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CCADET desarrolla mastógrafo con cero riesgo mutagénico

Publicado por @Shinji_Harper el sábado, 28 marzo 2015
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Oaxaca, México.- La mamografía convencional salva vidas del cáncer, pero por la exposición a rayos X, para la mujer implica un riesgo mutagénico que investigadores de la UNAM tratan de evitar mediante el uso de luz infrarroja.

unammamogrqfiaRealizar ese estudio equivale a un año de radiación natural, “es algo que no es con probabilidad cero”, explicó Neil Bruce Davidson, del Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET) de la UNAM.

Es como la lotería, acotó su alumno de doctorado Eduardo Ortiz Rascón. “La probabilidad de que te la saques es pequeña, pero ocurre, y si hay gran cantidad que se someta a ese examen, a alguien le toca”.

Un problema derivado es la percepción social del riesgo-miedo, que disuade a un número considerable a no hacerse la mamografía, lo que incrementa los casos de cáncer no detectados a tiempo. Además, por la compresión a la que se someten las mamas, esta técnica causa más o menos dolor, según la sensibilidad de cada mujer.

Por esas inconveniencias, Bruce Davidson y Ortiz Rascón se dedican al desarrollo de un método de detección que no sea invasivo ni doloroso y, sobre todo, con cero riesgo mutagénico, para contribuir a cambiar la percepción social de la mamografía como detonadora de cáncer.

Como parte de la línea de estudio Modelación del esparcimiento de la luz en volúmenes para aplicaciones médicas, laboran en perfiles de transmisión de luz difusa, con el uso de formación de imágenes resueltas temporalmente.

Su trabajo es teórico-matemático, con modelación en cómputo y a nivel experimental, en donde aplican láseres pulsados de luz infrarroja a maniquíes o simuladores del tejido mamario, que son nanopartículas o leche de vaca diluida en agua, que presentan un coeficiente de esparcimiento similar a ese tejido.

Un problema a resolver es alcanzar con rayos infrarrojos información anatómica y de calcificaciones en mama, tan detallada como con la mamografía convencional con rayos X.

Con ese fin, analizan el esparcimiento de la luz dentro de la mama. Al irradiarla, si hay un objeto dentro del tejido los rayos X lo atraviesan sin desviarse demasiado, y al final se obtiene una imagen nítida del objeto que los detiene.

En cambio, la luz infrarroja sufre demasiado esparcimiento. Los fotones (partículas) siguen diferentes trayectorias adentro del tejido y al desviarse mucho, la imagen es muy borrosa.

“Con infrarrojo no se tiene certeza en dónde pegan los fotones; con rayos X uno sabe por dónde pasa cada uno. Llegan y siguen derecho y proporcionan la información tal cual”.

unamampgrafia2Por eso, una meta es detectar los infrarrojos, que tienen una trayectoria similar a la de los X. Según sus proyecciones teóricas, modelos y pruebas experimentales, la trayectoria de fotones que servirá para reconstruir la imagen será la que tenga menos eventos de esparcimiento, es decir, la que tarde menos tiempo en atravesar la muestra, esto es, los primeros fotones del pulso de luz transmitidos por la muestra.

¿Cómo lo saben? Con un detector ultra rápido determinan cómo salen pulsos de luz de nano segundos para obtener una distribución de intensidades con respecto al tiempo. Al enviar pulsos con duración de femtosegundos, la variación de caminos dentro de las muestras significa que los pulsos transmitidos duran nanosegundos.

Pasar de una duración de femtosegundos (una millonésima de una billonésima parte de un segundo) a una de nanosegundos (una billonésima parte de un segundo), significa que los pulsos están ensanchados por un factor de un millón dentro del medio. Es decir, salen mil veces más ensanchados de lo que entraron.

El objetivo es descartar todos los fotones esparcidos y enfocarse en los que atraviesan el maniquí en el menor tiempo, porque son los que siguen la trayectoria más corta, la que indica también el tiempo más breve de vuelo. Son partículas con poca intensidad y “son las que queremos capturar para reconstruir la imagen”, apuntó Ortiz Rascón.

En el montaje experimental, entre la fuente de luz y el detector hay un pequeño cubo lleno de leche, donde se coloca un borde como muestra, que al ser detectado nos indica la resolución del sistema.

A partir de las trayectorias con tiempos más cortos –que son las que tienen un comportamiento similar al de los rayos X–, empiezan a hacer los cálculos teóricos para ver la resolución posible; para ello utilizan una teoría llamada Aproximación en cumulantes. Entonces modelan con la ecuación de transporte cómo se va a desviar, por un montón de eventos de esparcimiento, el pulso de luz dentro del tejido.

unamamografia2Lo que Bruce y Ortiz hallaron es que “sí mejora la resolución, unas dos veces, comparado a como estaba: seis milímetros”. Han logrado una resolución para detectar un objeto de 2.5 milímetros. Sin embargo, reconocen que aún están lejos de los rayos X, que pueden detectar una calcificación de 0.05 milímetros.

Si bien aún no han encontrado una resolución competitiva, Ortiz Rascón dice que hay mujeres que llegan a evaluación con tumores de cuatro centímetros y esta detección tardía ocurre por el miedo a los rayos X y por la compresión de seno, que es dolorosa.

La meta es mejorar la resolución con infrarrojos para hacer un sistema con cero riesgos, de modo que se incentive la práctica de la mamografía.
Que sea también no invasivo, como el ultrasonido (con el que se acerca en resolución de imagen), a grado tal que proporcionaría más información fisiológica. Detectaría, por ejemplo, incremento en la oxigenación de la sangre, es decir, crecimiento de nuevas arterias alrededor de un tumor.

Esta técnica sería como un tomógrafo computarizado: la mujer se tendería sobre una plataforma y en un mecanismo similar a unas copas pondrían las mamas. Múltiples canales (fuente y detector, por pares) generarían un montón de proyecciones o plaquitas para hacer una reconstrucción tridimensional de la mama.

“Ésa es la tirada”, explicó Ortiz Rascón, pero el proyecto particular es mejorar la resolución, hacer simulación computacional (a un montón de fotones les ponen algoritmos aleatorios para que se esparzan como lo harían adentro del tejido) para lograr imágenes que luego compararán con lo que obtengan experimentalmente.

También deberán resolver problemas teóricos: “hay muy poco en la literatura y la matemática es muy complicada. No es tan fácil avanzar por ahí”, reconoció Bruce.

Además, hay inconvenientes técnicos. Experimentalmente no han obtenido las imágenes que han conseguido con simulación, porque el equipo es muy sensible a pequeñas variaciones de temperatura y tiempo: son pulsos de luz de “tiempo muy corto: de 0.0000000000002 segundos. Cualquier movimiento causa problemas en la parte de detección”. Al haber una pequeña variación, ya no se puede comparar un pulso con el otro, indicó.

Como los tiempos son tan cortos, insistió Davidson, se está llegando al límite de lo que puede hacer la electrónica. Ése es un problema principal en el que se tiene que trabajar para lograr más estabilidad; para ello es necesario buscar otros métodos.

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