Los equipos híbridos SPECT-CT y PET-CT han permitido incrementar la calidad de los estudios imagenológicos de la medicina nuclear, así como su valor diagnóstico [1[1]. EVEN-SAPIR E., KEIDAR Z AND BAR-SHALOM R.Hybrid Imaging (SPECT/CT and PET/CT)-Improving the Diagnostic Accuracy of Functional/Metabolic and Anatomic Imaging, SeminNucl Med. 2009; 39(4): 264-275.]. Para garantizar el empleo seguro,eficaz y optimizado de los nuevos sistemas multimodales, se deben efectuar pruebas de aceptación y puesta en servicio, para garantizar que el equipo cumpla las características especificadas por el fabricante, obtener los valores de referencia y para evaluar sus principales funcionalidades [2[2]. Centro Nacional de Seguridad Nuclear (CNSN). Guía de seguridad para la práctica de medicina nuclear. La Habana: Cubaenergia, 2011].En la Dirección de Servicios Biomédicos del Centro de Isotopos (CENTIS) de la AENTA, CITMA, se realizó la instalación del sistema SPECT-PET-CT (SCP) TRIO de la firma MEDISO, que combina las fortalezas y ventajas de las nuevas tecnologías de la medicina nuclear con aportes de la tomográfica computarizada helicoidal rápida, para mejorar la calidad y del valor diagnóstico de los estudios funcionales y metabólicos. El objetivo de este trabajo fue evaluar y describir el desempeño del sistema SPECT-CT-PET de triple cabezal (MedisoAnyScan® SCP TRIO), como parte de las pruebas de aceptación y puesta en servicio (commissioning).
El sistema SPECT-PET-CT (SCP) TRIO de la firma MEDISO,permite la colección de tres modalidades de imágenes que proporcionan información funcional, anatómica y metabólica.El SPECT está provisto de3 detectores que emplean colimadores paralelos de nuevo diseño LEHRHS (Baja energía, alta resolución y alta sensibilidad) para la colección de exámenes convencionales de Medicina Nuclear. Igualmente dispone de 2 conjuntos de colimadores smulti huecos (Multi Pin Hole Collimators o MPH) para estudios de neurología y de cardiología nuclear, que incrementan significativamente la sensibilidad y resolución espacial del sistema y proporcionan imágenes de alta calidad diagnóstica. El gantry permite el empleo de varias configuraciones entre los detectores incluyendo posiciones angulares entre sus cabezales de 75, 90, 120 y 180 grados. La CT presenta tecnología helicoidal de 16cortes y permite colectar datos para la corrección por atenuacióncontribuyendo además a una mejor localización anatómica de las lesiones e incrementando el valor diagnóstico de los estudios. Por su parte, la componente PET posee 24 módulos de detectores tecnología LYSO y campos de visión axial y transaxial de 15.2cms y 50cms, respectivamente e incorporada la técnica de “tiempo de vuelo”.
Para realizar las pruebas de aceptación y la puesta en servicio del sistema TRIO se emplearon los métodos y procedimientos propuestos por el fabricante, así como las sugerencias del Protocolo Nacional de Control de Calidad, los protocolos publicados por el OIEA, los estándares NEMA y los protocolos de las sociedades científicas y grupos de trabajo como el de la AAPM [3[3]. NEMA. Perfomance Measurements of Scinyillation Cameras.NU 1-2001. USA, 2001.-11[11]. IAEA. Quality assurance for PET and PET CT systems. IAEA Human Health Series No. 1Vienna: IAEA, 2009.].
Las pruebas incluyeron evaluaciones del funcionamiento de los parámetros híbridos SPECT-CT y PET-CT, así como de los parámetros independientes del SPECT, del CT y del PET. Se usaron un conjunto de maniquíes físicos y clínicos, incluyendo variantes comerciales como el Carlson, Jaszczak, HUPET, maniquí uniforme rellenable, el PLES de la NEMA, maniquí de sensibilidad PET y maniquíes de diseño propio como el empleado para evaluar la resolución espacial del PET en la Figura 1) ; igualmente se emplearon varias fuentes puntuales y lineales de radionucleidos como el 99mTc, el 133Ba y el 18F.
Las pruebas para el SPECT se dividieron en tres grupos, los parámetros planares, los parámetrostomográficos y los parámetros híbridos del SPECT-CT. Se evaluaron parámetros intrínsecos como la uniformidad, la resolución y linealidad espacial, la resolución energética y la tasa máxima de cuentas (MTC). Se empleó una ventana energética centrada en 140keV con ancho de ventana de 20% para realizar la colección de los datos primarios a excepción de la empleada para evaluar la uniformidad intrínseca con ventanas asimétricas centradas en 125 y 155keV (ancho de un 10%)[3[3]. NEMA. Perfomance Measurements of Scinyillation Cameras.NU 1-2001. USA, 2001.]. Igualmente se evaluaron parámetros extrínsecos como la resolución y linealidad del sistema, la uniformidad y sensibilidad de la respuesta del detector con colimadores LEHRHS y MLEGP, el tamaño del pixel, etc.
En las pruebas del SPECT se verificaron los parámetros tomográficos como el centro de rotación (COR), la resolución tomográfica en aire, el ancho de corte y la resolución tomográfica con dispersión. Igualmente se evaluó el funcionamiento total del sistema SPECT con el empleo de los maniquíes tomográficos de Jaszczaky Carlson, lo que permitió estimar la uniformidad tomográfica, la resolución en lesiones frías esféricas y cilíndricas, el contraste tomográfico,la linealidad tomográfica y la resolución en lesiones calientes cilíndricas. Ambos maniquíes se prepararon con alrededor de 20mCi de 99mTc, homogenizando sus contenidos; las adquisiciones de las imágenes se comenzaron cuando la velocidad de cuentas fue de aproximadamente 20Kc/seg. Se colectaron 128 proyecciones en órbita circular de 360 grados y se empleó parada por tiempo de alrededor de 40seg por proyección, para garantizar una estadística de más de 800Mcuentas por proyección.Para el procesamiento de las imágenes se empleó el método de retroproyección filtrada, filtro Butterworth orden 25, y cutoff seleccionado de forma interactiva con valores alrededor de 0.40. Se empleó el método de Chang para la corrección de la atenuación (u=0.10) y se construyeron cortes transversales, sagitales y coronales para la evaluación cualitativa y cuantitativa de los parámetros de funcionamiento tomográficos [4[4]. IAEA. Quality Assurance for SPECT SystemsIAEA Human Health SeriesNo. 6. Viena: IAEA, 2009.].
La evaluación de parámetros híbridos del sistema SPECT-CT incluyó la verificación del corregistro de imágenes SPECT-CT y la evaluación de la calidad de la imagen SPECT-CT, adquirida y procesada en modalidad híbrida, acorde a las sugerencias de la AAPM[5[5]. American Association of Physicists in Medicine(AAPM).. Acceptance testing and annual physics survey recommendations for gamma camera, SPECT, and SPECT/CT systems.The Report of AAPM Task Group 177.USA: American Associatin of Physicists in Medicine, 2019.]. Las imágenes de CT se colectaron empleando 120KVP, 300mA, ancho de corte=2.5mm, colimación=20mm, Tiempo de rotación =1seg. La reconstrucción de los estudios se realizó empleando el protocolo Tera-Tomo, que incluye la corrección de atenuación a partir de los datos de la CT, corrección de dispersión por el método de Monte Carlo, así como recuperación de la degradación de la resolución con la distancia a partir de la PSF.
Las pruebas de aceptación de la CT incluyeron la evaluación de 19 parámetros de funcionamiento de esta modalidad de imágenes, entre los que se encuentran parámetros geométricos, de calidad de imágenes y dosimétricos. Entre estos se destacan la exactitud del desplazamiento de la mesa radiológica hacia dentro del gantry y en dirección contraria, la alineación del indicador luminoso interno con el plano de corte, la simetría circular, el espesor de corte visualizado, la resolución de bajo contraste, el número de CT, la linealidad de los números de CT, la resolución espacial, los valores medios de número de CT, así como el ruido y la uniformidad; mientras que los parámetros dosimétricos incluyeron variables como el CTDIvol y el DLP. Las pruebas se realizaron acorde al “Protocolo para el Control de Calidad a equipos de Tomografía Computarizada” del CECMED [6[6]. Colectivo de autores. Control de Calidad de la Instrumentacion de Medicina Nuclear, La Habana: Cubaenergia, 2011] y teniendo en cuenta las recomendaciones de organismos internacionales como el OIEA y la AAPM[7[7]. IAEA. Quality assurance programme for computed tomography; diagnostic and therapy applications.IAEA Human Health SeriesNo. 19, Vienna: IAEA, 2012.].
Por su parte, la evaluación de la componente PET incluyó la verificación de parámetros como la resolución energética, la resolución temporal del PET (timeshif), la homogeneidad, la calibración/verificación de la concentración radiactiva, la estimación del SUV y dela sensibilidad del sistema PET[8[8]. American Association of Physicists in Medicine(AAPM). PET/CT acceptance testing and quality assurance. AAPM REPORT NO. 126.USA: American Associatin of Physicists in Medicine, 2019.]. Igualmente se calculó y reportó la fracción de dispersión, las pérdidasde conteos y eventos aleatorios. Para la evaluación de la resolución espacial del componente PET se empleó un maniquí de invención propia (figura 1) que cuenta con orificios para la ubicación de los capilares a diferentes distancias de su centro (1cm, 10cm, 20cm en posición vertical y a 1cm, 10cm y 20cm en posición horizontal) y que permitió seguir las recomendaciones de la NEMA NU-2012[9[9]. NEMA. NEMA Standards Publication NU 2-2012. Performance measurements of positron emission tomographs. USA, 2013.]. Finalmente, se evaluaron parámetros de funcionamiento híbridos tales como el registro del sistema PET-CT y la calidad de imagen PET-CT[10[10]. NEMA. NEMA Standards Publication NU 2-2007. Performance measurements of positron emission tomographs. USA, 2007.][11[11]. IAEA. Quality assurance for PET and PET CT systems. IAEA Human Health Series No. 1Vienna: IAEA, 2009.]
Se utilizó como herramientas para el análisis de los resultados el paquete de software de “MEDISO Image Quality Center” (NEMA software package) que permite procesar las adquisiciones de las pruebas de la gran mayoría de los controles de los tres componentes; igualmente se utilizó el plugin NMQC de Image para el procesamiento de las pruebas de QC del SPECT, así como otras herramientas complementarias de la estación de procesamiento de imágenes, como el InterViewFusion y el InterViewXP.
Finalmente, como parte de las tareas depuesta en servicio del sistema se evaluaron las funcionalidades básicas principales del SPECT-CT-PET, así como sus nuevas opciones para la adquisición-procesamiento de los estudios. Este análisis incluyó, la verificación del funcionamiento de los nuevos sets de colimadores multi-huecos de cerebro (multi pin-hole collimators - MPHC), así como la colección de imágenes en modo de cuerpo entero planar,con el nuevo diseño de colimadores LEHRHS. Se verificaron los modos de adquisición de imágenes gatilladas y se evaluó el empleo del modo de colección de estudios tomográficos de cuerpo entero. Por último, se verificó el funcionamiento del modo-lista para la adquisición de diferentes tipos de estudios como tomografías, imágenes estáticas, dinámicas, estudios gatillados, etc.
La evaluación del funcionamiento del sistema TRIO arrojó resultados satisfactorios. Los valores que se obtuvieron de las pruebas realizadas se compararon con las especificaciones técnicas brindadas por el fabricante, así como con los resultados obtenidos durante las pruebas de aceptación en fábrica. Se emplearon como referencias o límites de aceptación para algunas de las pruebas realizadas, las propuestas del protocolo nacional.
Los resultados de las pruebas principales para evaluar los parámetros de funcionamiento del sistema SPECT-CT se resumen en la tabla 1.
| Prueba | Resultado (Valido para los 3 detectores) |
|---|---|
| Uniformidad intrínseca | Uniformidad diferencial en CFOV≤1.55%, la Uniformidad integral ≤2.03% |
| Uniformidad intrínseca con ventanas asimétricas | No fueron identificados ningún patrón en la imagen sugerente de defectos en los cristales los cueles se asocian a roturas del mismo. |
| Uniformidad extrínseca | No fueron identificados artefactos ni patrones que mostraran daños en los colimadores |
| Resolución espacial intrínseca |
|
| Linealidad intrínseca |
|
| Calibración del tamaño de pixel |
|
| Resolución espacial del sistema (distancia fuente-detector: 10cms) |
|
| Prueba de tasa máxima tasas de cuentas (MTC) |
. |
| Resolución energética (RE) |
|
| Sensibilidad |
|
| Registro Espacial Múltiples Ventanas energéticas |
|
| COR | Desplazamiento máximo de 0.12mm |
| Resolución tomográfica en aire |
|
| Ancho de corte | Ancho de Corte: 9.897mm |
| Resolución tomográfica con dispersión (RTD) | La RTD en los ejes X y en Y estuvieron en el orden de los 12mm y 14 mm, respectivamente. |
| Corregistro SPECT-CT |
|
|
| Las imágenes correspondientes a las secciones de uniformidad, linealidad, resolución-contraste en lesiones esféricas frías, en lesiones cilíndricas frías, en lesiones cilíndricas calientes y en lesiones rectangulares fríasmostraron resultados satisfactorios tanto para el SPECT como para el SPECT-CT (Ver figura 2) |
En la prueba de Funcionamiento Total, para la uniformidad tomográfica, fue realizado un análisis cualitativo visual y semicuantitativo (con perfiles de actividad), que no evidenció la existencia de defectos puntuales, difusos, ni en forma de anillos, por lo que se considera que la uniformidad tomográfica es satisfactoria. Para evaluar la resolución en imágenes cilíndricas frías se obtuvieron nuevos cortes a partir de la suma de 3 de estas imágenes,la evaluación visual de las mismas mostró que el sistema es capaz de resolver sin objeción imágenes con este tipo de lesiones cuyo diámetro está en el orden de los 9.5mm, así como lesiones de 7.9mm, pero con menor definición. El análisis de la resolución en imágenes esféricas frías mostró que el sistema pudo resolver todas las lesiones del maniquí, incluyendo la de menor diámetro, que está en el rango de los 12.5mm, mientras que los valores de contrastes calculados están en el rango de 14.4 % (para lesiones de 12.7mm de diámetro) hasta 65.7 (para lesiones de 38mm de diámetro).En la sección de linealidad el sistema reprodujo la geometría de las barras frías evidenciando que no existen distorsiones en las mismas. Se evaluó cualitativamente la resolución del sistema SPECT en presencia de lesiones calientes cilíndricas a partir de los cortes tomográficos de la sección para estos fines del maniquí de Carlson, en esta sección muestran que el sistema es capaz de resolver este tipo de lesiones (cilíndricas) con nitidez hasta un diámetro de 11.4 mm
Por su parte, los resultados de las pruebas de control de calidad realizadas a la componente del CT demuestran que el equipo de tomografía computarizada evaluado se encuentra apto para su empleo en pacientes. La inspección física y visual del equipamiento y de la sala de estudios arrojó resultados satisfactorios que garantizan un empleo seguro y eficaz del componente CT. La evaluación de los parámetros geométricos tales como la exactitud del desplazamiento de la mesa radiológica (desviación=0mm), la alineación del sistema en los tres ejes X,Y y Z (desalineación máxima=1.73mm), la simetría circular (máxima diferencia=0.83mm), la exactitud angular (desviación=0.10 º), la exactitud de la posición sobre el topograma y la verificación del ancho de los cortes tomográficos mostraron resultados en el rango de aceptación de estos parámetros (figura 2).
La evaluación de parámetros de calidad de imagentambién mostró resultados esperados;durante la evaluación de la resolución de bajo contraste se identificaron un número de 4 objetos, de 5 objetos visibles. Por otra parte, se obtuvo un valor de escala de contraste de 2.01E-04, quedando registrado este resultado como valor de referencia. La evaluación de los números de CT para múltiples materiales mostró valores dentro de la tolerancia para cada uno de los 5 materiales evaluados [Tabla 2], mientras que los resultados obtenidos en el cálculo del valor medio de número de CT en unidades de Hounfield (en medio agua) fue de 2,5, el ruido 0.28 y la uniformidad de 1.18. (tabla 2)
En las evaluaciones de las variables dosimétricasde la CT se obtuvieron resultados satisfactorios. Empleando protocolos de adquisición de exámenes de cráneo el CTDIw fue de 34.40mGy y el PKL de 68.81mGy/cm, mientras que para exámenesde abdomen los valores de CTDIwy PKL fueron de 22.44mGy y 44.89mGy/cm, respectivamente. Ambos resultados mostraron diferencias aceptables con los valores de dosis reportados por el fabricante.
Con referencia a las pruebas realizadas para la componente PET-CT, la mayoría de los resultados estuvieron acorde a las especificaciones técnicas del fabricante como se muestra en la tabla 3.
Dos de los parámetros evaluados (resolución energética y sensibilidad), estuvieron en el límite o por debajo de las especificaciones técnicas del fabricante. Sin embargo, al compararlos con los valores reportadosdurante las pruebas de aceptación defábrica, los resultados fueron similares, por lo que fueron aceptados y tomados como valores de referencias para futuros controles de la calidad de la componente PET.
Finalmente, como parte de la puesta en servicio del sistema MEDISO SCP TRIO, se verificaron sus funciones básicas (colección y procesamiento de estudios convencionales de MN), así como las nuevas opciones del sistema para estos fines. En particular se evaluó la colección de estudios tomográficos con el set de colimadores multi-huecos (multi pin-holecollimators) para estudios de SPECT cerebral. Para colectar los datos se empleó el maniquí Derenzo, proporcionado por el fabricante, y se verificaron los protocolos específicos de adquisición y procesamiento de estos estudios. Por otra parte, se verificaron los modos de adquisición de cuerpo entero empleando diferentes velocidades de traslación, lo que permitió comprobar la correcta translación de la camilla en el rango deescaneo programado y también el correcto funcionamiento de la opción de contornos automáticos.
Igualmente se verificó el correcto funcionamiento del modo de adquisición de cuerpo enterotomográfico,que permite colectar imágenes SPECT a lo largo de todo el organismo. Para ello se posicionaron 5 maniquíes tridimensionales a lo largo de todo el campo de visión de cuerpo entero y se adquirió un SPECT de 5 camas en modo contorno.Las imágenes se procesaron y verificó su correcto funcionamiento con el paquete de software InterViewXP.
Por último, se evaluóla opción de colección de estudios en modo lista. Para ello se preparó un maniquí de corazón y se colectaron imágenes tomográficasen este modo. La reconstrucción de los estudios permitió simular diferentes tiempos de colección de los datos; las imágenes re-muestreadas fueron reconstruidas y procesadas,con resultados satisfactorios.
La evaluación de desempeño del sistema MEDISO SCP TRIO mostró resultados relevantes, en relación a parámetros de funcionamiento del SPECT como la resolución energética (<9%), la uniformidad intrínseca (<1.6%), la resolución espacial intrínseca (~3 mm) y la tasa de conteo máxima (> 700cps). La sensibilidad global del sistema, favorecida en 1/3 respecto a sistemas convencionales de 2 detectores, ofrece nuevas potencialidades para estudios como el Whole-Body SPECT y estudios de SPECT cardíaco en 360grados. La evaluación de parámetros tomográficos demostró que el sistema es capaz de resolver lesiones cilíndricas cuyo diámetro este en el orden de 7.5mm. Se obtuvo que los parámetros de calidad de imagen, geométricos y dosimétricos del componente CT cumplen de manera satisfactoria con los límites de aceptación.
La componente PET mostró parámetros de funcionamiento no tan relevantes, por ejemplo, la resolución energética y la sensibilidad del sistema. En particular, la sensibilidadarrojó resultados por debajo de las especificaciones técnicas del fabricante (valor reportado>4.0cps/kBq). Esta prueba se repitió en varias ocasiones, con resultados similares. Otros grupos que disponen de sistemas similares (MEDISO AnyScan CP) han reportado valores en el mismo rango.Por su parte, la fracción de dispersión, pérdidas de conteos y medición de eventos aleatoriosarrojaron resultados que están en el rango esperado y acorde con reportes previos del fabricante. Los resultados del presente estudio fueron registrados como valores de referencia para futuros controles de calidad y calibraciones.
Las pruebas de aceptación del sistema SPECT-CT-PET TRIO y la evaluación de sus parámetros de funcionamiento arrojaron resultados satisfactorios para cada una de las tres componentes del sistema y para los parámetros híbridos. Se evidenció un excelente desempeño de la componente SPECT-CT durante las labores de puesta a punto, evidenciando sus potenciales aplicaciones para investigaciones básicas y clínicas, para estudios de optimización y para mejoras de la calidad de las imágenes clínicas y su valor diagnóstico.La introducción a la práctica clínica del nuevo SPECT-CT-PET de triple cabezal MedisoAnyScan® SCP TRIO es un nuevo e interesante capítulo para la Medicina Nuclear en Cuba por todas las posibilidades que este brinda.