Cuando se trata de tener una idea clara de lo que está sucediendo dentro del cuerpo de una persona, pocos dispositivos médicos son tan útiles como un escáner PET. PET significa tomografía por emisión de positrones, pero en pocas palabras, implica el uso de positrones radioactivos, o partículas cargadas positivamente, para detectar cómo funcionan las partes del cuerpo. Un área de mayor actividad metabólica o química, como la división de las células cancerosas, aparecerá en una imagen coloreada.
La mayoría de las veces se prescriben PET para ver si el cáncer se ha diseminado o si un tumor está disminuido, pero también se usan para diagnosticar enfermedades cardíacas y neurológicas. De hecho, este tipo de imágenes generalmente puede detectar cambios en el cuerpo antes que las pruebas como tomografías computarizadas o resonancias magnéticas. Es por eso que se cree que los escáneres PET pueden detectar afecciones cerebrales, como la enfermedad de Alzheimer, en una etapa temprana.
Pero aquí está la complicación. Cualquiera que se haya sometido a una exploración PET sabe que si bien no es un procedimiento invasivo, tampoco es una experiencia particularmente agradable. Una vez que su cuerpo se coloca dentro de un gran agujero en la máquina, mientras se realiza un escaneo, debe permanecer muy quieto, a menudo durante media hora, a veces incluso una hora, dependiendo de qué parte de su cuerpo esté escaneado
Ser forzado a permanecer inmóvil durante tanto tiempo puede ser especialmente difícil para las personas mayores. También mide la actividad cerebral en una situación artificial, cuando una persona no está haciendo nada, incluida la interacción con otras personas.
Pero, ¿y si pudieras hacer un escáner PET portátil? ¿Qué pasa si una persona podría usarlo?
Ayuda de un casco
Eso es lo que se preguntó Stan Majewski. En ese momento, era físico y trabajaba para el Departamento de Energía (DOE) en Newport News, Virginia. Se especializa en el desarrollo de sistemas de imágenes y detectores, por lo que se sintió intrigado cuando escuchó sobre un dispositivo inventado por algunos colegas en una oficina del DOE en Upton, Nueva York. Lo llamaron RatCap, y era un escáner PET usado en la cabeza de una rata.
Majewski pensó que podría crear algo similar para los humanos. Creía que podría tener un gran potencial para avanzar en la investigación de trastornos cerebrales, como el Alzheimer y la enfermedad de Parkinson. Entonces, diseñó un casco rodeado por un anillo de detectores de PET pequeños y cuadrados, luego solicitó una patente. Recibió uno en 2011.
Comenzó a trabajar en un prototipo, y su proyecto cobró impulso después de convertirse en profesor de radiología en la Universidad de West Virginia. Otra profesora de la universidad, Julie Brefczynski-Lewis, neurocientífica, estaba visitando la oficina de Majewski cuando notó el dibujo de una mujer en una cinta de correr con un casco de aspecto extraño.
“¿Qué es esto?”, Le preguntó ella. Cuando Majewski explicó cómo funcionaba y qué podía hacer, se comprometió a ayudar a que esto sucediera.
Con el dinero otorgado por la universidad, avanzaron con el prototipo. Luego, en 2013, Majewski y Brefczynski-Lewis recibieron un gran impulso de la iniciativa BRAIN anunciada por el presidente Obama para desarrollar tecnologías innovadoras que ayuden a explicar cómo funciona el cerebro. Junto con colaboradores de la Universidad de California, Davis y la Universidad de Washington, y un equipo de General Electric, recibieron una subvención de $ 1.5 millones para determinar qué se necesitará para convertir el modelo de Majewski en una herramienta de tratamiento efectiva.
Escaneos PET en movimiento
Brefczynski-Lewis, quien ha estudiado el efecto de la compasión en el cerebro humano, está entusiasmado con lo que se puede aprender a través de escáneres cerebrales de personas en movimiento. Incluso permitir que alguien se siente durante el procedimiento puede ayudar a ampliar el alcance de la investigación.
"Si una persona está sentada, puede imaginarse que puede tolerar los escaneos muy largos que se necesitan para investigar afecciones como el Alzheimer u otros trastornos neurológicos", dice. "La semana pasada estuvimos trabajando con una mujer de unos 80 años., y no hay forma de que se haya quedado quieta durante 90 minutos, pero pudo sentarse en una silla y mover la cabeza y hablar con nosotros y sentirse bastante cómoda ".
Según Brefczynski-Lewis, esa capacidad de involucrar a un paciente durante una exploración podría marcar una gran diferencia en el diagnóstico de afecciones cerebrales. "A veces, al principio de la enfermedad de Alzheimer no ves ninguna diferencia, no ves ningún síntoma", explica. "Pero hay una fase en la que si les grava con una gran carga de memoria, puede ver que el sistema reacciona de manera diferente en una persona con Alzheimer en comparación con alguien que no desarrolla Alzheimer".
Majewski y Brefczynski-Lewis dicen que un escáner PET portátil también podría permitir a los investigadores monitorear la actividad cerebral mientras una persona se ríe, hace ejercicio, experimenta estrés o incluso cuando el paciente está inmerso en un entorno de realidad virtual. Esto podría, por ejemplo, ayudarlos a comprender mejor lo que está sucediendo en el cerebro de una persona autista en un entorno social o un paciente con accidente cerebrovascular que hace ejercicios de rehabilitación.
También podría haber una oportunidad para estudiar por qué algunas personas tienen habilidades excepcionales, ya sea un atleta de clase mundial o un sabio musical. El dispositivo, dice Brefczynski-Lewis, podría proporcionar información sobre qué partes del cerebro acceden mientras realizan.
Otro beneficio del casco portátil es que el nivel de exposición a la radiación es mucho más bajo, aproximadamente una décima parte del nivel de un escáner PET convencional, porque los detectores están muy cerca de la cabeza de una persona. Es por eso que Majewski y Brefczynski-Lewis llamaron a su dispositivo AM-PET: la "A" es ambulatoria, la "M" es microdosis.
Hora de refinar
Pero todavía hay obstáculos que superar. El casco puede ponerse pesado: durante las primeras pruebas, se conectó un cable elástico desde el techo al dispositivo para aligerar el peso del paciente que lo llevaba puesto. El desafío es hacerlo más liviano sin reducir la sensibilidad de los detectores.
Los investigadores también están buscando formas de evitar que el movimiento del casco afecte la resolución de las imágenes que proporciona. Eso incluye incorporar aspectos de la robótica, como la capacidad de mantener una cámara estabilizada en un robot, sin importar cuánto se mueva.
"La idea es poder utilizar eso en el casco de PET para que tenga en cuenta el movimiento del cuerpo de una persona", dice Brefczynski-Lewis. "Desea compensar el movimiento para que el casco se mueva con la cabeza, pero reduce la resistencia y eso reduce el peso de la persona".
Otro enfoque, señala, es continuar reduciendo los niveles de radiación. Eso permitiría realizar más escaneos en una persona y tal vez permitir a los médicos usarlo en niños pequeños con trastornos neurológicos.
Teniendo en cuenta todos los ajustes clínicos y las pruebas clínicas necesarias, Brefczynski-Lewis estima que podrían pasar otros cuatro o cinco años antes de que el AM-PET pueda usarse para tratar a los pacientes. Por ahora, están solicitando subvenciones que podrían permitirles desarrollar varias versiones diferentes de su escáner. Uno para estudiar el Alzheimer probablemente deba ser diferente del que se usa para analizar el cerebro durante un comportamiento más complejo, dice ella.
Incluso se ha discutido un modelo que se puede usar fuera del laboratorio. "Realmente creemos que una versión del casco se puede montar en una mochila", dice Majewski. “La mochila llevaría el peso.
"Lo llamamos la versión 'caminar en el parque'".
