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Activación de la red de Modo Predeterminado en pacientes pediatricos post-Covid19 detectado por Resonancia Magnética Funcional
Guías para la implementación de mamografía digital: Un nuevo documento del OIEA
Experiencia en la implementación de la Terapia en Arco Volumétrico Modulado (VMAT) en Irradiación Corporal Total
Validación experimental de factores de atenuación calculados mediante simulación monte carlo en un sistema pem
- Miércoles: Salón Pedro Coronel
Invitado especial de Física Médica
Ciclotrón de la UNAM, más de dos décadas marcando el rumbo de la imagen molecular PET en México
12:00 - 13:00 en el Salón Pedro Coronel
- Jueves: Salón Fuego (A)
Análisis de imágenes a partir de un modelo computacional de difusión en tumores sólidos
Uso del índice gamma en la evaluación de distribuciones de dosis clínicas con campos pequeños de radiocirugía con técnica RapidArc
Cuantificación de densidad glandular mamaria incluyendo la presencia de yodo en imágenes de mamografía con medio de contraste
Medida de la energía promedio del campo secundario de radiación generado por haces de fotones de 6 MV y 6MV FFF, usando dosímetros TLD-300
Cálculo de riesgo de un segundo cáncer por radioterapia en pacientes tratados por cáncer de próstata
Método para caracterizar viscoelásticamente células musculares
Murales (40 trabajos): Salón Caracol (A)
Procesamiento de imágenes de huellas plantares para analizar la distribución de presiones
No se presentará presencialmente el póster.
Clasificación de MRI hepáticas de infantes utilizando herramientas de Machine Learning
Mario Alexis Ramírez Bautista presentará el póster el martes 04 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Estudio por medio de técnicas fractales de los estados de reposo y sueño del deterioro cognitivo
Kennia Lozano Arellanes presentará el póster el miércoles 05 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Análisis de multifractalidad de un estudio de EEG para determinar deterioro cognitivo
Nadia Muñoz Martínez presentará el póster el jueves 06 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Herramienta de evaluación de calidad de imagen en mamografía
No se presentará presencialmente el póster.
Herramientas de evaluación semiautomáticas para control de calidad en mamografía digital
Revisión de cristales centelladores para detectores en equipos de PET
Pablo Alberto Álvarez Pérez presentará el póster el martes 04 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Medición de espectros en energía de la radiación intrínseca de cristales centelladores LYSO como función del tamaño del cristal
Erick Cisneros Linares presentará el póster el miércoles 05 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Análisis de IRMf-ER de una población infantil con obesidad
María Isabel Antonio De La Rosa presentará el póster el lunes 03 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Cambios en la energía efectiva de un haz de rayos X al momento de medir capa hemirreductora
No se presentará presencialmente el póster.
Desecación de gotas de sangre con alta concentración de lípidos
No se presentará presencialmente el póster.
Modelación de fenómenos de reentrada en las aurículas humanas
Cristhian Alan Rojo Sauceda presentará el póster el jueves 06 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Ecuación de monodominio para modelar actividad eléctrica en los ventrículos
Miguel Ernesto Medina León presentará el póster el lunes 03 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Algoritmos de posicionamiento de eventos en PET utilizando cristales centelladores monolíticos
Stephanie Carolina Juárez García presentará el póster el jueves 06 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Evaluación del maniquí DMAM2 Gold para control de calidad en mamografía en comparación con el CDMAM
No se presentará presencialmente el póster.
Medida de la distribución 3D de dosis para control de calidad paciente-específico en tratamientos de radioterapia de arco volumétrico
Paola Jazmin Guadarrama Huerta presentará el póster el miércoles 05 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Caracterización de la Resolución Temporal Intrínseca de un centelleador LYSO como función del tipo de partícula y la geometría del centelleador mediante Geant4
Andrés Alfonso Saavedra Romero presentará el póster el jueves 06 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Simulación y cálculo de la resolución espacial de un MicroPET bimodular con un fantasma microderenzo
María Lyzeth López Toxqui presentará el póster el lunes 03 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Procesamiento y análisis de imágenes de RX para el diagnóstico de enfermedades pulmonares
Virginia Velázquez Cruz presentará el póster el martes 04 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Evaluación del SAR en imágenes por resonancia magnética para estudios de cráneo
Uriel Gallaga González presentará el póster el miércoles 05 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Descomposición del espectro de absorción de las películas EBT-XD irradiadas con fotones de 6 MV en funciones de Lorentz
No se presentará presencialmente el póster.
Conteo de Cromosomas por Método Otzu
Gala Itan-Dehui Sanchez presentará el póster el jueves 06 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Ojo Esquemático para Oximetría Retinal
No se presentará presencialmente el póster.
Curvas de captación del Ra–223 Dicloruro en metástasis óseas en pacientes con cáncer de próstata metastásico resistente a la castración
José Guadalupe Villagrana Velázquez presentará el póster el miércoles 05 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Monitoreo de tratamiento de Quimioterapia en pacientes con cáncer de mama usando espectroscopia Raman de muestras de suero sanguíneo
Brenda Esmeralda Martínez Zérega presentará el póster el lunes 03 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Estudio sobre rompimientos simples de ADN irradiados en una solución acuosa en función de la concentración de material genético mediante el software de simulación Monte Carlo TOPAS-nBio
Andrea Fernanda Ramos Bonilla presentará el póster el lunes 03 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
La corrección por posicionamiento del paciente en el espacio de tratamiento con radiocirugía guiada por imagen (IGRS)
No se presentará presencialmente el póster.
Experiencia del Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias (INER) en la Implementación del Apéndice A de la NOM-040-NUCL-2016: Control de Calidad del Activímetro del Servicio de Medicina Nuclear
José Guadalupe Villagrana Velázquez presentará el póster el lunes 03 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Caracterización de un equipo microCT para evaluar la microarquitectura ósea de un modelo preclínico in vivo
No se presentará presencialmente el póster.
Niveles de referencia para los tres protocolos de CT que imparten mayor dosis de radiación en el INCan
Erika Muñoz Moral presentará el póster el miércoles 05 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Morfología del miocardio: ¿Banda o capas?
No se presentará presencialmente el póster.
Análisis radiómico de imágenes [18F]FDG-PET/CT de pacientes con enfermedad de Alzheimer
Moisés Ebenezer Hernández Cruz presentará el póster el miércoles 05 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Análisis cuantitativo de estudios preclínicos con radiofármacos para determinar acumulación de placa $\beta$-Amiloide mediante imagen microPET
Santiago Burgos Puentes presentará el póster el jueves 06 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Caracterización de cambios morfológicos sobre la materia blanca cerebral en poblaciones infantiles por Resonancia Magnética
Hector Ramirez Flores presentará el póster el lunes 03 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Estudio de distrofia muscular en pediatría por resonancia magnética nuclear
Verenisse Najera Delgado presentará el póster el martes 04 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Evaluación de nanopartículas de $\text{\(HfO_{2}\)}$ en procesos de hipertemia médica controlada
José Aarón Esquivel Ovilla presentará el póster el miércoles 05 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Síntesis y Caracterización de Nanopartículas de $ ZrO_{2}$ adecuadas para radiosensitivización de tumores profundos
Nadia Amina Yahia Keith presentará el póster el jueves 06 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Objeto ferromagnético dentro de un equipo Clínico de Resonancia Magnética
Luis Chavez Antonio presentará el póster el lunes 03 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Evaluación de métodos de vorticidad para cavidades cardíacas
Angélica Viridiana Román Martínez presentará el póster el martes 04 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Mamografía Digital: Resultados de la comparación de dos protocolos de control de calidad
Analyn Velasco Nieto presentará el póster el lunes 03 de octubre de 16:00 a 18:00 horas en el Salón Caracol (A)
Efectos del blindaje a cristalino en Tomografía Computarizada usando MCNP
La dosimetría en la tomografía computarizada (CT) se ha vuelto cada vez más importante debido al aumento en el uso de esta técnica diagnóstica. Para entender y cuantificar el riesgo asociado con los exámenes de CT se ha hecho un esfuerzo para determinar de manera más precisa la dosis de radiación a órganos radiosensibles como el cristalino. Aunque el órgano blanco de interés se encuentre alejado de los ojos, en muchos estudios de radiodiagnóstico el cristalino se expone a radiación innecesaria debido a la dispersión de ésta, por lo que las técnicas de reducción de dosis se han convertido en un tema de interés, como lo son el uso de blindajes. En este trabajo se simuló un estudio tomográfico para calcular la dosis en cristalino con y sin blindaje en distintas configuraciones mediante la construcción de un tubo de rayos X utilizando el código MCNP. Nuestros resultados principales muestran la validación del espectro de rayos X obtenido por la simulación, los rayos X característicos corresponden a las transiciones energéticas identificadas y reportadas por el NIST. La dosis absorbida en cristalino debida a la radiación tanto del haz directo como radiación dispersa estimada en este trabajo fue de 42.8 ± 0.49 mGy y una dosis efectiva de 5.14 ± 0.06 mSv. La presencia de un sistema de blindaje conlleva a una reducción de la dosis al cristalino de 21.0 % hasta un 74.0 %. Los blindajes cuyo resultado se comparan mejor con los obtenidos mediante el uso de un blindaje comercial fueron los blindajes “Bi Individual” y “Pb Individual” con una atenuación de dosis relativa de 23.6 % y 27.3 %, respectivamente.
Scatter correction in cone-beam computed tomography using convolutional neural networks
Images are an essential part in radiotherapy treatments, from the planning stage to adaptive treatment delivery. Cone Beam Computed Tomography (CBCT) plays a key role in Image Guided Radiation Therapy (IGRT). However, there is always a compromise between image quality and the additional dose delivered to patients during the imaging procedures. Over the last years several correction methods that account for most of the detrimental effects associated with scattered radiation have been developed, but they are normally difficult to implement and computationally expensive. In this work we used a validated EGSnrc Monte Carlo (MC) model of the kV and MV imaging systems of the Varian TrueBeam STx Linac as a ground truth to train a deep learning model, based on a U-Net Convolutional Neural Network (CNN). We generated projections of full tomographic acquisitions, separating the scatter and primary contributions in a single scan from a modified version of the egs_cbct code. Two training strategies have been analyzed: using total (primary+scatter) images to predict either primary or scatter. So far, the second method has produced better results. The CNN has shown successful performance on test data with speed-up factors of 3 to 4 orders of magnitude than equivalent MC based algorithms. On a Dell Precision T7920 workstation it takes 11.7 ms/projection to apply scatter corrections with the trained model, which amounts to 4.2 s for a complete 360 projections study. Comparison of profiles of the CNN predicted projections with the ground truth has shown a mean error of the order of approximately 0.5%. Further tests must still be carried out to verify the applicability of the CNN scatter model to experimental data. The authors thank the support from PAPIIT grant IN108721, PAEP and PCF, UNAM. J. P. Cruz-Bastida acknowledges his postdoctoral scholarship from DGAPA-UNAM.
Activación de la red de Modo Predeterminado en pacientes pediatricos post-Covid19 detectado por Resonancia Magnética Funcional
Abstract Empleando la Imagen por Resonancia Magnética funcional (fMRI) se condujo un estudio en pacientes pediátricos post-COVID19 buscando diferencias funcionales en en comportamiento basal de sus cerebros asociadas al virus. Introducción Se han reportado síntomas neurológicos de larga duración asociadas al COVID19 en adultos (“Covid largo”), pero no en niños. Se ha especulado que es difícil detectar sintomatología neurológica asociada a COVID19 en esta población pues pueden ser fácilmente confundidos con otras patologías. Metodología En este estudio empleamos la resting state-fMRI (rs-fMRI) para observar el comportamiento intrínseco de los cerebros de un grupo de 14 pacientes pediátricos sobrevivientes de COVID19, sin comorbilidades previas a la infección, al menos 3 meses después de concluir su hospitalización. Los resultados se compararon con los de un grupo control de 31 voluntarios pedíatricos sin antecedentes de COVID19 al tiempo del estudio. Las imágenes se analizaron usando la herramienta CONN: functional connectivity toolbox (Ver. 20.b). Resultados Los resultados obtenidos del análisis mostraron que los pacientes pediátricos sobrevivientes al COVID19 muestran una mayor correlación temporal respecto a los controles en algunos nodos de las redes Medial Visual y Modo Predeterminado parte Lateral Parietal. Discussión y Conclusiones Los resultados sugieren que los cerebros de los pacientes pediátricos post-COVID19 podrían estar presentando mayores demandas de recursos al activar regiones asociadas al mecanismo de procesamiento visual. Falta recolectar información empírica de los síntomas asociados. Referencias [1] Bhuiyan, M., et al. (2021). Vaccine (Vol. 39, Issue 4, pp. 667–677). [2] Raichle, M. E., et al. (2007). NeuroImage (Vol. 37, Issue 4). [3] S. Whitfield-Gabrieli, et al. (2012) Conn. [4] Spudich, S., etal. (2022). Science, 375(6578), 267–269. [5] Xu X., et al. (2016). Scientific Reports, 6.
Guías para la implementación de mamografía digital: Un nuevo documento del OIEA
En los últimos 30 años se ha observado una disminución del 40% en la mortalidad por cáncer de mama en países que han implementado medidas para que la población de mayor riesgo (mujeres mayores de 40 años) se realice estudios mamográficos de manera regular. Si el cáncer es detectado en etapas tempranas a partir de las imágenes, y luego tratado apropiadamente, la probabilidad de curación es muy alta. Uno de los elementos necesarios para que estos programas de detección (llamados de tamizaje) tengan éxito es que las imágenes sean de alta calidad. Las modalidades de imagen actuales incluyen la mamografía analógica, basada en el uso de una película radiográfica, y las modalidades digitales CR, basada en placas fotoestimulables que se leen independientemente del mastógrafo, y DR, basada en detectores integrados al mastógrafo. El Organismo Internacional de Energía Atómica, OIEA, publicará próximamente un documento guía para la implementación y la actualización de servicios de mamografía. El documento analiza las bases , ventajas y desventajas de cada modalidad, los recursos necesarios y las necesidades específicas en términos de equipos, mantenimiento, calidad, entrenamiento y personal especializado y, en general, los elementos de optimización para un sistema que garantice la alta calidad de las imágenes. Esta plática presentará los contenidos principales del documento, llamado Worldwide Implementation of Digital Imaging in Mammography, que será parte de la serie IAEA Human Health Series y del que son responsables principales los Profs Martin Yaffe (Universidad de Toronto, Canada), Hilde Bosmans (Universidad Católica de Lovaina, Bélgica) y la autora (UNAM, México).
Experiencia en la implementación de la Terapia en Arco Volumétrico Modulado (VMAT) en Irradiación Corporal Total
El objetivo de este trabajo es establecer la técnica de arco volumétrico modulado (VMAT) para la irradiación corporal total (TBI) de pacientes con neoplasias hematológicas, limitando la dosis en órganos en riesgo (OAR), optimizando el tiempo de cálculo y la impartición del tratamiento. Se adquirieron tomografías de 8 pacientes utilizando un tomógrafo General Electric 580RT. Se utilizó el sistema de planificación de tratamientos Varian Eclipse V.16.1; se usaron 14 arcos completos, distribuidos en 6 isocentros (cráneo, tórax, abdomen, pelvis, muslos y pantorrillas). El algoritmo de optimización utilizado fue Photon Optimizer V.16.1. El cálculo de la dosis se realizó con el Algoritmo Analítico Anisotrópico (AAA) V.16.1. La dosis prescrita para el PTV fue de 12 Gy, usando un haz de 6 MV, en 6 fracciones de 2 Gy. Los OAR considerados fueron pulmones, riñones, hígado, cerebro y cristalinos. La dosis promedio se limitó en pulmones (8 Gy), riñones e hígado (9 Gy); la dosis máxima se limitó en cerebro (15 Gy) y cristalinos (10 Gy). El criterio de aceptación del plan de tratamiento fue que, para el PTV, V95% ≥ 95%, V90% ≥ 99% y V0.03cc ≤ 16 Gy. El tiempo promedio de optimización y cálculo de la dosis fue de 8 horas, debido al establecimiento de plantillas de objetivos en la optimización y una configuración de arcos e isocentros estándar. El tiempo promedio de tratamiento fue de 90 minutos por sesión. En todos los casos se cumplieron los objetivos de cobertura del PTV y de limitación de dosis en los OAR: pulmones (7.9 Gy), riñones (8.0 Gy), hígado (8.1 Gy), cerebro (12.7 Gy) y cristalinos (8.4 Gy). Usar VMAT permite restringir la dosis a OAR en aquellos pacientes que puedan requerir una limitación específica. TBI con VMAT proporciona el beneficio de una distribución de dosis satisfactoria dentro del PTV, mientras que reduce la dosis en los OAR y proporciona mayor certeza en la administración del tratamiento.
Validación experimental de factores de atenuación calculados mediante simulación monte carlo en un sistema pem
La Mamografía por Emisión de Positrones (PEM) registra eventos en coincidencia en paneles detectores paralelos entre sí, con los que produce imágenes tomográficas de la mama con alta resolución espacial. Los efectos producidos por la atenuación y dispersión de los fotones de aniquilación en la mama, que afectan de manera importante la cuantificación de los estudios, pueden ser estudiados mediante simulación Monte Carlo (MC). Este trabajo presenta resultados de simulación con el código GATE para el cálculo de las funciones de respuesta a un impulso (PSF) considerando una geometría simplificada de dos paneles paralelos (2x1 detectores por panel) como función de la posición en el campo de vista (FOV). La descomposición de los diferentes tipos de coincidencias que contribuyen a las PSFs calculadas con GATE, y su posterior análisis con Matlab, permite cuantificar la fracción de coincidencias verdaderas en aire con respecto de las coincidencias totales en agua (verdaderas más dispersadas) en las diferentes posiciones dentro del FOV. Se presentará la validación experimental de la simulación MC reproduciendo el arreglo de detectores simulado, considerando: a) una fuente sellada de positrones de Na-22, b) maniquíes de acrílico de diferentes espesores que representa la mama, c) calibración en energía de los detectores con fuentes emisoras de rayos gamma en el intervalo 202 – 1275 keV, d) ventana en energía para la adquisición en coincidencia de [350, 750] keV. Se agradece a los proyectos UNAM-PAPIIT IN108721 y IN103222, PAEP-UNAM y PCF-UNAM. R. Saaidi agradece la beca posdoctoral DGAPA-UNAM.
Ciclotrón de la UNAM, más de dos décadas marcando el rumbo de la imagen molecular PET en México
El primer ciclotrón en México para la producción de radionúclidos para uso médico fue instalado en la Facultad de Medicina de la UNAM a principios de los 2000. Junto con este acelerador de partículas la UNAM adquirió un cámara de Tomografía por Emisión de Positrones (PET) convirtiéndose así en pionera de esta técnica de diagnóstico, y a más de dos décadas de funcionamiento la Unidad PET-Ciclotrón de la UNAM sigue marcando el rumbo de la imagen molecular PET en México. En el transcurso de dos décadas, la cámara PET se ha sustituido en dos ocasiones con equipos de última generación, sin embargo, el ciclotrón sigue siendo el original, aunque se la han hecho mejoras importantes para mantenerlo actualizado tecnológicamente y aumentar su capacidad de producción, dando así respuesta a la demanda cada vez mayor de radiofármacos para PET. En esta presentación se hará una revisión de la evolución que han tenido las aplicaciones de la imagen molecular PET en el país, donde el ciclotrón de la UNAM ha jugado un papel preponderante. Se abordarán las mejoras que se han hecho a este equipo (y las futuras por hacer), los métodos utilizados para la producción de radionúclidos convencionales emisores de positrones de la secuencia principal CNOF (blancos líquidos y gaseosos), los retos en la producción de los radionúclidos no convencionales (blancos sólidos), y las nuevas tendencias en la producción de radionúclidos metálicos para aplicaciones teranósticas (diagnóstico y terapia).
Análisis de imágenes a partir de un modelo computacional de difusión en tumores sólidos
En esta plática presentamos un modelo computacional de difusión y transporte de fármacos en tumores sólidos. El modelo incorpora elementos relevantes de la física biológica del microambiente celular. En términos matemáticos, se contempla la aleatoriedad de la composición del tejido y la microcirculación dentro del mismo. El propósito del modelo es proporcionar herramientas analíticas para comparar con datos experimentales de emisión tomográfica, e inferir valores paramétricos del tejido. Se realiza un análisis de imágenes basado en clasificadores de texturas. Se concluye sobre posible trabajo a explorar en difusión en tejido.
Uso del índice gamma en la evaluación de distribuciones de dosis clínicas con campos pequeños de radiocirugía con técnica RapidArc
Es una práctica fundamental verificar las distribuciones de dosis que son calculadas en los sistemas de planeación de tratamiento para radioterapia y con especial interés, para haces modulados como IMRT/RapidArc por ser consideradas técnicas complejas. En el Instituto Nacional de Cancerología se ha implementado una técnica la radiocirugía con haces modulados (RapidArc) con el algoritmo de cálculo Acuros XB (Ver.15). Las demandas extremas de radiocirugía en conjunto con la modulación del haz requiere consideraciones especiales porque difieren de las demandas de la radioterapia convencional. En este trabajo se evaluaron 22 lesiones candidatas a radiocirugía. Estas lesiones fueron calculadas en ECLIPSE (Ver. 15), donde se usó técnica RapidArc, y el algoritmo de cálculo Acuros XB. Las distribuciones de dosis calculadas fueron entregadas por un equipo TrueBeam Stx, y medidas utilizando Octavius 4D con Top para radiocirugía acoplado con un arreglo de detectores SRS 1000 de PTW. Como métrica para realizar las comparaciones entre las distribuciones de dosis, la calculada y medida, se utilizó VeriSoft, software que implemente la métrica índice gamma. La evaluación está basada en un estudio cuantitativo sobre los parámetros que afectan la tasa de paso del índice gamma y su relevancia de acuerdo al contexto en los tratamientos de radiocirugía. La idea central es proporcionar información acerca de los parámetros que afectan la tasa de paso de estas evaluaciones, que es el primer paso para desarrollar un protocolo para llevar a cabo correctamente las verificaciones para tratamientos de radiocirugía utilizando el concepto índice gamma.
Cuantificación de densidad glandular mamaria incluyendo la presencia de yodo en imágenes de mamografía con medio de contraste
La densidad glandular mamaria (DGM) es el porcentaje de tejido fibroglandular en el volumen total de una mama. La sensibilidad de una mamografía es menor en mamas densas, por lo que la cuantificación de la DGM puede ayudar a la paciente y al o la radióloga a dar un seguimiento más apropiado a los casos de DGM alta. Existen herramientas comerciales como Volpara o Quantra, que cuantifican DGM a partir de mastografías digitales. La DGM en cada píxel se determina usando métodos de descomposición en dos elementos basados en mastografías de energía dual (DE). Una técnica independiente utilizada en la clínica es la mastografía realzada con medio de contraste (CEM), usada para visualizar vasos sanguíneos creados por angiogénesis que podrían estar asociados a lesiones malignas. Por estar basados en imágenes DE, los estudios CEM pueden utilizarse para cuantificar la DGM. Sin embargo, la presencia del medio de contraste yodado en el tejido mamario requiere extender el formalismo para determinar los efectos e importancia del tercer elemento (yodo). Este trabajo reporta resultados de un formalismo basado en descomposición en tres elementos que cuantifica simultáneamente DGM y concentración de yodo. Los resultados se comparan con Volpara. Resultados preliminares en imágenes de maniquíes equivalentes a tejido mamario muestran un error cuadrático medio (RMSE) < 5% para DGM y RMSE < 0.5 mg cm$^{-2}$ para el espesor másico de yodo. Estos valores se consideran buenos. El formalismo también proporciona mapas independientes de DGM y de concentración de yodo. Se aplicó un modelo simplificado para estimar volumen total de imágenes clínicas de la mama obtenidas en el INCan y se obtuvieron resultados similares a los de Volpara. La comparación de los resultados de cuantificación de DGM y estimación de yodo con Volpara está en curso y se presentará en el CNF. Trabajo parcialmente financiado por CONACYT CF2019 1311307, PAPIIT IN105622, y la beca internacional Marie S. Curie del OIEA a AMHG.
Medida de la energía promedio del campo secundario de radiación generado por haces de fotones de 6 MV y 6MV FFF, usando dosímetros TLD-300
En radioterapia, estimar la probabilidad de daño a tejido sano e inducción de un cáncer secundario implica conocer la energía y la dosis impartida por el campo secundario de radiación (CSR). Este trabajo reporta los resultados del uso del TLD-300 para determinar la energía promedio del CSR en tratamientos de radioterapia con fotones de 6 MV y 6 MV FFF. La técnica permite cuantificar la energía promedio de la radiación de fuga en el orden de 500 keV, para la radiación dispersada en el colimador fue igual o mayor a 1250 keV, para la radiación dispersada en el maniquí la energía promedio se midió en el orden de 400 keV para 6 MV y 300 keV para 6 MV FFF. Los resultados obtenidos son consistentes con simulaciones Monte Carlo independientes, para un linac similar.
Cálculo de riesgo de un segundo cáncer por radioterapia en pacientes tratados por cáncer de próstata
El riesgo de aparición de un segundo cáncer inducido por radiación ionizante es un riesgo indeseable en un tratamiento de radioterapia siendo la dosis recibida por el tejido sano, la técnica de tratamiento y la edad del paciente, algunos de los factores de relevancia en el cálculo de dicho riesgo. Analizamos datos de 59 pacientes con cáncer de próstata sometidos a radioterapia conformacional tridimensional (3D-CRT) para evaluar el riesgo excedente absoluto (EAR) de contraer un segundo cáncer en recto y vejiga, para lo cual, se exportaron histogramas diferenciales dosis-volumen y se calcularon parámetros de riesgo, tales como la dosis equivalente a órganos (OED) y el riesgo de dosis equivalente (RED) utilizando un modelo mecanicista, el cual considera el impacto que tiene el fraccionamiento del tratamiento y la edad de los pacientes al momento de la exposición a la radiación, incorporando un parámetro que considera efectos biológicos en los tejidos, tales como reparación/repoblación celular. Los resultados de EAR se clasificaron en tres grupos distintos: dosis/fracción, número de fases de tratamiento y dosis total prescrita, y posteriormente se analizaron estadísticamente. Para los pacientes cuyo tratamiento constaba de una sola fase, se calculó además la dosis promedio y la dosis total que recibían puntos específicos ubicados fuera del campo de tratamiento. Los resultaron se mostrarán durante el evento.
Método para caracterizar viscoelásticamente células musculares
Las células musculares (fibras musculares) están compuestas por un gran conjunto de proteínas encargadas de generar y transmitir la fuerza en los músculos. Esta fuerza se transmite en dirección longitudinal y transversal en las fibras musculares a través del citoesqueleto y la membrana celular (sarcolema). Si alguna de sus proteínas estructurales se encuentra con alguna alteración, la transmisión de fuerza se verá afectada. Las distrofias musculares son enfermedades de origen genético, caracterizadas por la deficiencia o ausencia de alguna proteína estructural en las fibras musculares, generando cambios biomecánicos en las fibras musculares. Este trabajo compara dos métodos para caracterizar las propiedades viscoelásticas de fibras musculares a partir de experimentos de elastimetría celular. El primero considera únicamente la deformación radial generada dentro de las micropipetas en las fibras musculares y el segundo toma en cuenta la geometría cilíndrica de las fibras y el diámetro de las micropipetas utilizadas. A partir de las deformaciones se generan curvas de fluencia (deformación en función del tiempo) y utilizando un modelo para un sólido viscoelástico de Kelvin-Voigt, se calcula el módulo elástico y la viscosidad de las fibras musculares. Se concluye que el segundo método es el más adecuado para calcular el módulo elástico y la viscosidad en las fibras musculares.
Procesamiento de imágenes de huellas plantares para analizar la distribución de presiones
La podología es una ciencia de salud la cual suele ser ignorada por la población, y actualmente en México existen empresas que comienzan a ofrecer estudios sobre el tipo de pisada de las personas, distribución de presiones y la dinámica de esta. El detectar una mala postura o tipo de pisada puede ser un factor determinante para el desarrollo integral de los niños y el confort de los adultos. En este trabajo se realiza el análisis de la distribución de las presiones presentes en las huellas plantares adquiridas mediante técnicas de procesamiento de imágenes en Matlab. Las fotografías usadas en el estudio se obtienen con una cámara de 64 Mpx en la base de un podoscopio cuya iluminación es controlada, a modo de reducir el ruido y/o regiones no deseadas. El procesamiento de las imágenes inicia en escala RGB en una matriz 3x3 y se convierte a escala de grises en el rango de 0 a 255 (en cada píxel) para analizar la distribución de las presiones entre ambos pies, establecer una relación con sus diferentes regiones (falanges, metatarsianos y tarsianos) y analizar la carga total en cada pie. Se complementa el estudio con la detección de señal térmica en zonas de interés empleando un sensor de temperatura infrarrojo (Gy-906). Además, se establece una interpretación de los datos para adquirir valores localizados de presión. El análisis genera un diseño de las huellas con su respectiva distribución de presiones, localización del valor máximo y mínimo e identificación de regiones de apoyo respecto a la morfología plantar considerada.
Clasificación de MRI hepáticas de infantes utilizando herramientas de Machine Learning
La obesidad infantil es un fenómeno que se ha estudiado desde diferentes perspectivas. En este trabajo se presenta una forma de distinguir entre imágenes de resonancia magnética (MRI) hepáticas de niños con normopeso y con obesidad, utilizando regiones de interés de la zona hepática e imágenes completas. Se emplean herramientas de Machine Learning como clasificadores y modelos de redes neuronales mediante Transfer Learning (TL), finalmente se hace una comparación del desempeño de los modelos empleados para el estudio.
Estudio por medio de técnicas fractales de los estados de reposo y sueño del deterioro cognitivo
En este trabajo se presentan dos análisis fractales: la visualización de los datos a través de figuras y el Análisis de Fluctuaciones sin tendencia (DFA, por siglas en inglés) de los registros de los electroencefalogramas (EEG) de participantes con (n=8) y sin deterioro cognitivo (n=10). Para la condición del reposo con ojos cerrados y para todo el registro de sueño se analizaron las características fractales de las series de tiempo con el fin de determinar si las señales eran aleatorias o no y para determinar la autosimilitud de las señales.
Análisis de multifractalidad de un estudio de EEG para determinar deterioro cognitivo
Se pretende dilucidar si el análisis multifractal aplicado a electroencefalogramas (EEG) permite determinar deterioro cognitivo. Para la obtención de datos se consideran diferentes edades y ambos sexos tanto en vigilia con ojos cerrados como para el registro total de sueño en pacientes mayores a 50 años de edad. En estudios preliminares se han presentado diferencias estadísticas entre pacientes con y sin deterioro cognitivo, por lo que es necesario establecer si estas herramientas fractales permiten determinar más objetivamente ese diagnóstico. El deterioro cognitivo es antesala de enfermedades neurológicas graves como la demencia de Alzheimer, por lo que su detección temprana podría cambiar positivamente la calidad de vida de las personas que lo requieran.
Herramienta de evaluación de calidad de imagen en mamografía
El cáncer de mama es el tipo de cáncer más común a nivel mundial y presenta la principal causa de mortalidad por cáncer en mujeres. En los últimos 40 años ha habido una reducción en la mortalidad por este tipo de cáncer, debido principalmente a una detección temprana. Para la detección del cáncer de mama se utilizan principalmente estudios de mamografía. Para esto se requiere que los equipos mamográficos se encuentren en condiciones óptimas de funcionamiento para así poder generar imágenes con una buena resolución espacial, alto contraste y bajo ruido, todo esto con la menor dosis posible. La calidad de las imágenes que el equipo mamográfico genera se puede evaluar de manera cuantitativa a partir de 3 parámetros: MTF (Modulation Transfer Function) , NPS (Noise Power Spectrum) y DQE (Detective Quantum Efficiency). Estas métricas digitales son excelentes indicadores en la evaluación cuantitativa ya que permiten conocer cómo se transfiere la señal, el ruido y el Cociente Señal a Ruido (SNR) en función de la frecuencia espacial en la imagen. Sin embargo, algunos protocolos de control de calidad mencionan que estas pruebas son opcionales o incluso son descartadas debido a la dificultad que presentan en su evaluación. El presente trabajo es un protocolo de tesis de maestría, en el cual se propone crear un software el cual evalúe estos tres parámetros, así como diseñar un maniquí que cumpla con las especificaciones para las pruebas. Para esto es necesario conocer los conceptos y la metodología de cálculo de cada una de las métricas digitales. Se pretende que el software creado sea de fácil entendimiento y aplicación por personal no experto en el tema.
Herramientas de evaluación semiautomáticas para control de calidad en mamografía digital
Una mamografía de excelente calidad requiere: alto contraste, bajo ruido y alta resolución espacial; con la menor dosis posible. Para asegurar que se cumplen con estos parámetros, se realizan pruebas de control de calidad (QC, Quality Control). En México hay equipos que no tienen un control de calidad rutinario, esto debido a la falta de personal calificado. Este trabajo presenta herramientas semiautomáticas para QC con miras a realizar evaluaciones remotas. Se escogieron varias pruebas de QC presentadas en varios protocolos internacionales, algunos ejemplos de pruebas son: Homogeneidad del Detector, Imagen Remanente, Distorsión Geométrica, Espesor del Objeto y Compensación del Tubo, Resolución Espacial y Evaluación de Curva de Contraste-Detalle. Actualmente, 4 pruebas ya se encuentran automatizadas y se espera que al momento del congreso se tenga un número más amplio. La automatización se basa en el procesamiento digital de las imágenes, el reconocimiento de patrones, obtención de información de la cabecera DICOM y segmentación de las imágenes. De las pruebas automatizadas se aprendió que estas rutinas permiten un ahorro de tiempo entre el 60 y 80% en el análisis, y en pruebas de análisis visual se eliminó la componente cualitativa de dichos análisis. Cuando se tengan todas las pruebas previstas automatizadas, creará un protocolo básico de control de calidad que se pueda aplicar de manera remota.
Revisión de cristales centelladores para detectores en equipos de PET
Los detectores en equipos de tomografía por emisión de positrones (PET) consisten en cristales centelladores inorgánicos acoplados a fotodetectores para la detección de fotones de aniquilación de 511 keV. Aunque el cristal más utilizado es el oxiortosilicato de lutecio con itrio (LYSO), otros materiales centelladores se están desarrollado con la intención de obtener una eficiencia de detección mayor, tiempo de decaimiento más corto y espectros de emisión más apropiados. Al igual que el LYSO, muchos materiales contienen lutecio natural en su composición, del cual el 2.6% es Lu-176 que decae beta menos a estados excitados de Hf-176 emitiendo rayos gamma de 88, 202 y 307 keV y/o electrones de conversión interna, radiación que puede ser detectada por el mismo cristal. Debido a esto, los detectores presentan un espectro en energía de fondo constante. En este trabajo se realizó una revisión de diez de los materiales centelladores más prometedores para equipos PET tales como el ortoaluminato de lutecio (LuAP) y el granate de aluminio y lutecio (LuAG). Se obtuvieron las características físicas relevantes como: densidad física y electrónica, número atómico efectivo, luminosidad, tiempo de decaimiento y composición elemental. Con ello se realizaron mapas 2D de la eficiencia intrínseca para espesores de 0.1 a 10 cm y para fotones con energías en un intervalo de 70 a 1000 keV. Se realizaron simulaciones Monte Carlo (PENELOPE) de fotones monoenergéticos de 88, 202 y 307 keV en los diez cristales para obtener las probabilidades de absorción y con esto, predicciones de los espectros de fondo. Los resultados de este trabajo se compararon con el LYSO y podrán ser utilizados para calibrar los detectores que utilicen estos centelladores a partir de su espectro de fondo sin la necesidad de usar fuentes externas. Se espera comparar en un futuro los espectros calculados en este trabajo con espectros experimentales. Se agradece el apoyo de los proyectos PAPIIT-UNAM IN108721 e IN103222.
Medición de espectros en energía de la radiación intrínseca de cristales centelladores LYSO como función del tamaño del cristal
Los cristales centelladores de oxiortosilicato de lutecio con itrio (LYSO) son los más utilizados en los detectores de equipos de tomografía por emisión de positrones. Esto se debe a sus propiedades físicas convenientes para la detección de fotones de aniquilación de 511 keV, que incluyen un número atómico efectivo alto de 65 y una densidad física de 7.1 g/cm$^3$. Debido al contenido de lutecio-176, el cual decae por emisión beta a estados excitados del hafnio-176, los cristales de LYSO detectan su radiación intrínseca que produce un espectro en energía de fondo constante en los detectores. La estructura del espectro depende del tamaño del cristal, y más específicamente, del cociente volumen a superficie, como ha sido reportado en trabajos teóricos por el grupo del Laboratorio de Imágenes Biomédicas del Instituto de Física, UNAM. Este trabajo se centró en la medición, calibración, y análisis de los espectros de cristales LYSO de dimensiones distintas, y con cocientes volumen a superficie de 0.04 cm a 0.37 cm, para corroborar las predicciones teóricas. Los espectros se adquirieron utilizando fotomultiplicadores de silicio Onsemi ArrayC-60035-64P y un sistema de adquisición de datos con ADCs de 12 bits. La calibración se realizó de dos maneras: 1) utilizando fuentes selladas externas de Na-22, Cs-137 y Lu-176 y 2) utilizando los espectros de fondo de los propios cristales y un modelo semiempírico. La confirmación del resultado de que los cristales con mismo cociente volumen a superficie producen el mismo espectro, permitiría realizar la calibración en energía de detectores conformados por cristales LYSO de cualquier tamaño con tan solo conocer sus dimensiones y sin la necesidad de utilizar fuentes externas. Adicionalmente, se presentará un estudio de la resolución en energía para fotones de 511 keV en cristales LYSO de tamaños distintos. Se agradece el apoyo de los proyectos PAPIIT-UNAM IN108721 e IN103222.
Análisis de IRMf-ER de una población infantil con obesidad
Se sabe que la obesidad produce neuro-inflamación lo cual podría inducir déficit cognitivo, por ello y con el fin de descubrir si la obesidad y sus características metabólicas se asocian con la función cognitiva en niños de edad escolar, en el presente estudio se busca caracterizar la conectividad funcional en una población infantil con obesidad empleando el análisis de Imagen de Resonancia Magnética Funcional en estado de reposo (IRMf-ER). Los cuales permiten caracterizar el funcionamiento basal y funcional del cerebro. Partimos identificando las Redes en Estado de Reposo (RER) del grupo de estudio (con obesidad) y grupo control (con normo peso). Esto se hace a través del Análisis de Componentes Independientes (ICA). Después mediante un análisis de ROI a ROI examinando las relaciones entre las propiedades de la red se realizan comparaciones estadísticas de las diferencias entre grupos.
Cambios en la energía efectiva de un haz de rayos X al momento de medir capa hemirreductora
La Capa Hemirreductora (CHR) es el grosor de un material que se requiere para disminuir la intensidad de un haz de rayos X a la mitad de su valor inicial. Experimentalmente se determina colocando filtros de diversos grosores entre un detector y la fuente de rayos X. Los haces de rayos X usualmente son polienergéticos, por lo que esta filtración modifica su espectro y su energía efectiva. La energía efectiva es el valor correspondiente a un haz monoenergético que tendría la misma CHR que un haz polienergético. Este cambio en energía efectiva es de interés ya que hay detectores cuya respuesta es fuertemente dependiente de la energía; y no es posible determinar la energía efectiva sin modificarla. Es por ello que con herramientas computacionales se simularon espectros de rayos X y de esta manera se determinó la energía efectiva para diversas condiciones de filtración. La simulación se basó en los métodos propuestos por John M. Boone, la atenuación exponencial y la definición de kerma como la integral de la fluencia de energía multiplicada por el coeficiente másico de transferencia de energía. Para preparar el simulador se utilizaron datos experimentales de CHR medidas en nuestro laboratorio para diferentes combinaciones ánodo-filtro (Mo-Mo, Mo-Rh, Rh-Rh) entre 18 y 40 kV. La diferencia entre los valores experimentales y los valores obtenidos con la simulación fue menor que el 2% para todos los datos. Con estas simulaciones se determinó que había un cambio en la energía efectiva de hasta 2.2, 2 y 2.5 keV de energía efectiva para grosores de 1.1 mm de Al para Mo-Mo, Mo-Rh y Rh-Rh respectivamente. Se espera para que el momento del congreso este análisis se haya expandido para la combinación ánodo-filtro W-Al y se determinen factores de corrección para la respuesta en función de la energía para algunas de las cámaras de ionización utilizadas dentro de nuestro laboratorio.
Desecación de gotas de sangre con alta concentración de lípidos
Los valores anormales en la concentración de lípidos en sangre es un padecimiento conocido como dislipidemia. En esta patología los pacientes pueden tener una alta concentración de triglicéridos y colesterol en sangre, lo que puede desencadenar en obstrucción arterial, infartos, derrames cerebrales e inducir insuficiencia renal crónica. Por lo tanto, se requieren con urgencia metodologías simples y de bajo costo que sean capaces alcanzar una alta eficiencia en el diagnóstico de dislipidemia. El estudio de patrones en gotas secas ha sido utilizado eficazmente para la detección de analitos de interés biomédico. En este trabajo presentamos un estudio experimental sobre la formación de patrones en gotas secas de sangre diluida con agua con el objetivo de generar estrategias para el diagnóstico de Dislipidemia. Utilizando microscopia óptica estudiamos el proceso de secado de gotas de sangre de pacientes sanos y con dislipidemia. Sobre la base del ángulo de contacto, el diámetro y la altura de la gota investigamos los mecanismos de transporte de masa y procesos de agregación que esculpen la morfología final de los agregados. Encontramos que el análisis multifractal es una herramienta poderosa para el diagnóstico de dislipidemia, alcanzando una eficacia por arriba de 0.95.
Modelación de fenómenos de reentrada en las aurículas humanas
Se usa la ecuación de Monodominio como reducción del modelo de Bidominio para modelar y simular la propagación eléctrica en el tejido del miocardio, específicamente en las aurículas humanas, para ello, se utilizan métodos numéricos de elemento finito y el modelo matemático propuesto por Courtemanche[1] para el potencial de acción de la aurícula humana. Se busca inducir algunos fenómenos que están presentes en enfermedades cardiovasculares y arritmias cardíacas, concretamente, en aquellos conocidos como micro y macro-reentradas. Estos fenómenos consisten en un impulso eléctrico que no se extingue después de haber activado el corazón, sino que vuelve a excitar fibras previamente despolarizadas, estableciendo un movimiento circular del impulso o ritmo recíproco. Los mecanismos de reentrada son de alto interés médico debido a que se ha demostrado que muchas arritmias son causadas por estos fenómenos y a su vez sirven para identificar sitios de ablaciones, siendo su estudio de vital importancia para combatir problemas de salud. Se analizan fenómenos de bloqueo de conducción (bloqueo unilateral de un impulso en algún lugar) los cuales son una condición necesaria para que se de a lugar una reentrada auricular. 1. Courtemanche M, Ramirez RJ, Nattel S. Ionic mechanisms underlying human atrial action potential properties: insights from a mathematical model. Am J Physiol. 1998 Jul;275(1):H301-21. doi: 10.1152/ajpheart.1998.275.1.H301. PMID: 9688927.
Ecuación de monodominio para modelar actividad eléctrica en los ventrículos
Se utiliza la ecuación de monodominio para simular actividad eléctrica en el corazón humano. Dicho modelo proviene de la reducción del modelo de bidominio de la propagación eléctrica del tejido miocárdico; suponiendo que los dominios intracelulares y extracelulares tienen proporciones de anisotropía iguales. Concretamente, se utiliza el modelo ventricular de ten Tusscher[1] en una geometría realista, a saber, los ventrículos. Se generan (mediante métodos de elemento finito) distintos casos simulando la actividad eléctrica conocida como reentrada, la cual es característica de la taquicardia ventricular. Este fenómeno es de interés médico, pues generalmente es el precursor de la fibrilación ventricular, el cual es mortal en la mayoría de los casos. Se analizan algunos mecanismos para inducir taquicardia ventricular y así comprender mejor este fenómeno. [1] ten Tusscher KH, Noble D, Noble PJ, Panfilov AV. A model for human ventricular tissue. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2004 Apr;286(4):H1573-89. doi: 10.1152/ajpheart.00794.2003. Epub 2003 Dec 4. PMID: 14656705.
Algoritmos de posicionamiento de eventos en PET utilizando cristales centelladores monolíticos
Los cristales centelladores monolíticos son bloques continuos de cristal que, en comparación con los cristales pixelizados, presentan una eficiencia de detección más alta, y son menos costosos, aunque requieren de algoritmos de posicionamiento continuo. En los últimos años se han desarrollado diferentes algoritmos para posicionar la interacción de fotones de aniquilación de 511 keV con el cristal, desde métodos simples como el centro de gravedad hasta algoritmos estadísticos más complejos como los que requieren calibración o un gran número de datos. Este trabajo se centra en la implementación de algoritmos de posicionamiento para detectores con cristales monolíticos de oxiortosilicato de lutecio con itrio (LYSO) de 57.4x57.4x10 mm3 acoplados a fotomultiplicadores de silicio Onsemi ArrayC-60035-64P. Se adquirieron datos experimentales tanto en modo individual como en coincidencia utilizando una plantilla de tungsteno (que a su vez funciona como un colimador físico) con 15x15 posiciones cubriendo el campo de vista de un detector individual y fuentes lineales de flúor-18. Se implementaron 4 métodos diferentes de posicionamiento en Matlab: a) centro de gravedad (CoG), b) elevando a una potencia (RTP), c) utilizando factores de peso provenientes de una distribución Gaussiana y d) un método estadístico iterativo. Los resultados iniciales han mostrado que la adquisición en coincidencias es más eficiente pues permite hacer calibración de detectores en pares y requiere menos correcciones debido al fondo intrínseco del LYSO, y que el algoritmo RTP tiene un mejor desempeño y corrige por distorsiones geométricas (en particular en los bordes) respecto al algoritmo tradicional CoG. Se agradece el apoyo de los proyectos PAPIIT-UNAM IN108721 e IN103222.
Evaluación del maniquí DMAM2 Gold para control de calidad en mamografía en comparación con el CDMAM
La calidad de imagen en la mamografía es de suma importancia para la detección temprana del cáncer de mama, el cual es la primera causa de muerte por cáncer en las mujeres mexicanas debido al retaso del inicio del tratamiento. Una de las formas de analizar la calidad de imagen es a través de las curvas de contraste-detalle (CDC), el cual, es un método que combina los conceptos de resolución espacial y resolución de contraste. Para esta prueba se utiliza un maniquí que se construye con objetos de la misma forma geométrica con variaciones de grosor (contraste) y tamaño (detalle), donde se determina el grosor límite para el cual es detectado correctamente el objeto dentro de la imagen. El Instituto de Física de la UNAM cuenta con dos maniquíes: el CDMAM que es el estándar para este tipo de pruebas, y el maniquí DMAM2 Gold. Ambos maniquís sirven para realizar la prueba, sin embargo, el alto costo del CDMAM respecto al DMAM2 Gold ha motivado el presente proyecto, para el cual se busca determinar si los resultados obtenidos con cada uno son equivalentes y bajo qué condiciones se logra. Se desarrolló una herramienta computacional para evaluar al maniquí DMAM2 Gold y obtener la CDC. Se analizaron diversos paquetes de imágenes de mamografía, obtenidos para cada maniquí en las mismas condiciones de exposición. Una comparación preliminar muestra que con el maniquí DMAM2 Gold se obtienes valores de grosores umbral mayores que con CDMAM. Las diferencias aumentan para los diámetros más pequeños. Estos resultados indican un pobre desempeño para el DMAM2 Gold, aún en las mismas técnicas que el CDMAM. Una posible causa es la menor cantidad de detalles y la simpleza de evaluación del DMAM2 Gold, lo cual disminuye la resolución de detección del maniquí. Las comparaciones finales se ampliarán con más medidas experimentales además de la comparación por otros métodos de evaluación.
Medida de la distribución 3D de dosis para control de calidad paciente-específico en tratamientos de radioterapia de arco volumétrico
La radioterapia [RT] es un tratamiento localizado que emplea radiación ionizante para conseguir el control tumoral. Su objetivo es depositar una dosis homogénea al tejido maligno minimizando la dosis impartida al tejido sano circundante. Para ello, la RT moderna emplea diversas técnicas que usan haces de diferentes energías y tamaños de campo. Estas técnicas avanzadas requieren un estricto control de calidad para verificar la precisión y exactitud de la distribución de dosis provista por el sistema de planificación [SPT] y la administrada. Los métodos de control de calidad paciente-específico valoran cuantitativamente si ambas distribuciones concuerdan dentro de los límites clínicamente aceptables. Los dosímetros de gel son materiales tejido-equivalentes que se polimerizan en respuesta a la radiación y permiten medir la distribución tridimensional de la dosis en campos de radiación complejos por su alta resolución espacial de hasta 50 um en cualquier dirección. Su respuesta puede ser leída por un tomógrafo óptico computarizado [OCT], porque el coeficiente óptico de atenuación del gel es función de la dosis absorbida. El gel radiosensible MAGIC-f posee características útiles para la dosimetría 3D, su respuesta es debida a la polimerización del ácido metacrílico y el formaldehído en su composición que aumenta su punto de fusión, logrando una mayor estabilidad de su lectura como función de la temperatura. El proyecto que se presenta corresponde a un protocolo de tesis de maestría y consiste en la fabricación de un gel dosimétrico tipo MAGIC-f y su posterior irradiación simulando cinco planes de tratamiento. El uso del gel como dosímetro y maniquí de irradiación en conjunto con el OCT permitirá́ realizar una comparación precisa de la distribución 3D de la dosis entre el SPT utilizado en los distintos casos clínicos y los resultados de la dosimetría, para asegurar la efectividad y seguridad de los tratamientos de RT. Proyecto financiado por PAPIIT-IN118120
Caracterización de la Resolución Temporal Intrínseca de un centelleador LYSO como función del tipo de partícula y la geometría del centelleador mediante Geant4
Un centelleador presenta luminiscencia cuando es atravesado por algún tipo de radiación ionizante, cuando esto sucede la radiación incidente deposita energía (parcial o total) que excita los átomos del centelleador provocando que se emitan fotones durante el proceso de des-excitación. Los centelleadores son empleados en múltiples áreas de investigación, desde la espectrometría hasta la física médica, en particular, son utilizados en estudios de Tomografía por Emisión de Positrones (PET por su siglas en inglés), donde detectan partículas gamma provenientes de una aniquilación electrón-positrón en el interior del paciente. Se contabiliza como un evento desde que una partícula logra incidir en el centelleador produciendo fotones ópticos hasta que estos llegan al área de detección, la resolución temporal se define como el periodo de tiempo necesario para registrar un evento de manera exitosa, esta se compone de la resolución temporal intrínseca del centelleador y de la resolución temporal de la electrónica del sistema. En este trabajo se estudia la resolución temporal intrínseca de un cristal centelleador de oxiortosilicato de itrio-lutecio (LYSO por sus siglas en inglés) acoplado al área efectiva que emula un fotomultiplicador de Silicio denominada como Scorer. Se presentan los resultados obtenidos mediante simulaciones en Geant4 como función de las dimensiones del centelleador y tipo de partícula (partículas gamma, electrones y muones).
Simulación y cálculo de la resolución espacial de un MicroPET bimodular con un fantasma microderenzo
La resolución espacial se define como la distancia mínima en la que se pueden diferenciar dos puntos en una imagen. La tomografía por emisión de positrones (PET) es una técnica de medicina nuclear para crear imágenes, que representan la distribución de un radiofármaco dentro del cuerpo en estudio. Por lo que, se requieren equipos PET con un valor de resolución espacial aproximadamente de mm para poder realizar un diagnóstico figuras geométricas adecuado. Por otro lado, un fantasma para imágenes es un objeto diseñado para simular desde figuras geométricas simples hasta complejas e inclusive en el área de simulación cuerpos de humanos o animales para evaluar, analizar y ajustar el rendimiento de varios dispositivos de imágenes. La metodología realizada en este trabajo consiste en una serie de simulaciones utilizando el software Geant4, versión 10.06. El equipo MicroPET simulado está configurado por dos módulos detectores. Cada módulo consiste en una matriz 20x20 de cristales LYSO (oxiortosilicato de lutecio con itrio) con tamaño de 2mmX2mmX10mm, acoplados a un área sensible denominada scorer. Una forma regular de medir la resolución espacial de un sistema es crear una imagen de un fantasma microderenzo. Esta herramienta contiene tubos de diámetro variable separadas por espacios que tienen el mismo ancho del diámetro. En la simulación se consideró que cada tubo contiene solución de agua y 18-F. Los resultados obtenidos muestran la imagen del fantasma microderenzo obtenida por el MicroPET bimodular, permitiendo visualizar la capacidad del equipo para reproducir fielmente el cuerpo del fantasma. Además, se presenta un análisis para determinar cuál es la distancia mínima de separación entre los tubos. Se concluyó que la resolución espacial del sistema es de 1.5 mm.
Procesamiento y análisis de imágenes de RX para el diagnóstico de enfermedades pulmonares
Las enfermedades respiratorias son una de las causas primordiales de muerte en México (neumonía, influenza, asma, entre otras). Un diagnóstico sencillo y eficaz a través de radiografías pulmonares es algo que se ha vuelto de vital importancia para identificar ciertos padecimientos. Las opacidades pulmonares observadas en un estudio de RX son indicadores del nivel de afectación que tienen los pulmones de un paciente. Por ello es necesario considerar herramientas que permitan una rápida identificación del problema. En este proyecto se ha propuesto la implementación de un programa que permita el análisis de imágenes tomadas en estudios radiológicos e identifique el avance de una enfermedad. Este programa pretende realizar de manera automatizada el procesamiento de imágenes digitales de RX, delimitando el área de los pulmones, descartando la estructura ósea y obtendrá el porcentaje de opacidad pulmonar. Los resultados obtenidos mostrarán que es posible identificar la cantidad de afectación por medio de una imagen digital. Lo anterior permitirá determinar el avance de una enfermedad y servirá de apoyo para un rápido diagnóstico a través de la imagen de RX.
Evaluación del SAR en imágenes por resonancia magnética para estudios de cráneo
Introducción La resonancia magnética (RM) es una técnica de imagen no invasiva que utiliza radiación electromagnética no ionizante. Las antenas de radiofrecuencia usadas en RM emiten energía que es absorbida por el tejido y viene caracterizada por la tasa de absorción específica (SAR). El SAR depende de la secuencia de pulsos empleada y de las características anatómicas del paciente. La energía emitida puede provocar diferentes efectos en el paciente, desde un incremento leve de temperatura hasta quemaduras. En la mayoría de los casos estos efectos no presentan un gran riesgo, pero en pacientes con una termorregulación disminuida podrían observarse efectos más severos, por ejemplo, los neonatos no tienen bien desarrollada su capacidad termorreguladora por lo que pudieran estar en riesgo [1]. Este estudio tiene el objetivo de identificar las secuencias usadas en la clínica con mayor SAR. Metodología En este estudio retrospectivo se recopilaron imágenes de cráneo por RM de 32 pacientes con 19 secuencias distintas para un total de 159 estudios. Los estudios fueron obtenidos con un equipo Siemens Skyra de 3T. Los datos fueron clasificados por tipo de secuencia y el peso de los pacientes. Resultados En el grupo de 50-90 kg la secuencia con mayor SAR fue la espín eco con un SAR=0.64WKg, en el grupo de 20-50 kg fue la FLASH en T1 con SAR=1.03WKg y para el grupo de <20 kg fue la turbo espín eco con SAR=1.90WKg. Conclusiones El SAR muestra un incremento dependiente del tipo de secuencia y parece ser mayor para pacientes de menor peso. Esto podría representar un riesgo ya que son el grupo de edad más vulnerable por su capacidad termorreguladora en desarrollo y por los efectos de la sedación. Por lo que se recomienda poner mayor atención en recien nacidos que requieren un estudio de RM. Referencias [1] Machata A. M. et al. (2019). BJA. [2] Esther et al. (2018). IJSR.
Descomposición del espectro de absorción de las películas EBT-XD irradiadas con fotones de 6 MV en funciones de Lorentz
La introducción de películas radiocrómicas ha resuelto algunos de los problemas asociados con los detectores de radiación 2D convencionales. La película radiocrómica EBT-XD se introdujo como la próxima generación de las películas EBT, EBT2 y EBT3 manteniendo la composición de la capa activa a base de polidiacetileno. El conocimiento preciso de los espectros de absorción de estas películas puede ayudar a desarrollar densitómetros ópticos más adecuados para su uso clínico. El objetivo de este trabajo es presentar un análisis de los espectros de absorción neta de películas radiocrómicas EBT-XD mediante la descomposición en funciones de Lorentz. Los espectros de absorción neta de las películas EBT-XD mostraron las dos bandas de absorción características del componente de la capa activa, basado en polidiacetileno (PCDA), centradas a 636±1 nm y 585±1 nm, reportadas también para los modelos EBT, EBT2 y EBT3. También se observó la banda reportada a 560±1 nm. Además, el espectro de absorción neta de las películas EBT-XD muestran una serie de bandas para el intervalo de longitudes de onda de 400 a 540 nm. Estas bandas ya han sido reportadas para el modelo de película EBT3, los autores atribuyeron este comportamiento a un posible efecto de interferencia característico de una cavidad de Fabri-Perot formada por la estructura simétrica de las películas. La descomposición en funciones de lorentz del espectro de absorción neta de las películas EBT-XD mostró la presencia de 12 funciones de Lorentz, a diferencia del espectro de absorción de los modelos de películas radiocrómicas EBT y EBT2, que se descompone en 8 funciones de Lorentz. Las funciones de Lorentz se usan comúnmente cuando se modelan transiciones ópticas entre bandas de electrones.
Conteo de Cromosomas por Método Otzu
El procesamiento digital de imágenes ha adquirido, un papel importante en las tecnologías de la información y de cómputo. Actualmente, es la base de una creciente variedad de aplicaciones que incluyen diagnóstico médico, percepción remota, exploración espacial, visión por computadora, etc. El presente trabajo aporta resultados de la identificación y conteo de cromosomas, para esto, desarrollamos un sistema de procesamiento digital de imágenes usando: por un lado, el algoritmo Otzu para la umbralización de los contornos a partir de métodos probabilísticos; por otro, algoritmos de búsqueda de contornos que mejoren el contorno de los cromosomas. La finalidad de este trabajo es la clasificación de los cromosomas y determinar la viabilidad de determinar patologías con base en el estudio del cariotipo de las personas.
Ojo Esquemático para Oximetría Retinal
En este trabajo se muestra un modelo esquemático del ojo humano, este modelo es utilizado para la implementación de la técnica de la oximetría de campo amplio en fondo de ojo. en el desarrollo de la instrumentación aplicada, en su fase de prototipado necesita de simulaciones del objeto o la situación en la que el instrumento sea puesto a prueba. Acotando el modelo a los parámetros que se necesitan para la visión cercana, debido a que el instrumento que se diseña se utiliza en una posición próxima al ojo. La importancia de que este modelo sea muy similar a la anatomía, biométrica y óptica del ojo humano, es de suma importancia y referenciando estos datos a un promedio de un ojo adulto de 35 a 80 años debido a que el prototipo que se diseña será implementado en este sector de la población. El modelo que se utiliza cuenta con cuatro superficies refractivas una de estas con excentricidad progresiva promediada [1] mostrando como la variación de la contante de conicidad afecta la calidad de imagen en una zona visual de solo 2mm de radio, esta medida es determinada por el diámetro de la pupila que oscila entre un diámetro de 2.5 y 5.5 mm y una lente de índice gradiente similar a la lente luneburg [2], que funge como el cristalino. El modelo es iluminado con longitudes de onda de 660nm y 940nm las cuales son utilizadas para la oximetría. Esto se hace con la finalidad de tener una idea del comportamiento del trazado de rayos del haz incidente a las superficies del modelo, que influyen en la trayectoria al cruzar por los diferentes coeficientes de refracción y curvaturas. Referencias: [1] M. A. Rosales, M. Juárez-Aubry, E. López-Olazagasti, J. Ibarra y E. Tepichín, "Anterior corneal profile with variable asphericity", Applied Optics, vol. 48, n.º 35, p. 6594, diciembre de 2009. Disponible: [2] Gómez-Correa, J. E., Balderas-Mata, S. E., Pierscionek, B. K. y Chávez-Cerda, S. (2015). Composite modified Luneburg model of human eye lens. Optics Letters, 40(17),
Curvas de captación del Ra–223 Dicloruro en metástasis óseas en pacientes con cáncer de próstata metastásico resistente a la castración
Introducción: El Radio–223 Dicloruro (Ra–223) es un radiofármaco de primera generación ampliamente utilizado para el tratamiento paliativo contra el cáncer de próstata metastásico resistente a la castración, sin la presencia de metástasis viscerales. El Ra–223 se comporta de manera similar al calcio en el organismo y se une selectivamente a los huesos, en especial a las metástasis óseas, derivado de la formación de complejos con el mineral óseo hidroxiapatita. El Ra–223 (T (1/2) =11.4 días) es un radionúclido emisor de partículas alfa en un 95.33% con energías entre 5.0 y 7.5 MeV que se caracterizan por depositar su energía en las proximidades de la lesión ósea (LET~80 keV/µm). El Ra–223 es administrado al paciente de forma intravenosa a razón de 55 kBq/kg y, de manera ideal, en 6 administraciones con intervalos de 4 semanas entre cada una. Objetivo: Evaluar la captación de Ra–223 en lesiones óseas para cada una de las aplicaciones consecutivas. Metodología: Se administró 5 aplicaciones de Ra–223 con intervalos de 4 semanas entre cada una de ellas, teniendo una actividad promedio de 5.066+0.106 MBq en cada aplicación, se estableció la Región de Interés (área) de la lesión y se monitoreo la distribución mediante imágenes gammagráficas obtenidas a las 5, 24, 48, 72, 168 y 240 h; se construyó el modelo cinético de captación en cada una de las administraciones. Resultados y conclusión: Las imágenes gammagráficas fueron corregidas siguiendo las recomendaciones de Pacilio 2015, 2016 y MIRD Pamphlet No. 22. Las curvas de actividad en la lesión mostraron el mismo comportamiento cinético en las diferentes administraciones lo que indica que el tejido óseo no presenta destrucción.
Monitoreo de tratamiento de Quimioterapia en pacientes con cáncer de mama usando espectroscopia Raman de muestras de suero sanguíneo
En este trabajo se presenta el monitoreo de tratamientos de Quimioterapia de pacientes con cáncer de mama, utilizando espectroscopia Raman de muestras de suero sanguíneo y Análisis Multivariado. Inicialmente, estudiamos las diferencias bioquímicas entre pacientes control (sanos) y los diagnosticados con cáncer de mama y utilizamos la espectroscopia Raman y el Análisis de Componentes Principales (ACP) para diferenciarlos, y determinamos la especificidad y sensibilidad, de $87.14\%$ y $90.55\%$ respectivamente . Posteriormente monitoreamos 6 pacientes con cáncer de mama durante sus tratamientos de quimioterapia usando las mismas técnicas y comparamos los resultados con los expedientes médicos obteniendo concordancia. Además, se observó una posible correlación entre la intensidad del pico Raman en 450 cm$^{-1}$, que correspond al Glutatione, y la evolución del cancer por lo que parece ser un buen candidato como biomarcador. Los resultados confirman que la espectroscopia Raman y el ACP, pueden ser excelentes técnicas para detectar el cancer de mama y monitorear los tratamientos de quimioterapia de forma poco invasiva.
Estudio sobre rompimientos simples de ADN irradiados en una solución acuosa en función de la concentración de material genético mediante el software de simulación Monte Carlo TOPAS-nBio
Introducción: Múltiples estudios de Howard B. Michael´s y Jhon W. Hunt dentro de la literatura hablan del daño al ADN y se pueden encontrar múltiples trabajos (Howard B. 1978: Tomita 1995; Milligan 1993; Meylan 2016) que soportan la idea tomando en cuenta diferentes factores externos, tales como el tipo de radiación empleada, la composición del medio, la cantidad de ADN y la temperatura del medio, que contribuyen a que se produzcan rompimientos de hebra. En este estudio se analizaran los rompimientos de hebra simples (SSB por sus siglas en inglés) como función de la concentración del ADN en una muestra irradiada por una fuente de rayos gamma de Cesio-137. Metodología: Se utilizó el programa de simulación TOPAS-nBio para simular las condiciones experimentales descritas en (Milligan 1993): una solución acuosa con una concentración de DMSO de 10-3mol dm-3, variando la concentración de plásmidos de ADN (pUC19) en un rango de 50 a 200 𝜇g cm-3, irradiada mediante una fuente de137Cs con una tasa de dosis de 0.12 Gy min-1 a 3.26 Gy min-1 a temperatura ambiente (25°C). La cantidad de SSB producidos en función de la concentración de ADN simulados se compararon con los datos experimentales reportados para validar los resultados obtenidos a lo largo del desarrollo de este proyecto. Conclusión: Se encontró una eficiencia del daño al ADN por la reacción con el radical OH de entre 24%, los resultados obtuvieron una buena concordancia con los datos experimentales dentro de una desviación estándar. Se encontró una tendencia creciente de los rompimientos a medida que la concentración de ADN aumenta de manera correspondiente a los datos experimentales.
La corrección por posicionamiento del paciente en el espacio de tratamiento con radiocirugía guiada por imagen (IGRS)
La mayor parte de la experiencia de la radiocirugía en sistema nervioso central está basada en técnicas de estereotaxia para la localización del blanco de tratamiento y el uso de un sistema invasivo de fijación. Actualmente el uso de modalidades Frameless se ha extendido en el campo de la radiocirugía por ser un método no invasivo, más flexible en términos de la logística del tratamiento y equiparable a la precisión del marco de estereotaxia. Sin embargo, a diferencia de la técnica clásica con marco, la modalidad Frameless está basada en una optimización de cada una de las etapas del proceso de una radiocirugía, y de manera distintiva, en el uso de imágenes para guiar el tratamiento. En el presente trabajo se presentan los resultados de las correcciones realizadas en el posicionamiento de pacientes, a cinco años de haber implementado en el Instituto Nacional de Neurología y Neurocirugía técnicas de IGRS/IGRT para tres distintos tipos de fijación: el marco de estereotaxia y dos tipos de máscaras termoplásticas (BrainLab y Orfit). Cada una de las modalidades de fijación utiliza un sistema de localización diferente: estereotaxia, ExacTrac (BrainLab) y método de los tres balines. El análisis de la frecuencia de reposicionamiento de los pacientes crea una métrica que permite hacer modificaciones en las etapas de preparación del tratamiento de manera iterativa y disminuir de manera global la incertidumbre en los tratamientos de nuestros pacientes.
Experiencia del Instituto Nacional de Enfermedades Respiratorias (INER) en la Implementación del Apéndice A de la NOM-040-NUCL-2016: Control de Calidad del Activímetro del Servicio de Medicina Nuclear
Introducción: La Medicina Nuclear es la Especialidad médica que emplea isótopos radiactivos y técnicas biofísicas afines para la prevención, diagnóstico, terapia e investigación médica; se fundamenta en tres pilares: paciente; radiofármacos e instrumentación específica. El Activímetro es el instrumento que mide la actividad del radiofármaco que será administrada al paciente, por lo que se espera la confiabilidad de las mediciones de este. Consiste en una cámara de ionización de tipo pozo (llena de gas a una presión) en la que se introduce la fuente radiactiva y que, al establecer una diferencia de potencial entre sus electrodos, se produce una corriente iónica al paso de la radiación que indica directamente el valor de la actividad de esa fuente. En 2016, luego de la entrada en vigor de la NOM-040-NUCL-2016, el Control de Calidad del activímetro tomó un papel fundamental dentro de las actividades de un Servicio de Medicina Nuclear. Objetivo: Implementar el Apéndice A de la NOM-040-NUCL-2016 en el Servicio de Medicina Nuclear del INER. Metodología: A partir de octubre del año 2016, con periodicidad diaria para las verificaciones y trimestral para el Control de Calidad, se realizan las pruebas de verificación (física, reproductibilidad y respuesta al fondo) y Control de Calidad (respuesta al fondo, precisión, exactitud y linealidad de la respuesta a la actividad) que se establecen en la Normativa al Activímetro marca CAPINTEC modelo CRC-15R y serie 155273 del Servicio de Medicina Nuclear del INER, mediante el uso de 4 fuentes radiactivas: Cobalto-57 (200.5 MBq); Bario-133 (9.620 MBq); Cesio-137 (7.729 MBq) y Tecnecio-99m (1110 MBq). Resultados y Conclusión: Las pruebas realizadas muestran que los parámetros se mantienen dentro de la tolerancia establecida por la Normativa, por lo que es posible concluir que las lecturas del activímetro son confiables y se garantiza la correcta administración del radiofármaco a los pacientes del Servicio de Medicina Nuclear del INER.
Caracterización de un equipo microCT para evaluar la microarquitectura ósea de un modelo preclínico in vivo
Durante los tratamientos de radioterapia en pacientes con cáncer cérvico uterino, el hueso es frecuentemente expuesto a la radiación, lo que puede provocar riesgo de osteoporosis y fracturas por alteraciones en la densidad mineral ósea y/o en la microarquitectura del hueso. Los modelos preclínicos propuestos para estudiar este efecto emplean técnicas de imagen microCT con las que es posible evaluar y describir cuantitativamente cambios en la microarquitectura ósea mediante un método estándar conocido como morfometría cuantitativa. Sin embargo, existen diversos factores que afectan su evaluación tal como la adquisición de imagen microCT y el post-procesamiento. En este trabajo se presentan los parámetros óptimos de adquisición de imágenes microCT con el equipo Bruker 1276, de cadera y cabeza de fémur de rata in vivo para evaluar parámetros de microarquitectura ósea como grosor trabecular (Tb.Th), espacio trabecular (Tb.Sp) y número trabecular (Tb.N), involucrados en la progresión de osteoporosis. Los parámetros óptimos encontrados son los siguientes: 55 kVp con filtro de 0.25 mmAl, 150 µA, en una rotación de 180° con pasos de adquisición de 0.8°. Con base a ello, se adquirieron imágenes microCT para evaluar la inducción de radio-osteoporosis en hueso de cadera y cabeza de fémur de ratas Wistar irradiadas con tomoterapia en la región pélvica con fotones de 6 MV.
Niveles de referencia para los tres protocolos de CT que imparten mayor dosis de radiación en el INCan
La Tomografía Computarizada (CT) es un estudio de imagen que utiliza radiación ionizante. Para registrar la dosis de radiación impartida en CT se define el índice de dosis de CT (CTDIvol) y el producto dosis longitud (DLP). La limitante es que no representan directamente la dosis depositada en el paciente. Por está razón, se define la estimación de dosis específica por tamaño (SSDE), el cual corrige CTDIvol por el diámetro del paciente. Los niveles de referencia de diagnóstico (DRL) permiten identificar cuánta dosis de radiación se requiere por tipo de estudio. A nivel local se usan para comparar la eficiencia de los protocolos de adquisición de imagen entre diferentes equipos y hospitales. El objetivo de este trabajo fue establecer DRLs locales considerando CTDIvol, SSDE y DLP en los tres protocolos que imparten mayor dosis de radiación en el Instituto Nacional de Cancerología (INCan). Se hizo un estudio retrospectivo de 120 pacientes, registrando CTDIvol y DLP de cada estudio y midiendo el diámetro efectivo en un corte axial, siguiendo las recomendaciones del reporte 204 de la Asociación Americana de Física Médica (AAPM)1; se eligió un corte axial en la región del ombligo, de la vertebra L3 y de la vertebra L9 para los protocolos tórax-abdomen trifásico, columna-lumbar y urotomografía, respectivamente. A partir del diámetro efectivo, se calculó la SSDE de cada estudio. Los DRLs institucionales preliminares para CTDI, SSDE y DLP se establecieron como el percentil 75 de los datos. En protolo tórax abdomen trifásico: 47mGy, 61mGy, 1853 mGy∙cm, protocolo urotomografía: 16mGy, 22mGy, 939mGy∙cm y protocolo columna lumbar: 19mGy, 26mGy, 712mGy∙cm, respectivamente. Los tres protocolos mostraron CTDIvol inferiores a los DRL de Reino Unido. Esto es un área de oportunidad para incrementar la calidad de imagen manteniendo niveles aceptables de dosis de radiación.
Morfología del miocardio: ¿Banda o capas?
Un aspecto a considerar para tratamientos de diversas cardiopatías (marcapasos, cirugías cardíacas, etc...) y sus diagnósticos es la distribución y orientación de las células de músculo cardíaco. El trabajo consiste en un análisis comparativo de dos distintas hipótesis de la estructura morfológica del miocardio: el modelo de capas y el modelo de la banda miocárdica. Ambas teorías coinciden en la orientación de las células de músculo cardiaco en el endocardio 90° y en el pericardio -90°. El modelo de capas propone que la rotación se da de manera gradual, por capas de pocas células de espesor. El modelo de la banda miocárdica postula que estas orientaciones están determinadas por el enrollamiento de una banda (miocárdica) sobre sí formando una doble hélice. En este trabajo se usan elementos de la teoría de viscoelasticidad lineal para generar las ecuaciones que describen las propiedades intensivas del miocardio y así poder explicar la teoría que mejor satisface los datos experimentales. Estas ecuaciones son complementadas con las dos distribuciones de orientaciones de las fibras cardiacas propuestas. Finalmente, se compara la evolución de estos sistemas con repositorios de datos fisiológicos.
Análisis radiómico de imágenes [18F]FDG-PET/CT de pacientes con enfermedad de Alzheimer
La enfermedad Alzheimer (EA) es un tipo de demencia que se presenta principalmente en la población de edad avanzada y que se caracteriza por un deterioro neurodegenerativo irreversible. La causa principal se asocia con una concentración anormal de las placas AB amiloide. Esto puede ocasionar diferentes tipos de atrofias cerebrales. El diagnóstico más certero de la enfermedad es el análisis histopatológico postmortem, sin embargo, para realizar un diagnóstico durante la enfermedad se pueden realizar diferentes pruebas, la más usada a nivel clínico es un test que evalúa el estado cognitivo del paciente, sin embargo, esta técnica es subjetiva y depende de la expertis del evaluador. Por lo anterior, se han desarrollado diversas técnicas auxiliares que ayudan a obtner un diagnóstico diferenciado, como las técnicas de imagen funcional. Una de estas técnicas es la tomografía por emisión de positrones (PET, por sus siglas en inglés), la cual permite obtener una imagen funcional de la captación de un radiofármaco. Para el diagnóstico de EA, normalmente se emplean radiofármacos asociados con la captación de glucosa en el cerebro [18F]FDG o del péptido AB. Sin embargo, el diagnóstico se puede confundir con el deterioro cognitivo senil, disminuyendo su efectividad dependiendo del médico que lo realice. Es posible emplear métodos cuantitativos que permitan realizar un diagnóstico más efectivo de la enfermedad, uno de estos métodos es la radiómica. La radiómica consiste en la conversión de imágenes en matrices de datos extraíbles con la finalidad de obtener características matématicas de forma, tamaño, homogeneidad y estadísticas de intensidad. Esta técnica podría ayudar a mejorar el diagnóstico de la EA y obtener datos que pueden ser analizados para realizar comparaciones entre diferentes grupos de pacientes, por ejemplo, se puede realizar una comparación de los valores obtenidos para las diferentes características entre hombres y mujeres con un diagnóstico similar.
Análisis cuantitativo de estudios preclínicos con radiofármacos para determinar acumulación de placa $\beta$-Amiloide mediante imagen microPET
La enfermedad de Alzheimer (EA) es un trastorno neurodegenerativo y el tipo de demencia más común en adultos mayores. El proceso fisiopatológico asociado a la EA inicia con la acumulación de placas seniles, formadas principalmente por depósitos de péptidos B-amiloides (BA) que pueden aparecer hasta 20 años antes de que se manifiesten los primeros síntomas de la enfermedad. La Tomografía por Emisión de Positrones (PET) es uno de los métodos de imagen más efectivos para el diagnóstico y seguimiento de la EA. El $^{11}$C-Pittsburgh compound B (11C-PIB) es uno de los radiofármacos que más se ha utilizado y validado para la determinación de placa BA, no obstante, su vida media es de apenas 20 min, lo que limita su distribución desde un centro de producción satélite. Este trabajo corresponde a un protocolo de tesis de maestría cuyo objetivo principal es concluir la fase preclínica de un fármaco (CNEURO-120) marcado con $^{18}$F como un potencial radioligando PET para placa BA. Para evaluar la afinidad del radiofármaco [18F]CNEURO-120, desarrollado por en Centro de Neurociencias de Cuba, se adquirirán estudios microPET en ratones sanos y en un modelo de ratón transgénico de la EA, usando 11C-PIB como estándar de oro. Se adquirirán imágenes dinámicas con ambos radiofármacos en un escáner microPET Focus 120 y se analizarán utilizando un modelo de tejido de referencia simplificado (SRTM) para obtener el potencial de unión no desplazable (BPND) a fin de cuantificar la carga de placa BA en el cerebro. El análisis cuantitativo de las imágenes se realizará con los softwares PMOD y Statistical Parametric Mapping (SPM). Se espera que los resultados permitan obtener evidencia científica sobre la especificidad del radiofármaco [18F]CNEURO-120 para detectar depósitos de placas beta amiloides, lo que representaría un aporte para el diagnóstico diferenciado de la EA mediante un método basado en imagen molecular PET, con un radioligando específico para placa BA y a un costo accesible.
Caracterización de cambios morfológicos sobre la materia blanca cerebral en poblaciones infantiles por Resonancia Magnética
1.- Introducción: La resonancia magnética es una herramienta indispensable para los estudios en cerebros saludables y patológicos [1]. La obesidad se ha caracterizado por cambios morfológicos en el cuerpo humano, pero pocos estudios se han realizado de poblaciones pediátricas. 2.- Objetivo: Caracterizar y comparar los cambios morfológicos debidos a la obesidad en el cerebro humano de poblaciones infantiles. 3.- Material y Métodos: Las imágenes de anatómicas de142 niños fueron examinados con una edad media de (8.31± 1.18) años. Se clasificaron de acuerdo IMC. Las imágenes fueron obtenidas en un scanner 3 Teslas del Hospital Infantil de México Federico Gómez, con una bobina de cráneo de 32 canales, usando una secuencia ponderada en T1 en 3D. Se utilizó el software FreeSurfer [2] para las segmentaciones del cerebro. Se correlacionó el volumen de la materia blanca (MB) con los niveles de IMC, niveles sanguíneos de Lipoproteínas de Baja Densidad (LDL) y alta densidad (HDL). 4.- Resultados: Una correlación de Spearman se obtuvo entre los volúmenes de MB y el IMC de 0.259 p=0.005**; para los volúmenes y LDL fue de 0.143, p=0.136 y finalmente para HDL -0.168 p=0.076. Se realizó una comparación estadística de medias entre los grupos normopeso vs obeso con una prueba t-student, resultando en un p=0.080. 5.- Discusión y Conclusiones: El volumen de MB parece aumentar con el IMC y LDL, mientras que parece que parece disminuir con el HDL. Solo el IMC tuvo la suficiente significancia estadística. Estos resultados podrían indicar que la mielina [3] aumenta su volumen en los obesos, lo que indicaria un aumento de lípidos sobre los axones de materia blanca, que provocaría a largo plazo una neuroinflamación de bajo grado [4]. 6.- Referencias [1] Egger, J., et al, 20212. Journal of medical systems, 36(4), 2097-2109. [2] Waxman, S. G., & Ritchie, J. M. (1993). Annals of Neurology, 33(2), 121-136. [3] Guillemot-Legris, Muccioli, G. G. (2017).Trends in Neurosciences, 40(4)
Estudio de distrofia muscular en pediatría por resonancia magnética nuclear
Abstract El uso del tensor de difusión (ITD) en imágenes por resonancia magnética nos permitió caracterizar el deterioro del tejido cerebral en pacientes pediátricos diagnosticados con distrofia muscular (DM) mediante conectividad cerebral. Introducción: Hay algo de lo que no se habla cuando se diagnostica DM, y es de la afección cognitiva, de cómo la falta de distrofina incide en el cerebro. En diversos estudios se han demostrado que los niños con DMD tienen deterioro cognitivo y coeficiente intelectual mas bajo. El perfil cognitivo además incluye problemas más específicos, como dificultad con la memoria verbal a corto plazo y fluides verbal, así como problemas de lectura. Metodología: En este análisis se utilizó la conectometría por resonancia magnética de difusión para derivar la correlación en DM (medidas ITD). Se utilizó una correlación Spearman no paramétrica para derivar la correlación. Un total de 21 sujetos, 13 pacientes diagnosticados con DMD y 9 controles fueron incluidos en el análisis de edad de 7-15 años, en un equipo de 3 Teslas Siemens, una secuencia de pulsos de difusión de 128 direcciones. Las imágenes se analizaron usando DSI-Studio-MRI Analysis. Resultados: Se encontraron correlaciones positivas (Cerebelo, Fórnix y vermis) y negativas (Fascículo arqueado, Tracto dentorrubrotalámico y Fascículo longitudinal) utilizando anisotropía cuantitativa (QA), anisotropía fraccional (FA) y difusividad media (MD), axial (AD) y radial (RD). Se examinaron basadas en el análisis del cerebro completa. Discusión y conclusión: Las funciones de las correlaciones positivas encontradas entre las medidas QA, FA, MD, AD Y RD de ITD están asociadas a la parte cognitiva como el habla, las emociones y la memoria. Referencias [1] Preethish-Kumar, V., et al. AJNR Am. J. Neuroradiol. (2020): 1271-1278. [2] Doorenweerd, Nathalie, et al. Annals of Neurology 76.3 (2014): 403-411. [3] Wingeier K, Giger E, Strozzi S, et al. J Clin Neurosci. 2011;18(1):90-95
Evaluación de nanopartículas de $\text{\(HfO_{2}\)}$ en procesos de hipertemia médica controlada
Actualmente la mayoría de los tratamientos para combatir el cáncer involucran el uso de quimioterapias cuyos efectos colaterales son importantes, complicando salud y calidad de vida del paciente. En los últimos años, nuevos tratamientos para combatir esta enfermedad se han centrado en el uso de nanopartículas metálicas con características ópticas y eléctricas, apropiadas para lograr una buena compatibilidad en el organismo. Estas nanopartículas son el vehículo que aprovecha el plasmón de superficie para absorber radiación infrarroja disipándola en fonones que calientan a las células circundantes. Este procedimiento denominado Hipertermia Médica (HPM) puede inducir un aumento local de la temperatura hasta obtener la destrucción térmica de las células en forma muy precisa y localizada. Esto logra controlar el tumor sin un daño apreciable en los tejidos circundantes a él. En el presente trabajo, detallaremos la síntesis de nanopartículas de $\text{\(HfO_{2}\)}$, adecuadas para hipertermia, por el método de precipitación usando como precursores $\text{\(NaOH\)}$ y $\text{\(HfCl_{4}\)}$ en concentraciones de 0.8 M (50ml) y de 0.1 M (50ml). Respectivamente. El tamaño de las NP se evaluó mediante DLS y se encontró una distribución de diámetros alrededor de los 50 nm, apropiadas para la internalización celular. Así mismo, el espectro de absorción óptica mostró una banda centrada en 645 nm, confirmando el radio hidrodinámico y a la vez permite la excitación con longitudes de onda visibles e infrarrojas que afectan muy poco la integridad celular. Estas propiedades físicas confieren a este sistema de nanopartículas la capacidad para emplearse como plataformas en procesos de HPM controlada.
Síntesis y Caracterización de Nanopartículas de $ ZrO_{2}$ adecuadas para radiosensitivización de tumores profundos
Hasta el momento se ha comprobado la alta eficiencia de las nanopartículas de metales nobles como el oro (Au) y la plata (Ag) en tratamientos fotocatalíticos de radiosensitivización para la destrucción de células cancerosas. Sin embargo, todavía se requieren de otras plataformas metálicas para aplicar estos procedimientos en tumores más profundos. El $ ZrO_{2}$ es un candidato ideal, ya que sus propiedades físicas le confieren la capacidad de absorber radiación en UV o dispersar rayos X generando especies reactivas de oxígeno (ROS) que atacan la integridad de los tumores en una vecindad muy pequeña. Además, no es citotóxico y es altamente biocompatible. En este trabajo, se sintetizaron nanopartículas de $ ZrO_{2}$ (NP) por el método de precipitación controlada. Las mediciones por dispersión dinámica de luz de NP en suspensión arrojaron un diámetro hidrodinámico alrededor de 62.93 nm y un pico de absorbancia centrado en los 205 nm. Las NPs obtenidas presentan una excelente opción por su tamaño y propiedades ópticas para emplearse en la activación fotoquímica de los ROS de manera superficial con radiación UV en tejidos expuestos y la radiosensitivización en tumores profundos mediante rayos X.
Objeto ferromagnético dentro de un equipo Clínico de Resonancia Magnética
Introducción: Los accidentes en torno al resonador magnético de uso clínico ocurren al ingresar materiales metálicos, se pueden convertir en proyectiles, poniendo en riesgo la integridad física del paciente y el personal. Metodología: Basándonos en experimento controlado, al ingresar una herramienta por el túnel del escaner, ésta realiza un movimiento tipo oscilador armónico amortiguado antes de adherirse a la pared del túnel. Aplicando los principios físicos de teoría electromagnética a fin de ofrecer en modelo matemático que se ajustara al fenómeno físico observado se propone la ecuación de movimiento: $ m\ddot{z}+c\dot{z} = k\frac{V}{\mu _0}\frac{\mu _R -1}{\mu _R + 2}B_z \frac{\mathrm{d} B_z}{\mathrm{d}z} $ Donde z es la posición del objeto, c el coeficiente de amortiguamiento, $\mu _R $ la permeabilidad relativa, ${V}$ el volumen del objeto y ${\mu _0}$ la permeabilidad del vacío. Resultados: Se propusieron dos hipótesis del comportamiento del campo y del gradiente de campo en el resonador, ya sea como una combinación de una función sinusoidal con una función exponencial o una función Sinc $B_z \frac{\mathrm{d} B_z}{\mathrm{d}z} \propto\mathrm{cos}(k*z)*\mathrm{e}^{\alpha *t} $ $B_z \frac{\mathrm{d} B_z}{\mathrm{d}z} \propto\mathrm{sinc}(k*z)$ . Discusiones: Se debe considerar que el objeto oscila debido a que el campo magnético cambia de polaridad a lo largo de su trayectoria y el objeto magnetizado. La oscilación del objeto requiere una fuerza magnética grande y amortiguamiento débil. La fuerza magnética depende del tipo de material, un objeto ferromagnético produce fuerzas grandes. El numero de oscilaciones es inversamente proporcional al peso del objeto. Conclusiones: Se concluye que las hipótesis hechas para el campo magnético describen el fenómeno de acuerdo a las propiedades del objeto metálico y el resonador. La seguridad en resonancia es vital para evitar accidentes.
Evaluación de métodos de vorticidad para cavidades cardíacas
Introducción: La técnica “Flujo 4D” de Imagen por Resonancia Magnética proporciona los campos de velocidad del flujo sanguíneo en el tiempo, presente en alguna cavidad cardíaca [Pineda, et al., 2014]. “La caracterización cuantitativa del flujo de vórtice podría proporcionar una herramienta objetiva para evaluar la función” en determinadas zonas del corazón [Elbaz, et al., 2014]. Objetivo: Usando datos de Flujo 4D, se detectan los vórtices que se presentan en las estructuras del órgano por medio de un método numérico [García, et al., 2013] y un criterio físico. Metodología: Se estudia el campo de velocidades de la aorta ascendente de 8 controles (edad = 21 ± 6 años, 4 mujeres y 4 hombres) usando la secuencia de Flujo 4D. Los datos de IRM fueron tomados usando un resonador de 3T [Prisma o Skyra, Siemens, Erlangen, Germany]. Se utiliza el método de Richardson Compacta y el criterio de $λ_2$ para calcular la vorticidad. Se identifica a escala temporal la máxima vorticidad y a escala espacial se compara con un análisis turbulento. Resultados: A escala temporal el análisis estadístico muestra que sí hay diferencias significativas entre el valor de corte local y el valor de corte grupal, es decir, no es recomendable tomar un valor de corte característico del grupo para identificar el momento donde se da la máxima vorticidad. A escala espacial se comparan las gráficas obtenidas con la teoría de Kolmogorov, se establece que los vórtices van del diámetro de la aorta ascendente a microescalas de 21-28 um. Discusión y conclusiones: En la escala temporal se establece que hay un cuartil definido en términos de las velocidades para identificar el momento donde se da la máxima vorticidad. En la escala espacial el tamaño de los voxeles no permiten visualizar las microescalas, la energía cinética explica que se muestran interconexiones de vórtices.
Mamografía Digital: Resultados de la comparación de dos protocolos de control de calidad
En México, el cáncer de mama es un problema de salud pública, pero es curable si se diagnostica en etapas tempranas, para esto se usa la mamografía que es la técnica de detección temprana que ha demostrado disminuir la mortalidad por este padecimiento cuando se efectúa con calidad. Para realizar esto se debe contar con equipo que funcione correctamente, es decir, que produzca imágenes con calidad diagnóstica optimizando la dosis de radiación impartida a la paciente. El objetivo de este trabajo consistió en realizar las pruebas de control de calidad en dos sistemas de mamografía digital tipo DR (E1 y E2). Las pruebas se aplicaron de acuerdo con los protocolos del American College of Radiology (ACR) y de la European Federation of Organisations for Medical Physics (EFOMP), 16 y 13 pruebas respectivamente. Se presentan los resultados de todas las pruebas, en particular, para calidad de imagen según ACR y EFOMP: ambos equipos cumplen puntuación del maniquí: fibras 4, microcalcificaciones 4 y masas 4 para E1 y 3, 3 y 4 respectivamente para E2. La relación señal-ruido la cumplen E1 y E2, la relación contraste-ruido se cumple para E2 pero no para E1, las imágenes en E1 y E2 no presentan artefactos. Con relación a la dosis glandular promedio, la cumplen E1 y E2 según ACR (0.95 ±0.05 y 1.34±0.08 mGy) y EFOMP (1.31±0.07 y 1.16±0.05 mGy) para los maniquíes de referencia de cada protocolo. De la aplicación de los protocolos se puede concluir que los resultados obtenidos son similares, sin embargo, el protocolo ACR presenta tolerancias más restrictivas. Por estar más detallado el protocolo ACR es más fácil de realizar. En el protocolo ACR es más fácil realizar los cálculos requeridos y el llenado de su hoja de cálculo es más simple. Por otro lado, la hoja de cálculo del EFOMP presenta errores. Se agradece el apoyo de Salud Digna y al proyecto PAPIIT-IN105622.
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