T12 - RMN

Esta tarea fue realizada en colaboración con Jorge Pascual y Andoni Salvatierra. Se encuentra localizada en el

Instrumentación biomédica II. Jorge Pascual: Ejercicio propuesto - Tarea 12

T11 - Energías fotón RMN.

¿A qué energías de un fotón corresponderían las diferencias de energía entre los estados del protón para valores típicos de campo magnético usados en RMN?

 Frecuencia de precesión: 

y: constante giromagnética, específica de cada material(MHz/T) .

B: campo magnético presente(T).

Teniendo en cuenta que para nuestros RMN utilizamos protones del núcleo de hidrógeno con spin neto de 1/2, esta constante giromagnética tiene un valor de 42,5 MHz/T.

Además el campo utilizado lo supondremos de 1 T, que es una magnitud y valor habitual en la práctica. 

Resolviendo la ecación de Larmor con estos valores obtendremos una frecuencia de precesión de 6,76 s^-1.

Con esto ya podemos pasar a calcular la Energía:

Cte de Plank: 

Finalmente Obtenemos la energía que nos proporciona un protón: 2.79*10^-14 eV

T10 - TC comerciales

Anuncio comercial de varias series de equipos de CT de la casa comercial Toshiba.

1.-¿Entendéis todos los "argumentos" que exponen para convencer del interés del equipo (o especificaciones)?.

Con los conocimientos adquiridos en clase son suficientes para comprender los aspectos especificados en el video.

2.- Listarlas.

Aquallion One: Vision Edition.

• Realiza 80-160 cortes de 0,5nm con un tipo de rotación de 275ms.
• Los pacientes reciben dosis del orden del milisiver.
• Reduce la dosis emitida un 20%. Con la reconstrucción iterativa de imágenes en 3D AIDR(Adaptive Iterative Dose Reduction). Y asegura la menor dosis para cada paciente.
• La reconstrucción se realiza a 50 fotogramas por segundo.
• La apertura del Gantry es de 78cm y la camilla pesa unos 300kg. Esta tiene desplazamiento lateral asistido.
• Proporciona imagen a tiempo real, con alta resolución. Lo que ayuda a reducir el tiempo de exposición y proporcionar un diagnóstico más rápido.

Aquallion Prime.

• Permite realizar de 80 a 160 cortes de 0,5nm.
• Compacto y diseñado para ser instalado en espacios pequeños.
• Reconstrucción iterativa de imágenes en 3D AIDR. 
• Apertura del Gantry 78cm y la camilla con soporte 300kg. Desplazamiento lateral asistido.
• Asegura la menor dosis para cada paciente.

Astellion.

• Su característica principal es que es  Aviromental Friendly, reciclable en un 92% y reduce las emisiones de dióxido de carbono.
• Realiza modelos de 16 y 32 cortes de 0,5nm.
• Reconstrucción iterativa de imágenes en 3D AIDR. Se obtiene una reducción del 75% de dosis por cada corte en comparación con otros sistemas.
• Optimizado para la mínima energía, con el máximo rendimiento.
• Tubo con capacidad de 7,5 MHU.
• Generador de 72kW.
• Silencioso.

3.- ¿Qué diferencias hay entre los 3 modelos que se comentan?

Puesto que el objetivo de los tres modelos de TC es el mismo, encontramos que las características fundamentales, es sistema de reconstrucción de imágenes, las técnicas de diagnóstico y la camilla son las mismas. as principales diferencias las encontraríamos en:

• El número de cortes que cada máquina realiza y por tanto su resolución.
• La potencia del equipo (está relacionada con el número de cortes).
• El tamaño del equipo.
• Lo ecológico que es (reciclaje y producción de CO2)
• La dosis producida.
• Nivel de ruido.
• Velocidad de Exploración.

T9 - Dosis TC.

En esta entrada analizaremos las dosis de radiactividad producidas por un TAC convencional.  La unidad de medición en el SI de la dosis absorbida es el Gray (Gy) y el de la dosis efectiva el Sievert (Sv).

Los efectos biológicos sobre la materia viva, atendiendo a la naturaleza del daño que producen, se clasifican en deterministas y probabilísticos. Los efectos deterministas sólo aparecen a partir de una dosis umbral. Por encima de este valor un número muy importante de células muere o deja de dividirse, lo que provoca una lesión morfológica y funcional del órgano o tejido. Dado que las dosis umbrales son muy elevadas (1-2 Gy), no los tendremos en consideración en las exploraciones con TC (sólo aparecen en las prácticas de Fluoro-CT que implican escopia y tiempos mucho mayores). Por lo que se refiere a los efectos probabilísticos, carecen de un umbral de dosis y son fruto de las transformaciones de células no reparadas. La probabilidad de que se produzcan es proporcional a la dosis efectiva recibida y, por tanto, la manera de minimizar su aparición en las técnicas radiográficas consistirá en disminuir la dosis que se imparte al paciente.

Dosis efectivas para las diferentes pruebas diagnósticas de tecnología TC respecto a la radiología convencional . (las dosis anuales por radiación natural se hallan en el rango de 1 a 10 mSv.)

Principales causas de esta sobreexposición no justificada:

1. Repetición de pruebas efectuadas con anterioridad:
2. Solicitud de excesivas pruebas complementarias que en algunos casos pueden proporcionar resultados irrelevantes o muy poco probables.
3. Falta de toda la información clínica necesaria para analizar en profundidad qué se necesita buscar con las pruebas de diagnóstico.
4. Prescripción de exploraciones con una frecuencia mayor a la de la evolución de la enfermedad que, por tanto, no servirán para modificar el tratamiento.
5. Petición de pruebas inadecuadas por desconocimiento de las diferentes técnicas diagnósticas que pueden aplicarse.

Como conclusión: ante equipos tan sofisticados, los parámetros a mejorar para reducir de forma significativa la radiación que recibe el pareciente, tienen más que ver con respetar los procedimientos, la organización y las buenas prácticas. Que con factores técnicos de la máquina.

Trabajo de documentación científica

Síntesis del proceso de búsqueda

Tras una pequeña búsqueda personal por Google, Scholar Google y PubMed. Puesto que el interés personal se centraba en encontrar información sobre el tratamiento del cáncer con protones, pregunté por recomendaciones a mis compañeros de la universidad “AGH University of Science and Technology”, los cuales estudiaron “medical-physics degree” y ahora algunos se encuentran realizando prácticas con los diferentes aceleradores de protones del país. El buscador más utilizado en esta carrera en cuanto a artículos sobre biotecnología se refiere es: NCBI (US National Center for Biotechnology Information). Me di cuenta tras una pequeña investigación por internet que es un buscador de artículos científicos en el campo de la medicina y la biotecnología con gran relevancia a nivel mundial, por lo consecuente veía adecuado su uso para la búsqueda de información veraz.

En el buscador seleccioné PubMed Central® (PMC) “U.S. National Institutes of Health's National Library of Medicine”. Al haber demasiados artículos relacionando con los tratamientos de protones, expertos de tema me recomendaron este filtro para el buscador. Y entre los que me aparecieron, seleccioné uno que explicase bien la técnica, de la forma más completa posible y también la comparase en un caso específico con los aceleradores de fotones que se usan mayoritariamente. Además, como en la visita al centro de Radio-física del complejo hospitalario nos explicaron muy bien el tratamiento del cáncer de próstata, me interesa ver este cáncer en concreto con otro sistema de tratamiento distinto como es la terapia de protones.

(Key words: Prostate cancer, Proton beam therapy, External beam radiation therapy, Intensity modulated radiation therapy)

Título del documento

Proton Beam Therapy for Localized Prostate Cancer 101: Basics, Controversies, and Facts.

Referencia completa

Wisenbaugh, E. S., Andrews, P. E., Ferrigni, R. G., Schild, S. E., Keole, S. R., Wong, W. W., & Vora, S. A. (2014). Proton beam therapy for localized prostate cancer 101: basics, controversies, and facts. Reviews in urology, 16(2), 67-75. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4080851/?fbclid=IwAR2zGwCkRsvtX5jKWhb91E-Ez1qHL-lraDGqTe2NOevA43DE0mfprzHUdfY (Accesed:22/11/2018).

Esquema general del documento

·       Title.

1-     Abstract.

2-     External Beam Radiation Therapy: How It Works.

3-     Protons: A Different Mechanism.

4-     Theoretical Causes for Concern.

5-     Cost.

6-     Effectiveness and Toxicity: Reviewing the Literature.

7-     The Next Frontier.

8-     Conclusions.

Idea general que presenta

El artículo comienza con una explicación rápida del funcionamiento del acelerador de fotones y sigue con una explicación más extensa del funcionamiento del acelerador de protones y las técnicas más innovadoras de tratamiento con este, y sus ventajas e inconvenientes.

Después nos muestra diferentes comparaciones realizada por diferentes centros entre las ventajas e inconvenientes del uso del acelerador de protones frente al de fotones, y de los usos de alta y baja radiación para el tratamiento del cáncer de próstata.

Resumen

PBT (Proton beam therapy), la terapia del cáncer mediante protones es un gran punto de controversia en el mundo de la urología, ya que, al ser nueva y suficientemente cara para solo ser accesible en muy pocos sitios del mundo, no tenemos todavía evidencias claras y suficientemente abundantes de sus ventajas frente a los métodos convencionales.

Teóricamente el tratamiento con protones nos ofrece grandes ventajas en cuanto a la concentración de la dosis en nuestro volumen del cáncer gracias a la curva de distribución de dosis de los protones y a su modo de operación, mediante el cual vamos irradiando pequeñas áreas, no mayores que el tamaño de una punta de bolígrafo. Esto nos ofrece una gran diferencia en cuanto a la relación radiación que recibe el tumor, contra radiación que reciben el resto de los tejidos sanos del cuerpo. Lo cual hace esta técnica mucho más ventajosa para el tratamiento de todo tipo de tumores, en especial los que se encuentran en lugares comprometidos, con órganos sensibles cerca.

Figure 1: Dosimetry plans of various techniques. Radiation dosage across various tissues compared among (A) IMRT, (B) PBT, and (C) IMPT. IMPT, intensity-modulated proton beam therapy; IMRT, intensity-modulated radiation therapy; PBT, proton beam therapy. Reproduced with permission from Trofimov A et al, Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2007;69:444–453.

Ahora bien, el costo significativo de PBT sigue siendo una barrera para su uso generalizado (su construcción ronda los $180 millones). Además, no se han realizado todavía estudios suficientes sobre todos los aspectos y fases de los cánceres que demuestren que su uso es significativamente mejor que los aceleradores de protones o electrones actuales para el tratamiento del cáncer, en concreto el artículo nos muestra el caso de los cánceres de próstata.

T8 - ¿Qué tiene que ver Marí Curie con el pueblo de Piedrabuena?

Mónico Sanchez Moreno (1880-1961), cosiguió diseñar un dispositivo de Rayos-X portable en una maleta, que revolicionó la medicina, al poderse transportar facilmente y fue util en la guerra. Este invento compitió con las patentes de Marí Curie y otros científicos internacionales de la época. Mónico Sanchez nacido en Piedrabuena, decidió intalar su fábrica allí.

T7 - Ejercicio de clase

El ejercicio propuesto acerca de la optimización de una radiografía está desarrollado en esta entrada del blog de Jorge Pascual:

http://ibioiijorge.blogspot.com/2018/11/ejercicio-propuesto-tarea-7.html