Actualities on Nuclear Medicine Applications in Sports Medicine

Aims: This paper aims to address some of the main possible applications of actual Nuclear Medicine Imaging techniques and methodologies in the specific context of Sports Medicine, namely in two critical systems: musculoskeletal and cardiovascular. Discussion: At the musculoskeletal level, bone scintigraphy techniques proved to be a mean of diagnosis of functional orientation and high sensibility compared with other morphological imaging techniques in the detection and temporal evaluation of pathological situations, for instance allowing the acquisition of information of great relevance in athletes with stress fractures. On the other hand, infection/inflammation studies might be of an important added value to characterize specific situations, early diagnose of potential critical issues – so giving opportunity to precise, complete and fast solutions – while allowing the evaluation and eventual optimization of training programs. At cardiovascular system level, Nuclear Medicine had proved to be crucial in differential diagnosis between cardiac hypertrophy secondary to physical activity (the so called "athlete's heart") and hypertrophic cardiomyopathy, in the diagnosis and prognosis of changes in cardiac function in athletes, as well as in direct - and non-invasive - in vivo visualization of sympathetic cardiac innervation, something that seems to take more and more importance nowadays, namely in order to try to avoid sudden death episodes at intense physical effort. Also the clinical application of Positron Emission Tomography (PET) has becoming more and more widely recognized as promising. Conclusions: It has been concluded that Nuclear Medicine can become an important application in Sports Medicine. Its well established capabilities to early detection of processes involving functional properties allied to its high sensibility and the actual technical possibilities (namely those related with hybrid imaging, that allows to add information provided by high resolution morphological imaging techniques, such as CT and/or MRI) make it a powerful diagnostic tool, claiming to be used on an each day higher range of clinical applications related with all levels of sport activities. Since the improvements at equipment characteristics and detection levels allows the use of smaller and smaller doses, so minimizing radiation exposure it is believed by the authors that the increase of the use of NM tools in the Sports Medicine area should be considered.

Relatório de estágio de natureza profissional em PET/CT: Clinical Imaging Sciences Centre, Sussex

Mestrado em Medicina Nuclear - Ramo de especialização: Tomografia por Emissão de Positrões

Avaliação da viabilidade miocárdica pós-enfarte: Gated-SPECT versus Gated-PET

Mestrado em Medicina Nuclear - Ramo de especialização: Tomografia por Emissão de Positrões

PET/CT com 18-fluor-fluorodeoxiglucose no seguimento do melanoma maligno cutâneo

Introdução – O melanoma maligno cutâneo (MMC) é considerado uma das mais letais neoplasias e no seu seguimento recorre-se, para além dos exames clínicos e da análise de marcadores tumorais, a diversos métodos imagiológicos, como é o exame Tomografia por Emissão de Positrões/Tomografia Computorizada (PET/CT, do acrónimo inglês Positron Emission Tomography/Computed Tomography) com 18fluor-fluorodeoxiglucose (18F-FDG). O presente estudo tem como objetivo avaliar a utilidade da PET/CT relativamente à análise da extensão e à suspeita de recidiva do MMC, comparando os achados imagiológicos com os descritos em estudos CT. Metodologia – Estudo retrospetivo de 62 estudos PET/CT realizados em 50 pacientes diagnosticados com MMC. Excluiu-se um estudo cujo resultado era duvidoso (nódulo pulmonar). As informações relativas aos resultados dos estudos anatomopatológicos e dos exames imagiológicos foram obtidas através da história clínica e dos relatórios médicos dos estudos CT e PET/CT. Foi criada uma base de dados com os dados recolhidos através do software Excel e foi efetuada uma análise estatística descritiva. Resultados – Dos estudos PET/CT analisados, 31 foram considerados verdadeiros positivos (VP), 28 verdadeiros negativos (VN), um falso positivo (FP) e um falso negativo (FN). A sensibilidade, especificidade, o valor preditivo positivo (VPP), o valor preditivo negativo (VPN) e a exatidão da PET/CT para o estadiamento e avaliação de suspeita de recidiva no MMC são, respetivamente, 96,9%, 96,6%, 96,9%, 96,6% e 96,7%. Dos resultados da CT considerados na análise estatística, 14 corresponderam a VP, 12 a VN, três a FP e cinco a FN. A sensibilidade, especificidade, o VPP e o VPN e a exatidão da CT para o estadiamento e avaliação de suspeita de recidiva no MMC são, respetivamente, 73,7%, 80,0%, 82,4%, 70,6% e 76,5%. Comparativamente aos resultados CT, a PET/CT permitiu uma mudança na atitude terapêutica em 23% dos estudos. Conclusão – A PET/CT é um exame útil na avaliação do MMC, caracterizando-se por uma maior acuidade diagnóstica no estadiamento e na avaliação de suspeita de recidiva do MMC comparativamente à CT isoladamente.

Segmentation of striatal brain structures from high resolution pet images

Dissertation presented at the Faculty of Science and Technology of the New University of Lisbon in fulfillment of the requirements for the Masters degree in Electrical Engineering and Computers

Imaging in neurological and vascular brain diseases (SPECT and SPECT/CT)

Since the first in vivo studies of cerebral function with radionuclides by Ingvar and Lassen, nuclear medicine (NM) brain applications have evolved dramatically, with marked improvements in both methods and tracers. Consequently it is now possible to assess not only cerebral blood flow and energy metabolism but also neurotransmission. Planar functional imaging was soon substituted by single-photon emission computed tomography (SPECT) and positron emission tomography (PET); it now has limited application in brain imaging, being reserved for the assessment of brain death.

Radiopharmaceuticals for myocardial perfusion imaging: SPECT & PET

Myocardial perfusion imaging (MPI) is used on a daily basis to access coronary blood flow in patients that are suspected or have known Coronary Artery Disease (CAD). A Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT) or and Positron Emission Tomography (PET) scan are used to access regional blood flow quantification either at rest or stress, the imaging acquisition is connected to an Electrocardiogram (ECG) and it is able to determine and quantify other myocardial parameters like myocardial wall thickness and wall motion. PET is not used so broadly due to its high procedure cost, the proximity with cyclotron, where are produced the majority of radiopharmaceuticals used in PET, due to their shor thalf-life. This work is intended to carry out a review of the tests relating to radiopharmaceuticals that are used in clinical practice in SPECT or PET for assessment of myocardial perfusion, also focusing very promising radiopharmaceuticals that are under investigation or in clinical trials with great potential for conventional nuclear medicine or PET, proceeding to a comparative analysis of both techniques and respective radiopharmaceuticals used.

Psychological impact of diagnostic exams

Introduction: Anxiety is a common problem in primary care and specialty medical settings. Treating an anxious patient takes more time and adds stress to staff. Unrecognized anxiety may lead to exam repetition, and impedance of exam performance. Objective: The aim of the study was to examine the anxiety levels of patients who are to undergo diagnostic exams related to cancer diagnostic: PET/CT and mammography. Methods: Two hundred and thirty two patients who undergo PET/CT and one hundred thirteen women who undergo mammography filled out one questionnaire after the procedure to determine their concerns, expectations and perceptions of anxiety. Results: Our results show that the main causes of anxiety in patients who are having a PET/CT is the fear of the procedure itself and fear of the results. Patients who suffered from greater anxiety were those who were scanned during the initial stage of an oncological disease. On the other hand, the diagnostic is the main cause of anxiety in women who are requiring a mammography. 28% of the women reported having experienced pain or intense pain. Conclusions: The performance of diagnostic exams related to cancer diagnostic like a PET/CT and a mammography are important and statistically generators of anxiety. Patients are often poorly informed and present with a range of anxieties that may ultimately affect examination quality. These results provide expertise that can be used in the development of future training programs to integrate post-graduate courses of health professionals.

18F-FDG measurement in primary lung cancer: SUV normalization to different distribution volumes

Introduction: Standard Uptake Value (SUV) is a measurement of the uptake in a tumour normalized on the basis of a distribution volume and is used to quantify 18F-Fluorodeoxiglucose (FDG) uptake in tumors, such as primary lung tumor. Several sources of error can affect its accuracy. Normalization can be based on body weight, body surface area (BSA) and lean body mass (LBM). The aim of this study is to compare the influence of 3 normalization volumes in the calculation of SUV: body weight (SUVW), BSA (SUVBSA) and LBM (SUVLBM), with and without glucose correction, in patients with known primary lung tumor. The correlation between SUV and weight, height, blood glucose level, injected activity and time between injection and image acquisition is evaluated. Methods: Sample included 30 subjects (8 female and 22 male) with primary lung tumor, with clinical indication for 18F-FDG Positron Emission Tomography (PET). Images were acquired on a Siemens Biography according to the department’s protocol. Maximum pixel SUVW was obtained for abnormal uptake focus through semiautomatic VOI with Quantification 3D isocontour (threshold 2.5). The concentration of radioactivity (kBq/ml) was obtained from SUVW, SUVBSA, SUVLBM and the glucose corrected SUV were mathematically obtained. Results: Statistically significant differences between SUVW, SUVBSA and SUVLBM and between SUVWgluc, SUVBSAgluc and SUVLBMgluc were observed (p=0.000<0.05). The blood glucose level showed significant positive correlations with SUVW (r=0.371; p=0.043) and SUVLBM (r=0.389; p=0.034). SUVBSA showed independence of variations with the blood glucose level. Conclusion: The measurement of a radiopharmaceutical tumor uptake normalized on the basis of different distribution volumes is still variable. Further investigation on this subject is recommended.

Tomografia por emissão de positrões: construção de uma guideline de atendimento

Mestrado em Medicina Nuclear - Área de especialização: Tomografia por emissão de positrões

Minimização do ruído em imagens de mamografia por emissão de positrões através da optimização do tempo de aquisição e do tamanho de voxel

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Optimização e Validação da Produção de [13n]-Nh3 para Estudos Clínicos de Tomografia por Emissão de Positrões na Avaliação da Perfusão Miocárdica

A par das patologias oncológicas, as doenças do foro cardíaco, em particular a doença arterial coronária, são uma das principais causas de morte nos países industrializados, devido sobretudo, à grande incidência de enfartes do miocárdio. Uma das formas de diagnóstico e avaliação desta condição passa pela obtenção de imagens de perfusão miocárdica com radionuclídeos, realizada por Tomografia por Emissão de Positrões (PET). As soluções injectáveis de [15O]-H2O, [82Rb] e [13N]-NH3 são as mais utilizadas neste tipo de exame clínico. No Instituto de Ciências Nucleares Aplicadas à Saúde (ICNAS), a existência de um ciclotrão tem permitido a produção de uma variedade de radiofármacos, com aplicações em neurologia, oncologia e cardiologia. Recentemente, surgiu a oportunidade de iniciar exames clínicos com [13N]-NH3 para avaliação da perfusão miocárdica. É neste âmbito que surge a oportunidade do presente trabalho, pois antes da sua utilização clínica é necessário realizar a optimização da produção e a validação de todo o processo segundo as normas de Boas Práticas Radiofarmacêuticas. Após uma fase de optimização do processo, procedeu-se à avaliação dos parâmetros físico-químicos e biológicos da preparação de [13N]-NH3, de acordo com as indicações da Farmacopeia Europeia (Ph. Eur.) 8.2. De acordo com as normas farmacêuticas, foram realizados 3 lotes de produção consecutivos para validação da produção de [13N]-NH3. Os resultados mostraram um produto final límpido e ausente de cor, com valores de pH dentro do limite especificado, isto é, entre 4,5 e 8,5. A pureza química das amostras foi verificada, uma vez que relativamente ao teste colorimétrico, a tonalidade da cor da solução de [13N]-NH3 não era mais intensa que a solução de referência. As preparações foram identificadas como sendo [13N]-NH3, através dos resultados obtidos por cromatografia iónica, espectrometria de radiação gama e tempo de semi-vida. Por examinação do cromatograma obtido com a solução a ser testada, observou-se que o pico principal possuia um tempo de retenção aproximadamente igual ao pico do cromatograma obtido para a solução de referência. Além disso, o espectro de radiação gama mostrou um pico de energia 0,511 MeV e um outro adicional de 1,022 MeV para os fotões gama, característico de radionuclídeos emissores de positrões. O tempo de semi-vida manteve-se dentro do intervalo indicado, entre 9 e 11 minutos. Verificou-se, igualmente, a pureza radioquímica das amostras, correspondendo um mínimo de 99% da radioactividade total ao [13N], bem como a pureza radionuclídica, observando-se uma percentagem de impurezas inferiores a 1%, 2h após o fim da síntese. Os testes realizados para verificação da esterilidade e determinação da presença de endotoxinas bacterianas nas preparações de [13N]-NH3 apresentaram-se negativos.Os resultados obtidos contribuem, assim, para a validação do método para a produção de [13N]-NH3, uma vez que cumprem os requisitos especificados nas normas europeias, indicando a obtenção de um produto seguro e com a qualidade necessária para ser administrado em pacientes para avaliação da perfusão cardíaca por PET.

Correcção de Scatter em imagens de mamografia por emissão de positrões (PEM) por método de dupla janela de energia

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Sensitivity correction of images obtained with the prototype Clear-PEM in pre-clinical environment

Dissertation presented at Faculdade de Ciências e Tecnologia Universidade Nova de Lisboa to obtain a Master Degree in Biomedical Engineering

Mapeamento do perfil metabólico cerebral em indivíduos normais e com patologias do sistema nervoso central

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica