oiea dosimetria paciente especifico en la trn (3d) · 2016. 8. 9. · leonel a. torres aroche...
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Leonel A. Torres Aroche
Centro de Investigaciones Clínicas Habana, Cuba
2012
DOSIMETRIA PACIENTE ESPECIFICO EN LA TRN (3D)
Curso Regional
Terapias en Medicina Nuclear Proyecto RLA/0/063. ARCAL CIX
OIEA
22.1 Gy
9.4 Gy
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TERAPIA CON RADIONUCLEIDOS
Patologías
tiroideas 131I
TNE 131I-MIBG,
90Y-,177Lu-péptidos
(PRRT)
Tumores hepáticos radioembolización 90Y-microesferas
Tumores cerebrales 90Y-,131I-, 188Re-
AcMs, péptidos, etc
Metástasis
óseas 89Sr, 32P, 153Sm-EDTMP,
188Re-HEDP
TRN-LR TRN-LR
Introducción
Linfomas (NHL) 131I-Bexxar, 90Y-Zevalin
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DOSIMETRIA INTERNA TRADICIONAL EVOLUCION
1948 1968 1960 1996 2005 2006
Evolución dosimetría interna tradicional en Medicina Nuclear
Introducción
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Prescripción de tratamientos en la TRN
• Prescripción de actividad a partir de la dosis recibida por el órgano crítico, calculada en estudio pre-tratamiento. (Incluye análisis Dosis-Respuesta).
• Prescripción del tratamiento en términos de probabilidad de control tumoral (TCP) y probabilidad de complicación de tejido normal (NTCP).
• La prescripción del tratamiento se hace en términos de actividad (GBq), (GBq/kg), (GBq/m2), definida como AMT en ensayos clínicos previos o empíricamente.
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NO CORRELACION
TRATAMIENTO DE LNH - ZEVALIN
DOSIS-TOXICIDAD / DOSIS-RESPUESTA
Dosis Absorbida
Toxicidad Hematológica
DEBIL/NO
CORRELACION
Dosis Absorbida
Toxicidad Hepática
Dosis Media. Hígado (Gy) Dosis Media. Lóbulo I. (Gy)
Bilirrubina Delta Bilirrubina Delta
TRATAMIENTO DE T.HEPATICOS - SIRT
Wiseman et al. J Nucl Med 2003; 44(3):465-474 Chiesa C et al. IAEA-ICTP Internal Dosimetry Course.
Trieste, 2010.
Introducción
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DOSIMETRIA TRADICIONAL
1. Factores “S” obtenidos de maniquíes matemáticos.
2. Asume distribución uniforme de la actividad en los órganos de interes.
3. Medición de la actividad a partír de imágenes de CE (Media-Geométrica)
4. Se corrige la diferencia entre las masas del órgano y del maniquí empleado.
1. Desestima las no uniformidades de la distribución del RF, de su biocinética y por tanto de las dosis absorbidas.
2. Desestima las no homogeneidades del medio.
3. Los métodos de cuantificación de la actividad in vivo tienen limitaciones:
1. Superposición de estructuras (requiere corrección).
2. Corrección de la atenuación bidimensional……
4. Se basas en maniquíes -> Altas incertidumbres dosimétricas
5. No considera la información radiobiológica.
Principios Limitaciones
The MIRD Approach: Remenbering the limitations. Editorial. J Nucl Med 1992; 33: 781-782.
TERAPIA CON RADIONUCLEIDOS
Introducción
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LIMITACIONES DE DOSIMETRIA CLINICA TRADICIONAL EN LA TRN
MALA CORRELACION ENTRE DOSIS ABSORBIDAS Y RESPUESTA Y/O RADIOTOXICIDAD
DOSIMETRIA PACIENTE ESPECIFICO (DISTRIBUCIONES 3D DE DOSIS)
TERAPIA CON RADIONUCLEIDOS
- Considera y describe las no uniformidad de las distribuciones de dosis en la TRN.
- Mejora la exactitud de las estimaciones dosimétricas (Ventajas de
métodos dosimétricos y cuantificación de actividad, etc). - Contempla aspectos radiobiológicos propios de la TRN.
Introducción
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DOSIMETRIA 3D PACIENTE-ESPECIFICO
Actividad Acumulativa
Corrección de Atenuación Densidad, composición
SPECT/PET
TAC
• MIRD (voxel) • Convolución • Monte Carlo
CALCULOS Y REPORTES DE: HISTOGRAMAS DE DOSIS-
VOLUMEN CURVAS ISODOSIS
DOSIS MEDIAS DOSIS MAXIMAS
Segmentación
Distribución 3D de dosis absorbidas
[Gy]
[µCi-seg]
[g/cm3]
[Gy]
Parámetros Radiobiológicos
α/β, λeff µ, γ
α/β
Distribución 3D de BED
TCP
NTCP
EUD
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UTILIDAD DE LA DOSIMETRIA PACIENTE ESPECIFICO EN LA TRN
(Rigurosa-Exacta-Reproducible-Confiable)
• Evaluación de nuevos radiofármacos para terapia.
• Planificación de tratamientos e identificación de pacientes para los cuales la TRN puede ser efectiva (mejora de la correlación entre las magnitudes dosimétricas D,
EUD, BED y la respuesta/radiotoxicidad).
• Optimización de tratamientos (múltiples ciclos, uso combinado de diferentes radiofármacos, uso concomitante de la TRN con la QT y la RTE, etc.
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DOSIMETRIA 3D PACIENTE-ESPECIFICO
Actividad Acumulativa
SPECT/PET
TAC
• MIRD (voxel) • Convolucion • Monte Carlo
CALCULOS Y REPORTES DE: HISTOGRAMAS DE DOSIS-
VOLUMEN CURVAS ISODOSIS
DOSIS MEDIAS DOSIS MAXIMAS
Segmentación
Distribución 3D de dosis absorbidas
[Gy]
[µCi-seg]
[g/cm3]
[Gy]
Parámetros Radiobiológicos
α/β, λeff µ, γ
α/β
Distribución 3D de BED
TCP
NTCP
EUD
Corrección de Atenuación Densidad, composición
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ACTIVIDAD ACUMULATIVA (A Nivel de Voxel)
PASOS
- Estudios de calibración (dimensión de voxel, sensibilidad CE/SPECT, μ, etc)
- Colección adecuada de datos primarios (CE / SPECT / PET / TAC).
- Procesamiento de estudios tomográficos (Corregistro, reconstrucción tomográfica, etc).
- Correcciones de Atenuación, Dispersión, Efecto de Volumen Parcial, Linealidad de la respuesta, etc.
- Estimación de parámetros Biocinéticos en VOIs (a partir de estudios de CE).
- Corregistro de Imágenes SPECT-TAC, SPECT-SPECT, etc
- Cálculo de la actividad acumulativa a nivel de voxel: Método SPECT-SPECT o método híbrido (Planar-SPECT).
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ACTIVIDAD ACUMULATIVA Colección de Estudios Tomográficos
• Empleo de equipos de alta tecnología (preferiblemente equipos híbridos) para mejorar la exactitud de la cuantificación de actividad.
• Optimizar parámetros de protocolos de adquisición de estudios de sistemas tomográficos (resolución, energía, etc).
• Equipos adecuadamente calibrados y funcionamiento verificado (Programa de QC)
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Modelado
respuesta
del sistema
Modelado
dispersión
Corrección
atenuación
Volumen
parcial
Corrección
Movimiento
Paso
Estimación
Iesima iteración
Datos
proyección
medida
j
ij
j
l
n
lj
j
ij
nn
w
w
pw
1
Matching
Dual
Filtering
3D OSEM algoritmo de reconstrucción
PSF 3D
tabuladas
ACTIVIDAD ACUMULATIVA Procesamiento y Corrección De Estudios Tomográficos
Imagen
final
estimada
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E. Grassi & F Fioroni, Reggio Emilia; Italia
CORREGISTRO DE IMÁGENES SPECT-TAC, SPECT-SPECT, ETC
Dosis Media (Gy/GBq)
Dosis Media (Gy/GBq)
Dosis Media (Gy/GBq)
Diferen. a (%)
Diferen. a (%) Diferen.
a (%)
Riñones Hígado Bazo
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ACTIVIDAD ACUMULATIVA (A Nivel de Voxel)
k h k h
h
D r A S r r
. . . . . .
T1 T2 T3 Tn
à x,y,z = ∫ A x,y,z (t) dt [MB-h] o
A[M
Bq]
T[Horas] T1 T2 T3 Tn
x
x
x
x
à o,o,o = ∫ A o,o,o (t) dt o
à n,n,n = ∫ A n,n,n (t) dt o
. .
. .
. .
Bolch, W.E., et al. MIRD Pamphlet No. 17: “The dosimetry of ….” J Nucl Med, 1999. 40: p. 11S-36S.
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ACTIVIDAD ACUMULATIVA (A Nivel de Voxel)
SPECT-SPECT
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A= Ao exp(-λt)
Ãtumor= Ao/λtumor
%ID
t(h)
A(t)tumor
Tadq=3h
Ãtumor Ãx,y,z
-------- = -------- CT tumor Cx,y,z
CORTES PROCESADOS Y CORREGIDOS (Dispersión, Atenuación, etc)
DISTRIBUCION DE ACTIVIDAD ACUMULATIVA
Ãtumor * Cx,y,z
Ãx,y,z = --------- CT tumor
Bolch, W.E., et al. MIRD Pamphlet No. 17: “The dosimetry of ….” J Nucl Med, 1999. 40: p. 11S-36S.
ACTIVIDAD ACUMULATIVA (METODO HÍBRIDO)
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A=Ao (exp(-t λ1)-exp(-t λ2)
Tadq=3h
Ãtumor Ãx,y,z
-------- = -------- CT tumor Cx,y,z
CORTES PROCESADOS Y CORREGIDOS (Dispersión, Atenuación, etc)
DISTRIBUCION DE ACTIVIDAD ACUMULATIVA
Ãtumor * Cx,y,z
Ãx,y,z = --------- CT tumor
t(h)
A(t)tumor
%ID
ACTIVIDAD ACUMULATIVA (METODO HÍBRIDO)
Bolch, W.E., et al. MIRD Pamphlet No. 17: “The dosimetry of ….” J Nucl Med, 1999. 40: p. 11S-36S.
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ACTIVIDAD ACUMULATIVA METODO HÍBRIDO
- Empleo de 1 set de imágenes de SPECT que aporta la distribución no homogénea de actividad.
- Empleo de un set de múltiples imágenes de cuerpo entero (o imágenes planares) de donde se obtiene los parámetros farmacocinéticos de interés.
VENTAJAS: - Menos tiempo de uso del sistema SPECT y de manejo del paciente. - Procedimientos de adquisición y procesamiento menos complejos. - Disponibilidad de datos para Biodistribución y dosimetría de órganos
normales. - El corregistro de imágenes no es un aspecto crítico como en el método
SPECT-SPECT. DESVENTAJAS: - Menor exactitud en la estimación de la AA pues no se considera la variación espacial (voxel a voxel) de la cinética del radiofármaco.
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Curso Regional
Dosimetría Interna en Medicina Nuclear
Proyecto RLA/0/039. ARCAL CXX
La Habana, 2 al 6 de mayo de 2011
• Instituto Nacional de Oncología – INOR
• Centro de Investigaciones Clínicas – CIC
• Instituto de Nefrología - INEF
Hotel Panorama, Habana, Cuba
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DOSIMETRIA 3D PACIENTE-ESPECIFICO
Actividad Acumulativa
Densidad, composición
SPECT/PET
TAC
• MIRD (voxel) • Convolución • Monte Carlo
CALCULOS Y REPORTES DE: HISTOGRAMAS DE DOSIS-
VOLUMEN CURVAS ISODOSIS
DOSIS MEDIAS DOSIS MAXIMAS
Segmentación
Distribución 3D de dosis absorbidas
[Gy]
[µCi-seg]
[g/cm3]
[Gy]
Parámetros Radiobiológicos
α/β, λeff µ, γ
α/β
Distribución 3D de BED
TCP
NTCP
EUD
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Formalismo MIRD a nivel de voxel.
DOSIMETRÍA 3D
Kernel puntales de dosis.
Simulación directa del transporte y deposición de energía empleando Monte Carlo
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(128,128,128)
(i,j,k)
(0,0,0)
hkhhk voxelvoxelSvoxelAvoxelD
(i+1,j,k)
(h) (k)
(fuente) (blanco) (0,0,0) (0,1,0)
(i,j,k) (0,j,0)
hkh
N
h
k voxelvoxelSvoxelAvoxelD
0
Dist. Dosis 3D
FORMALISMO MIRD
Bolch, W.E., et al. MIRD Pamphlet No. 17: “The dosimetry of ….” J Nucl Med, 1999. 40: p. 11S-36S.
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FORMALISMO MIRD (voxel-dosimetria)
VENTAJAS : -Eficiente computacionalmente (cálculo de dosis en decenas de segundos en PC estándar).
-Necesita pocos requisitos de computación.
-Emplea metodología de amplio dominio y aceptación.
DESVENTAJAS: - No considera las no homogeneidades del medio.
- No existen valores tabulados para todos los radionucleidos y tamaños de voxel de interés para la clínica.
Bolch, W.E., et alMIRD Pamphlet No. 17: “The dosimetry of ….” J Nucl Med, 1999. 40: p. 11S-36S.
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SITIO WEB PARA CÁLCULO DE VALORES “S”
Valores “S”para diferentes radionucleidos y dimensiones de voxel
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FORMALISMO MIRD Obtención de Valores “S”
Cornejo N., Coca M.A., and Torres L.A., Rev Esp Fis med, 2006. 7: p. 101-106.
KONVOX
METODOLOGIA
- Integración de los kernel
puntuales de dosis.
- Integración de funciones
Furhang.
• Cross, W.G. et al. ¨Beta-ray dose..¨.
HealthPhys, 1992. 63(2): p. 160-171.
• Furhang, E. et al. “A Monte Carlo..”.
Med Phys 1996. 23: p. 1523-1529.
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Formalismo MIRD a nivel de voxel.
DOSIMETRÍA 3D
Kernel puntales de dosis.
Simulación directa del transporte y deposición de energía empleando Monte Carlo
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IMAGEN FUNCIONAL
IMAGEN ANATOMICA
INTE
RFA
Z SIMULACION MC
DISTRIBUCION 3D DE DOSIS ABSORBIDA
CALCULOS Y REPORTES DE: HISTOGRAMAS DE DOSIS-
VOLUMEN CURVAS ISODOSIS
DOSIS MEDIAS DOSIS MAXIMAS
Ventajas: Considera las no homogeneidades del tejido.
DOSIMETRIA 3D POR SIMULACION DIRECTA CON MC
Mayor exactitud de cálculo.
Desventajas: demasiado tiempo de cálculo y recursos computacionales
(MCNPx, EGSnrc, GEANT4, etc)
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4- Creación de mapas de probabilidad de emisión por voxel (a partir de imagenes de actividad acumulativa). 5- Creación de ficheros de entrada al MCNP.
CALCULO DE DOSIS EN MEDIOS NO HOMOGENEOS
3 3
( ) ( sec)
( ) ( )( ) ( )
Cumulative
voxel
MeVTally Activity Bq
MeV JparticleDose Gy Factor
density g cm volume cm g kg
1. Lectura de imágenes funcional (A) e imagen TAC 2. Redimensionamiento de imágenes TAC 3. Obtención de mapas de densidad a partir de
imagenes TAC.
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DOSIMETRÍA 3D. RESULTADOS
CALCULO DE DOSIS MINIMA, MAXIMA, MEDIA, HDV, ANALISIS DE CURVAS DE ISODOSIS, etc
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CENTRO DE INMUNOLOGIA MOLECULAR HABANA, CUBA
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Corrección de Atenuación Densidad, composición
Actividad Acumulativa
SPECT/PET
TAC
• MIRD (voxel) • Convolucion • Monte Carlo
CALCULOS Y REPORTES DE: HISTOGRAMAS DE DOSIS-
VOLUMEN CURVAS ISODOSIS
DOSIS MEDIAS DOSIS MAXIMAS
Segmentación
Distribución 3D de dosis absorbidas
[Gy]
[µCi-seg]
[g/cm3]
[Gy]
Parámetros Radiobiológicos
α/β, λeff µ, γ
α/β
Distribución 3D de BED
TCP
NTCP
EUD
DOSIMETRIA 3D Y RADIOBIOLOGIA
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DOSIMETRIA 3D Y RADIOBIOLOGIA
Baja tasa de dosis 0.1-1.0cGy/min
Respuesta biológica a las radiaciones:
Reparación o recuperación
Redistribución del ciclo celular
Reoxigenación
Modelo LQ Repoblación
BED
Tto-2
Tto-3
Tto-4
Tto- n
Tto-1
• No. Fracciones
• Intervalo E/ fracciones
• Dosis/Fracción
• Tiempo tto.
• α/β
Isoefecto
. . . Dosis Biológicamente
Equivalente Medida del efecto de
la radiación
Permite determinar las condiciones para lograr respuestas biológicamente
equivalentes en condiciones de irradiación diferentes
D
GDBED
1
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DOSIMETRIA 3D Y RADIOBIOLOGIA
EUD / TCP
BED(Tc) BED entregada durante tiempo (Tc) Dx,y,zDosis absorbida en voxel x,y,x DcDosis que se pierde debido a efectos de prolif. TμTiempo de reparación celular
TeTiempo medio efect. de eliminación
Prideaux et al. ”Three-Dimensional Radiobiologic… “.. J Nucl Med 2007; 48:1008–1016 Joaquin Gonzalez. Tesis Doctoral “Planificación dosimétrica…. “, 2010.
Histogramas de BED Volumen, estadisticas de BED, curvas de isoBED.
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MAPAS DE BED
Prideaux et al. ”Three-Dimensional Radiobiologic… “.. J Nucl Med 2007; 48:1008–1016
![Page 36: OIEA DOSIMETRIA PACIENTE ESPECIFICO EN LA TRN (3D) · 2016. 8. 9. · Leonel A. Torres Aroche Centro de Investigaciones Clínicas Habana, Cuba 2012 DOSIMETRIA PACIENTE ESPECIFICO](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052101/603ba20272f94d7ae511b3ea/html5/thumbnails/36.jpg)
Bodey et al Cancer Biother Radiopharm 2003;18(1):89-97
Neuroblastoma Retroperitoneal
Plan TRN: 33GBq 131I-mibg (boost)
plan XBT: 3 Campos Isocéntricos,
60Gy en el Isocentro
TRN, Distribution de dosis XBT, Distribution de dosis
Planificación de Tratamientos XBT + TRT
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XBT, BED distribution
TRT, BED distribution
XBT + TRT, BED distribution
Bodey et al Cancer Biother Radiopharm 2003;18(1):89-97
Planificación de Tratamientos XBT + TRT
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Yuni K. Dewaraja et al. “131I-Tositumomab Radioimmunotherapy: ..” J Nucl Med 2010; 51:1155–1162
APLICACIÓN CLINICA
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¿ HAY HERRAMIENTAS DISPONIBLES ?
![Page 40: OIEA DOSIMETRIA PACIENTE ESPECIFICO EN LA TRN (3D) · 2016. 8. 9. · Leonel A. Torres Aroche Centro de Investigaciones Clínicas Habana, Cuba 2012 DOSIMETRIA PACIENTE ESPECIFICO](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022052101/603ba20272f94d7ae511b3ea/html5/thumbnails/40.jpg)
Kolbert KS, Sgouros G, Scott AM, et al. J Nucl Med. 1997;38:301–308.
• Reconstrucción (OSEM)
• Procesamiento de Imágenes (MIAU)
• Corregistro de Imágenes
• Cálculo de Dosis (Kernel, Monte Carlo)
• Cálculos de Análisis regresión (voxel)
• Cálculo de parámetros radiobiológicos.
3D-ID. Implementation and evaluation of patient-specific three-dimensional internal dosimetry. (Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, NY, USA)
(3D-ID / 3D-RD)
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Matthew J. Guy et al. CANCER BIOTHERAPY & RADIOPHARMACEUTICALS, Vol.18, Number 1, 2003.
• Reconstrucción (FBP/OSEM)
• Corregistro de Imágenes
• Cálculo de Dosis (Kernel, MIRD)
• Análisis regresión (voxel)
• IDL programming languaje
RMDP: A Dedicated Package For 131I SPECT Quantification, Registration and
Patient-Specific Dosimetry. (Royal Marsden NHS, UK)
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CANCER BIOTHERAPY & RADIOPHARMACEUTICALS Volume 20, Number 1, 2005
• Reconstrucción (FBP/OSEM)
• Corregistro de Imágenes
• Cálculo de Dosis (Monte Carlo)
• Análisis regresión (voxel)
• IDL programming languaje
The LundADose Method for Planar Image Activity Quantification and Absorbed-Dose assessment in RNT (Lund University. Sweden)
DOSIMG
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Torres LA,Coca, MA, Batista JF et al. Nuclear Medicine Communications 2008, 29:66–75 Torres LA, Coca MA, Cornejo N. Procecedings. QANTRM, Vienna, Austria. 2006. IAEA-CN-146.
Coca M.A., Torres L.A. and Cornejo N. Nucleus, 2003. 33: p. 49-53. Cornejo N., Coca M.A., and Torres L.A., Rev Esp Fis med, 2006. 7: p. 101-106.
• Generación de valores “S” a nivel de voxel.
• Corregistro de Imágenes (herramienta interactiva).
• Cálculo de Dosis (MIRD, Monte Carlo)
• Distribuciones 3D de Dosis, HDV, curvas de isodosis, estadísticas de dosis-
• Cálculo de parámetros biológicos (BED)
TPS-NM. Herramienta en desarrollo, para estimación de dosis absorbidas en Medicina Nuclear. (CIC-CPHR)
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STRATOS. PHILIPS
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Médicos Nucleares
Físicos Médicos
Tecnólogos
TERAPIA CON RADIONUCLEIDOS
Radioquímicos
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