Modelado y desarrollo de un sistema de cálculo integrado para aplicaciones en medicina nuclear
Date
2013-12Author
Pérez, Pedro Antonio
Advisor
Valente, Mauro Andrés
Pedroli, Guido
Metadata
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En la actualidad, la dosimetría en medicina nuclear se realiza utilizando técnicas
convencionales a través de cálculos sobre fantomas virtuales estandarizados. Para de-
terminar la evolución temporal de la distribución de actividad en regiones de interés,
el físico médico utiliza imágenes planares, obtenidas comúnmente de una Cámara
Gamma, tomadas a diferentes intervalos de tiempo. Por medio de protocolos inter-
nacionales, una vez establecida la actividad sobre los órganos de interés, softwares
especializados realizan los cálculos de dosis depositada a nivel de órgano por medio
de métodos analíticos o tablas de datos para fantomas estándar. Los valores obte-
nidos pueden ser oportunamente mejorados por medio de factores de corrección que
dependen de las características del paciente. Esta aproximación al problema suele
comprender errores porcentuales del orden de las decenas. Además, el procedimiento
completo utilizado en dosimetría planar convencional involucra diferentes pasos que
dependen del físico médico. Por esto, es deseable lograr el desarrollo de un sistema
con capacidad de automatizar los pasos correspondientes con el objetivo de disminuir
los errores debidos al usuario.
Actualmente, se realizan grandes esfuerzos en la comunidad científica sobre la dosi-
metría a nivel de vóxel con el objetivo de incluir esta resolución espacial en proce-
dimientos cotidianos de dosimetría en medicina nuclear. Los nuevos equipamientos y
técnicas de imaging dual como PET-CT y SPECT-CT resuelven el problema de la
corregistración y la visualización y procesamiento de la distribución de actividad y su
relación con la anatomía de forma tridimensional. Esta tesis se focaliza en el desarrollo
de un sistema integral capaz de estimar la dosis depositada por radionucleidos a nivel
de vóxel utilizando imágenes 3D del paciente. E incluye el procedimiento completo
desde el procesamiento de la información anatómica y metabólica, el cálculo dosi-
métrico, el análisis y procesamiento de los resultados y los correspondientes modelos
teóricos que permiten el cálculo y las aproximaciones. El marco propuesto podría
realizar dosimetría paciente-específico de forma realista en terapias modernas como
aquellas que involucran marcadores con 177 Lu en péptidos y microesferas coloidales
de 90 Y.
Nowadays, it is usually found that dosimetry in nuclear medicine is performed by
using conventional techniques through calculations on standardized virtual phantoms.
In the order to perform time-dependent activity distributions within the regions of
interest, planar information is commonly employed by acquiring images at different
times with Gamma Cammeras. Typical procedures for nuclear medicine dosimetry
implement softwares that assess dose delivery at organ level by means of analytical
calculations or tabulated data based on standarized virtual phantoms. Once absorbed
dose values are obtained, it is possible to perform ad-hoc corrections including factors
depending on patient characteristics. Accordingly, this type of approach might involve
non negligible uncertainties, up to 10 or even more percentage errors. Moreover, it has
to be pointed out that conventional planar dosimetry requires to perform successive
steps which strongly depend on the user. Hence, in this scenario it might be desirable
to formulate an extended theoretical background along with the development of an
integrated system capable of automatizing all steps required in dosimetry calculations.
Nowadays, there exist some investigations attempting to perform voxel level dosi-
metry aimed to take advantage of the improved precision for daily procedures in
nuclear medicine dosimetry. Modern facilities allow dual 3D imaging techniques li-
ke PET-CT or SPECT-CT tending to solve some drawbacks like co-registration as
well as activity and anatomy 3D visualization and processing. This thesis is focused
mainly in developing robust theoretical modelling along with associated computation
system capable of estimating the dose delivered by radionuclides at voxel level by
means of improved approaches using 3D images over a specific patient representa-
tion. The proposed framework might attain reliable patient-specific dosimetry for
some modern therapy modalities like those involving 177 Lu markers in peptides and
90 Y colloidal microspheres. This thesis presents a complete overview starting with
the development of theoretical approaches and including subsequent procedures for
anatomic and metabolic information processing, dosimetry calculations along with
further data analysis and visualization.
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