Diseñan prototipo de punta de imágenes tomográficas

Imagen que muestra el equipo Micro PET.
Foto. Francisco Cruz

Integrantes del grupo de Dosimetría y Física Médica del Instituto de Física desarrollan el primer prototipo de microtomografía PET/CT –útil en estudios precínicos de oncología, cardiología y neurología- con el que se obtiene información etabólica y anatómica de roedores, mediante imágenes tomográficas.

Mercedes Rodríguez Villafuerte, de dicha entidad, expuso que el diseño, construcción y caracterización del equipo se realizaron en su totalidad en el Instituto de Física. “Se hizo desde cero, incluyendo el ensamblado de los detectores de radiación, el desarrollo de los sistemas de codificación de posición y os programas de reconstrucción, entre otros aspectos”.

Hasta ahora sólo existía un instrumento similar, un sistema comercial microPET adquirido por la Facultad de Medicina. No obstante, un atractivo de la Universidad es la posibilidad de hacer investigación básica, generar conocimiento y formar recursos humanos. Ello, aseguró, eventualmente reducirá la dependencia tecnológica del país.

El denominada Sistema Bomodal de Imágenes (Sibi), explicó Arnulfo Martínez Dávalos, también investigador de Física, conjunta dos técnicas: un tomógrafo computarizado y otro por emisión de positrones (CT y PET, por sus siglas en inglés, respectivamente). La primera es útil para producir información anatómica y la segunda metabólica. “La idea básica es desarrollar los dos equipos de manera independiente y después usarlos de manera conjunta”.

El primer aparato se basa en la uso de rayos X para formar las imágenes. A diferencia de los sistemas empleados para humanos –donde el paciente acostado y el sistema rota alrededor de él-, aquí el animal queda fijo a un soporte y gira, añadió.

De ese modo, se toma unas 180 radiografías digitales desde  un ángulo diferente. Cada proyección se almacena en la computadora y cuando la información está completa se usan programas de reconstrucción para obtener imágenes tridimensionales del interior del objeto, señalo.

El microCT está diseñado para alcanzar resoluciones del orden de 50 micras, es decir, 20 veces más pequeñas que un milímetro. Por ello, es posible ver finos detalles anatómicos y la estructura de los huesos o cómo están distribuidos los órganos, entre otros aspectos. El sistema debe ser preciso y estar perfectamente alineado y sincronizado, aclaró Arnulfo Martínez.

Si, por ejemplo, se realiza un estudio de microCT de la cabeza de un animal, se obtienen, corte por corte, imágenes del cerebro sin necesidad de seccionarlo. Cada rebanada tiene 50 micras de ancho, expresó.

Así es posible que los médicos vean estructuras anatómicas desde diversos ángulos y detecten posibles deformaciones o anormalidades. Con este equipo se obtienen mapas de diferentes tejidos, pero no dan información del funcionamiento correcto o incorrecto del organismo, percisó Mercedes Rodríguez.

Para ello, se requiere el PET. Se trata de una técnica diferente, pues mientras en el CT los rayos X son externos al roedor, ahora se le introduce una sustancia radioactiva. Ésta incorpora radionúclidos emisores de positrones, por ejemplo flúor 18, abundó.

Estos compuestos se concentran en tejidos específicos del cuerpo y emiten positrones que empiezan a moverse en el tejido; finalmente se aniquilan produciendo dos rayos gamma (es decir, radiación electromagnética de alta energía) que salen del cuerpo y son detectados por el tomógrafo.

Los rayos gamma interactúan con un arreglo de cristales centelladores y se convierten en luz común, que se transfiere a un detector denominado tubo fotomultiplicador. Mediante un sistema de codificación, se convierte en una señal eléctrica que puede visualizarse en un osciloscopio, apuntó.

Las señales son amplificadas, procesadas y transferidas a una tarjeta de digitalización en la computadora; ahí, usando algoritmos matemáticos, se forman las imágenes tomográficas. Entonces, la radiación que sale del objeto es detectada para obtener información fisiológica y metabólica.

Mercedes Rodríguez puntualizó que muchos estudios, medicamentos y tratamientos aplicados a seres humanos, requieren pruebas preclínicas con animales. Los sistemas de microtomografía permiten estudiar las enfermedades y tratamientos in vivo reduciendo el número de animales sacrificados.

Por otro lado, adelantó que una vez unidad en el SIBI, ambas técnicas producirán imágenes en 3D: anatómicas, equivalentes al mapa de los diferentes tejidos, en tonos de gris, y metabólicas, en escala de color donde se verá la concentración de un radiofármaco en una zona determinada, que pudiera representar la actividad cerebral.

Al mismo tiempo, los científicos realizan investigación relacionada con la dosimetría de este tipo de estudios. Por el momento, ese trabajo se hace en maniquíes. Se simula un estudio de microtomografía y en pequeños cristales se leen señales luminosas para calcular cuánta energía se depositó durante la emisión de los rayos X, sostuvo.

El desarrollo del prototipo, iniciado hace dos años, involucra la participación de especialistas en física de radiaciones, electrónica, cómputo e ingeniería. La gran ventaja de este tipo de proyectos es que permite realizar investigación básica de vanguardia en todas estas áreas, indicó.