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

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

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

Avaliação e optimização de métodos de correcção de atenuação em PET

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Transimpedance amplifier for early detection of breast cancer

Breast cancer is the most common type of cancer worldwide. The effectiveness of its treatment depends on early stage detection, as well as on the accuracy of its diagnosis. Recently, diagnosis techniques have been submitted to relevant breakthroughs with the upcoming of Magnetic Resonance Imaging, Ultrasound Sonograms and Positron Emission Tomography (PET) scans, among others. The work presented here is focused on studying the application of a PET system to a Positron Emission Mammography (PEM) system. A PET/PEM system works under the principle that a scintillating crystal will detect a gamma-ray pulse, originated at the cancerous cells, converting it into a correspondent visible light pulse. The latter must then be converted into an electrical current pulse by means of a Photo- -Sensitive Device (PSD). After the PSD there must be a Transimpedance Amplifier (TIA) in order to convert the current pulse into a suitable output voltage, in a time period lower than 40 ns. In this Thesis, the PSD considered is a Silicon Photo-Multiplier (SiPM). The usage of this recently developed type of PSD is impracticable with the conventional TIA topologies, as it will be proven. Therefore, the usage of the Regulated Common-Gate (RCG) topology will be studied in the design of the amplifier. There will be also presented two RCG variations, comprising a noise response improvement and differential operation of the circuit. The mentioned topology will also be tested in a Radio-Frequency front-end, showing the versatility of the RCG. A study comprising a low-voltage self-biasing feedback TIA will also be shown. The proposed circuits will be simulated with standard CMOS technology (UMC 130 nm), using a 1.2 V power supply. A power consumption of 0.34 mW with a signal-to-noise ratio of 43 dB was achieved.

Design of a CMOS amplifier for breast cancer detection

A transimpedance amplifier (TIA) is used, in radiation detectors like the positron emission tomography(PET), to transform the current pulse produced by a photo-sensitive device into an output voltage pulse with a desired amplitude and shape. The TIA must have the lowest noise possible to maximize the output. To achieve a low noise, a circuit topology is proposed where an auxiliary path is added to the feedback TIA input, In this auxiliary path a differential transconductance block is used to transform the node voltage in to a current, this current is then converted to a voltage pulse by a second feedback TIA complementary to the first one, with the same amplitude but 180º out of phase with the first feedback TIA. With this circuit the input signal of the TIA appears differential at the output, this is used to try an reduced the circuit noise. The circuit is tested with two different devices, the Avalanche photodiodes (APD) and the Silicon photomultiplier (SIPMs). From the simulations we find that when using s SIPM with Rx=20kΩ and Cx=50fF the signal to noise ratio is increased from 59 when using only one feedback TIA to 68.3 when we use an auxiliary path in conjunction with the feedback TIA. This values where achieved with a total power consumption of 4.82mv. While the signal to noise ratio in the case of the SIPM is increased with some penalty in power consumption.

Effects of bariatric surgery on the central nervous system and eating behavior in humans: a systematic review on the neuroimaging studies

INTRODUCTION: Neuroimaging studies suggest that obese people might show hyperactivity of brain areas regarding reward processing, and hypoactivity of brain areas concerning cognitive control, when exposed to food cues. Although the effects of bariatric surgery on the central nervous system and eating behavior are well known, few studies have used neuroimage techniques with the aim of investigating the central effects of bariatric surgery in humans. OBJECTIVES: This paper systematically and critically reviews studies using functional neuroimaging to investigate changes on the patterns of activation of central areas related to the regulation of eating behavior after bariatric surgery. METHOD: A search on the databases Medline, Web of Science, Lilacs and Science Direct on Line, was conducted in February 2013, using the keywords "Neuroimaging", "Positron-Emission Tomography", "Magnetic Resonance Imaging", "Gastric Bypass", "Gastroplasty", "Jejunoileal Bypass", "Bariatric Surgery". RESULTS: Seven manuscripts were included; the great majority studied the central effects of Roux en Y gastric bypass, using positron emission tomography or functional magnetic resonance. CONCLUSIONS: Bariatric surgery might normalize the activity of central areas concerned with reward and incentive salience processing, as the nucleus accumbens and mesencephalic tegmental ventral area, as well as circuitries processing behavioral inhibition, as the dorsolateral prefrontal cortex.