Impresión tridimensional de fantomas PET realistas.

Antecedentes: Los fantomas PET/TC realistas son esenciales para la evaluación del sistema, la optimización del protocolo y la validación de métodos de reconstrucción avanzados.

Sin embargo, los fantomas existentes a menudo se ven limitados por geometrías simplificadas, patrones de actividad espacialmente uniformes y procedimientos de preparación complejos. Objetivo: Desarrollar y evaluar PixelPrintPET, un método basado en la impresión 3D para fabricar fantomas PET/TC anatómicos realistas con distribuciones de radiotrazadores espacialmente heterogéneas y un flujo de llenado de una sola solución que evita la compartimentación física. Métodos: PixelPrintPET genera instrucciones de impresión basadas en vóxeles que codifican un relleno espacialmente variable, lo que se realiza durante la impresión mediante la modulación de la extrusión del filamento, lo que permite distribuciones de actividad heterogéneas sin compartimentación física. Se diseñaron e imprimieron fantomas de calibración y fantomas con estructura anatómica utilizando ácido poliláctico (PLA) de alto flujo, con datos anatómicos derivados de modelos basados en atlas digitales o datos de imagenología del paciente. Posteriormente, los fantomas impresos se llenaron por inmersión en una solución radiactiva, lo que permite controlar la distribución de la actividad mediante la estructura porosa interna. Se desarrolló un procedimiento de llenado desde la parte inferior con tensión superficial reducida para garantizar una infiltración uniforme y minimizar la retención de aire.

Los fantomas se visualizaron en el sistema PET/TC PennPET Explorer, y el rendimiento cuantitativo se evaluó utilizando el coeficiente de recuperación de contraste (CRC), la relación señal/fondo (TBR) y comparaciones con datos de referencia simulados o derivados del paciente. Resultados: Se demostró una fuerte relación lineal entre la relación de relleno y la señal normalizada (R2 = 0,998) mediante el fantoma de calibración, lo que permite un mapeo confiable entre la estructura y la actividad.

Además, la retención de aire se minimizó a menos del 1% del volumen total del fantoma. En el fantoma de recuperación de contraste, los valores de CRC fueron consistentes con las mediciones utilizando fantomas tradicionales. El fantoma cerebral reprodujo los patrones de contraste derivados del atlas, con diferencias entre la materia gris y la materia blanca dentro del 5% después de tener en cuenta la resolución y otros efectos del sistema.

El fantoma torácico basado en el paciente mostró una alta reproducibilidad en escaneos repetidos, con diferencias dentro del 3%, y coincidió estrechamente con la imagen del paciente de entrada, con diferencias regionales dentro del 10% en todas las regiones excepto en el pulmón. Conclusiones: PixelPrintPET permite la fabricación de fantomas PET/TC realistas, reproducibles y versátiles con un control a nivel de vóxel de la distribución de la actividad y sin artefactos inducidos por las paredes. Este enfoque proporciona una solución práctica para generar fantomas específicos del paciente y específicos de la aplicación, con el potencial de acelerar la validación del sistema, el desarrollo del protocolo y la traducción clínica de las tecnologías avanzadas de PET/TC.