Simulaciones avanzadas aplicadas al diseño de escáneres y mejora de la calidad de imagen en tomografía por emisión de positrones

Abstract

Desde la aparición de los primeros escáneres PET en los años 70 del siglo pasado, la tomografía por emisión de positrones se ha extendido de manera continuada en oncología, cardiología y neurología. La utilización de esta técnica en investigación preclínica ha supuesto un gran desafío durante la última década, en que se han desarrollado escáneres PET de muy alta resolución para animales de laboratorio como ratones y ratas. En la actualidad se consiguen imágenes PET con una resolución submilimétrica con sensibilidades superiores al 10 %. Esto ha sido posible gracias al desarrollo tecnológico de los equipos de detección de rayos gamma y la electrónica de procesado. Así mismo, la aparición de computadores con gran capacidad de cálculo, unido al perfeccionamiento de los algoritmos de reconstrucción y al uso generalizado de los métodos de simulación Monte Carlo en todas las etapas del desarrollo de escáneres, ha supuesto un impulso muy importante en el desarrollo de la técnica PET. En esta tesis doctoral se ha tratado de mejorar la calidad de las imágenes PET reconstruidas. Para ello se han utilizado de manera intensiva los métodos de simulación Monte Carlo con el fin de entender a fondo los procesos que tienen lugar en la adquisición de datos PET. La simulación realista del PET nos ha permitido introducir mejoras en todas las fases del proceso de formación de la imagen, desde el diseño del escáner y los detectores que lo componen hasta el cálculo de la matriz del sistema utilizada en el proceso de reconstrucción, pasando por la adquisición y procesado de datos y la introducción de correcciones sobre los mismos. Gracias a ello, hemos conseguido imágenes con mejor resolución espacial, mejor relación señal-ruido y resultados de cuantificación más precisos y reproducibles.