Como se representa en la radiografía convencional, las imágenes radiológicas proporcionan solo figuras en blanco y negro en el espacio 2D. La situación es básicamente la misma para la tomografía por emisión de fotón único SPECT y la tomografía por emisión de positrones PET, que son las dos imágenes moleculares más comunesTécnicas utilizadas en medicina nuclear. El PET se utiliza especialmente para la detección temprana del cáncer y la enfermedad de Alzheimer, pero los trazadores radiactivos adecuados para cada detector son limitados en términos de energía. Por ejemplo, el PET solo puede generar imágenes de rayos gamma monocromáticos, por lo que proporciona imágenes 2D en blanco y negro.Además, la producción de trazadores de PET, generalmente realizada por una instalación de ciclotrón en centros médicos, es inevitablemente costosa.
"Todos estos problemas podrían abordarse si los rayos gamma de energía arbitraria pudieran visualizarse fácilmente en el espacio 3D", señala Jun Kataoka, profesor de física aplicada en la Universidad de Waseda. "Esto sería tan revolucionario como la televisión en blanco y negro girando".en color, aumentando dramáticamente la cantidad de información que podríamos obtener de una imagen ".
Por lo tanto, el grupo de investigación del profesor Kataoka inventó un detector médico de rayos gamma cámara Compton y logró imágenes moleculares tridimensionales en 3D de alta resolución de un ratón vivo que se administró con tres trazadores radiactivos diferentes. Descubrieron que los trazadores de yodo,el estroncio y el zinc se acumularon en la tiroides, los huesos y el hígado, respectivamente, lo que confirma que estos nuevos trazadores se concentraron en cada órgano objetivo.
Además, esta cámara solo pesa 580 gy cabe en la palma de una mano, por lo que es la cámara Compton más compacta del mundo.
"El tiempo de medición tomó 10 minutos por ángulo, por lo que pudimos obtener una imagen tomada desde 12 ángulos en solo 2 horas. El tiempo podría reducirse aún más utilizando múltiples cámaras Compton. Por ejemplo, si hay 12 Comptoncámaras que rodean un objeto, la misma imagen que este estudio podría obtenerse en solo 10 minutos, lo que sugiere una nueva forma de entender la biodinámica al observar cómo se introduce un medicamento en el cuerpo en incrementos de 10 minutos ".
Esta investigación fue publicada en Informes científicos .
Aunque SPECT y PET son ampliamente utilizados, los trazadores radioactivos adecuados para cada detector han sido limitados. SPECT solo captura imágenes de rayos gamma de baja energía de menos de 400 kilovoltios de electrones keV, y el PET solo puede generar imágenes de fuentes de emisión de positrones de 511keVPor lo tanto, se esperaba con ansia el uso de una cámara Compton, que puede generar imágenes de energía desde unos pocos cientos de keV a más de megavoltios de electrones MeV, junto con el desarrollo de nuevos trazadores potenciales.
El grupo de investigación del profesor Kataoka desarrolló la cámara Compton médica más ligera del mundo con alta eficiencia de detección y resolución espacial práctica, permitiendo mediciones flexibles. La cámara se rotó alrededor del ratón desde 12 ángulos, que se administró con tres trazadores radiactivos diferentes: yodo 131I, 364 keV, estroncio 85Sr, 514 keV y zinc 65Zn, 1116 keV. El tiempo de medición fue de 2 horas, y el grupo demostró con éxito la efectividad de las imágenes simultáneas in vivo de múltiples trazadores e imágenes de los rayos gammacasi en tiempo real con una resolución de 3 mm, equivalente a PET.
Según este estudio, el profesor Kataoka ahora está trabajando para desarrollar una cámara de rayos gamma que funcione como el ojo humano. "El ojo humano puede distinguir instantáneamente los colores y el brillo de la luz desde todas las direcciones, así como determinar la forma del objetoen 3D a partir del desplazamiento entre el ojo izquierdo y el derecho. Por lo tanto, las imágenes estereoscópicas se vuelven teóricamente factibles mediante el uso de múltiples cámaras Compton ultra compactas ".
Aunque no se limita al campo médico, esta tecnología podría ayudar a rastrear los comportamientos de las células cancerosas y los minerales en el cuerpo al combinar los medicamentos PET convencionales con los rastreadores recién encontrados, calcular la tasa de supervivencia de un órgano trasplantado, desarrollar medicamentos más baratos y convenientespara obtener imágenes médicas y monitorear en línea la efectividad de la terapia de partículas midiendo varios rayos gamma rápidos emitidos durante el tratamiento.
"Como la tecnología de radiación aún está emergiendo, esperamos expandir las posibilidades de imágenes de radiación de próxima generación con esta cámara Compton 'a pedido'", dice el profesor Kataoka.
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Materiales proporcionado por Universidad de Waseda . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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