Tecnología de exploración del cáncer de mama TC 3D aplica baja dosis de radiación con resolución más alta

Una tecnología desarrollada recientemente suministra imagenología mamaria de rayos-x tridimensional (3D) con una dosis de radiación que es más baja que los actuales rayos-x 2D usados en las clínicas. La técnica genera imágenes de tomografía computarizada (TC) 3 D diagnósticas con una resolución espacial dos a tres veces más alta que los escáneres usados actualmente, pero con una dosis de radiación que es aproximadamente 25 veces más baja.

Este avance tiene el potencial de resolver el obstáculo crítico de limitar la TC tradicional de mamas: la radiosensibilidad alta del tejido glandular de mamas. Los rayos-x Synchrotron en la Institución Europea de Radiación Synchrotron ESRF (Grenoble, Francia) han sido usados para evaluar la técnica que, una vez instaladas en los hospitales, harán a la TC una herramienta diagnóstica para ser usada como un adjunto a la mamografía de vista dual.

Un reporte de esta modalidad novedosa de imagenología fue publicada el 23 de Octubre de 2012, en la edición temprana, digital, de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). El grupo multidisciplinario de científicos incluyó radiólogos, físicos, y matemáticos de la Institución Europea de Radiación Synchrotron ESRF, la Universidad Ludwig Maximilians (LMU; Cluster of Excellence MAP; Múnich, Alemania), y la Universidad de California en los Ángeles (UCLA; EUA). Los primeros autores fueron el Dr. Yunzhe Zhao de UCLA y el Dr. Emmanuel Brun de LMU/ESRF.

La detección temprana en gran parte se añade a un pronóstico mejorado y hallazgos en mortalidad disminuida del cáncer de mama. La tecnología de detección del cáncer de mama, usada típicamente ahora, es la mamografía digital de vista dual. La limitación es que solo genera dos imágenes del tejido del seno, lo que puede aclarar por qué 10%-20% de los tumores del seno no son identificables en los mamogramas. A veces, los mamogramas pueden también parecer anormales, cuando realmente los tumores no están presentes.

La tomografía computarizada (TC), una técnica de rayos-x que permite una visualización 3D precisa de los órganos corporales, no pueden ser aplicados de rutina en el diagnóstico del cáncer de mama debido a que los efectos a largo plazo en los órganos radiosensibles se consideran demasiado altos.

Conociendo esas limitaciones, los científicos decidieron tratar algo nuevo. Las TCs para la detección temprana del seno ahora pueden ser posibles debido a la combinación de tres componentes: una modalidad de detección llamada imagenología de contraste de fase, rayos-x de energía alta, y el uso de un algoritmo matemático sofisticado, conocido como tomografía igualmente inclinada (EST, por sus siglas en inglés), para reconstruir las imágenes TC de los datos de rayos-x. Los tejidos son más transparentes a los rayos-x de energía alta y por lo tanto se administra menos de una dosis (un factor de seis en la reducción de dosis de radiación). La imagenología de contraste de fase, realizada por los equipos ESRF y LMU-MAP, genera imágenes con mucho menos rayos-x para obtener el mismo contraste de imagen. Finalmente, el método EST, desarrollado originalmente por investigadores de UCLA, necesita cuatro veces menos radiación para obtener la misma calidad de imagen.

Los investigadores tomaron rayos-x de un seno humano desde ángulos múltiples diferentes usando tomografía de contraste de fase y aplicaron el algoritmo EST a 512 imágenes para generar imágenes 3D de resolución más alta del órgano, que nunca antes, y a una dosis menor que un mamograma. En una evaluación ciega, cinco radiólogos independientes de la LMU clasificaron las imágenes resultantes por tener la mayor nitidez, contraste, y calidad de imagen total en comparación con las imágenes 3D del tejido del seno creado por medio de otras técnicas convencionales.

“Esta nueva técnica puede abrir las puertas al uso clínico de la tomografía computarizada en el diagnóstico del seno, la cual sería una herramienta poderosa para luchar aún mejor y más temprano contra el cáncer de mama”, dijo el Prof. Maximilian Reiser, director del departamento de radiología de la LMU, quien suministró la experiencia médica para esta investigación.

“Este resultado se obtuvo gracias a la sinergia de la experiencia de los investigadores por disciplinas muy diferentes. Esas imágenes TC de rayos-x de alta calidad a energías altas son el resultado de un esfuerzo de 10 años del ESRF”, declaró Alberto Bravin, jefe del laboratorio de investigación médica ESRF quien lideró el equipo en Grenoble. “Después de reducir dramáticamente la dosis aplicada durante el examen, nuestro próximo objetivo es desarrollar esta técnica en la visualización temprana de otras enfermedades humanas y trabajar hacia su implementación clínica”, añadió Paola Coan, profesora de rayos-x de LMU y miembro del Centro de Fotónica Avanzada Múnich (MAP), quien lideró el grupo de Múnich.

“Las reconstrucciones tridimensionales, como las de esta investigación, son producidas usando software sofisticado y un computador poderoso que puede combinar muchas imágenes en una imagen 3D, como cortes de una naranja. Al repensar las ecuaciones matemáticas del software en uso hoy”, anotó Jianwei Miao, profesor de física y astronomía en UCLA e investigador en el Instituto de Nanosistemas California de la UCLA, “desarrollamos un algoritmo más poderoso que requiere menos cortes para conseguir una imagen 3D más nítida”.

La tecnología nueva ahora está en etapa de investigación y no estará disponible clínicamente durante un tiempo. Para implementarse en las clínicas, se necesita una fuente de rayos-x lo suficientemente pequeña para ser usada típicamente para el cribado del cáncer de mama. “Muchos grupos de investigación están trabajando activamente para desarrollar este dispositivo y una vez este obstáculo sea superado, la técnica nueva de rayos-x está a punto de tener un gran impacto en la sociedad”, concluyó el Dr. Brun, un científico de ESRF-LMU.

Enlaces relacionados:

ESRF European Synchrotron Radiation Facility

Ludwig Maximilians University

University of California at Los Angeles