La tomografía computarizada por emisión de fotón único ( SPECT , o menos comúnmente, SPET ) es una técnica de imágenes tomográficas de medicina nuclear que utiliza rayos gamma . [1] Es muy similar a las imágenes planares de medicina nuclear convencionales que utilizan una cámara gamma (es decir, gammagrafía ), [2] pero puede proporcionar información tridimensional real . Esta información generalmente se presenta como cortes transversales del paciente, pero se puede reformatear o manipular libremente según sea necesario.
La técnica requiere la administración de un radioisótopo emisor de rayos gamma (un radionúclido ) al paciente, normalmente a través de una inyección en el torrente sanguíneo. En ocasiones, el radioisótopo es un ion simple soluble disuelto, como un isótopo de galio (III). Sin embargo, por lo general, un radioisótopo marcador se une a un ligando específico para crear un radioligando , cuyas propiedades lo unen a ciertos tipos de tejidos. Esta unión permite que la combinación de ligando y radiofármaco sea transportada y unida a un lugar de interés en el cuerpo, donde la concentración de ligando se ve mediante una cámara gamma.
En lugar de simplemente "tomar una fotografía de las estructuras anatómicas", una tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT) monitorea el nivel de actividad biológica en cada lugar de la región tridimensional analizada. Las emisiones del radionúclido indican la cantidad de flujo sanguíneo en los capilares de las regiones fotografiadas. De la misma manera que una radiografía simple es una vista bidimensional (2-D) de una estructura tridimensional, la imagen obtenida por una cámara gamma es una vista bidimensional de la distribución tridimensional de un radionúclido .
La obtención de imágenes SPECT se realiza utilizando una cámara gamma para adquirir múltiples imágenes 2D (también llamadas proyecciones ) desde múltiples ángulos. Luego se utiliza una computadora para aplicar un algoritmo de reconstrucción tomográfica a las múltiples proyecciones, lo que produce un conjunto de datos 3D. Este conjunto de datos puede manipularse para mostrar cortes finos a lo largo de cualquier eje elegido del cuerpo, similares a los obtenidos con otras técnicas tomográficas, como la resonancia magnética (MRI), la tomografía computarizada con rayos X (TC con rayos X) y la tomografía por emisión de positrones (PET).
La SPECT es similar a la PET en el uso de material trazador radiactivo y la detección de rayos gamma. A diferencia de la PET, los trazadores utilizados en la SPECT emiten radiación gamma que se mide directamente, mientras que los trazadores PET emiten positrones que se aniquilan con electrones a unos pocos milímetros de distancia, lo que hace que se emitan dos fotones gamma en direcciones opuestas. Un escáner PET detecta estas emisiones "coincidentes" en el tiempo, lo que proporciona más información de localización del evento de radiación y, por lo tanto, imágenes de mayor resolución espacial que la SPECT (que tiene una resolución de aproximadamente 1 cm). Las exploraciones SPECT son significativamente menos costosas que las exploraciones PET, en parte porque pueden utilizar radioisótopos de vida más larga y más fáciles de obtener que la PET.
Debido a que la adquisición de imágenes SPECT es muy similar a la obtención de imágenes con una cámara gamma plana, se pueden utilizar los mismos radiofármacos . Si se examina a un paciente con otro tipo de exploración de medicina nuclear, pero las imágenes no son diagnósticas, es posible proceder directamente a la SPECT moviendo al paciente a un instrumento SPECT o incluso simplemente reconfigurando la cámara para la adquisición de imágenes SPECT mientras el paciente permanece en la mesa de operaciones.
Para obtener imágenes SPECT, la gammacámara se gira alrededor del paciente. Las proyecciones se adquieren en puntos definidos durante la rotación, normalmente cada 3 a 6 grados. En la mayoría de los casos, se utiliza una rotación completa de 360 grados para obtener una reconstrucción óptima. El tiempo que se tarda en obtener cada proyección también es variable, pero lo habitual es que sean entre 15 y 20 segundos. Esto da un tiempo total de exploración de entre 15 y 20 minutos.
Las cámaras gamma de múltiples cabezales pueden acelerar la adquisición. Por ejemplo, se puede utilizar una cámara de dos cabezales con una separación de 180 grados entre ellos, lo que permite adquirir dos proyecciones simultáneamente, y cada cabezal requiere una rotación de 180 grados. También se utilizan cámaras de tres cabezales con una separación de 120 grados.
Las adquisiciones cardíacas sincronizadas son posibles con la SPECT, al igual que con las técnicas de imágenes planares como la exploración de adquisición multisincronizada (MUGA). Activada por el electrocardiograma (EKG) para obtener información diferencial sobre el corazón en varias partes de su ciclo, la SPECT miocárdica sincronizada se puede utilizar para obtener información cuantitativa sobre la perfusión miocárdica, el grosor y la contractilidad del miocardio durante varias partes del ciclo cardíaco, y también para permitir el cálculo de la fracción de eyección del ventrículo izquierdo , el volumen sistólico y el gasto cardíaco.
La SPECT se puede utilizar para complementar cualquier estudio de imágenes gamma, donde una verdadera representación 3D puede ser útil, como imágenes de tumores, imágenes de infecciones ( leucocitos ), imágenes de tiroides o gammagrafía ósea .
Debido a que la SPECT permite una localización precisa en el espacio 3D, se puede utilizar para proporcionar información sobre funciones localizadas en órganos internos, como imágenes funcionales cardíacas o cerebrales.
La imagen de perfusión miocárdica (MPI) es una forma de imagen cardíaca funcional que se utiliza para el diagnóstico de la cardiopatía isquémica . El principio subyacente es que, en condiciones de estrés, el miocardio enfermo recibe menos flujo sanguíneo que el miocardio normal. La MPI es uno de los varios tipos de prueba de esfuerzo cardíaco .
Se administra un radiofármaco específico para el corazón, por ejemplo, 99m Tc- tetrofosmina (Myoview, GE healthcare), 99m Tc-sestamibi (Cardiolite, Bristol-Myers Squibb) o cloruro de talio-201 . A continuación, se aumenta la frecuencia cardíaca para inducir estrés miocárdico, ya sea mediante ejercicio en una cinta de correr o farmacológicamente con adenosina , dobutamina o dipiridamol ( se puede utilizar aminofilina para revertir los efectos del dipiridamol).
La tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT) realizada después del estrés revela la distribución del radiofármaco y, por lo tanto, el flujo sanguíneo relativo a las diferentes regiones del miocardio. El diagnóstico se realiza comparando las imágenes de estrés con un conjunto adicional de imágenes obtenidas en reposo que normalmente se adquieren antes de las imágenes de estrés.
Se ha demostrado que la MPI tiene una precisión general de alrededor del 83% ( sensibilidad : 85%; especificidad : 72%) (en una revisión, no exclusivamente de SPECT MPI), [3] y es comparable con (o mejor que) otras pruebas no invasivas para la enfermedad cardíaca isquémica.
Por lo general, el trazador emisor de rayos gamma que se utiliza en las imágenes cerebrales funcionales es el tecnecio (99mTc) exametazima . El 99m Tc es un isómero nuclear metaestable que emite rayos gamma detectables mediante una gammacámara. Al unirlo a la exametazima, el tejido cerebral lo absorbe de manera proporcional al flujo sanguíneo cerebral, lo que a su vez permite evaluar el flujo sanguíneo cerebral con la gammacámara nuclear.
Debido a que el flujo sanguíneo en el cerebro está estrechamente acoplado al metabolismo cerebral local y al uso de energía, el trazador 99m Tc-exametazima (así como el trazador similar 99m Tc-EC) se utiliza para evaluar el metabolismo cerebral regionalmente, en un intento de diagnosticar y diferenciar las diferentes patologías causales de la demencia . El metaanálisis de muchos estudios publicados sugiere que la SPECT con este trazador tiene una sensibilidad de alrededor del 74 % para diagnosticar la enfermedad de Alzheimer frente a una sensibilidad del 81 % para el examen clínico ( pruebas cognitivas , etc.). Estudios más recientes han demostrado que la precisión de la SPECT en el diagnóstico de Alzheimer puede ser de hasta el 88 %. [4] En el metaanálisis, la SPECT fue superior al examen clínico y a los criterios clínicos (91 % frente a 70 %) para poder diferenciar la enfermedad de Alzheimer de las demencias vasculares. [5] Esta última capacidad se relaciona con la obtención de imágenes mediante SPECT del metabolismo local del cerebro, en el que la pérdida irregular del metabolismo cortical que se observa en los accidentes cerebrovasculares múltiples difiere claramente de la pérdida más uniforme o "suave" de la función cerebral cortical no occipital típica de la enfermedad de Alzheimer. Otro artículo de revisión reciente mostró que las cámaras SPECT de múltiples cabezales con análisis cuantitativo dan como resultado una sensibilidad general del 84-89% y una especificidad general del 83-89% en estudios transversales y una sensibilidad del 82-96% y una especificidad del 83-89% para estudios longitudinales de la demencia. [6]
La tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT) con 99m Tc-exametazima compite con la tomografía por emisión de fotón único (PET ) con fludesoxiglucosa (FDG) del cerebro, que sirve para evaluar el metabolismo regional de la glucosa en el cerebro, para proporcionar información muy similar sobre el daño cerebral local causado por muchos procesos. La SPECT está más ampliamente disponible, porque el radioisótopo utilizado es más duradero y mucho menos costoso en la SPECT, y el equipo de escaneo gamma también es menos costoso. Mientras que el 99m Tc se extrae de generadores de tecnecio-99m relativamente simples , que se envían a hospitales y centros de escaneo semanalmente para suministrar radioisótopos nuevos, la PET con FDG se basa en FDG, que se fabrica en un costoso ciclotrón médico y un "laboratorio caliente" (laboratorio químico automatizado para la fabricación de radiofármacos), y luego se envía inmediatamente a los sitios de escaneo debido a la semivida corta natural de 110 minutos del flúor-18 .
En el sector de la energía nuclear, la técnica SPECT se puede aplicar para obtener imágenes de distribuciones de radioisótopos en combustibles nucleares irradiados. [7] Debido a la irradiación de combustible nuclear (por ejemplo, uranio) con neutrones en un reactor nuclear, se produce de forma natural en el combustible una amplia gama de radionucleidos emisores de rayos gamma, como productos de fisión ( cesio-137 , bario-140 y europio-154 ) y productos de activación ( cromo-51 y cobalto-58 ). Estos se pueden obtener mediante SPECT para verificar la presencia de barras de combustible en un conjunto de combustible almacenado para fines de salvaguardias del OIEA , [8] para validar predicciones de códigos de simulación de núcleos, [9] o para estudiar el comportamiento del combustible nuclear en funcionamiento normal, [10] o en escenarios de accidente. [11]
Las imágenes reconstruidas suelen tener resoluciones de 64×64 o 128×128 píxeles, con tamaños de píxel que varían entre 3 y 6 mm. La cantidad de proyecciones adquiridas se elige para que sea aproximadamente igual al ancho de las imágenes resultantes. En general, las imágenes reconstruidas resultantes tendrán una resolución más baja, tendrán más ruido que las imágenes planas y serán susceptibles a artefactos .
La exploración es una actividad que requiere mucho tiempo y es esencial que el paciente no se mueva durante el proceso. El movimiento puede causar una degradación significativa de las imágenes reconstruidas, aunque las técnicas de reconstrucción con compensación del movimiento pueden ayudar con esto. Una distribución muy desigual del radiofármaco también tiene el potencial de causar artefactos. Un área de actividad muy intensa (por ejemplo, la vejiga) puede causar rayas extensas en las imágenes y oscurecer las áreas de actividad vecinas. Esta es una limitación del algoritmo de reconstrucción con retroproyección filtrada . La reconstrucción iterativa es un algoritmo alternativo que está ganando importancia, ya que es menos sensible a los artefactos y también puede corregir la atenuación y el desenfoque dependiente de la profundidad. Además, los algoritmos iterativos pueden volverse más eficaces utilizando la metodología de Superiorización . [12]
La atenuación de los rayos gamma en el interior del paciente puede provocar una subestimación significativa de la actividad en los tejidos profundos, en comparación con los tejidos superficiales. Es posible realizar una corrección aproximada, en función de la posición relativa de la actividad, y la corrección óptima se obtiene con los valores de atenuación medidos. Los equipos SPECT modernos están disponibles con un escáner de TC de rayos X integrado. Como las imágenes de TC de rayos X son un mapa de atenuación de los tejidos, estos datos se pueden incorporar a la reconstrucción SPECT para corregir la atenuación. También proporciona una imagen de TC registrada con precisión , que puede proporcionar información anatómica adicional.
La dispersión de los rayos gamma, así como su naturaleza aleatoria, también pueden provocar la degradación de la calidad de las imágenes SPECT y causar pérdida de resolución. La corrección de la dispersión y la recuperación de la resolución también se aplican para mejorar la resolución de las imágenes SPECT. [13]
En algunos casos, se puede construir un escáner gamma SPECT para que funcione con un escáner CT convencional , con registro conjunto de imágenes. Al igual que en la PET/CT , esto permite la ubicación de tumores o tejidos que pueden verse en la gammagrafía SPECT, pero que son difíciles de localizar con precisión con respecto a otras estructuras anatómicas. Estas exploraciones son más útiles para los tejidos fuera del cerebro, donde la ubicación de los tejidos puede ser mucho más variable. Por ejemplo, la SPECT/CT se puede utilizar en aplicaciones de exploración paratiroidea con sestamibi , donde la técnica es útil para localizar adenomas paratiroideos ectópicos que pueden no estar en sus ubicaciones habituales en la glándula tiroides. [14]
El rendimiento general de los sistemas SPECT se puede realizar mediante herramientas de control de calidad como el fantasma de Jaszczak . [15]
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