Author(s): Queiroga, Margarida Palma
Date: 2017
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.21/8355
Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico de Lisboa
Subject(s): Tomografia por Emissão de Positrões (PET); 18F-FDG; Dose efetiva; Dose absorvida; Posítron Emission Tomography (PET); PENetration and Energy LOss of Positrons and Electrons (PENELOPE); Effective dose; Absorbed dose
Dissertação para obtenção de grau de mestre em Engenharia Biomédica
A tomografia de emissão de positrões (PET, do acrónimo inglês Positron Emission Tomography) com 18F-FDG é uma técnica que apresenta elevada sensibilidade no estudo de neoplasias. O cálculo dosimétrico em PET depende da biodistribuição do 18F-FDG, que é de difícil modelação e sofre elevadas variações entre indivíduos. O objetivo do presente estudo é proceder ao cálculo dosimétrico de exames PET com 18F-FDG por simulações de Monte Carlo, recorrendo ao software PENELOPE, aos modelos biocinéticos propostos por Hays e Segal e ao modelo vesical desenvolvido por Stephen et al., comparando os resultados obtidos com resultados descritos pela ICRP publicação 106, por Hays et al., por Deloar et al., por Quinn et al. e por Brix et al. Foi criado um fantoma computacional antropomórfico baseado em equações quádricas, que apresentou uma massa total de 87,01 kg. Desenvolveram-se simulações de Monte Carlo de acordo com a biodistribuição do 18F-FDG, tendo-se admitido como órgãos-fonte o cérebro, os pulmões, o miocárdio, o fígado, a bexiga. Realizaram-se, também, simulações correspondentes à modelação da atividade de fundo. Com base nos resultados das simulações e nos dados de biocinética foram calculadas as doses absorvidas pelos diferentes órgãos e a dose efetiva por unidade de atividade de 18F-FDG adminsitrada. Calculou-se, também a ponderação da Tomografia Computorizada (CT, do acrónimo Inglês Computed Tomography) na dose efetiva de exames híbridos PET-CT. Obtiveram-se, ainda, resultados relativos à contribuição dos positrões em questões dosimétricas de PET. O modelo vesical foi utilizado para calcular a influência da hidratação em dosimetria de PET pela variação dos tempos para a primeira excreção (40-180 min). A dose efetiva por unidade de atividade de 18F-FDG administrada (1,8×10−2 mSv/MBq) apresenta uma diferença percentual baixa quando comparada com o resultado da ICRP publicação 106 (7,89%) e com o estudo de Quinn et al. (12,69%). Os resultados de dose absorvida nos diferentes órgãos, apresentam diferenças percentuais muito consideráveis entre todos os estudos descritos. A percentagem de energia depositada pelos positrões apresenta um valor preponderante (87,19%) relativamente aos fotões de aniquilação. Os exames híbridos PET-CT acarretam um aumento de dose efetiva (11,08 mSv), tendo a CT uma elevada contribuição (45%). O estado de hidratação do paciente é importante em dosimetria em PET, podendo estar associado a um aumento de dose efetiva na ordem dos 0,6 mSv/MBq.
Positron Emission Tomography (PET) has emerged as a powerful imaging tool for the detection of various cancers. Dosimetric calculation in PET depends on the biodistribution of 18F-FDG, which is difficult to model and suffers high variations between individuals. The aim of this study is to perform dosimetric calculation of 18F-FDG PET by Monte Carlo simulations using PENELOPE software, biokinetic models proposed by Hays and Segal and vesical model developed by Stephen et al, and comparing the results obtained with results described by the ICRP publication 106, Hays et al., Deloar et al., Quinn et al. and Brix et al. An anthropomorphic computational phantom based on quadric equations was created, with a total mass of 87.01 kg. Monte Carlo simulations were developed according to the biodistribution of 18F-FDG. Brain, lungs, myocardium, liver and bladder were recognized as source organs. Simulations modeling the background activity were also developed. Based on the results of the simulations and the biokinetic data, organ absorbed doses and effective dose per unit of 18F-FDG activity administered were calculated. The weighting of the Computed Tomography (CT) in the effective dose of PET-CT hybrid exams was also calculated. Were also obtained results of the contribution of the positrons in PET dosimetry. The bladder model was used to calculate the influence of hydration in PET dosimetry by varying the times for the first excretion (40-180 min). The effective dose per unit of 18F-FDG activity (1.8×10−2 mSv/MBq) had a low percentage difference when compared with the ICRP publication 106 (7.89%) and with the study of Quinn et al. (12.69%). The results of organ absorbed doses presents high percentage differences between all the described studies. The percentage of deposited energy by positrons has a preponderant value (87.19%) when compared to the annihilation photons. PET-CT hybrid exams lead to an increase of the effective dose (11.08 mSv), with a high contribution of the CT (45%). The patient's hydration status is important in PET dosimetry and may be associated with an effective dose increase of 0.6 mSv / MBq.
