La UNLP avanza en el diagnóstico temprano de enfermedades neurológicas

Profesionales de Física Médica de la Universidad Nacional de La Plata especializados en medicina nuclear y radiofármacos avanzan en encontrar las condiciones de adquisición de imágenes, con los equipos disponibles por el sistema de salud local, para obtener un diagnóstico temprano de Alzheimer y Depresión Mayor, incluso antes de que generen cambios en las otras modalidades de neuroimágenes (Tomografía Axial Computada o Resonancia Magnética Nuclear) del cerebro.

Estudiar el cerebro y sus patologías es uno de los grandes desafíos de la ciencia. La capacidad de detectar anomalías de modo temprano, incluso años antes de que aparezcan los síntomas, o identificar cambios físicos en el cerebro en enfermedades que se diagnostican únicamente a partir de los relatos de los pacientes, podría mejorar la atención médica recibida por miles de personas cada año.  

Es mucho lo avanzado en el estudio de patologías del cerebro por medio de imágenes: por ejemplo, se ha detectado que algunas enfermedades generan lesiones características en la materia gris. Dos de ellas son la enfermedad de Alzheimer  y la Depresión Mayor, patologías que en nuestro país tienen una prevalencia elevada. Según el Instituto Leloir, la enfermedad neurodegenerativa conocida como Alzheimer afecta a 500 mil argentinos cada año, y a cerca de 40 millones en el mundo, cifras crecientes debido al incremento de la expectativa de vida. Por su parte, la depresión es uno de los trastornos psiquiátricos con más alta prevalencia a nivel mundial, llegando a afectar a casi un 4% de la población, de acuerdo a la Organización Mundial de la Salud.

Los doctores Yamil Chain y Luis Illanes son los dos miembros estables del equipo de trabajo. Se conocieron dando clases en la carrera de Física Médica, creada en la Facultad de Ciencias Exactas de la UNLP en 2002. Illanes, médico especialista en Medicina Nuclear, se dedica a la parte instrumental y las imágenes mientras que Chain bioquímica e investigadora en el Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas (INIFTA), es quien domina el campo de los radiofármacos. “Dentro del área de las imágenes médicas, nosotros estamos en la tecnología nuclear. Trabajamos con radiofármacos que se administran al paciente y dispositivos que detectan la distribución de esos radiofármacos en los órganos. Lo más común es que se usen los radiofármacos para hacer un diagnóstico, pero en los últimos años también se emplean en la terapéutica, en lo que se conoce como radioterapias metabólicas, que son muy diferentes de aquellas terapias clásicas con aceleradores o bombas de cobalto”, describe Illanes.

La medicina nuclear tiene un potencial diagnóstico enorme, que reside en una particularidad de la información que provee. Según explica Chain,”las imágenes biomédicas obtenidas por otras técnicas, como la tomografía computada, permiten ver alteraciones en la forma de los órganos, el tamaño y la estructura.  En cambio, las imágenes de medicina nuclear permiten ver el funcionamiento del órgano. Y esto es muy importante, porque en algunas enfermedades, como el Alzheimer y la Depresión Mayor, la función se altera antes que la anatomía. Entonces en esas patologías, la medicina nuclear permite un diagnóstico temprano.”

Para detectar las alteraciones en el flujo sanguíneo cerebral que ocurren en ambas enfermedades en regiones particulares del cerebro, deben tomarse imágenes mediante Tomografía Computada de Fotón Único  (llamadas imágenes SPECT) luego de administrar a los pacientes un  radiofármaco que funcione como marcador de la función del órgano. Hay en nuestro país prestigiosos centros médicos que cuentan con equipamiento especialmente diseñado para encarar esos diagnósticos.

Estos estudios también pueden realizarse en Servicios de Medicina Nuclear generales, que cuentan con aparatología menos especializada. La propuesta de Sanchez, Illanes y Chain es utilizar una herramienta informática, de bajísimo costo y que se puede usar en una computadora de escritorio, para determinar las condiciones en que conviene realizar los estudios, para minimizar las incertezas y los resultados no útiles para el diagnóstico.

Esta estandarización de las condiciones de realización del estudio es el gran desafío que se resuelve desde la física médica. Incluye especificaciones sobre el tipo de cámara que debe usarse, pero también otros factores como la distancia a la que debe colocarse el paciente, el tipo de sustancia radiactiva que debe ser administrada para la detección, el tiempo de espera entre la administración y la toma de la imagen, y otras cuestiones operativas.

“La medicina nuclear tiene mucho potencial, pero se trata de algo bastante más complejo que simplemente tomar una imagen y ver la patología. Lo que intentamos aportar desde las Ciencias Exactas es determinar cómo configurar el equipo, cómo ajustar la adquisición de imágenes para que se pueda ver la alteración, porque no siempre va a estar visible en todo el rango de funcionamiento. En las pautas y normativas que existen para el funcionamiento estándar, solo se indican preferencias y rangos. Lo que ocurre es que algunas patologías no se ven en todo ese rango.”, explica Chain.

Para afinar este rango, los investigadores usan un modelo tridimensional computarizado -llamado fantoma-, que permiten ajustar el rango de toma de imágenes tanto al equipo que esté disponible como a la patología de interés.

Para ello, los investigadores del área deben realizar análisis sistemáticos de los parámetros en que deben registrarse las imágenes, pero teniendo en cuenta además las condiciones de trabajo frecuentes en los centros de salud locales.

Fantoma

La simulación consiste en usar un fantoma: un modelo computacional del cuerpo humano. “Si pensamos en una tomografía computarizada, lo que tenemos es un mapa tridimensional de atenuación de radiación X por los tejidos, donde los diferentes órganos, por sus diferentes densidades, van a verse diferentes. Esa información matemática de cómo se comportan los tejidos puede usarse para simular la administración de un radiofármaco y estudiar su distribución en el cuerpo”, describe Illanes.

Sobre el fantoma se realizan simulaciones: “Computacionalmente se puede  administrar el radiofármaco, definir su captación por parte del órgano que se quiere estudiar y configurar las lesiones típicas de las enfermedades a diagnosticar, basadas en imágenes médicas reales.”

Resultados 

En el caso de Alzheimer y depresión, los resultados obtenidos por el equipo a partir de las simulaciones realizadas determinaron las condiciones en que debía configurarse una cámara gamma como las que se disponen en los hospitales de la región para detectar alteraciones características del funcionamiento del cerebro. Así, determinaron que las alteraciones sólo pueden ser visualizadas si se utilizan colimadores LEHR, distancias de 16 centímetros entre el paciente y el detector y tiempos de espera de 45 minutos luego de la administración de 99mTc-ECD, el radiofármaco utilizado.

Ambos investigadores dirigen muchas de las tesis de grado de los nuevos físicos médicos que se gradúan en la UNLP. Es el caso de Joaquín Sánchez, coautor del trabajo que fue publicado en 2023 en los Anales de la Asociación Física Argentina. La investigación, titulada “Efecto de los Parámetros de Adquisición en Imágenes SPECT Cerebrales: un Estudio Simind Montecarlo”  puede encontrarse aquí.