Implementação do fantôma NCAT

Actualmente existe a necessidade de avaliar e determinar de forma reprodutível a actividade/número de contagens totais necessárias no miocárdio para determinar os valores de FEVE, VTD, VTS, da motilidade e do espessamento do VE. Estes parâme- tros são de difícil estudo em pacientes, quer por questões éticas quer mesmo de saúde dos pacientes, não se podendo submeter um mesmo paciente a vários estudos com dife- rentes, actividades somente com o objectivo de optimizar o protocolo de aquisição. Face a esta dificuldade, pesquisou-se na literatura um fantôma computacional que conseguis- se prover modelos realísticos de estruturas anatómicas com movimento cardíaco e que apresentasse flexibilidade na definição da actividade por órgão, nomeadamente neste caso concreto, no miocárdio. O fantôma NCAT desenvolvido por Segars W. (181) é uma ferramenta útil no auxílio do estudo de modalidades de imagem médica como o SPECT do miocárdio, por se tratar de uma matriz tridimensional, susceptível de ser uti- lizada em GATE mediante as adaptações pretendidas, representando o corpo inteiro de um paciente que pode ser modelado de modo a simular as movimentações fisiológicas, tais como a respiração e o batimento cardíaco.

O NCAT é então uma aplicação que permite gerar fantômas em duas versões pixeli-

zadas diferentes: o fantôma referente à distribuição do radionuclídeo e o fantôma refe-

rente ao coeficiente de atenuação. Esta aplicação inclui um ficheiro de parâmetros (c.f. Anexo B) que permite ao usuário alterá-los e controlar a geração de ambas as distribui- ções. No presente estudo definiu-se um ficheiro de parâmetros que construísse um fan- tôma de um paciente de sexo masculino, saudável, com os braços em elevação acima da cabeça, com uma matriz de 128 x128 pixeis, com um ritmo cardíaco de 72 batimentos por minuto, em que cada ciclo cardíaco se encontrava dividido em 8 intervalos (condi- ção usada no protocolo de aquisição dos estudos reais (57)).

A versão pixelizada referente ao fantôma que incluiu os coeficientes de atenuação gerado pelo software NCAT não foi considerada neste estudo, dado que, o tempo com- putacional de simulação é bastante mais longo, comparativamente à versão pixelizada

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referente à captação do radionuclídeo (em média cerca de 3 vezes superior). O ficheiro obtido, após a sua passagem para formato UNSIGNED INTEGER, pode ser implemen- tado na plataforma GATE.

Para a implementação do fantôma no GATE, é então necessário especificar na macro da GE Millenium MG a fonte voxelizada e indicar para cada voxel, ou intervalos de

voxeis, o tipo de partículas a serem emitidas bem como a respectiva actividade.

No presente estudo, a fonte considerada foi o 99mTc por ser este o radionuclideo usa- do na marcação da Tetrafosmina, radiofármaco utilizado nos estudos reais. Consideran- do que o que se pretendia analisar era a interferência do número de contagens totais no miocárdio por aquisição, no cálculo dos diferentes parâmetros de avaliação funcional do miocárdio, a actividade foi determinada tendo por base as orientações das guidelines da EANM (29), tendo sido considerados os seguintes valores de referência, para um paciente normal:

- 250 MBq - valor mínimo no protocolo de um dia para a maioria dos países da Europa;

- 350 MBq – valor máximo no protocolo de um dia para a maioria dos países da Europa;

- 450 MBq - recomendações da EANM para o primeiro estudo do protocolo de um dia;

- 680 MBq - recomendações da EANM para os estudos realizados em protocolo de dois dias;

- 750 MBq - valor mínimo a usar no protocolo de um dia, no segundo estudo;

Todavia, como a percentagem que realmente se fixa no miocárdio é em média 1,2% da actividade administrada (30), na tabela 11 estão indicados as actividades totais em Bq/voxel do miocárdio e que foram efectivamente simuladas.

Tabela 11. Definição de como foi determinada a actividade por voxel/Miocárdio, sabendo que temos um miocárdio com ≈11005 vóxeis.

Actividade corpo inteiro (MBq)

Actividade no miocárdio é 1,2% da Actividade corpo Inteiro (MBq)

Activida- de/voxel ≈ (Bq) 250 3,0 275 350 4,2 385 450 5,4 500 680 8,2 750 750 9,0 825

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Para a implementação deste fantôma no macro de simulação do exame foi então necessário especificar no script do fantôma voxelizado o ficheiro que contém a matriz do fantôma ao qual foi necessário adicionar um cabeçalho, em formato Interfile, onde se encontram especificadas as características desse fantôma (c.f. Activity Range.dat – Apêndice C). Foi ainda necessário especificar a actividade ou intervalos de actividade relativos aos voxeis que se pretende que sejam as fontes radioactivas no sistema de simulação (c.f. Apêndice C). Logo que se definiram os referidos ficheiros, procedeu-se à simulação de estudos tomográficos, em condições idênticas às realizadas nos pacientes reais (57), ou seja, em cada estudo, foram simuladas 72 projecções, 36 projec- ções/detector (em modo step-and-shoot) contendo 8 vistas por ciclo cardíaco, num ângulo de 202,5º, a iniciar em Oblíqua Anterior Direita e fim em Oblíqua Posterior Esquerda. Considerando que o que se pretendia avaliar era a interferência do número de contagens totais na determinação dos diferentes parâmetros funcionais do miocárdio, todos os estudos foram simulados com o período de tempo recomendado no protocolo dos estudos Gated-SPECT em HPP - MM (57), 15 seg/projecção e com o dobro do tempo (30 seg/projecção) nos estudos correspondentes à actividade do primeiro estudo (275Bq/voxel, 385Bq/voxel, 500Bq/voxel e 750Bq/voxel) e com 8seg/projecção no estu- do correspondente ao segundo estudo do protocolo de 1 dia (825Bq/voxel).

Conforme foi atrás referido, todos os estudos tomográficos foram simulados cinco vezes, de forma a obter-se dados estatísticos que possam, sempre que possível, ser ava- liados através da análise estatística descritiva mas também inferencial.

No final, os dados simulados foram processados com recurso ao software de QGS/QPS nas mesmas condições que os estudos reais, ou seja, todos os estudos foram reconstruídos usando retroprojecção filtrada e o filtro Butterworth com uma frequência de corte de 0,3 e 0,4, ordem 10, sem correcção para atenuação nos estudos em esforço e repouso respectivamente (57). Todos os estudos foram apresentados nos cortes habituais tendo sido determinado para cada estudo os valores de FEVE, VTD, VTS, motilidade e espessamento do miocárdio do ventrículo esquerdo. Foram ainda determinados, para os vários cortes tomográficos de cada estudo, ELH, ELV, eixo curto (EC): na região api- cal, média e basal, os valores da percentagem média de ruído e do contraste na imagem. A relevância do GATE para modelar o sistema de Câmara-Gama modelo GE Mil- lenium MG na simulação de estudos Gated-SPECT, começou por se comparar nos dife- rentes estudos simulados com diferentes actividades e diferentes tempos por projecção,

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o número de eventos teóricos esperados com o número de eventos teóricos registados, usando para tal o teste de Wilcoxon (199).

Procedeu-se posteriormente à análise da interferência do número de contagens totais por simulação no cálculo de parâmetros funcionais do miocárdio do VE pelo teste de Bland-Altman (200). Este teste caracteriza-se por permitir comparar dois métodos diferentes de medição de uma determinada característica. Geralmente, um primeiro pas- so neste estudo consiste em representar através de um diagrama de dispersão o conjunto de dados. No eixo dos xx representa-se as médias dos dois métodos usados para avaliar uma determinada caracaterística (A+B)/2, versus as diferenças (A-B) entre os dois métodos no eixo do yy. A vantagem desta representação é permitir visualizar mais facilmente a magnitude de concordância/discordância entre os dois métodos (erros e desvios). Mais ainda, permite detectar se existem outliers e verificar se existe alguma tendência no conjunto de dados. No estudo em avaliação, usou-se o teste Bland-Altman para verificar se para um mesmo estudo com a mesma actividade/voxel mas tempos diferentes por projecção, existia ou não uma tendência para que as diferenças entre os parâmetros determinados pelos dois métodos se aproximassem de zero.

Foi ainda avaliado pelo teste Mann Whitney-Wilcoxon se a percentagem de ruído e contraste nos estudos com a mesma actividade/voxel mas diferentes tempos/projecção, apresentavam diferenças significativas em termos estatísticos. Ainda nesta análise e tendo por base o princípio da optimização dos estudos Gated-SPECT, no que concerne à

fc e ordem do filtro Butterwort a usar (c.f. Cap II – ponto 2.3), selecionaram-se os estu-

dos simulados com a actividade de 500 Bq/voxel e com os tempos de simulação de 15s e 30 seg/projecção, para se avaliar se pequenas alterações na ordem (10, 20 e 30) e na fc (0,2, 0,3, 0,4, 0,5, e 0,6) do filtro Butterwort provocam grandes alterações na %mr bem como de contraste. Consequentemente tentou-se identificar de entre os parâmetros estu- dados, quais eram os que apresentavam o melhor compromisso entre o contraste e a %mr nas imagens estudadas.

A escolha dos estudos simulados teve por base o número de contagens totais por aquisição, a partir do qual foi considerado não interferir de forma significativa na ava- liação dos parâmetros funcionais do miocárdio do VE. A referida análise baseou-se numa análise descritiva dos resultados.

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