usa generalmente para ESTUDIOS DINÁMICOS y de baja resolución. ALTA RESOLUCIÓN (AR / HR): Estos tienen más septas, o son más largas. De esta manera, precisan la ubicación del evento radioactivo. Así la imagen posee mayor definición (mayor resolución), y para esto descarta gran cantidad de eventos, aumentando el tiempo de adquisición(menor sensibilidad) Estos son los más utilizados para ESTUDIOS ESTÁTICOS. ULTRA ALTA RESOLUCIÓN (UAR / UHR): Aquí las septas se encuentran aún más juntas o son más largas. Suele utilizarse cuando no se dispone de un equipo tomográfico y/o de un Pinhole para resolver áreas pequeñas o estructuras muy cercanas entre sí. También son muy utilizados en SPECT. CRISTAL Los rayos gamma que pasan por el colimador se encuentran luego el cristal de INa(Tl). La función principal del cristal es convertir los rayos gamma en luz. Para que el cristal emita luz a temperatura ambiente es necesario el agregado de impurezas de Talio al cristal de INa, sin esto no produciría luz y, por lo tanto el cristal no sería usado en las cámaras gamma. Estos cristales se usan casi exclusivamente en las cámaras gamma por las siguientes razones: Los cristales de INa(Tl) son muy eficaces para energías típicas (por ejemplo, 140 keV para 99mTc) que se usan para obtener imágenes en medicina nuclear, es decir convierten en luz un gran porcentaje de los rayos gamma que alcanzan el detector.Poseen una elevada salida de luz que ayuda a determinar en forma precisa la energía y la posición de la interacción del rayo gamma en el cristal.La luz que produce el cristal puede ser también detectada con facilidad por los tubos fotomultiplicadores. Son generalmente de 6,3 mm. a 16 mm de espesor. Cuanto más grueso es el cristal, más eficaz será la detección de los rayos gamma y, en consecuencia, la sensibilidad, particularmente en los casos de energías más altas de rayos gamma, pero empeorará la resolución. Los cristales pueden ser circulares como rectangulares con tamaños que van desde diámetros de alrededor de 15 cm. ( para cámaras de campo visual reducido) hasta más de 50 cm. para cámaras de campo visual grande, por lo tanto el cristal es un disco grande pero delgado lo que hace que sea muy fácil de dañar, ya sea por impacto mecánico como por un rápido cambio de temperatura. El cristal es también higroscópico lo que significa que absorbe agua fácilmente. Cualquier humedad que sea absorbida lo volverá amarillo y disminuirá su eficacia. Por eso es que se encuentra encapsulado en una cápsula de aluminio y sellado por una lámina de vidrio al costado, a la que se acoplan los tubos fotomultiplicadores. Por lo tanto, para el técnico, es muy importante tomar éstas precauciones: Siempre que sea posible, dejarlo acoplado al detector. Si el colimador debe quitarse, para control de calidad, por ejemplo, cubrirlo con otra tapa protectora para evitar golpes o que algo caiga sobre él. Evitar grandes cambios de temperatura en el cuarto de la cámara gamma y siempre que pueda, dejarlo colocado. Evitar la contaminación del cristal. Aunque esto no daña el cristal, inutiliza la cámara gamma por uno o más días, hasta que la contaminación haya decaído. Evitar la limpieza del cristal, puesto que los soluciones que pueden ser utilizadas podrían causa cambios de temperatura y causar la rotura. TUBOS FOTOMULTIPLICADORES Los tubos fotomultiplicadores convierten la luz producida en el cristal en una señal eléctrica que más adelante puede ser procesada por la electrónica de la cámara gamma. Por cada keV de un rayo gamma, el cristal produce aproximadamente entre 20 y 30 fotones de luz. Por eso para el 99mTc con una energía de 140 keV, se producen aproximadamente de 2800 a 4200 fotones de luz. Estos fotones se convierten por medio de los TFM en una señal eléctrica. El tamaño de la señal eléctrica de TM depende de lo siguiente: 1. El número total de fotones de luz que llegan al cátodo: el número de fotones que llegan el cátodo depende de la energía del rayo gamma (a mayor energías de rayo gamma mayor producción de fotones lumínicos) y también la distancia entre la interacción del rayo gamma en el cristal y el fotocátodo. Esto significa que a mayor distancia, menor cantidad de fotones.Esta propiedad puede usarse para estimar tanto la energía como la posición de la interacción del rayo gamma en el cristal. 2. El alto voltaje aplicado al TFM: para voltajes más altos, los electrones del cátodo y los diodos se aceleran más, lo que provoca mayor eyección de electrones y por lo tanto un mayor número de electrones alcanzan el ánodo. En forma ideal para tener una cámara bien sintonizada, la señal eléctrica de todos los TFM debería ser la misma para un número determinado de fotones lumínicos que llegan al cátodo. Determinación de energía. El cristal está cubierto por 19 a 91 tubos fotomultiplicadores de acuerdo a la edad de la cámara y al tamaño del campo visual de la misma.Obtendremos mejor resolución con más TFM pequeños que con menos TFM grandes. Por lo general el diámetro varía entre 5 y 7,5 cm. pudiendo ser circulares, hexagonales o cuadrados. Los miles de fotones son detectados no sólo por el TFM más cercano sino también por los circundantes.Por eso para obtener una señal que refleje el número total de fotones producidos en el cristal, las salidas de todos los TFM se integran, para generar la energía o señal Z. La amplitud de ésta señal es directamente proporcional al número total de fotones producidos por el cristal y, por lo tanto, la energía del rayo gamma. Principio Anger A cada TFM se le asigna un factor de ponderación que se determina por su distancia al centro del cristal, los factores de ponderacion negativos se usan para los TFM que están a la izquierda de la línea central y los factores de ponderación positivos para los de la derecha .A mayor distancia de la línea central, mayor será el factor de ponderación.La señal de posición se calcula: ( W factor de ponderación ,O tamaño de la señal) Señal de posición=W7*O7+W8*O8+W9*O9+W10*O10 ( suponiendo que el rayo gamma interactúa en mitad de camino entre TFM 8 y 9) En la cámara gamma se requiere una posición bidimensional y por eso la posicicón en la otra dirección se calcula de forma similar. Los factores de ponderacion generalmente se logran mediante una red de resistencias y capacitores que forman el circuito de cálculo de posición. Este circuito produce dos señales, la señal de posición X que da la posición en el eje X y la señal de posición Y para la ubicación en el eje Y y+ 2 22 x- x+ y- El diagrama ilustra un sistema de coordenadas típico para una cámara gamma (±X y ±Y)y se muestra un punto (4,2) con un valor de posición en X de +4 y en y de +2 esto me daría la posición en el detector. Discriminación de Energia. El propósito de la discriminación de energía, que realiza el analizador de altura de pulsos, es aceptar la mayor cantidad posible de cuentas sin dispersion y rechazar la mayor cantidad posible de cuentas dispersas. Esto se realiza por medio de la configuración de una " ventana", es decir, un umbral inferior y uno superior. Sólo de procesan y se visualizan aquellos rayos gamma cuya energía detectada se encuente por sobre el umbral inferior y por debajo del umbral superior de la ventana. Debido a la pobre resolución de energía de la cámara gamma, para aceptar la mayoría de los procesos sin dispersion, debe usarse una ventana relativamente grande, generalmente se usa ventana del 20%. En la práctica se usan ventanas suficientemente anchas para cubrir el fotopico cuando solo hay poca radiación dispersa, por ejemplo cuando se realiza la prueba de uniformidad de la respuesta en una cámara sin colimador con fuente puntual, en aire. CONTROLES DE CALIDAD DE LA CÁMARA GAMMA Los Controles de Calidad en Medicina Nuclear son fundamentales para obtener imágenes que representen lo más fielmente las patologías de los pacientes estudiados. Es esencial para todo buen técnico conocer los procedimientos necesarios para ejecutar los distintos controles, así como los fundamentos de los mismos. »En Cámara Gamma Planar: Uniformidad de Campo. Sensibilidad. Resolución espacial. Linealidad espacial. UNIFORMIDAD: Este parámetro representa la homogeneidad de la respuesta en los distintos puntos del campo de visión. Todos los equipos tienen correctores de la uniformidad. Los más modernos además efectúan una corrección de energía, logrando de esta manera la superposición de los espectros de cada uno de los PMT. Esto permite adquirir la información en ventanas energéticas de medición que cubren el mismo intervalo de energía de todos los PMTs. El mayor valor aceptado es 5% para imágenes planares . La uniformidad se debe controlar todas las mañanas con aproximadamente 6.000.000 de cuentas, sin colimador, con fuente puntual. Esta se coloca en el centro y a aproximadamente cinco diámetros del colimador, para que todos los puntos del cristal reciban igual cantidad de fotones. Aunque hay diferencia ente los extremos del cristal, es de apenas del 1% y está debajo del error estadístico que le pido a la fuente, entonces llega de manera homogénea. Linealidad Espacial; Es el parámetro que representa la correspondencia entre la señal de posición en la imagen y la ubicación real del evento radioactivo en el cristal. La mayoría de las cámaras usan un circuito de reposicionamiento que corrige la posición errónea. Este factor influye en la Uniformidad de Campo. RESOLUCIÓN ESPACIAl: Es la distancia mínima necesaria entre dos puntos para que esos dos puntos sean reconocidos como independientes. Este parámetro depende de la resolución intrínseca de la cámara, de la resolución del colimador, y en caso de SPECT del algoritmo y del filtro de reconstrucción cuando se mantiene una alineación correcta. Su valor límite es entre 8-18 mm, cuando la resolución intrínseca es del orden de 4-5 mm. TIEMPO MUERTO: Es el parámetro que se refiere al tiempo mínimo que debe pasar entre dos eventos para que estos sean identificados independientemente. Esto se debe a la refractariedad del cristal (necesita 10-8 seg. para reexitarse) y la recuperación de los PMTs. SENSIBILIDAD: Es el parámetro que se refiere a la capacidad de detectar la mayor cantidad de eventos radiactivos emitidos por la fuente. CONTADORES DE POZO Sirven para medir la actividad existente en una muestra biológica y se utiizan en las pruebas de diagnóstico nuclear in vitro. Los contadors de pozo gamma constan de un sistema idéntico al de un equipo de contaje externo, ya descripto, en el que existe un orificio en su cristal de INa(Tl) con objeto de colocar un tubo con la muestra a medir lo más próximo al centro del cristal. Un parámetro de calidad a tener en cuenta en éstos equipos es la eficiencia total, compuesta por eficiencia intrínseca y eficiencia geométrica. E(intr.) = N° de fotones detectados por el contador / N° de fotones incidentes en el cristal Depende del tamaño del cristal y de su coeficiente de atenuación lineal. Cuando nos referimos únicamente al contaje en un fotopico determinado la efic. Intrinseca resultante se denomina eficiencia del fotopico. E(geom.) = N° de fotones incidentes en el cristal / N° total de fotones emitidos por la muestra Disminuye con la distancia entre la muestra y la superficie del cristal y aumenta con el volúmen eficaz del mismo.Por ello el cristal debe ser losuficientemente grande y la muestra colocada lo mas cerca de su centro y en contacto con la superficie detectora..También disminuye con el tamaño de la muestra, por lo que es aconsejable usar muestras de 1 ml. ó menores. En los equipos sólo se escapa del volúmen sensible una pequeña fracción de radiación por lo que la eficiencia geométrica es mayor del 95%.Las dimensiones del cristal suelen ser habitualmente de 1,75 pulgadas de diametro por 2 de altura con un orificio de 0,75 pulgadas de diámetro por 1,5 de profundidad. Para alta energías se usan cristales de 3*3 pulgadas. ADQUISICIÓN DE IMÁGENES La imagen se forma por la sumatoria de muchos destellos de luz superpuestos, cada destello correspondiendo a la localización del centelleo de la cámara. La imagen se divide en pequeños cuadrados o casilleros y en cada uno habrá cierto número de cuentas o centelleos ( eventos ) almacenados.. Este numero se almacena en la computadora. Para formar una imagen cada casillero se sombrea de acuerdo a una tabla de niveles de grises elegida para representar las cuents ( por ej. Pocas cuentas en blanco, muchas cuentas en negro o viceversa). Dado que los casilleros son suficientemente pequeños, la escala de grises en la imagen puede verse como si fuera una impresión sobre placa radiográfica. Esto quiere decir que hay 3 imágenes a considerar: 1 .- La imagen original de la cámara registrada en la plca. 2.- la imagen almacenada como un grupo de números en el disco o en la memoria de la computadora. 3.- La imagen final visualizada usando niveles de grises ( o colores) para representar cuentas en cada pequeña área de la misma. Va gráfico Las computadoras representan internamente los números utilizando grupo de "llaves". La memoria de acceso aleatorio (RAM) puede considerarse como un gran conjunto ordenado de millones de llaves, cada una de los cuales puede estar encendida o apagada ( on - off ). Cada una de estas llaves se denomina "bit" ( binary digit) , ocho bits consecutivos forman una unidad funcional llamada byte) 0 1 2 3 4 5 6 7 Un byte está formado por 8 bits . Un único bit sólo puede representar dos elementos diferentes de información (0 ó 1). Un byte puede almacenar 2n ó 256 elementos diferentes de información, cada uno con un patrón único de 8 bits. La computadora puede agrupar dos ó más bytes para formar una entidad llamada word. El numero de bytes por word varía según el tipo de computadora ; existen algunas de 16 y 32 bits: las primeras con 16 bits (2 bytes) por word mientras que en las segundas un word está constituido por 4 bytes. En general el mayor entero que puede almacenarse en n bits es 2n-1. Las cuentas registradas por una cámara gamma pueden ser almacenadas en la memoria de una computadora en un byte ( limitando el máximo valor a 255 ) o podía ocupar un word (con un valor máximo de 65.535)..Para una adquisición normalmente se necesitará el modo word dado que es habitual que se registren más de 255 cuentas en alguna parte de la imagen, aunque suele ser suficiente para imágenes dinámicas rápidas en la que la información se adquiere durante un tiempo corto. Función: Una computadora de medicina nuclear recoge y almacena informaciónde la cámara gamma, luego procesa esta informacion y presenta los resultados en una pantalla o un dispositivo de impresión. Los componentes básicos incluyen: Unidad Central de Procesamiento (CPU) para procesar los datos. Memoria de acceso aleatorio (RAM) que contiene programas y datos sobre los que operan. Dispositivos como discos y/o cintas para almacenamiento permanente de datos y programas. Una pantalla, teclado y mouse que permiten la interaccion entre el usuario y la computadora y la visualizacion de datos del paciente. Dispositivo de impresión. Interfase con la cámara gamma que permite a la computadora recolectar datos de ésta para formar la imagen.. La interfase con la cámara gamma. La cámara gamma produce 3 señales de voltaje simultáneamente cada vez que detecta un centelleo dentro del rango energético aceptable.Estas son las señales X,Y,Z. Las dos primeras representan las coordenadas donde ocurrió el evento y la última simplemente indica que ha sido detectado un centelleo válido. Superficie del detector de la cámara gamma ( o pantalla del osciloscopio/Monitor de la computadora) El voltaje X es proporcional a la posición del evento en la dirección X El voltaje Y es proporcional a la posición del evento en la dirección Y La señal Z normalmente es 0, pero es 1 si el centelleo ocurre dentro de la ventana de energía. La computadora digital como dispositivo de adquisición de imágenes en medicina nuclear necesitó un dispositivo especial para actuar como interfase entre la cámara gamma analógica y la computadora.Es decir que hay que interponer una interfase que pueda convertir los voltajes analógicos producidos por la cámara gamma en magnitudes digitales que la computadora pueda comprender. Esto es realizado por lo que se denomina interfase de la cámara gamma, un conversor analógico - digital. ¿Cómo usa la computadora la salida del par de coordenadas digitales de la interfase de la cámara gamma para formar una imagen? Consideraremos primero la adquisición de una única imagen. A esto se lo denomina adquisición en modo estático. Antes de la adquisición el operador seleccionará el tamaño de la matriz necesario, decidirá si a cada elemento de la matriz se le asignará un pyte o un word, y definirá el criterio para determinar la adquisición. Supongamos que elige una matriz de 128 x 128 byte, y que eligiera terminar el estudip después de un minuto, entonces la computadora configura una matriz de 128 x 128 byte en la memoria y asigna a cada byte un valor 0. Esta matriz incluye la totalidad del campo visual de la cámara. La interfase de la cámara automáticamente producirá coordenadas en el rango de 0 a 127. Suponemos que la coordenada (0,0) corresponde al ángulo inferior izquierdo de la matriz y que la coordenada (127,127) al ángulo superior derecho. Cada par de coordenadas que emergen de la interffase de la cámara gamma corresponderá a un elemento de la matriz. Cada vez que un par de coordenadas emerge de la interfase, el evento correspondiente se registra mediante el aumento del valor contenido en dicho pixel. La elección de asignar un byte o un word a cada pixel condiciona el máximo numero de cuentas que pueden registrarse en un elemento cualquiera de la matriz, como ya vimos un byte almacena 255 cuentas y un word hasta 65.535 cuentas . Es decir que siempre que las cuentas de un elemento de la matriz esceda el número de 255, debe usarse el modo word en vez del modo byte. ¿Cómo sabemos que el tamaño de matriz elegido es el adecuado? Para asegurar que no perdemos resolucion, la distancia entre los centros de dos pixeles adyacentes(equivalente al tamaño del pixel) debe ser la más pequeña que la mitad de la resolución o ancho a mitad de altura (FWHM). Si es meyor que éste valor entonces no podremos preservar la resolución y perderemos información que puede ser iimportante para el diagnostico, la que no se quiere es que la imagen digital sea peor que la original; sin embargo si el tamaño del pixel es más pequeño que la mitad de la resolución no se obtendrá información adicional; la imagen puede verse más linda dado que los ixeles son más pequeños, pero no se obtiene información adicional al utilizar matrices más grandes. Esto es importante. Por ejemplo: si la resolución de la cámara (FWHM) es 8 mm. esto significa que podemos distinguir dos fuentes puntuales separadas por dicha distancia.Para preservar esta informacion en una imagen digital necesitamos tener 2 pixeles por FWHM.( es decir un pixel menor de 4mm.). Si el tamaño de cámara es de 400 mm. entonces necesitaremos un tamaño de matriz de al menos 400/4= 100 pixeles de ancho( es decir el tamaño de la matriz es igual al tamaño del detector dividiso por el tamaño del pixel). Por lo tanto en este caso deberíamos usar un tamaño de matriz de 128 x 128, dado que 128 es mayor que 100. Si elegiéramos 64x64 el tamaño del pixel sería mayor de 4 mm. y en consecuencia perderíamos resolución. Adquisición dinámica En el caso de los estudios dinámicos, se adquiere una serie de imágenes a una frecuencia predeterminada y durante cierto período total (por ej.; una imagen cada 10 s durante 600s)La computadora prepara dos matrices separadamente en la memoria, cuando comienza la adquisición, los eventos se almacenan en la primer matriz, ni bien termina el tiempo de la primer imagen la computadora cambia a la segunda matriz, mientras se acumulan los eventos de la segunda imagen, el contenido de la primer matriz se transfiere al disco y sus elementos vuelven a cero. De este modo las dos matrices alternan su tarea para asegurar que no se pierda ninguna cuenta. La frecuencia con la cual se adquieren las imágenes se denomina “velocidad de cuadro”. Visualización: el dispositivo de visualización es una parte importante de cualquier sistema de computación en medicina nuclear, sus características físicas y el modo en que se utiliza influyen en la calidad de la información que se presenta al médico. La mayoría de las computadoras de MN viene con una escala de 256 colores, que resulta suficiente para las aplicaciones en general. Existen diferentes escalas de colores: Black-white(blanco-negro) lineal Black-white logarítmica Combinaciones de colores primarios (rojo – azul - amarillo) La manera más común de representar la imagen es aquella en la cual las cuentas del pixel guardan relación lineal con respecto al índice de colores, es decir a mayor concentración de fotones en una zona del cristal le corresponde una zona de mayor brillo en la imagen. La tabla o escala utilizada contiene un cierto número n de colores o matices de gris, el rango de cuentas contenidas en la imagen se divide en n bandas del mismo ancho. Los pixeles con cuentas que se encuentren en la misma banda se representan con el mismo color. Umbrales :la manera óptima de visualizar una imagen es asignar todos los colores disponibles al rango de cuentas que nos interesa. Al aplicar un umbral a una imagen podemos variar el rango de cuentas al que se aplicará la escala. Al aplicar un umbral superior reducimos el límite superior de cuentas, se puede hacer de dos maneras; a) asignar la máxima intensidad a los pixeles con valores por encima del umbral superior(blanco en la escala de gris); b) asignar la mínima intensidad a estos pixeles (negro en la escala de gris). También se puede aplicar un umbral inferior, en este caso se eliminan los pixeles de menor valor o actividad de fondo. Pueden utilizarse ambos umbrales al mismo tiempo pero el superior siempre debe ser mayor que el inferior. Es importante notar que cuando colocamos un umbral a la imagen eliminamos parte de la información de la pantalla, por lo tanto debe realizarse con cautela a fin de conservar información diagnóstica útil. Cada pixel puede almacenar sólo una cantidad limitada de cuentas, cuando el número de cuentas excede el máximo valor que un pixel puede contener entonces se produce la saturación. Cuidados: las condiciones para una correcta operación de las computadoras incluyen la temperatura, humedad, campos electromagnéticos, fuentes de alimentación y limpieza. a)debería instalarse un sistema de refrigeración adecuado para mantener una temperatura de unos 16° C para evitar sobrecalentamiento. Las computadoras y las cámaras no deberían instalarse en ambientes donde existen potenciales oscilaciones de temperatura. b)la humedad ambiente debería ser moderada, es aconsejable un nivel relativo de aproximadamente 50%. c)las computadoras y los dispositivos de almacenamiento magnético deberían mantenerse alejados de fuentes generadoras de campos electromagnéticos. d)la higiene ambiental es importante, el polvo y la suciedad crean problemas en las fuentes de alimentación, las plaquetas electrónicas y en particular los discos. 1. ARTEFACTOS Y FUENTES DE ERROR Existen casos en los que la imagen obtenida no representa la real distribución biológica del radiofármaco en el organismo. Esto puede deberse a varios motivos. Se pueden definir tres tipos diferentes de artificios según el origen: 1) Por alteraciones en el funcionamiento del sistema 2) Por fuentes activas 3) Por elementos atenuantes de la radiación gamma. El primer tipo es el más fácil de detectar dado que rutinariamente se efectúan controles de calidad del sistema. En los mismos es fácil detectar artificios en la adquisición de origen electrónico, mecánico, etc. El segundo caso se refiere a contaminaciones externas del paciente (ropa), infiltraciones (Brazo, etc.), fuentes radioactivas en jeringas o algodones que quedan en el campo de visión de la cámara. Por último, el tercer caso se refiere a blindajes provenientes de la ropa, prótesis o instrumentos médicos implantados. Ante un acontecimiento como estos, hay que diferenciar el origen de los mismos antes de continuar con la adquisición de las imágenes. RADIOFÁRMACOS 1.Características Se denominan radiofármacos a aquellas preparaciones radiactivas que se utilizan con fines diagnósticos, de investigación o terapéuticos. Estos a su vez pueden ser divididos en dos grupos: a) Radionucleidos primarios: soluciones de compuestos inorgánicos del elemento respectivo (ej. 131INa, 201 TlCl) b) Compuestos marcados: el isótopo está unido a una molécula, también llamado ligando (ej. : 99mTc-DTPA, 99mTc MIBI) Para los estudios de tiroides los utilizados son: 131 INa, 99mTc como pertecneciato,99mTcMIBI. 131 INa: es el más usado, en estudios de tiroides. Su vida media es de 8,04 días. Una emisión gamma principal de 354 keV, una partícula β principal con un máximo de energía de 0,61 MeV y un rango en tejido de 0,8 mm. La administración se realiza por vía oral. Se expende comercialmente por dosis solicitada por el servicio, el cual deberá tener una licencia apropiada para su uso, como así también el responsable del servicio. 99m Tc: es el más usado en MN. Se presenta comercialmente como generador de 99 Mo/99mTc (los generadores emplean radioisótopos madres de vida relativamente larga que al decaer producen el isótopo hija, también radiactivo, pero con una vida media física corta y fácilmente extraíble del generador.) En este caso el Tecnecio se obtiene bajo la forma de anión pertecnectato (99mTcO4). El Mo tiene una vida media de 67 hs, y decae por β- emisión γ a 99 m Tc, que tiene una vida media de 6 hs. y decae por transición isomérica a 99Tc con una emisión gamma de 140 kev de energía que es la utilizada para el procedimiento. 2. Normas de seguridad Posteriormente al descubrimiento de los rayos x en 1895, surgió la necesidad y con ella el concepto de radioprotección. En la década del 30, aparecieron las primeras recomendaciones sobre radioprotección a nivel internacional. Se han hecho numerosos estudios sobre los efectos biológicos de las radiaciones. Los rayos x y gamma tienen una energía suficiente para producir alteraciones químicas en el organismo, por esto se llaman radiaciones ionizantes. Los organismos reguladores, generalmente, no tienen una actitud formativa o informativa, sino que se limitan a cumplir las normas. El resultado es que quien trabaja con fuentes de radiación lo hace tratando de cumplir con los reglamentos aplicables a sus tareas, sin desarrollar una actitud para protegerse a sí mismos y a los demás, subestimando los riesgos en algunos casos. Hay dos situaciones que pueden generar exposición a la radiación: la irradiación (la fuente esta fuera del cuerpo) y la contaminación (el material radiactivo ingresa al organismo, ya sea por inhalación, ingestión o a través de la piel). En el caso de la irradiación, hay que combinar en forma racional: tiempo – distancia – blindaje; para evitar la exposición innecesaria. En el caso de la contaminación es diferente. Si lo que se quiere aprovechar es la radiación proveniente de la fuente, lo ideal es que este contenida en un recipiente hermético y blindado hasta su uso. Al trabajar con fuente no selladas, es necesario actuar sobre el ambiente, trabajando bajo campanas o cajas de guantes, complementando con el uso de protecciones personales como guantes, máscaras, etc. Las consecuencias de un accidente las pueden sufrir los pacientes, los trabajadores y aún miembros del público. Estos serán mas graves cuanto más tiempo se tarde en advertir que ocurrió. La seguridad debe basarse en características intrínsecas de las instalaciones, rutinas de trabajo establecidas, ventilación sistemas de contención, medida de limpieza. Normas para el laboratorio de radioisótopos: - En la zona de trabajo no se debe comer, beber, fumar, ni hacer uso de cosméticos. - No se deben hacer operaciones como pipetear, humedecer etiquetas, etc. directamente con la boca. - Todas las operaciones con materiales radiactivos se harán con guantes. - Finalizado el uso de determinado material (pipeta, varilla, etc.) este deberá colocarse en bandejas para su posterior lavado las cuales deberán estar rotuladas como activa o inactiva según corresponda. - Los desechos radiactivos se colocaran en recipientes preparados para tal efecto. - El lavado del material contaminado se realizara únicamente en piletas reservadas para tal fin. Si se produce la contaminación en el lugar de trabajo, se procede de la siguiente manera: - Avise al responsable de área. - Si se contamino las manos o cualquier superficie expuesta lávese con abundante agua fría y jabón, verificando luego de cada lavado la disminución de la contaminación. - Verifique que el guardapolvo y su ropa no estén contaminados. - Una vez que usted se ha descontaminado preocúpese por sus compañeros. Seque la zona donde se produjo el derrame. - Con un marcador indeleble encierre la zona donde se produjo el derrame y en el interior indique: a) Isótopo derramado b) Fecha y hora en que se produjo el accidente. c) Actividad aproximada en la fecha y hora en que se produjo el derrame. PROTOCOLOS CAPTACION TIROIDEA : El radioisotopo ideal I-123 como ioduro de sodio T 1/2: 13 hs. Radiación gamma: 159 KeV Actividad a administrar: 50-100 µCi. Dadas las dificultades en la obtención de I-123 limitadas a laboratorios situados en las cercanías de los centros de producción, se emplea generalmente I-131 como ioduro de sodio T 1/2 : 8,04 dias Radiación gamma principal: 360 KeV Actividad a administrar: 10-20 µCi Dosimetría: (rad/mCi) Asumiendo una captación tiroidea de radioiodo 20-25% y de 1,7 a 2,2 % para Tc-99m I-123 TC-99M I-131 TIROIDES 10-13 0,200-0,220 1200-1300 OVARIOS 0,024 0,017 0,280 TESTICULOS 0,017 0,012 0,250 MEDULA OSEA 0,135 '.'22 0,680 CUERPO ENTERO 0,030 0,013 0,450 Equipamiento ( ya descripto) Preparación del paciente: Paciente en ayunas de 4 a 6 horas. En el caso de utilizar vía intravenosa (para Tc-99m) obviar ésta indicación. Se debe interrogar al paciente sobre medicamentos que pudiesen contener iodo o competidores del mismo en la bomba tiroidea de ioduros pués pueden modificar la concentración u organificacion tiroidea del radioiodo. En el caso del sexo femenino, durante su periodo de fecundidad, debe interrogarse sobre la última fecha de menstruación y posibilidad de embarazo. Preparación de las actividades a administrar y del testigo Generalmente se usa una solución madre del trazador que contiene la actividad a utilizar en un volumen prefijado, por ejemplo 10 uCi/ml, de preferencia en agua destilada. La actividad se administra al paciente por vía oral, y se coloca en un envase de plástico de superficie no absorbente en un volumen de 30-50 ml de agua que se hace ingerir al paciente; una vez ingerida la solución radiactiva se agregan al envase 50 ml de agua corriente que hacen beber al paciente. Debe continuar el ayuno hasta la captación temprana. El testigo está constituido por una actividad igual a la administrada al paciente, colocada en un envase de plástico no poroso o vidrio, de 30 ml. De volumen, cilíndrico de aproximadamente 3 cm de diámetro por 8 cm. de altura con cierre hermético. Técnicas de medición: Captación tiroidea de I-131 La medición de la actividad tiroidea puede realizarse a distintos lapsos generalmente se elige una medición temprana a la primera o tercera hora y una tardía a las 24 o 48 horas. El paciente debe estar sentado con la cabeza apoyada sobre soporte adecuado que mantenga la distancia con el detector. Realizar el conteo de la actividad en cuello colocando el detector a una distancia cristal piel de 25 cm. , obteniéndose un número de cuentas estadísticamente significativo, llevando el dato a cuentas por minuto. Esta medición la denominamos" actividad tiroidea bruta" pues es la suma de la actividad tiroidea y extratiroidea en cuello. Para restar el "fondo" y la actividad extratiroidea repetimos la medición colocando un filtro de plomo de 10 cm.x10 cm.x 2cm. delante de la tiroides La actividad tiroidea neta es igual a act. Tiroidea bruta menos el fondo. Medir el testigo tiroideo, colocado en un fantoma del cuello cilíndrico de lucite de 15 cm. de diámetro por 12-15 cm. de altura sólido o lleno de agua, que muestra adherido a una de sus paredes una cavidad que lo contenga con el objeto de reproducir la misma geometría. Se obtienen así las cuentas por minuto brutas del testigo. Repetir la medición agregando el mismo plomo que se uso con el paciente y se logra así la actividad neta del testigo. El porcentaje de la captación se calcula: (Act. Tiroidea Bruta - Fondo) x 100 Act. Testigo Neta Captación tiroidea de Tc-99m El tecnecio como pertenectato es captado por la "bomba de ioduros de la tiroides, así como de las glándulas salivares y tal como ocurre con el yodo es concentrado en reemplazo del ion cloro por el aparato digestivo.A diferencia del yodo no es organificado, así que rápidamente es devuelto a la circulación y nuevamente incorporado. Su gran ventaja es su muy baja dosis de radiación. Radioisótopo: Tc-99m como pertecnectato de sodio T 1/2: 6 horas Radiación gamma: 160 KeV Actividad a administrar:< de 1 mCi Si bien se administra el trazador vía intravenosa puede hacerse por vía oral, en ambos caso se hace enjuagar la boca mediante buches antes de iniciar la prueba para eliminar actividad de saliva. El estudio se realiza a los 20-45 minutos Si bien pueden emplearse los equipos convencionales de captación teniendo cuidado de no cubrir con el filtro de plomo las glándulas salivares al realizar la segunda medición para descartar el fondo, es de mayor exactitud efectuar el estudio en cámara gamma. Se prepara el testigo con una actividad de alrededor de 100 uCi de Tc-99m, tratando de no sobrepasar dicha medida. En una jeringa se coloca alrededor de 1 mCi de Tc-99m midiéndose ambos, testigo y actividad paciente en un activímetro. Se coloca la actividad testigo en un envase de las características ya descriptas ( para I 131). Se inyecta la actividad trazadora al paciente e inmediatamente se mide la jeringa vacía que se resta a lo registrado en la jeringa llena para determinar la actividad neta administrada al paciente. Se establece el factor Pac/Test dividiendo Act. Neta Pac./ Act.Neta Test. A los 15-20 minutos se realiza una imagen del testigo de 1 minuto debajo de la cámara gamma e inmediatamente otra del mismo tiempo del paciente, guardando la misma distancia con el cristal. Tomar una imagen de fondo Realizar un area de interés sobre la tiroides y repetirla en la imagen del fondo y una tercera sobre el testigo. Determinar las cuentas de las tres áreas. Se calculan las c/m netas del paciente y del testigo, restándoles a ambas el fondo: si se realizan sucesivamente no hay que realizar las correcciones por decaimiento. Los valores de referencia de nuestro medio para normales son de entre 0,7 y 1,99; los hipotiroideos muestran valores bajos y los hiper valores altos con respecto a los normales. CENTELLOGRAFÍA TIROIDEA: La centellografía tiroidea consiste de una o más imágenes planares de la tiroides obtenidas con no mas 15-30 minutos post inyección intravenosa de 99m Tc (pertecnetato) o 3- 24 hs. después de la ingestión de 131 I Na Indicaciones comunes: ♦ Para relatar la estructura general de la glándula tiroidea (tamaño- forma y posición) Esto puede ser útil para distinguir la enfermedad de Graves de un bocio nodular tóxico, una distinción de significancia para determinar la cantidad de 131 I que debe ser administrada como terapia por hipertiroidismo ♦ Para correlacionar palpación tiroidea con descubrimientos centellográficos, para determinar el grado de función en un área clínicamente definida o nódulo ♦ Para localizar tejido ectópico (por ej. lingual) ♦ Para asistir en la evaluación de hipertiroidismo congénito ♦ Para evaluar una masa del cuello o subesternal. Puede ser útil para confirmar que la masa es tejido tiroideo funcionante. ♦ Para diferenciar tiroiditis (por ej. subaguda o silenciosa) e hipertiroidismo artificial de la enfermedad de Graves y otras formas de hipertiroidismo. Preparación del paciente: ♦ La concentración de radioiodo en la tiroides es afectada por varios factores, por lo tanto hay que evitar materiales interferentes como: a)medicaciones tales como hormonas tiroideas y agentes tiroideos, los cuales afectan el eje pituitario-tiroideo b)comida que contiene yodo(por ej. Algas marinas) y medicaciones(por ej, contraste iodado, amiodorane, betadina) ♦ Paciente en ayunas de 4 a 6 horas en caso de administrar yodo Información pertinente para realizar el procedimiento: ♦ Posibilidad de medicamentos interferentes ♦ Contraste iodado previo ♦ Ingestión de comidas ricas en yodo ♦ Datos preliminares de laboratorio, incluyendo resultados de test de función tiroidea ♦ Embarazo – lactancia (ante la duda realizar test de embarazo, recomendar no embarazar por el término de 30, días a partir de la prueba) ♦ Resultados de imágenes tiroideas previas ♦ Resultados de absorción tiroidea previa ♦ Radionucleidos administrados recientemente Radiofármacos a utilizar: 131 99m I Na Tc como pertecnetato Actividad a administrar: 131 INa: 180 µ Ci (vía oral) Pertecnetato 5mCi (vía endovenosa) Comparación de los radiofármacos para centellografía tiroidea: Radionucleido Tc pertecnetato Ventajas Desventajas No es organificado Mas barato La actividad en esófago o Más accesible estructuras vasculares Examinación más rápida puede ser engañosa Menos radiación Calidad de imagen pobre cuando la absorción es lenta Más costoso Mejor visualización de Menos disponible más tejido tiroideo rápido retroesternal Tiempos de scan más Provee mejores largos imágenes cuando la Menos conveniente absorción es lenta cuando son usadas imágenes tardías de 24 hs. 99m 131 INa Dosimetría (en adultos) 131 INa Actividad administrada MBq(mCi) 1,85-7,4 (0.05-0,2) Organo que recibe mayor radiación MGy/MBq(rad/mCi) 210 tiroides (780) Dosis efectiva mSv(rem) 6,6 (24,0) 99m Tc 75-370 (2-10) ♦ Técnica del estudio con 131 0,062 colon ascendente (0,23) 0,013 (0,048) INa Equipamiento: Cámara gamma, convencionalmente con colimador pinhole, con apertura de 5mm o menor. Colimador de alta energía Posicionamiento del paciente:en posición supina con el cuello extendido y apoyado en una almohada situada bajo sus hombros. En pacientes que no puedan estar en posición supina, el estudio puede ser realizado en posición sentado. Tiempo de imágenes: las imágenes pueden ser obtenidas 16-24hs. luego de la ingestión del radiofármaco Parámetros de adquisición: Con 131 INa:50.000 –100.000 cuentas o 10 min. Imágenes planares, matriz de 128x128. Vistas: anterior y oblicua. Es conveniente obtener una primera imagen anterior con zoom que cubra desde el mentón a la horquilla esternal y luego otra con un zoom más pequeño que cubra el área tiroidea y muestre una imagen aumentada de la glándula. Marcadores radiopacos o radioactivos pueden ser utilizados para identificar marcas anatómicas(por ej. Horquilla esternal, mentón) Control de calidad El control rutinario usado para las cámaras (fotopico, uniformidad) Fuentes de error: Contaminación local(ropa, cabello, colimador, cristal) Actividad esofágica(a veces es útil darle de beber agua para eliminarla) Para el estudio realizado con Tc - 99m Equipamiento Colimador de baja energía, alta resolución. Posicionamiento del paciente: en posición supina con el cuello extendido y apoyado en una almohada situada bajo sus hombros. En pacientes que no puedan estar en posición supina, el estudio puede ser realizado en posición sentado. Tiempo de imágenes: las imágenes pueden ser obtenidas 15-20 min. después de la inyección. Parámetros de adquisición: 100.000- 200.000 cuentas o 5min. no importa cual ocurra primero. Imágenes planares, matriz de 128x128. Vistas: anterior y oblicua. Es conveniente obtener una primera imagen anterior con zoom que cubra desde el mentón a la horquilla esternal y luego otra con un zoom más pequeño que cubra el área tiroidea y muestre una imagen aumentada de la glándula. Marcadores radiopacos o radioactivos pueden ser utilizados para identificar marcas anatómicas(por ej. Horquilla esternal, mentón) Control de calidad El control rutinario usado para las cámaras (fotopico, uniformidad) Fuentes de error: Contaminación local(ropa, cabello, colimador, cristal) Actividad esofágica(a veces es útil darle de beber agua para eliminarla) RASTREO CORPORAL TOTAL Indicaciones comunes: ♦ Para determinar la existencia de restos tiroideos post-tiroidectomía por cáncer de tiroides(CaDT) y metástasis funcionantes de los mismos, en la etapa previa al tratamiento complementario con 131 I. ♦ Post tratamiento complementario con 131 I en el Ca DT(dentro de los 7-10 días)para determinar la distribución del radiofármaco y la posible existencia de otras áreas no percibidas en el estudio previo ♦ Durante el control alejado de Ca DT Preparación del paciente: ♦ Supresión de materiales interferentes: Medicaciones, como hormonas tiroideas, agentes antitiroideos que afectan el eje pituitario tiroideo Comidas con contenidos de yodo(algas marinas, etc.) Agentes de contraste ♦ Administrar un laxante suave previo al estudio para disminuir la actividad en el colon, (dado que el yodo se excreta principalmente por la orina y en forma secundaria por el tracto gastrointestinal,) y la dosis de radiación, y simplificar la imagen. Información pertinente para realizar el procedimiento: ♦ El paciente debe estar haciendo dieta de bajo yodo(3-10 días antes de la administración del yodo) ♦ El nivel de TSH (mayor que 30 µU/ml) Retiro de la hormona tiroidea (T3 2 semanas antes T4 4-6 semanas antes de la administración del radiofármaco) ♦ Niveles de tiroglobulina ♦ Descripción de la tiroidectomía ♦ Patología del tumor ♦ Tratamiento previo con 131 I ♦ Resultados de otros estudios de imagen ♦ Hallazgos físicos ♦ Administración de contrastes yodados para otros estudios ♦ Test de embarazo/ lactancia Precauciones: pacientes que reciban más de 2 mCi de 131 I deberán ser instruidos para evitar exposiciones innecesarias a familiares y público en general. En lo posible se hará por escrito. En el caso de las dosis terapéuticas, se recomienda aislamiento. Radiofarmacos: 131 INa; vía oral Actividad administrada 5 mCi Dosis terapéuticas: 75 a150 mCi para la ablación de restos post quirúrgicos 150 a 200 mCi para CaDT en cuello o ganglios linfáticos en mediastino. 200mCi para metástasis distante. 99m Tc MIBI; vía endovenosa Actividad administrada: 20 mCi Comparación entre iodo y MIBI Radiofármacos Ventajas Desventajas I Na Más sensible para detectar metástasis de CaDT diferenciado Hay que suspender el tratamiento con hormonas tiroideas Tc MIBI Ninguna preparación del paciente(no necesita ser suspendida la hormona tiroidea) No proporciona información sobre la avidez del tumor por el iodo No es tan sensible para metástasis de Ca DT diferenciado 131 99m Dosimetría: Radiofármacos Actividad administrada MBq(mCi) 131 I 74-370 (2-10) Tc MIBI 370-740 (10-20) 99m Örgano que recibe la mayor dosis mGy/MBq (rad/mCi) 0,61 vejiga (2,3) 0,039 vesícula biliar (0,14) Dosis absorbida asumiendo que no hay captación tiroidea Organo mGy/MBq Vejiga 0,610 Colon descendente 0.043 Riñón 0.065 Ovarios 0.042 Testículos 0.0037 Estomago 0.034 Dosis efectiva mSv(rem) 0,072 (0,27) 0,0085 (0.031) Rad/mCI 2.3 0.16 0.24 0.16 0.14 0.13 Dosis absorbida asumiendo 55% de captación tiroidea y 20g. de glándula Organo mGy/MBq Rad/mCi Tiroides 790 2933 Vejiga 0.290 1.1 Mamas 0.091 0.34 Colon ascendente 0.058 0.21 Ovarios 0.041 0.15 Testículos 0.026 0.10 Técnica de estudio: ♦ Equipamiento: Cámara gamma. Colimador de alta energía para el yodo. Colimador de baja energía, alta resolución para el MIBI ♦ Posicionamiento del paciente: Acostado en posición supina ♦ Tiempo de imágenes Con 131 I, 48-72 hs. después de su administración o 7 días después de la dosis terapéutica Con 99mTc MIBI, 15 min. después de su administración. ♦ Parámetros de adquisición: Vistas: Cuello hiperextendido, 20 min. con marcadores en mentón y horquilla esternal Tórax ant.; 10min. Abdomen y pelvis ant; 10 min. Tórax post. ,10 min Abdomen y pelvis post, 10 min. Matriz 128x128 ♦ Control de calidad: Rutinarios de la cámara, uniformidad, fotopico ♦ Fuentes de error: Contaminación local (ropa, pelo, colimador) Actividad esofagal La captación no específica de infecciones pulmonares La captación de la mama en mujeres que están lactando La captación del timo. IMAGENES Centellografia Tiroidea Nódulo caliente tomada con colimador pin-hole y colimador de alta energía Rastreo corporal total con Mibi Centellograma: hipertiroidismo Centellograma : nódulo frío Rastreo corporal total con MIBI Rastreo corporal total se utilizaron markers Rastreo corporal total post-dosis Rastreo corporal ( negativo ) Centellografía tiroidea CONCLUSION En el servicio de Medicina Nuclear es muy importante el trabajo idóneo de los técnicos. Son muchas las cosas que deben tener en cuenta: ♦ El trato considerado con el paciente ♦ Encontrar los términos justos para indicarle al paciente todo lo que debe hacer antes durante y después del estudio. ♦ Asumir con mucho cuidado el manejo de los materiales radiactivos para evitar radiaciones innecesarias para él , sus compañeros y el público. ♦ Evitar contaminaciones y de ser así ( por accidente ) saber qué hacer. ♦ Conocer los protocolos para cada tipo de estudio y conforme a ellos proceder. ♦ Procesar los estudios de manera que el médico pueda arribar a un buen diagnóstico. En cuanto a la importancia de los estudios de tiroides en Medicina Nuclear debo decir que desde 1938 en que Hamilton comenzó a incursionar en el tema , con los avances de Anger para la gammacámara y la aparición de nuevos radiofármacos se pudo arribar a lo que es hoy : un método de diagnóstico que me informa fisiología, morfología y anatomía de los sectores a estudiar. BIBLIOGRAFIA ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ Internet,www.tiroidesnet. Medicina Nuclear Clínica, J.L.PerezPiqueras, Ed. Marbán,1°edición 1994 Medicina Nuclear,Dr. O. DeGrossi, cap IV Organización Internacional de Energía atómica, cámara gamma, Stefan Ebert. O.I.E.A. Introducción a las computadoras, Roger FultonSociety of Nuclear Medicine. Procedure Guideline for Therapy of Thyroid Disease with Iodine-131 ( Sodium Iodide) V1.0 Feb.10,2002