Nuevas soluciones de diagnóstico basadas en rayos X.Carlos Sanchez

V Conferencia Anual de Plataformas
Tecnológicas de Investigación Biomédica
Avances en Imagen Mínimamente Invasiva
14 de Febrero de 2012
Descripción del Proyecto
Consorcio
DEAR-MAMA
DEAR-MAMA
• “Detection of EARly Markers in Mammography”
• Proyecto financiado dentro del 5º programa marco
(FP5) de la Unión Europea
• DEAR-MAMA comienza en el año 2001
– Duración de 5 años
• Tiene un presupuesto total de 2.3 M€ de los cuales
1.8 M€ provienen de la Unión Europea
• El proyecto tiene los siguientes objetivos:
– Detector digital con alta resolución espacial
• Detección de microcalcificaciones de 100 – 150 µm
– Alta eficiencia de detección de rayos X
• Reducir la dosis de radiación sufrida por el paciente
Consorcio
Comparativa
Evolución
Mamografía
Timepix
TECNOLOGÍA
Comparativa
Roetgen
UDIAT
• La imagen por rayos X ha evolucionado considerablemente en los
últimos 100 años
• Sin embargo, la tecnología analógica (película de rayos X) tiene
poco margen de mejora
• Es necesario cambiar la tecnología
Tecnología
• Mayor eficiencia de detección (menor dosis de radiación)
• Mayor contraste (menor perdida de información)
Mamografía
• El tamaño estándar de imagen
en mamografía es 24 cm x 31 cm
–
~ 750 cm2
• La tecnología digital es ya la
primera opción en mamografía
• Mayor eficiencia de detección
del cáncer
–
Microcalcifinaciones (100 µm)
• Mayores prestaciones
–
–
–
Tratamiento de la imagen
Gestión de los datos
Computer Aided Diagnostic (CAD)
(I) Imagen tomada con un sistema digital.
(D) Misma imagen tomada con un sistema
analógico.
Timepix
DETECTOR
• 1.4 cm x 1.4 cm  1.98 cm2
• Matriz de 256 x 256 píxeles
• 55 μm de tamaño
• Electrónica muy rápida – más de 300
imágenes por segundo
VENTAJAS
• Diseño muy robusto
• Fácil de arreglar y mantener
• Versatilidad
INCONVENIENTES
• Múltiples tomas para obtener una
imagen de gran formato
• Complejidad mecánica
Imagen de Gran Formato
Escanear 1D
IMAGEN RAYOS X
Imagen de Gran Formato
• Mosaico
– Podemos producir cualquier configuración 2 x N (columnas) o N x 2 (filas)
– Siempre habrá algo de espacio muerto entre chips
– Diseño costoso (tiene sentido hasta HEXA)
Timepix  3 lados libres
1.4 cm x 1.4 cm ≈ 2 cm2
Módulo QUAD
2.8 cm x 2.8 cm ≈ 8 cm2
Módulo HEXA
2.8 cm x 4.2 cm ≈ 12 cm2
Escanear 1D
• Podemos diseñar una columna de chips
• Escaneamos en una dirección como si fuera una fotocopiadora
–
Tiempo de adquisición proporcional al tamaño de la imagen
No se pueden USAR
• Reconstrucción final juntando imágenes
Medipix 1
7 cm x 4 cm
Detector de Mamografía Digital
Escanear 2D
Imágenes
XRI Mamografía Digital
•
Diseño modular
–
–
–
•
Photon Counting
–
–
•
La imagen total se adquiere en 4 pasos
–
–
•
Sin ruido electrónico
Mejor contraste
Hibridación
–
–
•
Cualquier tamaño
Bajo coste de mantenimiento
Bajo coste de reparación
Todo el proceso es automático
La captura de la imagen dura menos 1.5 segundos
La imagen final se presenta después de la reconstrucción
Misma electrónica
Distinto material
semiconductor  menor dosis
Escanear 2D
• Tiempo de adqusición inferior a 1.5 segundos
• Todo el área de interés está cubierto por el detector (24 cm x 31 cm)
26 millones
píxeles
11 columnas de 9 MPX chips
 99de
chips
x 4 posiciones (396 imágenes)
Galería
Microcalcificaciones
Muestras de embutido
Contraste
Video
Tomografía de Positrón - Electrón
OTROS PROYECTOS
Contraste
• El uso de agentes de contraste puede mejorar la eficiencia en la detección
precoz del cáncer
–
–
Opacidad a los rayos X
Funcionalizado  mayor deposición en células cancerígenas
• Polímero biodegradable cargado con yodo (triodobenceno)
–
Pruebas preclínicas
Resultados
Experimento
Papel
Vista desde
arriba
Oro
Polímero
(Yodo)
Video Rayos X
Temporizador
1 ms tiempo de
exposición
10 ms tiempo de
exposición
200 ms tiempo de
exposición
Tomografía Positrón – Electrón (PET)
Proyecto VIP
• Nuevo diseño PET para cabeza
–
–
Hermético
Se puede combinar con RM
• CdTe
–
–
–
–
Material semiconductor de última
generación
Menor dosis de radiación
Mayor resolución de energía
Mayor resolución espacial
• Resultados de la Simulación
• (Izq.) PET tradicional
• (Der.) VIP PET
–
Radiación 30 veces inferior
Conclusiones
• La tecnología digital ha significado un gran avance para
el diagnóstico por imagen
• Menor dosis de radiación y mayor eficiencia de
detección
• Mayor cantidad de información y gestión de la misma
– Mejora de la imagen a posteriori
– Imagen en 3D / tiempo real
– Uso de ordenadores para ayudar en el diagnóstico
• Posibilidad para combinar distintas disciplinas
– Más información  mejor diagnóstico