Theranostics: basic concepts and internal dosimetry

quinta-feira, 28 de novembro de 13

Dosimetria em Imagem
Híbrida
Tadeu Takao Almodovar Kubo
Físico Médico


Sumário
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•
•
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Interação da radiação com a matéria
Grandezas e unidades
Avaliação analítica da dose
Dosimetria imagem
Programas disponíveis
Conclusão

Curso de imersão em PET/CT e Imagem Hibrida avançada - 27 de novembro 2013

Medicina Nuclear



Equipamentos

SPECT

CT

PET

MRI

Medicina Nuclear


Diagnóstico

Medicina Nuclear

Terapia


SPECT e SPECT/CT

Diagnóstico

Medicina Nuclear

Terapia

PET e PET/CT


SPECT e SPECT/CT

Planejamento de
tratamentos

Diagnóstico

Terapia

PET e PET/CT

Medicina Nuclear

Terapia com
radionuclídeos


Átomo instável

Captura eletrônica

e+

TI / ɣ

e-

Curso de imersão em PET/CT e Imagem Hibrida avançada - 27 de novembro 2013 Powsner, Essentials of nuclear medicine, 2006

Medicina Nuclear

Dosimetria/Quantiﬁcação


Cadeia esquemática


Cadeia esquemática
Produção do
Radioisótopo

(elaboração do fármaco)


Cadeia esquemática
Produção do
Radioisótopo


Decaimento físico do
núcleo radioativo


Cadeia esquemática
Interações dos fótons com
a matéria e produção de
partículas carregadas

Produção do
Radioisótopo

Em

iss
ão

de

fó
to
n


núcleo radioativo



Curso de imersão em PET/CT e Imagem Hibrida avançada - 27 de novembro 2013 Powsner, Essentials of nuclear medicine, 2006

Cadeia esquemática
Interações dos fótons com
a matéria e produção de
partículas carregadas

Produção do
Radioisótopo

Em

iss
ão

de

fó
to
n


núcleo radioativo

Emissão de partícula

Transferência de energia
das partículas carregadas
para o meio


Grandezas e unidades

Dosimetria/Quantiﬁcação


Atividade (A)
A = λ.N = -dN/dt → A = A0. e-λ.t
λ= ln(2)
T1/2

Unidade (SI)
Becquerel (Bq) = 1 desintegração por segundo
Unidade antiga: Curie (Ci) → 1Ci = 3,7 x 1010Bq
1mCi = 37MBq


Meia-vida
física

6,02 h

110 min

68 min


Meia-vida
física

67 h

6h


Meia-vida
física

67 h
160,8 h
6h

64 h


Meia-vida
biológica


Meia-vida
biológica

160,8
64


Meia-vida
biológica

Meia-vida
160,8

efetiva

64


Dose absorvida (D)
É uma medida da absorção de energia por qualquer
meio material devido a qualquer tipo de radiação
ionizante.
D = energia = dE
massa

unidade no SI :

dm

Joule / Kg

antiga

Rad = 0,01 J/kg

nova

Gy (Gray) = 1 J / kg


Dose absorvida (D)

.

Taxa de dose absorvida ( D = D )
t
Energia absorvida
por unidade de massa e
por unidade de tempo
UNIDADE

Gy/seg ou Rad/seg


Dose equivalente (HT)
Leva em consideração o fato de que radiações de diferentes
tipos e/ou energias, em geral, produzem diferentes efeitos
biológicos para a mesma dose absorvida

HT =Σ DTR * wR
R
HT
DTR

Dose equivalente no tecido ou órgão
Dose absorvida média no tecido T

wR (fator de peso da radiação)
selecionados pela ICRP para
representar os valores da Eﬁcácia Biológica Relativa da radiação na
indução de efeitos biológicos para baixas doses.

Fatores de peso da radiação (wR)

antiga
nova

Rem

CNEN-NN-3.01/PR2 (2011)

Sievert ( Sv )


Dose efetiva (E)
Soma sobre
todo o
corpo

E = ∑ wT . HT
T

wT - Fator peso para o tecido T
HT - Dose equivalente para o tecido T
Unidade no SI é o Joule/Kg
com o nome especial de Sievert (Sv)

Fator de ponderação dos tecidos
(wT)

CNEN-NN-3.01/PR2 (2011)



MIRD Pamphlet 21, Bolch et al, JNM, 2009

Dose
Tecido alvo
(ex. medula óssea e rins)
Órgão/Tecido

Dose (Gy)

Rins

23 ou 27

Medula óssea

2

Tecido fonte

Powsner,2012/SWARD,World J Surg, v34, 2010/MIRD 19, 2003

Dose
Tecido alvo
Órgão/Tecido

Dose (Gy)

Rins

23 ou 27

Medula óssea

2
177Lu

Tecido fonte


Dose
Tecido alvo
Órgão/Tecido

Dose (Gy)

Rins

23 ou 27

Medula óssea

2

Radioterapia

177Lu

Tecido fonte


Grandezas
Efeitos estocásticos

• Dose equivalente
• Dose efetiva


Grandezas
Efeitos determinísticos

•

Eﬁcácia biológica relativa - dose ponderada (wT)- RBE-Weighted dose

•

Dose efetiva biológica - BED


Stabin, M, Sem. Nucl. Med, 38,2008

Dose
Marinelli, 1948
onde:

•Dβ é a dose in rad;
•C é a concentração do nuclídeo no tecido (uCi/g);
•Eβ é a média da energia emitida por decaimento do nuclídeo;
•T é a meia-vida do nuclídeo no tecido;
•73,8 é um fator de conversão de unidades

Stabin, Semin Nucl Med 38:308-320, 2008

Dose
onde:

•Dt é a taxa de dose no alvo de interesse (Gy/s ou rad/h),
•As = atividade (MBq ou μCi) na região da fonte S,
•∑ = número de radiações com energia emitidas por transição

nuclear, Ei = energia da

radiação para a i-ésima radiação (MeV),

• fi = fração de energia emitida em uma região da fonte que é absorvida na região do alvo;
• mT = massa (kg ou g) da região do alvo;
• k = constante de proporcionalidade (Gy.kg/MBq.s.MeV ou rad.g/μCi.h.MeV).


Dose


MIRD 16


MIRD 16
Aquisições de dados (MIRD 16):
1. Imagens planas, SPCET ou PET;
2. Monitoração externa com um detector de NaI ou GM;
3. Contagens de amostras de tecido, sangue e/ou biópsia;
4. Contagem de excretas.


D

Média geométrica (dosimetria)
MIRD 16

CT = CFP - CEsqP - CDirP


MIRD 16
- Posição reprodutível;
tj

t - velocidade de varredura:1,67 mm/s;

- detectores diametralmente opostos180º;
- matriz 256 x 1024;
- Janelas de energia (FP, EsqFP e DirFP);
- Colimador MEGP;

MIRD 16
A) Sem paciente
*mesmo protocolo de aquisição utilizado para a terapia do
paciente
Imagem de varredura do ﬂood


MIRD 16
B) Com paciente (antes da dose terapêutica)
paciente
Imagem de varredura do ﬂood sob o paciente


MIRD 16
B) Com paciente (antes da dose terapêutica)
paciente
Imagem de varredura do ﬂood sob o paciente

I
−µ jt j
T = =e
I0

MIRD 16
C) Com paciente (após a dose terapêutica)
paciente
Imagem de varredura do paciente

tj

t


MIRD 16
C) Com paciente (após a dose terapêutica)
paciente
Imagem de varredura do paciente

tj

t

IA ⋅ IP
MG j =
−µ jt j
e


MIRD 16
D) Sem paciente
paciente
Imagem de varredura da fonte de referência


MIRD 16
D) Sem paciente
paciente
Imagem de varredura da fonte de referência

fj
A j = MG j ⋅
C
“fj não varia significativamente
de 1, desde que a densidade
de onde está a fonte ou a
profundidade no corpo sejam
grandes” (MIRD 16)

Método de vistas conjugadas - MIRD 16

t

tj

IA ⋅ IP
MG j =
−µ jt j
e

I
−µ jt j
T = =e
I0

fj
A j = MG j ⋅
C

Média geométrica

Transmissão

Atividade


Programas de imagens
Método de vistas conjugadas - MIRD 16


Massa dos órgãos


Massa dos órgãos

densidade = massa/volume

Superposição


Superposição

Solução - SPECT


SPECT/PET
Quantiﬁcação


Matriz
Imagens planares


Powsner, Essentials of nuclear medicine, 2006

Degradação da imagem
PVE - Efeito de Volume Parcial


SPECT


MIRD 23
Janelas de energia


MIRD 23
Janelas de energia

Janelas adjacentes
para correção


MIRD 23
Colimador
Comunicação pessoal: Prof. Dr. Ljungberg
Lund University

Anterior

Posterior

MIRD 23
Tomograﬁa Computadorizada
Auxilia na compensação da atenuação em meios não
uniformes e no PVE

CT dual energy
Siemens


MIRD 23
Algoritmos de reconstrução e parâmetros de correção
Sem correção

Atenucação

Atenucação /
Espalhamento

Aten. / Esp.
CDR


MIRD 23
Resumo

•
•
•
•
•
•
•
•
•
•

Protocolo de aquisição específico;
Correção do tempo morto do equipamento;
Algoritmos de reconstrução;
Correção: Atenuação, Espalhamento e Resposta do sistema de detecção;
Definir o “alvo”;
Calibração do equipamento para quantificação absoluta;
Correção do efeito de volume parcial;
Atividade integrada no tempo;
Imagens Planas/SPECT - Aquisição de ambas (biocinética);
Conversão dos parâmetros de dose-absorvida (BED, EUD,etc).


MIRD 24

15 de outubro de 2013


MIRD 22
Dosimetria par partículas alfa


MIRD 22
Dosimetria para partículas alfa

ɣ


Ga-68
Dosimetria PET/CT


Programas

Quantiﬁcação de imagens


Programas


Programas
Michael Ljungberg michael.ljungberg@med.lu.se

Irène Buvat


Programas


IEEE TNS, vol43,3,1996

Conclusão?!


Conclusão?!
“Com as ferramentas certas, com a atividade certa,
para o paciente certo, no momento certo, promove o
tratamento certo e um benefício real para o paciente”


Obrigado!


tkubo@cdpi.com.br
tadeu@physrad.com.br

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