Instrumentación

Prototipo de microtomógrafo por emisión de positrones: resolución espacial y estudios metabólicos

H. Alva–Sánchez, T. Murrieta, C. Ruiz–Trejo, M.E. Brandan, A. Martínez–Dávalos y M. Rodríguez–Villafuerte

Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México, Circuito de la Investigación Científica s/n, Ciudad Universitaria, 04510, México D.F., México. E–mail: halva@fisica.unam.mx; tmurrieta@fisica.unam.mx; cesar@fisica.unam.mx; brandan@fisica.unam.mx; arnulfo@fisica.unam.mx; mercedes@fisica.unam.mx

Recibido el 30 de noviembre de 2010
Aceptado el 16 de marzo de 2010

Resumen

El Grupo de Dosimetría y Física Médica del Instituto de Física de la UNAM ha desarrollado, en los últimos 4 años, un prototipo de microtomógrafo por emisión de positrones (microPET) para animales pequeños. El sistema está formado por arreglos de cristales centelladores de oxiortosilicato de lutecio con itrio dopados con cerio acoplados a tubos fotomultiplicadores sensibles a la posición. Las señales electrónicas de los detectores son procesadas con módulos de instrumentación nuclear y son digitalizadas con una tarjeta de adquisición de datos multicanal. A partir de un conjunto de proyecciones a diferentes ángulos, corregidas por distorsión geométrica y no uniformidades, se realiza la reconstrucción tomográfica utilizando retroproyección filtrada. En este trabajo se presentan medidas de la resolución espacial de reconstrucción utilizando fuentes lineales obteniendo un valor promedio de 2.36 ± 0.44 mm. Adicionalmente, se muestran los primeros estudios metabólicos de ratones sanos de 30 g inyectados con fluorodesoxiglucosa y fluoruro de sodio (ambos marcados con ¹⁸F) con los cuales se obtuvo información de la captación normal de la glucosa y la identificación de la estructura ósea, respectivamente. El microPET es una herramienta de gran utilidad para desarrollar proyectos de investigación básica en física de detectores y su aplicación en medicina nuclear.

Descriptores: Tomografía por emisión de positrones; PET; resolución espacial; animales pequeños.

Abstract

During the past 4 years, the Medical Physics and Dosimetry Group at the Instituto de Física, UNAM, has developed a positron emission tomography prototype for small–animal imaging (microPET). The system is composed of pixelated, cerium–doped lutetium yttrium oxyort–hosilicate scintillation crystal arrays coupled to position–sensitive photomultiplier tubes. Detector electronic signals are processed by nuclear instrumentation modules and are digitized by a multichannel data acquisition board. The tomographic reconstruction is performed by filtered backprojection from a set of distortion– and nonuniformity– corrected projections taken at different angles. In this work, the reconstructed spatial resolution was evaluated from the line spread function with a mean value of 2.36 ± 0.44 mm. In addition, the first metabolic studies of 30 g, healthy mice, injected with ¹⁸F labeled fluorodeoxyglucose and sodium fluoride are reported. They display normal glucose uptake and skeletal structure, respectively. The microPET can be a useful tool for radiation detector physics research and its applications in nuclear medicine.

Keywords: Positron emission tomography; PET; spatial resolution; small–animal.

PACS: 87.57.uk

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Agradecimientos

Los autores agradecen el apoyo de CONACyT proyecto 82714 y al Instituto de Física, Facultad de Medicina y Coordinación de la Investigación Científica, UNAM. Un agradecimiento especial a M. A. Veytia y R. Ramírez por la construcción de los maniquíes. Gracias a E. Alexanderson, A. Zarate, A. Flores, N. Ortega y R. Ojeda de la Unidad PET/CT de la Facultad de Medicina, UNAM, por su apoyo técnico y a C. K. González del INNN por la interpretación de las imágenes.

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