Tomografía por Emisión de Positrones-resonancia magnética ( PET-MRI ) es un híbrido tecnología de imagen que incorpora imágenes de resonancia magnética (MRI) de los tejidos blandos de formación de imágenes y morfológica tomografía por emisión de positrones (PET) de formación de imágenes funcional . [1]
Tomografía por emisión de positrones-resonancia magnética | |
---|---|
Propósito | utilizado en el campo clínico de la oncología |
La combinación de PET y MRI se mencionó en una tesis doctoral de 1991 de R. Raylman. [2] La detección simultánea de PET / MR se demostró por primera vez en 1997, sin embargo, se necesitaron otros 13 años y nuevas tecnologías de detección para que los sistemas clínicos estuvieran disponibles comercialmente. [3]
Aplicaciones
Actualmente, los principales campos clínicos de la PET-MRI son la oncología , [4] [5] [6] cardiología , [7] neurología , [8] [9] [10] y neurociencia . [11] Actualmente se están llevando a cabo activamente estudios de investigación para comprender los beneficios del nuevo método de diagnóstico PET-MRI. La tecnología combina la exquisita caracterización estructural y funcional del tejido proporcionada por la resonancia magnética con la extrema sensibilidad de las imágenes PET del metabolismo y el seguimiento de tipos de células o receptores celulares marcados de forma única.
Fabricantes
Varias empresas ofrecen sistemas PET-MR combinados clínicos y preclínicos; los sistemas clínicos están disponibles en Philips , Siemens , GE . Existen diferentes enfoques para la combinación de las dos tecnologías. Algunos diseños son esencialmente máquinas separadas, en la misma habitación, con una cama que puede transferir a un paciente de un escáner a otro. [12] [13] Los sistemas completamente integrados son los más desafiantes técnicamente de lograr, pero brindan los mayores beneficios en términos de la capacidad de realizar adquisiciones simultáneas y exactamente alineadas. [14] [15]
Sistemas clínicos
Los dos primeros sistemas clínicos PET-MRI de cuerpo entero fueron instalados por Philips en Mount Sinai Medical Center en los Estados Unidos y en el Hospital Universitario de Ginebra en Suiza , en 2010. El sistema incluía un escáner PET y MRI separados por una cama giratoria. [16] [17]
Siemens fue la primera empresa en ofrecer adquisiciones simultáneas de PET / MR, con los primeros sistemas instalados en 2010 basados en detectores de fotodiodos de avalancha . [18] [3]
Actualmente, Siemens y GE son las únicas empresas que ofrecen un sistema PET-MRI de adquisición simultánea y de cuerpo entero totalmente integrado. El sistema Siemens (Biograph mMR) recibió la marca CE [19] y la aprobación de la FDA [20] para la compra del cliente en 2011.
El sistema GE (SIGNA PET / MR) recibió su marca 510K y CE en 2014. [ cita requerida ]
Sistemas preclínicos
Actualmente, la combinación de tomografía por emisión de positrones (PET) y resonancia magnética (MRI) como modalidad de imagen híbrida está recibiendo gran atención no solo en sus aplicaciones clínicas emergentes sino también en el campo preclínico. En los últimos años se han desarrollado varios diseños basados en varios tipos diferentes de tecnología de detectores de PET, algunos de los cuales se han utilizado para los primeros estudios preclínicos. [21] [22] [23]
Varias empresas ofrecen insertos de escáner PET preclínicos compatibles con RM para su uso en el orificio de una RM existente, lo que permite la adquisición simultánea de imágenes PET / RM. [24] [25] [26] [27]
Comparación con PET-CT
La combinación de PET con tomografía computarizada (TC) de rayos X es la tecnología de imágenes de PET más establecida. Tanto con PET-CT como PET-MR, la ventaja que se busca es combinar la imagen funcional proporcionada por PET, con información estructural ( anatómica ) de CT o MRI. Aunque las imágenes de diferentes modalidades recopiladas en diferentes sesiones de escaneo se pueden superponer mediante el registro de imágenes , una adquisición simultánea ofrece una mejor alineación de las imágenes y una correlación directa. La combinación de modalidades de imágenes en una sola sesión de exploración también tiene la ventaja de reducir el número de citas y, por lo tanto, mejorar la comodidad del paciente. [28] [29]
Las mismas decisiones clínicas que influirían en la elección entre la TC o la RM independientes también determinarían las áreas en las que se preferiría la PET-TC o la PET-RM. [14] Por ejemplo, una ventaja de la resonancia magnética en comparación con la tomografía computarizada es su contraste superior de tejido blando, mientras que la tomografía computarizada tiene la ventaja de ser mucho más rápida que la resonancia magnética.
Una clara ventaja de la PET-MR en comparación con la PET-CT es la menor dosis de radiación ionizante total obtenida. Para las aplicaciones corporales de PET-CT, la parte de CT del examen constituye aproximadamente el 60-80% de la dosis de radiación, y la dosis de radiación restante se origina en el radiofármaco PET . [30] Por el contrario, no se obtiene una dosis de radiación ionizante de la resonancia magnética. Por lo tanto, la PET-RM es atractiva en los niños, en particular para los exámenes de seguimiento seriados, como se usa en oncología o afecciones inflamatorias crónicas. [31]
Corrección de atenuación
Los sistemas PET-MRI no ofrecen una forma directa de obtener mapas de atenuación , a diferencia de los sistemas PET o PET-CT independientes. [32] [33]
La corrección de atenuación (AC) de los sistemas PET autónomos se basa en un escaneo de transmisión (mu - map) adquirido utilizando una fuente de varilla giratoria de 68 Ge ( germanio-68 ), que mide directamente la atenuación de fotones a 511 keV. [32] [34] Los sistemas de PET-CT utilizan una tomografía computarizada de dosis baja para la CA. Dado que los rayos X tienen un rango de energías inferior a 511 keV, los valores de CA se aproximan mucho a las unidades Hounsfield . [35]
No existe correlación entre la intensidad de la imagen de RM y la intensidad de los electrones, por lo que la conversión de imágenes de RM en un mapa de atenuación es difícil. [36] [32] [34] Ésta es un área activa de investigación y se ha desarrollado una variedad de enfoques. Un método utiliza una secuencia de resonancia magnética Dixon y segmenta la imagen resultante en grasa y agua, con factores de atenuación preestablecidos. Las desventajas de este método incluyen la falta de atenuación ósea y la pérdida del rango continuo verdadero de factores de atenuación. Sin embargo, las comparaciones con mapas de atenuación PET-CT con fines oncológicos han demostrado que esta es una técnica utilizable. [34] El método Dixon se puede combinar con secuencias de tiempo de eco ultracorto (UTE) para identificar mejor el hueso y aumentar las posibles clases de tejido para la segmentación. Más secuencias aumentan el tiempo de adquisición de la resonancia magnética y, por lo tanto, el riesgo de artefactos de movimiento. [37]
En áreas del cuerpo con estructuras predecibles (por ejemplo, la cabeza), se pueden usar métodos de segmentación (donde el tejido se clasifica usando los datos de imagen de resonancia magnética) o métodos de "atlas". En los métodos de atlas, una imagen de RM estándar, con datos de atenuación de TC asociados, se puede deformar para adaptarse a la anatomía real del paciente. Las desventajas de este método incluyen la dificultad con una anatomía inusual, la necesidad de una biblioteca adecuada de imágenes y la necesidad de tener en cuenta la atenuación de la bobina de RM. [34] Los métodos de TC sintéticos o sustitutos (sCT) para generar datos similares a los de la TC a partir de la RM también son de interés para la planificación de la radioterapia y se han investigado principalmente para los sitios de la cabeza. Si bien algunos de estos utilizan una técnica de atlas, muchos adoptan un enfoque de vóxel en el que las intensidades de vóxel reales (datos de contraste) se utilizan en combinación con el aprendizaje automático (entrenado en datos de RM / TC) para asignar valores de densidad de electrones. [34] [38] [39]
En muchos de los métodos anteriores, los artefactos de resonancia magnética (por ejemplo, de movimiento fisiológico) pueden afectar la precisión de la corrección de atenuación. [34] [40]
Ver también
- Neuroimagen
- Fotodiodo de avalancha
- Fotomultiplicador de silicio
Referencias
- ^ Antoch, Gerald; Bockisch, Andreas (2008). "PET / MRI combinado: ¿una nueva dimensión en la imagenología oncológica de cuerpo entero?". Revista Europea de Medicina Nuclear e Imágenes Moleculares . 36 (S1): 113–120. doi : 10.1007 / s00259-008-0951-6 . ISSN 1619-7070 . PMID 19104802 . S2CID 8153201 .
- ^ "Reducción de los efectos del rango de positrones mediante la aplicación de un campo magnético: para uso con tomografía por emisión de positrones" .
- ^ a b Luna, Antonio; Vilanova, Joan C .; Jr, L. Celso Hygino da Cruz; Rossi, Santiago E. (2013). Imagen funcional en oncología: bases biofísicas y enfoques técnicos . Springer Science & Business Media. pag. 421. ISBN 9783642404122.
- ^ Buchbender C; Heusner TA; Lauenstein TC; Bockisch A; et al. (Junio 2012). "PET / MRI oncológico, parte 1: tumores del cerebro, cabeza y cuello, tórax, abdomen y pelvis" . Revista de Medicina Nuclear . 53 (6): 928–38. doi : 10.2967 / jnumed.112.105338 . PMID 22582048 .
- ^ Buchbender C; Heusner TA; Lauenstein TC; Bockisch A; et al. (Agosto 2012). "PET / MRI oncológico, parte 2: tumores óseos, tumores de tejidos blandos, melanoma y linfoma" . Revista de Medicina Nuclear . 53 (8): 1244–52. doi : 10.2967 / jnumed.112.109306 . PMID 22782313 .
- ^ Martinez-Möller A; Eiber M; Nekolla SG; et al. (Septiembre 2012). "Consideraciones de protocolo de flujo de trabajo y escaneo para PET / MRI de cuerpo entero integrado en oncología" . Revista de Medicina Nuclear . 53 (9): 1415-26. doi : 10.2967 / jnumed.112.109348 . PMID 22879079 .
- ^ Rischpler C; Nekolla SG; Dregely yo; Schwaiger M (marzo de 2013). "Imágenes híbridas de PET / RM del corazón: potencial, experiencias iniciales y perspectivas de futuro" . Revista de Medicina Nuclear . 54 (3): 402-15. doi : 10.2967 / jnumed.112.105353 . PMID 23404088 .
- ^ http://www.nih.gov/news/health/sep2011/cc-26.htm [ se necesita cita completa ]
- ^ Dimou E; Booij J; Rodrigues M; et al. (Junio de 2009). "PET amiloide y resonancia magnética en la enfermedad de Alzheimer y deterioro cognitivo leve". Investigación actual sobre el Alzheimer . 6 (3): 312–9. doi : 10.2174 / 156720509788486563 . PMID 19519314 .
- ^ Bremner JD; Vythilingam M; Vermetten E; et al. (Mayo de 2003). "Estudio de resonancia magnética y PET de los déficits en la estructura y función del hipocampo en mujeres con abuso sexual infantil y trastorno de estrés postraumático". La Revista Estadounidense de Psiquiatría . 160 (5): 924–32. doi : 10.1176 / appi.ajp.160.5.924 . PMID 12727697 .
- ^ Cho, Zang Hee; Hijo, Joven Don; Choi, Eun Jung; Kim, Hang Keun; Kim, Jeong Hee; Lee, Sang Yoon; Ogawa, Seiji; Kim, Young Bo (3 de agosto de 2012). "Imágenes moleculares del cerebro humano in vivo con un sistema PET / MRI dedicado al cerebro". Materiales de resonancia magnética en física, biología y medicina . 26 (1): 71–79. doi : 10.1007 / s10334-012-0329-4 . PMID 22864642 . S2CID 10721235 .
- ^ Torigian, Drew A .; Zaidi, Habib; Kwee, Thomas C .; Saboury, Babak; Udupa, Jayaram K .; Cho, Zang-Hee; Alavi, Abass (abril de 2013). "Imágenes PET / RM: aspectos técnicos y posibles aplicaciones clínicas" . Radiología . 267 (1): 26–44. doi : 10.1148 / radiol.13121038 . PMID 23525716 .
- ^ "El pasado, presente y futuro de los escáneres PET / MRI" . Noticias de tecnología de imágenes . 5 de mayo de 2017 . Consultado el 15 de enero de 2019 .
- ^ a b Jadvar, Hossein; Colletti, Patrick M. (enero de 2014). "Ventaja competitiva de PET / MRI" . Revista europea de radiología . 83 (1): 84–94. doi : 10.1016 / j.ejrad.2013.05.028 . PMC 3800216 . PMID 23791129 .
- ^ Mannheim, Julia G .; Schmid, Andreas M .; Schwenck, Johannes; Katiyar, Prateek; Herfert, Kristina; Pichler, Bernd J .; Disselhorst, Jonathan A. (julio de 2018). "Sistemas híbridos PET / MRI". Seminarios de Medicina Nuclear . 48 (4): 332–347. doi : 10.1053 / j.semnuclmed.2018.02.011 . PMID 29852943 .
- ^ Wood, Harry (28 de mayo de 2010). "El escáner PET-MRI abre una nueva frontera en la imagen médica" . Medical Technology Business Europe . Consultado el 15 de enero de 2019 .
- ^ Muzic, Raymond F .; DiFilippo, Frank P. (julio de 2014). "Tomografía por emisión de positrones-resonancia magnética: revisión técnica" . Seminarios de Roentgenología . 49 (3): 242-254. doi : 10.1053 / j.ro.2014.10.001 . PMC 4451572 . PMID 25497909 .
- ^ Zaidi, Habib (2016). PET / MRI: avances en instrumentación y procedimientos cuantitativos, un problema de las clínicas PET . Ciencias de la salud de Elsevier. ISBN 9780323417686.
- ^ "Siemens recibe la marca CE para el sistema de RM molecular de cuerpo entero" . Sector sanitario, Siemens AG. 1 de junio de 2011 . Consultado el 5 de enero de 2014 .
- ^ "La FDA autoriza un nuevo sistema para realizar exploraciones simultáneas de PET y MRI" . Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. 10 de junio de 2011 . Consultado el 4 de enero de 2014 .
- ^ Judenhofer, Martin S .; Cereza, Simon R. (2013). "Aplicaciones para PET / MRI preclínico". Seminarios de Medicina Nuclear . 43 (1): 19-29. doi : 10.1053 / j.semnuclmed.2012.08.004 . PMID 23178086 .
- ^ Schulz, Volkmar; Weissler, Bjoern; Gebhardt, Pierre; Solf, Torsten; Lerche, Christoph; Fischer, Peter; Ritzert, Michael; Piemonte, Claudio; Goldschmidt, Benjamin; Vandenberghe, Stefaan; Salomon, Andre; Schaeffter, Tobias; Marsden, Paul (2011). Inserto preclínico PET / MR basado en SiPM para una RM 3T humana: primeros experimentos de imagen . Simposio de Ciencias Nucleares y Conferencia de Imágenes Médicas (NSS / MIC), 2011 IEEE . págs. 4467–4469. doi : 10.1109 / NSSMIC.2011.6152496 . ISBN 978-1-4673-0120-6. S2CID 27832030 .
- ^ Wehner, Jakob; Weissler, Bjoern; Dueppenbecker, Peter; Gebhardt, Pierre; Schug, David; Ruetten, Walter; Kiessling, Fabián; Schulz, Volkmar (2013). "Inserto PET / MRI utilizando SiPM digitales: investigación de la compatibilidad con RM" . Instrumentos y métodos nucleares en la investigación de la física Sección A: Aceleradores, espectrómetros, detectores y equipos asociados . 734 (Parte B): 116-121. Código Bib : 2014NIMPA.734..116W . doi : 10.1016 / j.nima.2013.08.077 . PMC 4376059 . PMID 25843999 .
- ^ Omidvari, Negar; Cabello, Jorge; Topping, Geoffrey; Schneider, Florian Roland; Paul, Stephan; Schwaiger, Markus; Ziegler, Sibylle I (4 de octubre de 2017). "Evaluación del rendimiento de PET de MADPET4: un inserto de PET de animales pequeños para un escáner de resonancia magnética de 7 Tesla". Física en Medicina y Biología . 62 (22): 8671–8692. doi : 10.1088 / 1361-6560 / aa910d . PMID 28976912 .
- ^ Wehner, J; Weissler, B; Dueppenbecker, PM; Gebhardt, P; Goldschmidt, B; Schug, D; Kiessling, F; Schulz, V (21 de marzo de 2015). "Evaluación de compatibilidad con RM del primer inserto PET-MRI preclínico equipado con fotomultiplicadores de silicio digitales" . Física en Medicina y Biología . 60 (6): 2231–2255. Código bibliográfico : 2015PMB .... 60.2231W . doi : 10.1088 / 0031-9155 / 60/6/2231 . PMID 25684065 .
- ^ Goldenberg, Joshua M .; Cárdenas-Rodríguez, Julio; Pagel, Mark D. (26 de enero de 2018). "Resultados preliminares que evalúan el tratamiento con metformina en un modelo preclínico de cáncer de páncreas utilizando simultáneamente [18F] FDG PET y acidoCEST MRI" . Imagen molecular y biología . 20 (4): 575–583. doi : 10.1007 / s11307-018-1164-4 . PMC 6043393 . PMID 29374343 .
- ^ Nagy, Kálmán; Tóth, Miklós; Mayor, Péter; Patay, Győző; Egri, G .; Häggkvist, Jenny; Varrone, Andrea; Farde, Lars; Halldin, Christer; Gulyás, Balázs (2013). "Evaluación del rendimiento del sistema nanoScan PET / MRI de animales pequeños" . Revista de Medicina Nuclear . 54 (10): 1825–1832. doi : 10.2967 / jnumed.112.119065 . PMID 23990683 .
- ^ Kaplan, Deborah Abrams (12 de junio de 2013). "PET / MRI: reflexiones dos años después de la aprobación de la FDA" . Diagnóstico por imágenes . Consultado el 15 de enero de 2019 .
- ^ Pichler BJ , Wehrl HF, Kolb A, Judenhofer MS (2008). "Tomografía por emisión de positrones / resonancia magnética: ¿la próxima generación de imágenes multimodales?" . Semin Nucl Med . 38 (3): 199–208. doi : 10.1053 / j.semnuclmed.2008.02.001 . PMC 2762705 . PMID 18396179 .
- ^ Martí-Climent, Josep M .; Prieto, Elena; Morán, Verónica; Sancho, Lidia; Rodríguez-Fraile, Macarena; Arbizu, Javier; García-Velloso, María J .; Richter, José A. (diciembre de 2017). "Estimación de dosis efectiva para procedimientos PET / TC oncológicos y neurológicos" . Investigación EJNMMI . 7 (1): 37. doi : 10.1186 / s13550-017-0272-5 . ISSN 2191-219X . PMC 5403773 . PMID 28439843 .
- ^ Ehman, Eric C .; Johnson, Geoffrey B .; Villanueva-Meyer, Javier E .; Cha, Soonmee; Leynes, Andrew Palmera; Larson, Peder Eric Zufall; Hope, Thomas A. (noviembre de 2017). "PET / MRI: ¿Dónde podría reemplazar a PET / CT?" . Journal of Magnetic Resonance Imaging . 46 (5): 1247–1262. doi : 10.1002 / jmri.25711 . PMC 5623147 . PMID 28370695 .
- ^ a b c Keereman, Vincent; Mollet, Pieter; Berker, Yannick; Schulz, Volkmar; Vandenberghe, Stefaan (1 de febrero de 2013). "Retos y métodos actuales para la corrección de atenuación en PET / MR". Materiales de resonancia magnética en física, biología y medicina . 26 (1): 81–98. doi : 10.1007 / s10334-012-0334-7 . ISSN 0968-5243 . PMID 22875599 . S2CID 22198626 .
- ^ van Dalen, Jorn A .; Visser, Eric P .; Vogel, Wouter V .; Corstens, Frans HM; Oyen, Wim JG (1 de marzo de 2007). "Impacto de la corrección de atenuación basada en Ge-68 ∕ Ga-68 versus CT en PET". Física Médica . 34 (3): 889–897. Código Bibliográfico : 2007MedPh..34..889V . doi : 10.1118 / 1.2437283 . ISSN 2473-4209 . PMID 17441234 .
- ^ a b c d e f Wagenknecht, Gudrun; Kaiser, Hans-Jürgen; Mottaghy, Felix M .; Herzog, Hans (1 de febrero de 2013). "MRI para corrección de atenuación en PET: métodos y desafíos" . Materiales de resonancia magnética en física, biología y medicina . 26 (1): 99-113. doi : 10.1007 / s10334-012-0353-4 . ISSN 0968-5243 . PMC 3572388 . PMID 23179594 .
- ^ Bai, Chuanyong; Shao, Ling; Silva, AJ Da; Zhao, Zuo (octubre de 2003). "Un modelo generalizado para la conversión de números de CT a coeficientes de atenuación lineal". Transacciones IEEE sobre ciencia nuclear . 50 (5): 1510-1515. Código Bibliográfico : 2003ITNS ... 50.1510B . doi : 10.1109 / tns.2003.817281 . ISSN 0018-9499 .
- ^ Hofmann, Matthias; Pichler, Bernd; Schölkopf, Bernhard; Beyer, Thomas (1 de marzo de 2009). "Hacia PET / MRI cuantitativo: una revisión de las técnicas de corrección de atenuación basadas en MR" . Revista Europea de Medicina Nuclear e Imágenes Moleculares . 36 (1): 93-104. doi : 10.1007 / s00259-008-1007-7 . ISSN 1619-7070 . PMID 19104810 .
- ^ Vandenberghe, Stefaan; Marsden, Paul K (21 de febrero de 2015). "PET-MRI: una revisión de desafíos y soluciones en el desarrollo de imágenes integradas multimodalidad" . Física en Medicina y Biología . 60 (4): R115 – R154. arXiv : 1510.04875 . Código Bibliográfico : 2015PMB .... 60R.115V . doi : 10.1088 / 0031-9155 / 60/4 / R115 . PMID 25650582 .
- ^ Edmund, Jens M .; Nyholm, Tufve (26 de enero de 2017). "Una revisión de la generación de TC sustitutiva para la radioterapia de sólo resonancia magnética" . Oncología Radioterápica . 12 (1): 28. doi : 10.1186 / s13014-016-0747-y . PMC 5270229 . PMID 28126030 .
- ^ Larsson, Anne; Johansson, Adam; Axelsson, Jan; Nyholm, Tufve; Asklund, Thomas; Riklund, Katrine; Karlsson, Mikael (7 de septiembre de 2012). "Evaluación de un método de corrección de atenuación para imágenes PET / MR de la cabeza basado en imágenes de TC sustitutivas". Materiales de resonancia magnética en física, biología y medicina . 26 (1): 127-136. doi : 10.1007 / s10334-012-0339-2 . PMID 22955943 . S2CID 7334804 .
- ^ Hofmann, Matthias; Pichler, Bernd; Schölkopf, Bernhard; Beyer, Thomas (23 de diciembre de 2008). "Hacia PET / MRI cuantitativo: una revisión de las técnicas de corrección de atenuación basadas en MR" . Revista Europea de Medicina Nuclear e Imágenes Moleculares . 36 (S1): 93-104. doi : 10.1007 / s00259-008-1007-7 . PMID 19104810 .