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El alcance del positrón compromete a imágenes de PET

Guadalupe Toalá
20/sep/2016

El trabajo titulado “Positron range in tissue-equivalent materials: experimental microPET studies“, publicado el 5 de agosto de 2016 en la prestigiosa revista Europea Physics in Medicine and Biology, ha sido destacado por su editorial Institute of Physics (IOP) como Featured Article.

Esta distinción le fue otorgada por su alta calidad, originalidad, alto nivel de interés, y su potencial impacto en futuras investigaciones en el área de medicina nuclear molecular, lo que además lo hace de libre acceso en su página web.

En este artículo, los investigadores del Instituto de Física Héctor Alva, Arnulfo Martínez y Mercedes Rodríguez, y el estudiante asociado Christian Quintana, han puesto en evidencia las implicaciones que conlleva el alcance del positrón en la calidad de las imágenes de tomografía por emisión de positrones (PET, por sus siglas en inglés).

Los estudios PET reflejan la distribución espacio-temporal de un radiofármaco marcado con un radionúclido emisor de positrones, que se le administra a un paciente durante un estudio de imagen molecular. La información obtenida mediante esta técnica de imagen brinda información fisiológica, útil para el diagnóstico y seguimiento de enfermedades en áreas tan diversas como la neurología, oncología y cardiología.

Ejemplo de imagen cerebral a través de PET.

Las imágenes de PET se forman a partir de la detección de fotones de 511 keV, producto de la aniquilación de los positrones con electrones del paciente. Generalmente los detectores están dispuestos en una configuración de anillo para optimizar la cobertura de ángulo sólido, registrar datos alrededor del paciente y, mediante métodos de reconstrucción, obtener la información tridimensional de la acumulación del radiofármaco en diferentes órganos y tejidos.

Uno de los factores físicos que afectan inevitablemente a la resolución espacial de las imágenes de PET es la distancia que recorre el positrón desde su punto de emisión hasta el sitio en donde se aniquila. Entre mayor es esta distancia, menor es la resolución espacial de las imágenes. El alcance del positrón depende principalmente de dos cosas: la energía del positrón y la densidad del material en el cual viaja.

“Aunque otros grupos de investigación han estudiado el alcance del positrón por medio de cálculos numéricos y simulaciones Monte Carlo, por primera vez se realizó un estudio experimental con materiales tejido-equivalente como hueso, tejido adiposo y pulmón”, explicó Héctor Alva.

En una colaboración con el Dr. Miguel Ángel Ávila de la Unidad Radiofarmacia-Ciclotrón de la Facultad de Medicina, también coautor del trabajo, se realizaron experimentos utilizando fuentes lineales que contenían a los emisores de positrones de diferentes espectros de energía flúor-18, nitrógeno-13 o galio-68, las que colocaron dentro de maniquís cilíndricos construidos en el taller del IFUNAM con materiales tejido-equivalentes, es decir, de densidad física y electrónica similar a la de los tejidos humanos.

Los estudios de imagen se realizaron en un equipo para animales pequeños microPET Focus 120 de esa facultad, que tiene la ventaja de proveer mejor resolución espacial que los escáneres clínicos. Con ello pudieron cuantificar la pérdida de resolución espacial que se observa en las imágenes tomográficas debido al alcance de los positrones.

MicroPET Focus 120 de la Facultad de Medicina.

Los resultados de este trabajo indican que, dependiendo de la combinación del radiofármaco y el material en el que se encuentra, el trayecto de los positrones puede extenderse varios milímetros desde el punto en que se originó.

“La situación más extrema fue al utilizar galio-68 en pulmón en inhalación”, indicó Héctor Alva, produciendo distribuciones con colas muy extendidas, con más del 20% de los positrones viajando distancias mayores a 15 mm con respecto a la posición de aniquilación. La cuantificación de este fenómeno repercute en la impresión diagnóstica por parte del médico que interpreta el estudio, lo que a su vez puede impactar en el tratamiento y seguimiento de los pacientes.

“Se espera que este trabajo motive a otros grupos de investigación a que se implementen métodos de corrección de imágenes para tomar en cuenta el alcance de los positrones. Mientras tanto, los médicos especialistas y físicos médicos deben tener estos efectos en mente durante la interpretación de los estudios y la calibración de los equipos”, concluyó. Debido al interés generado por este trabajo, la editorial IOP Publishing también publicó una nota en el sitio Medical Physics Web.