Investigadores de EE. UU. Y Japón han demostrado la primera imagen médica transversal experimental que no requiere tomografía, un proceso matemático utilizado para reconstruir imágenes en tomografías computarizadas y PET. El trabajo, publicado el 14 de octubre en Nature Photonics, podría conducir a imágenes médicas más baratas, fáciles y precisas.
El avance fue posible gracias al desarrollo de nuevos detectores de fotones ultrarrápidos, dijo Simon Cherry, profesor de ingeniería biomédica y de radiología en la Universidad de California en Davis y autor principal del artículo.
“Literalmente estamos obteniendo imágenes a la velocidad de la luz, que es una especie de santo grial en nuestro campo”, dijo Cherry.
El trabajo experimental fue dirigido por Sun Il Kwon, científico del proyecto en el Departamento de Ingeniería Biomédica de UC Davis y Ryosuke Ota en Hamamatsu Photonics, Japón, donde se desarrolló la nueva tecnología de detector de fotones. Otros colaboradores incluyeron grupos de investigación dirigidos por el profesor Yoichi Tamagawa en la Universidad de Fukui y por el profesor Tomoyuki Hasegawa en la Universidad de Kitasato.
El proceso de tomografía es necesario para reconstruir matemáticamente imágenes transversales a partir de los datos en imágenes que utilizan rayos X o rayos gamma. En las tomografías por emisión de positrones, los órganos y tejidos del cuerpo inyectan moléculas marcadas con trazas de un isótopo radiactivo y las absorben. El isótopo, como el flúor-18, es inestable y emite positrones a medida que se desintegra.
Detección de fotones ultrarrápida
Siempre que uno de estos positrones encuentra un electrón en el cuerpo, se aniquilan entre sí y simultáneamente emiten dos fotones de aniquilación. El seguimiento del origen y la trayectoria de estos fotones crea teóricamente una imagen de los tejidos marcados con isótopos. Pero hasta ahora, los investigadores no podían hacer eso sin el paso adicional de la reconstrucción tomográfica, porque los detectores eran demasiado lentos para determinar con precisión los tiempos de llegada de dos fotones y, por lo tanto, señalar su ubicación en función de su diferencia de tiempo.
Cuando los fotones de aniquilación golpean el detector, generan fotones de Cherenkov que producen la señal. Cherry y sus colegas investigadores descubrieron cómo detectar estos fotones de Cherenkov con una precisión de tiempo promedio de 32 picosegundos. Esto significaba que podían determinar dónde surgieron los fotones de aniquilación con una precisión espacial de 4.8 milímetros. Este nivel de velocidad y precisión permitió al equipo de investigación producir imágenes transversales de un isótopo radiactivo directamente a partir de los fotones de aniquilación sin tener que utilizar la tomografía.
En su papel, los investigadores describen varias pruebas que realizaron con su nueva técnica, incluso en un objeto de prueba que imita el cerebro humano. Están seguros de que este procedimiento es, en última instancia, escalable al nivel necesario para el diagnóstico clínico y tiene el potencial de crear imágenes de mayor calidad utilizando una dosis de radiación más baja. Las imágenes también se pueden crear más rápidamente con este método, potencialmente incluso en tiempo real durante el escaneo PET, ya que no se necesita una reconstrucción posterior al hecho.
Los escáneres PET son actualmente costosos y están técnicamente limitados de alguna manera, ya que los escáneres clínicos actuales no capturan la información completa presente en el tiempo de viaje de los fotones de aniquilación. Este nuevo descubrimiento implica una configuración de equipo compacto y podría conducir a escaneos económicos, fáciles y precisos del cuerpo humano utilizando isótopos radiactivos.
Los coautores adicionales son: Eric Berg en UC Davis; Fumio Hashimoto y Tomohide Omura, Hamamatsu Photonics; Kyohei Nakajima e Izumi Ogawa, Universidad de Fukui.
El estudio fue apoyado en parte por subvenciones de los NIH.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por Universidad de California – Davis. Original escrito por Cristina Deptula. Nota: El contenido puede editarse por estilo y longitud.
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