viernes, 8 de mayo de 2015

T17_C20 (8 May)



La deconstrucción de la gammacámara

Se puede decir que el equipamiento para PET consiste en una gammacámara "deconstruida".

¿Qué significa esto?
Es como si tuviéramos  una gammacámara y la troceáramos, reconstruyéndola en un anillo. Si lo queremos ver de otra forma sería como si tuviéramos  muchas gammacámaras que formarían el anillo de detección.

¿Estén todos los elementos de un sitio en otro o falta alguno?
Dentro de ese anillo y de cada una de las gammacámaras faltaría uno de los elementos que vimos que componían la gammacámara, el colimador. Éste se encargaba de “filtrar” los rayos gamma que provenían de una dirección diferente a la del “tubo de plomo”. En este caso, cada protón emite dos fotones en direcciones opuestas; esto es por la propia física de aniquilación. Por esto sólo tenemos que detectar los rayos gamma emitidos y recogidos en menos de 10ns por dos detectores “opuestos” dentro de la “línea de proyección”.
 


¿Y en cuanto a la electrónica de tratamiento de la señan de salida de los fotomultiplicadores? 
Tras recoger toda la información de esas lineas de proyección y generar una salida eléctrica en el fotomultiplicador, nos encontramos con varios millones de lineas de respuesta (LOR).
La electrónica se encargará de recoger todas esas líneas, organizarlas en proyecciones y estas en sinogramas para posteriormente realizar la reconstrucción.




¿Se usan el mismo tipo de procesamientogammacamara y PET?
 La gamma cámara utiliza la lógica Anger y la energía límite y el PET añade el tiempo de detección para "subsanar" la ausencia de colimación.

jueves, 7 de mayo de 2015

16_C19 (6May)

LA GAMMACÁMARA

1.- El colimador. ¿De qué material es? ¿Por qué? ¿Hay alguna relación entre el grosor de los septos y la energía de la radiación? ¿Por qué? ¿Con qué se correlaciona el tamaño de los huecos entre septos (área y profundidad)? ¿Por qué es importante, qué ocurriría si no estuviese? etc.
El colimador es de plomo porque es capaz de absorber los rayos de alta energía y así deja pasar los que vienen en dirección tangencial al plano.
En relación al grosor de los septos, cuanto más grueso sea este menos energía pasará, debido a que cuanto más plomo haya, menos fotones atraviesan el colimador.
El tamaño de los huecos se puede relacionar con la sensibilidad y la resolución. Es decir, que cuando se aumenta el área del hueco, disminuye la resolución y mejora la sensibilidad, y al revés.
Si no estuviera el colimador, no sabríamos de dónde provienen los fotones y la imagen no estaría bien definida. En consecuencia, no seríamos capaces de discriminar la localización del radiofármaco.

2.- El centelleador. ¿De qué materiales puede ser? ¿Hay alguno típico (ventajas/inconvenientes)? ¿Hay alguna relación entre el grosor del centelleador y la resolución de la imagen? ¿Y con la sensibilidad? etc.
Es un componente que transforma un fotón de alta energía (rayos gamma) en fotones de menor energía (rango visible). El material más común es el NaI(Tl), yoduro de sodio dopado con talio.
-        Ventajas
o   Alta eficiencia generación luz (12%)
o   Energía excitación y desexcitación: 410 nm=3eV
-        Desventajas
o   Frágil
o   Sensible a la temperatura
o   Higroscópico
Si el cristal es fino, ti
Si el cristal es estrecho, la dispersión luz generada es menor, por eso, tenemos mejor resolución espacial. En cambio, al tener menos material para frenar los fotones, tenemos peor eficiencia de detección, es decir, que se pierde sensibilidad y viceversa.

3.- El optoacoplador. ¿Qué es? ¿Para qué sirve? ¿De qué está hecho? ¿Cuál es su principal característica de diseño? etc.
Es una especie de gel transparente que hace que no se dispersen los fotones cambiando su dirección por el cambio de medio. Es de grasa o de silicona y su característica de diseño es un índice de refracción parecido del medio del que proviene y al que se direcciona, en este caso, el cristal tiene un índice de refracción alto por lo que el optoacoplador también lo tendrá. Lo fundamental es evitar cambios muy grandes, es decir, que no haya aire. 

4.- Los tubos fotomultiplicadores. ¿A nivel de diagrama de bloque (entradas/ salidas) qué hace? ¿Necesita alimentación? ¿Qué tamaño tienen (aprox.)? ¿Cuántos hay? ¿Cómo se relacionan con la resolución? ¿Por qué no se ponen más?

Sí que necesita alimentación, lo hace mediante una pila. Tienen un diámetro de 5-7 cm y su sección suele ser circular o hexagonal. Además un cabezal suele contener desde 40 hasta 100 tubos. El problema de la baja resolución se soluciona mediante la lógica de Anger. No se pueden poner muchos más fotomultiplicadores por el diseño, ya que tiene que tener un espacio suficiente.

5.- La lógica Anger. ¿Qué es? ¿Para qué sirve? ¿Que limitaría la resolución en caso de no utilizarla? ¿Cómo se implementa?
Es un procedimiento matemático que sirve para mejorar la resolución de imagen de los fotomultiplicadores. En caso de no utilizarla, el tamaño de los fotomultiplicadores y con ello la cantidad de los mismos, limitaría la resolución.
Se suman todas las señales eléctricas que serán dependientes de la fuente de radiación en el eje x y en el eje y. Se hace una media ponderada entre todos los detectados y se descartan los valores demasiado altos o bajos que habrán sido debidos al ruido.

6.-  Análisis de energía. ¿Qué elemento del sistema es sensible a la energía? Por cierto, ¿la energía de qué? ¿Qué utilidad tiene medir esa energía? ¿Contribuye a la imagen de alguna manera?

El sistema sensible a la energía en la gammacámara es el cristal centelleador debido a qué más energía incidente tenga, mayor número de fotones visibles genera. Nos referimos a la energía del fotón gamma incidente. Esto nos permite generar la imagen que refleja la emisión del radioisótopo dentro del organismo.

T14_Pregunta de Test RMN

En la técnica de RMN es cierto:
  a) Vemos funciones, realizando cortes, mediante ultrasonidos
  b) Vemos anatomía, realizando cortes, mediante ultrasonidos
  c) Vemos funciones, realizando cortes, mediante radiación electromagnética
  d) Vemos anatomía, realizando cortes, mediante radiofrecuencia

miércoles, 29 de abril de 2015

T15_CL18 (29Abr)

Hay dos formas mediante las cuales podemos obtener radionucleidos y ellas son las centrales nucleares y los aceleradores de partículas.

REACTORES NUCLEARES

En las centrales nucleares se obtiene energía mediante reacciones de fisión del elemento U235 produciéndose aleatoriamente una serie de productos. Es con estos productos con los que podemos obtener los radionucleidos. En este caso se pueden obtener de dos formas:

  • Determinados productos de la fisión son directamente radionucleidos. Por ejemplo como se muestra en la siguiente imagen 131I y 137Cs.

  • Además de determinados isótopos, las reacciones de fisión producen neutrones. Estos electrones se utilizan para bombardear detereminado isotopo y obtener el radionuecleido correspondiente. Por ejemplo, si bombardeamos con neutrones al 31F obtendremos el isotopo radiactivo 32F.



ACELERADOR DE PARTICULAS: CICLOTRON
El ciclotrón es un acelerador de partículas cíclico, es decir, las partículas cargadas realizan una trayectoria circular por acción de un campo magnético. El objetivo de este instrumento es obtener protones con una energía tal que sea capaz de arrancar un protón a un determinado isótopo para obtener un radionúclido. El proceso es el siguiente:

  1. Se introduce una molécula de hidrógeno, H2. Mediante campo eléctrico se le hace desprenderse de un protón quedando la partícula cargada negativamente, H-. La partícula con carga negativa parece ser que facilita el proceso de aceleración.
  2. La partícula cargada negativamente se acelera mediante campo electromagnético generando una trayectoria circular. Al pasar por el punto de partida se le induce un cambio en el campo eléctrico el cual da un impulso a la partícula aumentando su velocidad y por tanto el radio del circulo que describe.
  3. Una vez la partícula ha adquirido la energía suficiente, se le hace pasar por una lámina de grafito para desprenderle los electrones y quedarnos únicamente con el protón.
  4. Este protón choca contra un determinado elemento haciendo que éste desprenda un neutrón y obteniendo el radionucleido correspondiente.

El proceso que realiza el acelerador de partículas explicado anteriormente, queda muy bien ilustrado con el siguiente video.

viernes, 24 de abril de 2015

T13_CL17 (24Abr)

1.- La clase se divide en dos grupos, y a cada uno se le asigna uno de los dos temas anteriores (A ó B)

 Nuestro grupo está formado por Amaia, Santi y yo mismo. Hemos seleccionado el tema A.

2.- Durante una hora (un poco más quizá) el grupo se documenta y selecciona las ideas principales de la cuestión. Redacta unas notas al respecto (en el blog, claro), y prepara una exposición oral de entre 5 y 7 minutos.

 ¿Calidades de imágen que se obtienen? 

La calidad de imagen de una resonancia magnética básicamente depende de cuatro factores principales:
  • Tiempo de adquisición de imágenes. 
  • Relación señal-ruido.
  • Contraste
  • Resolución espacial.


La obtención de una imagen óptima es el resultado de priorizar uno de los cuatro indicadores en función de la región explorada y de la lesión que se desee estudiar. Es decir, un imagen diagnóstica y de calidad es la que con un determinado contraste obtiene un equilibrio entre la relación señal ruido y la resolución espacial, en un tiempo de adquisición aceptable, evitando el mayor número de artefactos.
Es importante recordar que cualquier cambio efectuado en los parámetros afecta principalmente a uno de los criterios de calidad de imagen señalados e influye siempre sobre los demás de diversos modos.
Como factores críticos entonces tendríamos como ejemplos los siguientes casos:
-          El tiempo de adquisición: Si aumenta, la probabilidad de que el paciente se mueva también es mayor. Por ello hay que minimizarla mediante diferentes opciones:
o   Reduciendo el TR
o   Empleando un campo de visión reducido
o   Reduciendo el número de adquisiciones
-          Señal/ruido: Representa la relación entre la amplitud de la señal recibida por la antena y la media de la amplitud del ruido que a su vez es recogido por la misma. La S/R es proporcional al volumen del vóxel. El volumen del vóxel se puede modificar variando el grosor de corte o el área del píxel. 
A mayor TR (tiempo de recuperación de la magnetización), mejor es la recuperación de la magnetización, y, en consecuencia, se aumenta la señal. 
La densidad de protones del área del estudio también determina la relación señal/ruido: Un tejido con gran cantidad de protones proporcionará más eñal que un tejido con escaso número de protones.
-          Contraste: una imagen presenta contraste si en ella se demuestran áreas de alta u baja intensidad de señal.  Si el TR es largo, el vector de magnetización se recupera completamente antes del siguiente pulso y por lo tanto está disponible en toda su magnitud para ser desplazado al plano transverso y habrá un vector de gran tamaño en ese plano, con lo que se mejorará el contraste.





¿Resoluciones espacial y temporal?
Los factores más importantes a considerar cuando se evalúa la utilidad, de una técnica son tres: la resolución temporal, la resolución espacial y el grado de invasividad (término que se refiere a la invasión del organismo: desde la simple inyección hasta la cirugía mayor).
 
La resolución temporal se refiere a la capacidad para detectar fenómenos dinámicos que cambian en el tiempo: desde la milésima de segundo hasta las horas o los días

La resolución espacial se relaciona con la sensibilidad de la técnica para detectar dimensiones pequeñas, desde la milésima de milímetro (la micra =µmm) hasta los centímetros.

También es importante destacar que la resolución espacial y temporal son dos requerimientos opuestos.

Finalmente, el grado de invasividad nos indica la necesidad o no de inyectar alguna sustancia al organismo, practicar incisiones, hacer cortes o producir lesiones.

La RMN
  • tiene una gran resolución resolución espacial de 0,1 a 5 mm
  • una buena resolución temporal (del orden de décimas de segundo si se utiliza la técnica del «echo-planar»).

La técnica funcional del RMN 
tiene varias limitaciones, nos puede medir el consumo de oxigeno del cerebro con una resolución de un voxel (aproximadamente un cubo de 2mm de lado). No mide la actividad neuronal, esta se infiere a partir del consumo de oxígeno. La resolución espacial es muy alta (aunque en un voxel caben cientos de miles de neuronas). Un problema (entre otros) es que la resolución temporal es muy baja (1s frente a las neuronas que disparan en la frontera de 1ms).




¿Principales utilidades clínicas del RMN? 
El uso principal es la MRI (Imágenes por Resonancia Magnética) que sirve para obtener información sobre la estructura y composición del cuerpo a analizar. Esta información es procesada por ordenadores y transformada en imágenes del interior de lo que se ha analizado.

Se usa en medicina para observar alteraciones en los tejidos y detectar el cáncer y otras patologías, así como para analizar la estructura de materiales tanto orgánicos como inorgánicos.

No debemos confundirla con la espectroscopia de resonancia magnética nuclear que es una técnica usada en química que utiliza los mismos principios. 

Dado que ondas de radio y electromagnéticas tiene especial afinidad por los átomos de hidrógeno que se encuentran en gran concentración de los órganos y tejidosblandos, esta es una prueba especialmente útil para valorar cerebro, pulmones, hígado, corazón, órganos reproductores, grandes huesos... permitiendo el estudio y seguimiento de múltiples afecciones (inflamaciones, infecciones, lesiones tumorales) con una gran sensibilidad diagnóstica. 

Existen más usos como el estudio de la actividad metabólica de las bacterias para medir la actividad antimicrobiana de diversos antibióticos. 

medir la actividad antimicrobiana de diversos antibióticos. - See more at: http://mascienciapf.blogspot.com.es/2013/09/susceptibilidad-antimicrobiana-por-rmn.html#sthash.lg1L8m4Y.dpuf
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Sus aplicaciones más frecuentes se encuentran ligadas al campo de la medicina, la bioquímica y la química orgánica. Aunque también podemos ver aplicaciones en los campos de: 
Bruker Avance 300

  • Análisis Estructural y Estereoquímicopara la caracterización de compuestos químicos con núcleos activos. Empleando técnicas de RMN podemos analizar muestras sin destruirlas. Por ejemplo se estudian ácidos nucleicos y proteínas.

  • Computación cuántica: uno de los sistemas candidatos a ser hardware de los futuros ordenadores
    cuánticos está basado en los espines nucleares de una solución, observados en un aparato de RMN.

  • Identificación y cuantificación de compuestos orgánicos, organometálicos, etc.

  • Control de impurezas.

  • Estudios de sistemas dinámicos y parámetros físicos moleculares.

  • Control de calidad en alimentos.

  • Adquisición de datos en la industria petrolera para la exploración y recuperación de petróleo y gas natural.

  • Estudio de propiedades de materiales orgánicos e inorgánicos, así como la composición química y presencia de grupos funcionales.

  • Cálculo de distnaica entre ciertos átomos en una moécula con estructura tridimensiona.
Utilización de contrastes
Algunos exámenes requieren de un tinte especial (medio de contraste). La mayoría de las veces, el tinte se administra a través de una vena (IV) en la mano o el antebrazo antes del examen. Este medio de contraste que resalta los órganos estudiados y facilita la interpretación de las imágenes. El contraste más utilizado se llama gadolinio y, al contrario que el contraste usado para hacer un TAC, no está compuesto por yodo, por lo que es poco probable que cause efectos secundarios o alergia. Este medio de contraste se administra por vía intravenosa.

Espirales
Se pueden colocar pequeños dispositivos, llamados espirales, alrededor de la cabeza, el brazo o la pierna u otras áreas que se vayan a estudiar. Estos ayudan a enviar y recibir las ondas de radio y mejoran la calidad de las imágenes.

3.- A las 8:45 comienzan las exposiciones. Cada grupo expone a los demás el resultado de su trabajo.