Validation of automated image co-registration integrated into in-house software for voxel-based internal dosimetry on single-photon emission computed tomography images / Validação do corregistro automático de imagem integrado a software de análise de dosimetria interna baseada em voxel para tomografia computadorizada de emissão de fóton único

Abstract Objective: To develop an automated co-registration system and test its performance, with and without a fiducial marker, on single-photon emission computed tomography (SPECT) images. Materials and Methods: Three SPECT/CT scans were acquired for each rotation of a Jaszczak phantom (to 0°, 5°, and 10° in relation to the bed axis), with and without a fiducial marker. Two rigid co-registration software packages-SPM12 and NMDose-coreg-were employed, and the percent root mean square error (%RMSE) was calculated in order to assess the quality of the co-registrations. Uniformity, contrast, and resolution were measured before and after co-registration. The NMDose-coreg software was employed to calculate the renal doses in 12 patients treated with 177Lu-DOTATATE, and we compared those with the values obtained with the Organ Level INternal Dose Assessment for EXponential Modeling (OLINDA/EXM) software. Results: The use of a fiducial marker had no significant effect on the quality of co-registration on SPECT images, as measured by %RMSE (p = 0.40). After co-registration, uniformity, contrast, and resolution did not differ between the images acquired with fiducial markers and those acquired without. Preliminary clinical application showed mean total processing times of 9 ± 3 min/patient for NMDose-coreg and 64 ± 10 min/patient for OLINDA/EXM, with a strong correlation between the two, despite the lower renal doses obtained with NMDose-coreg. Conclusion: The use of NMDose-coreg allows fast co-registration of SPECT images, with no loss of uniformity, contrast, or resolution. The use of a fiducial marker does not appear to increase the accuracy of co-registration on phantoms.

Resumo Objetivo: Desenvolver corregistro automático e testar seu desempenho com ou sem marcador fiducial em imagens de tomografia computadorizada de emissão de fóton único (SPECT). Materiais e Métodos: Três SPECT/CTs foram adquiridas para cada rotação de um simulador de Jaszczak em relação ao eixo da maca (0°, 5° e 10°), com e sem fiducial. Dois métodos de corregistro inelástico foram aplicados - SPM12 e NMDose-coreg -, e a porcentagem do erro quadrático médio (%RMSE) foi usada para analisar a qualidade do corregistro. Uniformidade, contraste e resolução foram medidos antes e após o corregistro. NMDose com corregistro automático foi usado para calcular a dose renal de 12 pacientes tratados com 177Lu-DOTATATE e comparado com OLINDA/EXM. Resultados: A marcação fiducial não modificou a qualidade do corregistro das imagens SPECT, medida pela %RMSE (p = 0,40). Não houve impacto na uniformidade, contraste e resolução após o corregistro de imagens adquiridas com ou sem fiduciais. Aplicação clínica preliminar mostrou tempo total de processamento de 9 ± 3 min/paciente para NMDose e 64 ± 10 min/paciente para OLINDA/EXM, com alta correlação entre ambos, apesar de menor dose renal em NMDose. Conclusão: NMDose-coreg permite o corregistro rápido de imagens SPECT, sem perda de uniformidade, contraste ou resolução. O uso da marcação fiducial não aumentou a precisão do corregistro em fantomas.

Radiation safety measures in diagnostic nuclear medicine, based on the potential radiation dose emitted by radioactive patients / Cuidados de radioproteção em medicina nuclear diagnóstica baseados no potencial de dose de radiação emitida por pacientes radioativos

Abstract Objective: To measure the potential radiation dose emitted by patients who have recently undergone diagnostic nuclear medicine procedures, in order to establish optimal radiation safety measures for such procedures. Materials and Methods: We evaluated the radiation doses emitted by 175 adult patients in whom technetium-99m, iodine-131, and fluorine-18 radionuclides were administered for bone, kidney, heart, brain, and whole-body scans, as measured with a radiation detector. Those values served as the basis for evaluating whole-body radiopharmaceutical clearance, as well as the risk for the exposure of others to radiation, depending on the time elapsed since administration of the radiopharmaceutical. Results: The mean time to clearance of the radiopharmaceuticals administered, expressed as the effective half-life, ranged from 1.18 ± 0.30 h to 11.41 ± 0.02 h, and the mean maximum cumulative radiation dose at 1.0 m from the patients was 149.74 ± 56.72 µSv. Even at a distance of 0.5 m, the cumulative dose was found to be only half and one tenth of the limits established for exposure of the general public and family members/caregivers (1.0 mSv and 5.0 mSv per episode, respectively). Conclusion: Cumulative radiation doses emitted by patients immediately after diagnostic nuclear medicine procedures are considerably lower than the limits established by the International Commission on Radiological Protection and the International Atomic Energy Agency, and precautionary measures to avoid radiation exposure are therefore not required after such procedures.

Resumo Objetivo: O objetivo deste trabalho foi levantar o potencial de dose de radiação emitida por pacientes em procedimentos diagnósticos, visando a estabelecer cuidados de radioproteção mais otimizados. Materiais e Métodos: Taxas de dose de radiação emitidas por 175 pacientes administrados com os radionuclídeos 99mTc, 131I e 18F para cintilografias óssea, renal, cardíaca, cerebral e corpo inteiro, foram mensuradas com um detector de radiação, servindo para avaliar o clareamento do radiofármaco no organismo e risco de exposição após administração dos radiofármacos. Resultados: O clareamento, representado pela meia-vida efetiva, variou de 1,18 ± 0,30 h até 11,41 ± 0,02 h e a dose de radiação máxima acumulada oferecida pelos pacientes a 1,0 m foi de 149,74 ± 56,72 µSv. Mesmo para distâncias de 0,5 m, as doses estimadas foram, respectivamente, duas e dez vezes inferiores ao nível de restrição para o público geral (1,0 mSv) e exposição médica (5,0 mSv/episódio). Conclusão: Doses de radiação oferecidas por pacientes em procedimentos diagnósticos são inferiores aos níveis de restrição recomendados pela International Commission on Radiological Protection e International Atomic Energy Agency, e assim, cuidados de radioproteção são geralmente desnecessários.

Ultrasonography Echotexture as a surrogate for Sialadenitis secondary to 131I Radioiodine Therapy for differentiated Thyroid Cancer: a review and metaanalysis

To systematically review and analyze the medical literature to assess ultrasonography echotexture changes in thyroid cancer patients for the detection of chronic sialadenitis caused by radioiodine therapy. Methods: Sources were retrieved from PubMed, Scopus, EMBASE and LILACS through November 2018. All studies that assessed ultrasonographic features before 131I administration and at 12 months after 131I administration were selected. After data extraction, statistical analysis was performed by using Stata software. Results: From a total of 435 studies, 4 studies involving 665 patients were considered eligible, and echotexture heterogeneity was found with a significant difference. Conclusions: Ultrasound echotexture may detect chronic sialadenitis secondary to salivary radioiodine therapy.

Radionuclide therapy: current status and prospects for internal dosimetry in individualized therapeutic planning

The efficacy and toxicity of radionuclide therapy are believed to be directly related to the radiation doses received by target tissues; however, nuclear medicine therapy continues to be based primarily on the administration of empirical activities to patients and less frequently on the use of internal dosimetry for individual therapeutic planning. This review aimed to critically describe the techniques and clinical evidence of dosimetry as a tool for therapeutic planning and the main limitations to its implementation in clinical practice. The present article is a nonsystematic review of voxel-based dosimetry. Clinical evidence pointing to a correlation between the radiation dose and therapeutic response in various diseases, such as thyroid carcinoma, neuroendocrine tumors and prostate cancer, is reviewed. Its limitations include technical aspects related to image acquisition and processing and the lack of randomized clinical trials demonstrating the impact of dosimetry on patient therapy. A more widespread use of dosimetry in therapeutic planning involves the development of user-friendly dosimetric protocols and confirmation that dose estimation implies good efficacy and low treatment-related toxicity.

Estimating 131I biokinetics and radiation doses to the red marrow and whole body in thyroid cancer patients: probe detection versus image quantification / Estimativa da biocinética do 131I e das doses de radiação na medula óssea vermelha e no corpo inteiro em pacientes com câncer de tireoide: comparação entre o método de detecção de sonda e a quantificação de imagens cintilográficas

Abstract Objective: To compare the probe detection method with the image quantification method when estimating 131I biokinetics and radiation doses to the red marrow and whole body in the treatment of thyroid cancer patients. Materials and Methods: Fourteen patients with metastatic thyroid cancer, without metastatic bone involvement, were submitted to therapy planning in order to tailor the therapeutic amount of 131I to each individual. Whole-body scans and probe measurements were performed at 4, 24, 48, 72, and 96 h after 131I administration in order to estimate the effective half-life (Teff) and residence time of 131I in the body. Results: The mean values for Teff and residence time, respectively, were 19 ± 9 h and 28 ± 12 h for probe detection, compared with 20 ± 13 h and 29 ± 18 h for image quantification. The average dose to the red marrow and whole body, respectively, was 0.061 ± 0.041 mGy/MBq and 0.073 ± 0.040 mGy/MBq for probe detection, compared with 0.066 ± 0.055 mGy/MBq and 0.078 ± 0.056 mGy/MBq for image quantification. Statistical analysis proved that there were no significant differences between the two methods for estimating the Teff (p = 0.801), residence time (p = 0.801), dose to the red marrow (p = 0.708), and dose to the whole body (p = 0.811), even when we considered an optimized approach for calculating doses only at 4 h and 96 h after 131I administration (p > 0.914). Conclusion: There is full agreement as to the feasibility of using probe detection and image quantification when estimating 131I biokinetics and red-marrow/whole-body doses. However, because the probe detection method is inefficacious in identifying tumor sites and critical organs during radionuclide therapy and therefore liable to skew adjustment of the amount of 131I to be administered to patients under such therapy, it should be used with caution.

Resumo Objetivo: Comparar o desempenho dos métodos de detecção de sonda e quantificação de imagens na estimativa da biocinética do radioisótopo 131I e das doses de radiação na medula óssea vermelha e no corpo inteiro durante a radioiodoterapia em pacientes com câncer de tireoide. Materiais e Métodos: Catorze pacientes portadores de câncer metastático de tireoide, sem acometimento ósseo, foram submetidos ao planejamento terapêutico visando estabelecer a melhor atividade de 131I a ser empregada na radioiodoterapia. Imagens cintilográficas e captações de corpo inteiro foram adquiridas 4, 24, 48, 72 e 96 h após a administração de atividades traçadoras de 131I, visando estimar a meia-vida efetiva (T1/2ef) e o tempo de residência do 131I no organismo dos pacientes. Resultados: Os valores médios de T1/2ef e tempo de residência foram, respectivamente, 19 ± 9 h e 28 ± 12 h pelo método de detecção de sonda e 20 ± 13 h e 29 ± 18 h pela quantificação de imagens. As doses médias na medula óssea vermelha e no corpo inteiro foram, respectivamente, 0,061 ± 0,041 mGy/MBq e 0,073 ± 0,040 mGy/MBq pelo método de detecção de sonda e 0,066 ± 0,055 mGy/MBq e 0,078 ± 0,056 mGy/MBq pela quantificação de imagens. A análise estatística demonstrou que os dois métodos apresentam desempenho semelhante no tocante à estimativa de T1/2ef (p = 0,801), tempo de residência (p = 0,801) e doses, tanto na medula óssea vermelha (p = 0,708) como no corpo inteiro (p = 0,811), mesmo com métodos otimizados de dosimetria que levam em consideração somente dois pontos de medida (4 h e 96 h) após a administração de 131I (p > 0,914). Conclusão: Existe excelente concordância entre o método de detecção de sonda e a quantificação de imagens quanto à estimativa da biocinética do 131I e das doses absorvidas de radiação. Contudo, o método de detecção de sonda deve ser usado com cuidado por ser incapaz de identificar regiões metastáticas e órgãos críticos durante a terapia com radionuclídeos, podendo distorcer ajustes da atividade de 131I a ser administrada durante a radioiodoterapia.

Dose calibrator linearity test: 99mTc versus 18F radioisotopes / Teste de linearidade em medidor de atividade: utilização do radioisótopo 99mTc versus 18F

Objective: The present study was aimed at evaluating the viability of replacing 18F with 99mTc in dose calibrator linearity testing. Materials and Methods: The test was performed with sources of 99mTc (62 GBq) and 18F (12 GBq) whose activities were measured up to values lower than 1 MBq. Ratios and deviations between experimental and theoretical 99mTc and 18F sources activities were calculated and subsequently compared. Results: Mean deviations between experimental and theoretical 99mTc and 18F sources activities were 0.56 (± 1.79)% and 0.92 (± 1.19)%, respectively. The mean ratio between activities indicated by the device for the 99mTc source as measured with the equipment pre-calibrated to measure 99mTc and 18F was 3.42 (± 0.06), and for the 18F source this ratio was 3.39 (± 0.05), values considered constant over the measurement time. Conclusion: The results of the linearity test using 99mTc were compatible with those obtained with the 18F source, indicating the viability of utilizing both radioisotopes in dose calibrator linearity testing. Such information in association with the high potential of radiation exposure and costs involved in 18F acquisition suggest 99mTc as the element of choice to perform dose calibrator linearity tests in centers that use 18F, without any detriment to the procedure as well as to the quality of the nuclear medicine service. .

Objetivo: Avaliar a viabilidade de substituir o radioisótopo 18F pelo 99mTc no teste de linearidade em medidores de atividade. Materiais e Métodos: O teste foi realizado empregando-se fontes de 99mTc (62 GBq) e 18F (12 GBq), cujas atividades foram mensuradas até valores abaixo de 1 MBq. As razões e desvios entre as atividades experimentais e teóricas foram calculados e comparados. Resultados: Os desvios médios entre as atividades experimentais e teóricas para o 99mTc e 18F foram, respectivamente, 0,56 (± 1,79)% e 0,92 (± 1,19)%. A razão média entre as atividades indicadas pelo equipamento para a fonte de 99mTc quando mensurada no equipamento pré-ajustado para medir o 99mTc e 18F foi 3,42 (± 0,06), e para o 18F este valor foi 3,39 (± 0,05), razões consideradas constantes ao longo de todo o período de medida. Conclusão: Os resultados do teste utilizando o 99mTc são compatíveis com os adquiridos com o 18F, implicando na possibilidade de utilização de ambos os radioisótopos na realização do teste de linearidade. Esta informação, aliada ao elevado potencial de exposição e custos de aquisição do 18F, sugere que o 99mTc seja empregado na realização do teste de linearidade para clínicas que utilizam 18F, sem prejuízo para o procedimento e garantia da qualidade de um serviço de medicina nuclear. .

Correlação entre volume tireoidiano determinado pelo método de ultrassonografia versus cintilografia e sua implicação em cálculos dosimétricos na terapia com radioiodo na doença de Graves / Correlation between thyroid volume determined either by ultrasound or by scintigraphy and its implications in dosimetric radioiodine calculations in Graves disease treatment

INTRODUÇÃO: A doença de Graves (DG) é a causa mais comum de hipertireoidismo e, entre as abordagens terapêuticas mais utilizadas para o tratamento do hipertireoidismo por doença de Graves, encontram-se a cirurgia, o uso de drogas antitireoidianas e a radioiodoterapia. No cálculo dosimétrico para determinação da dose de radioiodo a ser utilizada, é possível empregar a ultrassonografia e a cintilografia para avaliar o volume tireoidiano. OBJETIVO: O presente estudo visa correlacionar essas metodologias com ênfase no volume obtido e nas implicações dosimétricas. SUJEITOS E MÉTODOS: Foram incluídos no estudo 103 pacientes com diagnóstico de DG encaminhados para radioiodoterapia. Esses foram submetidos à ultrassonografia da tireoide e à cintilografia tireoidiana, com cálculo de volume pela cintilografia baseado na fórmula de Allen. RESULTADOS E CONCLUSÕES: Observou-se boa correlação entre os dois métodos, porém com massa estimada pela cintilografia sistematicamente maior que a estimada pela ultrassonografia, o que pode acarretar em menor estimativa de dose absorvida quando utilizado o método cintilográfico.

INTRODUCTION: Graves disease (GD) is the most common cause of hiperthyroidism, and the most common treatment options are surgery, antithyroid drugs and radioiodine therapy. In radiodosimetric calculations to determine radioiodine dosage it is possible to use thyroid volume estimatives based on ultrasound or scintigraphy. OBJECTIVE: The present study aimed to correlate these methodologies emphasizing volume estimatives and dosimetric implications. SUBJECTS AND METHODS: Were included 103 patients with GD diagnosis and indication of radioiodine treatment. They were submitted to thyroid ultrasound and thyroid scintigraphy. RESULTS AND CONCLUSIONS: Good correlation between both methods was observed, although scintigraphy systematically obtained greater volumes than ultrasound implying in lower estimatives of absorbed dose when scintigraphy is used.

Is it necessary to reduce the radioiodine dose in patients with thyroid cancer and renal failure? / É necessário reduzir as atividades de radioiodo nas terapias de pacientes com câncer de tireoide e disfunção renal?

The objective of this study were to obtain dosimetric data from a patient with thyroid cancer simultaneously undergoing peritoneal dialysis therapy, so as to determine the appropriate amount of 131I activity to be applied therapeutically. Percentages of radioiodine in the blood and the whole-body were evaluated, and radiation absorbed doses were calculated according to OLINDA/EXM software. Whole-body 131I effective half-time was 45.5 hours, being four times longer than for patients without any renal dysfunction. Bone-marrow absorbed dose was 0.074 mGy/MBq, with ablative procedure maintenance at 3.7 GBq, as the reported absorbed dose was insufficiently restrictive to change the usual amount of radioiodine activity administered for ablation. It was concluded that radioiodine therapeutic-dose adjustment, based on individual patient dosimetry, is an important way of controlling therapy. It also permits the safe and potential delivery of higher doses of radiation to tumors and undesirable tissues, with a minimum of malignant effects on healthy tissues.

O objetivo do presente estudo foi determinar a atividade de radioiodo a ser administrada na terapia de um paciente portador de câncer de tireoide e simultaneamente tratado com diálise peritoneal. Percentuais de radioiodo em sangue e corpo-total foram avaliados após a administração de uma atividade traçadora e a dosimetria foi calculada utilizando o software OLINDA/EXM. A meia-vida efetiva do radioiodo em corpo-total foi de 45,5 horas, sendo quatro vezes maior que aquela observada em pacientes sem disfunção renal. A dose em medula óssea foi de 0,074 mGy/MBq, administrando-se uma atividade terapêutica de 3,7 GBq, uma vez que a estimativa de dose não foi suficientemente restritiva para mudar a atividade usual de radioiodo com função ablativa. Concluiu-se que a terapia individualizada de pacientes permite manter o equilíbrio entre o máximo de dose de radiação liberada em tumores ou tecidos indesejados com o mínimo de efeitos maléficos sobre tecidos sadios

Radioiodoterapia do carcinoma diferenciado da tireoide: impacto radiológico da liberação hospitalar de pacientes com atividades entre 100 e 150 mCi de iodo-131 / Radioiodine therapy of differentiated thyroid cancer: radiologic impact of out-patient treatment with 100 to 150 mCi Iodine-131 activities

OBJETIVO: Determinar exposições decorrentes da radioiodoterapia ambulatorial do carcinoma diferenciado da tireoide (CDT) sobre os familiares dos pacientes e o meio ambiente. MÉTODOS: Administraram-se 100 a 150 mCi de (131I)NaI para tratamento ambulatorial de 20 pacientes com CDT. Monitorizaram-se com dosímetros termoluminescentes as doses de radiação recebidas por familiares (n = 27) e potenciais de dose nas residências. Também foram monitorizadas contaminação de superfície e rejeitos radioativos. RESULTADOS: Registraram-se doses < 1,0 mSv em 26 acompanhantes e 2,8 mSv em um caso, inferiores ao aceitável para exposições médicas (5,0 mSv/procedimento). Excetuando-se o quarto dos pacientes (média = 0,69 mSv), determinou-se potencial de dose nas residências < 0,25 mSv. A contaminação de superfícies (4,2 Bq.cm-2) não ultrapassou níveis de liberação, sem representar riscos mesmo em simulações do pior cenário. Os rejeitos radioativos tiveram volume de 2,5 litros e atividade estimada em 90 µCi (média = 4,5 µCi/paciente). CONCLUSÕES: Não foi constatado impacto radiológico ao meio ambiente ou aos familiares de pacientes tratados ambulatorialmente com 100 a 150 mCi de iodo-131 e acompanhados por profissionais qualificados.

PURPOSE:To evaluate exposure and dosimetry to family members and environment due to outpatient radioiodine therapy of differentiated thyroid carcinoma. METHODS: Twenty patients were treated with 100-150mCi of iodine-131 on an out-patient basis. Family members dosimetry (n = 27) and potential doses inside the house were measured with thermoluminescent dosimeters. Surface contamination and radioactive wastes were also monitored. RESULTS: Less than 1.0 mSv doses were found in 26 co-habitants and 2.8 mSv in a single case (inferior to the acceptable value of 5.0 mSv/procedure). Potential doses in the houses were inferior to 0.25 mSv, excluding the patients bedroom (mean value = 0.69 mSv). Surface contamination (mean = 4.2 Bq.cm-2) were below clearance levels. Radioactive wastes generated had a volume of 2.5 liters and a total activity estimated in 90 µCi, with a calculated exposure close to the background radiation levels. CONCLUSIONS: No radiological impact was detected after iodine therapy with 100-150 mCi on an out-patient basis followed by experienced professionals.