Los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía Berkeley Lab se propusieron ayudar a construir el primer escáner de tomografía por emisión de positrones PET de cuerpo entero, un dispositivo de imágenes médicas que podría cambiar la forma en que los cánceres y otras enfermedades sondiagnosticado y tratado
El proyecto es un consorcio liderado por un equipo de investigación de UC Davis e incluye científicos de Berkeley Lab y la Universidad de Pensilvania. Está respaldado por un Premio de Investigación Transformativa de cinco años y $ 15.5 millones recientemente anunciado por los Institutos Nacionales de Salud.
El objetivo del consorcio es construir un escáner PET que muestre simultáneamente todo el cuerpo humano, un gran salto de los escáneres PET actuales que solo escanean segmentos de 20 cm a la vez. Además de poder diagnosticar y rastrear la trayectoria de unenfermedad de una manera que hoy no es posible, un escáner PET de cuerpo entero reduciría la dosis de radiación de un paciente en un factor de 40, o disminuiría el tiempo de exploración de 20 minutos a solo 30 segundos.
La contribución de Berkeley Lab, dirigida por William Moses, de la División de Biofísica Molecular y Bioimagen Integrada, es desarrollar dispositivos electrónicos que envían los datos recopilados por los detectores del escáner a una computadora, que convierte los datos en una imagen tridimensional del paciente.el nuevo escáner tendrá medio millón de detectores, y los datos de cada detector deben transmitirse electrónicamente a una computadora, por lo que la tarea es increíblemente compleja.
"Estamos desarrollando la interfaz electrónica entre los detectores y el algoritmo de la computadora, y la electrónica para este escáner es un orden de magnitud más complicado que lo que se ha hecho antes", dice Moses. "Pero Berkeley Lab tiene una larga historiadesarrollar instrumentación para imágenes médicas nucleares, incluidos escáneres PET, y este proyecto es otro hito en nuestra investigación "
Otros científicos de Berkeley Lab involucrados en el proyecto son Qiyu Peng, quien está ayudando a Moses en la instrumentación electrónica; y Bill Jagust, un usuario de técnicas de imagen PET para la investigación clínica neurológica, que sirve en una junta asesora de médicos paraproyecto.
Los escáneres PET se usan para diagnosticar y rastrear una variedad de enfermedades al mostrar cómo funcionan los órganos y tejidos en el cuerpo. Por lo general, un rastreador radiactivo que se dirige a un proceso metabólico específico de una enfermedad se administra a un paciente. Luego, el escáner PETdetecta dónde se acumula el marcador en el cuerpo, imaginando eficazmente la enfermedad en sí. Por ejemplo, los marcadores que se acumulan en los tumores se utilizan para diagnosticar, estadificar y seguir el tratamiento del cáncer.
Durante varias décadas, los científicos de Berkeley Lab se han especializado en el desarrollo de instrumentación electrónica avanzada para escáneres PET y otras tecnologías de imágenes médicas. Este esfuerzo se ha convertido en el proyecto OpenPET de Berkeley Lab, un recurso dirigido por Woon-Seng Choong que permite a los científicos colaborar en electrónicapara escáneres PET centrados en la investigación.
El escáner PET de cuerpo completo es el último proyecto en la investigación relacionada con PET de Berkeley Lab, llegando en un momento en que la tecnología ha avanzado hasta el punto de que es posible procesar de manera eficiente los datos generados por medio millón de detectores del escáner.
Para apreciar algunos de los desafíos que enfrentan los científicos de Berkeley Lab en el desarrollo de instrumentación de vanguardia para el nuevo escáner PET, considere cómo funcionan los escáneres PET: a medida que el radiotrazador se concentra en el cuerpo, los positrones en la descomposición del marcador yemiten rayos gamma en direcciones opuestas. Estos dos rayos gamma son detectados por detectores en lados opuestos de su cuerpo. Los cristales centelleantes convierten la radiación en luz, y un fotosensor convierte la luz en una señal eléctrica.
La diferencia de tiempo entre la detección de los dos rayos gamma se usa para determinar dónde se encuentra el positrón a lo largo de una línea, lo que indica dónde se acumula el radiotrazador en el cuerpo. Para que esto funcione, la instrumentación electrónica debe tener un tiemporesolución de aproximadamente 300 picosegundos un picosegundo es una billonésima de segundo.
"La resolución de tiempo tiene que ser excepcionalmente buena. Es un desafío hacer esto con un detector, y hacerlo con medio millón de detectores presenta nuevos desafíos en términos de reproducibilidad y estabilidad", dice Moses. "Nuestro papel esasegurarse de que los detectores y sus dispositivos electrónicos asociados tengan la resolución espacial y temporal para funcionar a escala de cuerpo completo "
Los científicos esperan tener un prototipo desarrollado en unos dos años.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Original escrito por Dan Krotz. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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