Intrinsic spatial resolution limitations due to differences between positron emission position and annihilation detection localization

Abstract

Desde sua implementação bem sucedida, a tomografia por emissão de pósitrons (PET) representa uma das técnicas de imagem mais promissoras para diagnóstico clínico. O grande crescimento recente da imagem por PET é principalmente devido à sua capacidade de rastrear o caminho biológico de diferentes compostos no corpo do paciente, assumindo que o paciente possa ser marcado com algum isótopo PET. Desconsiderando o tipo de isótopo, o método de imagem por PET é baseado na detecção de dois fótons gama de 511 keV, sendo emitidos em direções opostas, com quase 180° entre eles, como consequência da aniquilação do par elétron-pósitron. Desta forma, este método de imagem é intrinsicamente limitado pelas incertezas aleatórias na resolução espacial relacionada às diferenças entre a posição real de emissão do pósitron e a localização da aniquilação detectada. Este estudo apresenta uma abordagem pelo método Monte Carlo para estudar a influência deste efeito para diferentes isótopos com potencial implementação em PET.

Since its successful implementation for clinical diagnostic, positron emission tomography (PET) represents the most promising medical imaging technique. The recent major growth of PET imaging is mainly due to its ability to trace the biologic pathways of different compounds in the patient´s body, assuming the patient can be labeled with some PET isotope. Regardless of the type of isotope, the PET imaging method is based on the detection of two 511-keV gamma photons being emitted in opposite directions, with almost 180°between them, as a consequence of electron-positron annihilation. Therefore, this imaging method is intrinsically limited by random uncertainties in spatial resolutions, related with differences between the actual position of positron emission and the location of the detected annihilation. This study presents an approach with the Monte Carlo method to analyze the influence of this effect on different isotopes of potential implementation in PET.