Radiómica: convirtiendo imágenes en datos

La radiómica ha surgido como un campo emergente para obtener características de textura e intensidad de imágenes tomográficas, permitiendo calcular valores que dan informaciones de forma objetiva de una imagen. Los valores obtenidos se correlacionan con datos clínicos, obteniendo así una nueva herramienta que está ayudando a mejorar el poder predictivo de las técnicas de tomográficas, beneficiando al campo de la imagenología en inagwbes obtenidas mediante resonancia magnética, la tomografía por emisión de positrones, la tomografía computarízada, ultrasonido y la tomografía computarizada por emisión de fotón único. La radiómica ha mostrado altos índices de correlación con datos histopatológicos, clínicos y en evaluación de estadios, siendo una técnica prometedora en el futuro próximo de la imagenología.

Evaluación de la angiogénesis tumoral mediante imágenes cuantitativas de micro-tomografía computarizada

La angiogénesis tumoral se refiere al proceso de formación de nuevos vasos sanguíneos a partir de vasos cercanos a un tumor y es una característica necesaria para el desarrollo de las células cancerosas. El objetivo de este trabajo fue evaluar la correlación entre parámetros cuantitativos de imagen de micro-tomografía computarizada (micro-CT) realzada por medio de contraste y biomarcadores histológicos de angiogénesis tumoral en un modelo animal de glioma. Se estandarizaron y optimizaron tres protocolos de adquisición de imágenes en términos de la calidad de imagen y dosis absorbida en agua: protocolo de una energía (SE), de energía dual (DE), y dinámico (DCE). Se encontraron correlaciones significativas entre los biomarcadores histológicos y los parámetros de imagen SE (realce, concentración de yodo y volumen relativo de sangre), que sugieren que estos parámetros podrían emplearse como biomarcadores cuantitativos de imagen micro-CT realzada por contraste para describir la angiogénesis tumoral, así como en futuras evaluaciones de su valor diagnóstico, pronóstico o predictivo en modelos animales de cáncer.

Functional network of patients with temporal lobe epilepsy: characterization of the database

Despite 80 years of research in EEG related to epilepsy, the brain dynamics during a seizure has not been entirely explored. There are many controversies about the different methods of analysis, measurement techniques and theoretical hypothesis. Therefore, epilepsy phenomena are still an issue of vivid ongoing research. The goal of this project is to contribute constructively to this area, formulating specific questions, applying different measurement techniques and quantitative analysis based on recent findings. In the present project, a database of EEG and ECG recordings of patients with temporal lobe epilepsy was generated, with the support of the Colombian Neurological Institute and the National Institute of Medical and Nutrition Sciences Salvador Zubirá of Mexico. The records were classified by expert neurophysiologists in the area. The records of EEGs and ECGs were properly preprocessed for their respective quantitative analysis. We studied the variability and the time evolution of the peri-ictal transition of the functional network. Additionally, we investigated if the heart rate time series may serve as a reliable biomarker for the early warning of epileptic seizures. We expect that the outcome of this project will help to deepen and widen the scope about the brain dynamics before, during and after an epileptic seizure. Moreover, to set the feasible link between epileptic seizures and sleep disorders in order to find a biomarker for seizures via ECG recordings.

Dosimetría Monte Carlo de la irradiación de un cultivo celular de glioblastoma con un acelerador lineal de 6 MV

Se describe un modelo de irradiación de cultivos celulares basado en el uso de un acelerador lineal de 6 MV. La determinación de la dosis administrada al cultivo se basó en una simulación Monte Carlo cuidadosamente validada del cabezal del acelerador, seguida de cálculos de transporte de radiación de la dosis relativa en un modelo del ensayo clonogénico que incluye la caja de cultivo celular y el medio de soporte. La dosis absoluta se determinó mediante calibración cruzada del modelo de Monte Carlo con medidas con cámara de ionización a lo largo del eje central de un maniquí de agua. Se utilizó una configuración experimental basada en el modelo de irradiación para obtener curvas de supervivencia de la línea celular humana de glioblastoma multiforme U-373 MG. Nuestros resultados muestran un excelente acuerdo con estudios realizados con 137 Cs reportados previamente en la literatura, con un cociente Gy y dosis de inactivación promedio Gy.

Determinación de la respuesta relativa de dosímetros termoluminiscentes irradiados con electrones de alta energía

En radioterapia se utilizan haces de electrones de alta energía para tratamientos de cáncer de piel de células basales y de células escamosas, irradiación de cuerpo entero para tratar la micosis fungoide, cicatrices queloides entre otros, por lo que es necesario realizar la dosimetría de los haces y, en muchos de los casos, dosimetría in vivo. En este trabajo se presenta la respuesta relativa, calculada usando el código Monte Carlo PENELOPE, de tres dosímetros termoluminiscentes de LiF:Mg,Ti (TLD-100), LiF:Mg,Cu,P (TLD-100H) y CaSO4:Dy (TLD-900) expuestos a electrones de 6 a 22 MeV y se compara con medidas realizadas en el Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición. Los cálculos se realizaron con la geometría usada en el experimento, colocando el dosímetro a la profundidad de referencia de cada haz y registrando la dosis impartida. Además se obtuvo la dosis impartida a un volumen de agua del mismo tamaño que los dosímetros. La respuesta relativa se determinó como el cociente de la dosis impartida al dosímetro entre la impartida al volumen de agua obtenido para cada haz normalizado con respecto al calculado para el haz de 6 MeV. En los cálculos se consideraron los dopantes de los dosímetros. Las respuestas relativas calculadas varían entre 0.97 y 1.03 para TLD-100 y TLD-900 y entre 0.98 y 1 para TLD-100H con incertidumbres menores que el 3% en todos los casos. Las diferencias porcentuales entre las medidas y los cálculos oscilan entre el 0.3 y el 3% para TLD-100, entre el 1 y el 8% para TLD-100H y entre el 5 y el 16% para TLD-900. Las incertidumbres en las medidas para TLD-100 son del 3%, para TLD-100H están entre el 5 y 7% y para TLD-900 entre el 8 y el 17%.

Evaluación numérica de un detector de fibras ópticas centelladoras para tomodosimetría

La garantía de calidad específica para el paciente en tratamientos de radioterapia altamente conformados requiere de verificaciones experimentales de dosimetría 2D y 3D. Sin embargo, los dosímetros utilizados actualmente para estas prácticas presentan limitaciones en las características deseadas. La tomodosimetría es una técnica novedosa que utiliza fibras ópticas centelladoras para medir distribuciones de dosis in situ mediante la reconstrucción tomográfica de proyecciones de dosis. En este trabajo se presenta una evaluación numérica, basada en técnicas de simulación Monte Carlo, del desempeño de un detector de fibras ópticas plásticas BCF-60 de 1 mm de diámetro (Saint-Gobain Crystals) con aplicación en tomodosimetría de campos conformados de intensidad modulada para radioterapia. El modelo considera el transporte acoplado de radiación ionizante en el medio, y la producción y transporte de luz de centelleo en las fibras, de tal manera que permite calcular la contribución de luz de Cherekov a la señal total. La evaluación incluye las propiedades de transferencia del detector como función de las características de diseño, el efecto del muestreo angular limitado y el método de reconstrucción tomográfica en la calidad de los mapas de dosis. EML agradece la beca CONACYT y el apoyo del PCF UNAM.

El futuro de la imagen mamaria con rayos x: más y mejor información

La introducción de detectores digitales en la mamografía, acompañado de avances en la capacidad de computación y en algoritmos de reconstrucción y procesamiento de imágenes han resultado en nuevas modalidades avanzadas, como la tomosíntesis y la tomografía dedicada de mama. En la ultima década se ha trabajado intensamente en varios avances en adquisición de las imágenes y en algoritmos para crear imágenes cuantitativas y dinámicas en estas nuevas modalidades. En esta presentación veremos los avances tecnológicos y en los algoritmos de reconstrucción, procesamiento y análisis de imágenes que prometen mejorar los resultados obtenidos con imágenes de rayos x de la mama. También veremos como anhelamos ampliar la influencia de los rayos x en la clínica mamaria, generando nueva tecnología que resulte en imágenes cuantitativas, funcionales, y, finalmente pasando de la imagen 2D a las 3D y a la 4D.

El Físico de Radiología en el Modelo de Seguridad del Paciente

México aún tiene un número limitado de especialistas en física de imágenes médicas activos en los servicios de radiodiagnóstico. En esta charla revisaremos los elementos del Modelo de Seguridad del Paciente del Sistema Nacional de Certificación de Establecimientos de Atención Médica, identificando los estándares y programas donde la integración del físico de radiología es relevante. Conocer las áreas de oportunidad donde este profesional aporta valor, tanto en lo científico-tecnológico como en la gestión de recursos para la calidad, es esencial para fortalecer su presencia en los servicios de radiodiagnóstico en el país.

Estimación de la dosis interna personalizada en pacientes pediátricos en tratamientos de I-131: Comparación entre el método MIRD y simulación Monte Carlo

La medicina nuclear es de gran importancia para pacientes pediátricos, con aplicaciones en cardiología, oncología, endocrinología y neurología. Realizar cálculos dosimétricos durante una terapia con radionúclidos podría ayudar a optimizar la actividad administrada al paciente y mejorar los resultados clínicos. De acuerdo con el formalismo MIRD, la dosis absorbida promedio en un órgano está dada por el producto de la actividad acumulada en un órgano por un factor de conversión de dosis (conocido como valor S). Los valores S son obtenidos por simulación Monte Carlo (MC) de modelos computacionales antropomórficos, sin embargo, usar estos valores podrían llevar a cálculos erróneos debido a su dependencia con la morfología del modelo computacional usado. El objetivo fue determinar diferencias entre dosimetría personalizada basada en simulación MC y el método basado en valores S obtenido de modelos computacionales en pacientes pediátricos. Seis tomografías computarizadas de pacientes pediátricos de entre 0 y 10 años fueron usadas para segmentar el hueso, cerebro, pulmones, corazón, hígado, riñones (corteza, médula y pelvis renal), bazo, vejiga (pared y contenido), tiroides y cristalinos utilizando ITK-SNAP. Las imágenes segmentadas fueron transformadas a formato de MCNP6 para realizar la simulación MC. Se obtuvieron valores S para I-131 en los órganos segmentados. Los valores S de los pacientes pediátricos obtenidos por simulación MC fueron comparados con los valores S del software OLINDA/EXM 1.0. Adicionalmente, una biodistribución real del I-131 fue considerada para las estimaciones de dosis. Se encontraron diferencias significativas entre los valores S obtenidos de forma personalizada por simulación MC en los órganos de pacientes pediátricos comparadas con los valores S del software OLINDA/EXM1.0. Los resultados de este proyecto podrían ayudar a la optimización de los estudios y a la evaluación de efectos secundarios producidos por la radiación ionizante.

La Maestría en Física Médica de la UNAM: Estadísticas, áreas temáticas, y seguimiento laboral de los graduados

La Maestría en Ciencias (Física Médica) de la UNAM, MFM, fue creada hace 23 años como parte del Posgrado en Ciencias Físicas, PCF. Hasta 2021 han ingresado 202 estudiantes (35% mujeres), se han graduado 159 maestros en física médica (36% mujeres), y han ocurrido 19 bajas vocacionales o académicas (9% de los ingresos). El cuerpo académico consta de 32 tutores que dirigen las tesis y de 22 asesores profesionales, graduados del programa o médicos especialistas, que pueden formar parte de los Comités Tutor. Las actividades académicas teórico/experimentales son impartidas por el cuerpo académico, y las prácticas clínicas, incluida una Residencia Hospitalaria, ocurren en institutos de salud y hospitales públicos y privados asociados. El programa pertenece al Padrón Nacional de Posgrado de Calidad del CONACyT en la categoría Competencia Internacional. La reforma del PCF en 2019 definió las áreas de conocimiento actuales: Física y dosimetría en radioterapia (9 tutores activos, 38 tesis terminadas), Física y dosimetría de imágenes para diagnóstico con rayos-x y radionúcleos (9, 62), Usos médicos de radiación no-ionizante (6, 23), Física biológica (5, 28), e Instrumentación (3, 8). Las últimas 5 cohortes de ingresos han obtenido su grado en un promedio de 2.6 años. Veintinueve graduados se han doctorado (18 %) y realizan investigación como actividad central o conjunta con un trabajo clínico. Del total de graduados, 89 (57%) trabaja como físico médico en un centro de salud; 19 (12%) desempeña un trabajo relacionado con física médica; 14 (9%) cuenta con un nombramiento de investigación en física médica; 13 (8%) estudia un posgrado en México o el extranjero, y 8 (5%) trabaja en actividades no relacionadas con física médica. Con la pandemia iniciada en 2020 disminuyeron drásticamente las ofertas de trabajo clínico en México y 8 de los graduados recientes buscan trabajo. Cuatro graduados (3 mujeres) han obtenido certificación internacional (IMPCB) como físicos médicos.

Ultrasonido cuantitativo por pulso-echo: hacia la aplicación clínica extendida

Las técnicas de ultrasonido cuantitativo por pulso-echo permiten caracterizar estructural y funcionalmente el tejido sano y/o enfermo de manera objetiva a través de la cuantificación de propiedades acústicas del tejido. Algunas de estas técnicas tienen el potencial de brindar información a nivel submilimétrico, superando los límites de resolución espacial de la imagen por ultrasonido convencional. La información obtenida a través de estas técnicas puede utilizarse para mejorar la exactitud y precisión del diagnóstico por imagen, así como para evaluar la respuesta del tejido a diversas intervenciones. En esta plática se presentarán los principios básicos de algunas de estas técnicas, así como esfuerzos de diversas organizaciones profesionales, como la Alianza de Biomarcadores de Imagen Cuantitativa y el Instituto Americano de Ultrasonido en Medicina, para estandarizar su implementación comercial y extender su aplicación clínica.

Braquiterapia adaptativa guiada por imagen en el tratamiento de carcinoma Neuroendocrino: Dosimetría in-vivo, planeación y tratamiento

La braquiterapia adaptativa basada en imágenes 3D (tomografía, resonancia magnética y PET-CT) permiten en la práctica clínica planear con mayor precisión la dosis de prescripción con un enfoqué personalizado a cada paciente, de igual manera la dosimetría in-vivo ha podido determinar la dosis absorbida en tiempo real, lo que implica detectar con oportunidad errores debido a fallas del equipo, en el cálculo de la dosis, en el posicionamiento del aplicador y cambios en la anatomía del paciente. El objetivo de este trabajo es dar a conocer la implementación y resultados de la dosimetría in-vivo en el tratamiento de un carcinoma NeuroendocrIno. El tratamiento se impartió en el servicio de Radioterapia del Hospital Central Militar, con un equipo de braquiterapia HDR con Cobalto-60 SagiNova, el plan de tratamiento se realizó en el TPS SagiPlan 2.3, el aplicador utilizado fue un catéter flexible de 300 mm, para la dosimetría in vivo se ocupó un dosímetro semiconductor T9113 y un electrómetro VIVODOS de la marca PTW. La localización del tumor residual se realizó con un estudio PET-CT de cráneo, para la colocación del catéter flexible y el diodo semiconductor se ocupó una nasofibroscopia, ya colocado el sistema se inmovilizo con una máscara termoplástica y se realizó la simulación con imágenes tomográficas, la dosis de prescripción fue de 36 Gy en 12 sesiones al tumor residual, las lecturas de dosis entre sesiones tuvieron una diferencia porcentual menor al 1.5 % lo que mostró buena reproducibilidad con el sistema propuesto. la diferencia porcentual promedio de las lecturas dosimétricas en comparación con la dosis del TPS fue de 9.5% diferencia que concuerda con lo descrito en la literatura para este tipo de dosimetría, con los resultados mostrados se concluyó que el método propuesto proporciona una nueva alternativa segura en el tratamiento de este tipo de patologías y resalta la importancia de la incorporación de sistemas de dosimetría in-vivo en este tipo de tratamientos.

Dosimetría indirecta de $^{225}$Ac-Octréotido para radioterapia alfa dirigida en pacientes con tumores neuroendocrinos

Introducción: La terapia alfa dirigida (TAD), es una modalidad de radioterapia interna que combina el uso de un radionúclido emisor alfa de alto LET y corto alcance, marcada con una molécula de reconocimiento específico que tiene afinidad por moléculas sobreexpresadas en células de cáncer. Sin embargo, para el $^{225}$Ac, debido a la baja probabilidad de emisiones gamma, la actividad administrada, así como la tecnología actual de procesamiento y obtención de imágenes nucleares, la evaluación dosimétrica no es factible. Un método indirecto para obtener información biocinética y radiofarmacocinética de moléculas marcadas con $^{225}$Ac es a partir del par teranóstico $^{225}$Ac/$^{99m}$Tc-Octréotido. Metodología: Se adquirieron imágenes planares 2D y SPECT/CT y partir de la técnica de cuantificación híbrida, se obtuvieron los factores de corrección que se aplicaron a las adquisiciones planares para obtener datos farmacocinéticos. Como los modelos se obtuvieron a partir de imágenes donde se utilizó el $^{99m}$Tc, se corrigieron considerando la λ del $^{225}$Ac. Con los datos obtenidos y utilizando el formalismo MIRD, se calculó la dosis absorbida por unidad de actividad administrada utilizando el software OLINDA/EXM. Finalmente, se determinó la dosis máxima tolerada debido al radiofármaco terapéutico, considerando que los órganos en riesgos no superen la dosis máxima permisible. Resultados y discusiones: En el primer paciente, se observó que la dosis por unidad de actividad administrada en riñón fue 165% mayor que la obtenida por el método híbrido. En hígado, bazo y lesión tuvieron un comportamiento opuesto. Se observó que el método 2D las subestimó por un factor de 1.27, 1.12 y 2.60, en comparación con el método híbrido. Conclusiones: El método 2D tiende a subestimar y sobrestimar las actividades y las dosis absorbidas en órganos y lesiones de interés, dando a inexactitudes en los cálculos dosimétricos. Las inexactitudes se redujeron utilizando un enfoque híbrido.

Reconstrucción de tumores en mamografías mediante análisis de datos

La mamografía es actualmente una de las herramientas imprescindibles para la detección temprana de patología mamaria. Se trata de un método de diagnóstico por imagen que conlleva radiación ionizante, cuyos resultados presentan una sensibilidad para detección de cáncer de mama de entre el 61 y el 95%, siendo inferior en pacientes con mamas densas, donde se estima que el 10% de los tumores no son visibles en el estudio. En este trabajo se recopilaron un total de 90 mamografías obtenidas de la base de datos mini-MIAS, que presentan diferentes clasificaciones de acuerdo a BIRADS. Dichas imágenes se convirtieron en histogramas 2D, utilizando el sistema ROOT V. 6.23/01 para análisis de datos, a fin de ser examinadas de acuerdo a la distribución de valores de intensidades llevando a cabo la caracterización y optimización para realizar cortes en cierto umbral de un valor promedio de bin en tejido sano para la posterior identificación y reconstrucción del tumor para cualquier mamografía.

Caracterización en Geant4 de tres geometrías de PET

La tomografía por emisión de positrones (PET) es una técnica de Medicina Nuclear para crear imágenes moleculares con finalidad de prevención, diagnóstico, terapéutica e investigación médica. La formación de imágenes PET está basada en la detección de radiación proveniente de una cantidad minúscula de un radiofármaco administrado a un paciente. Un PET convencional cuenta con un sistema de detección regularmente en anillo, configurado por unidades independientes denominados detectores centelladores, que trabajan en coincidencia y su sistema tiene un acoplamiento óptico entre un cristal de centelleo y un fotodetector. Se requieren detectores con ciertas características como: eficiencia de detección alta, buena resolución espacial y temporal, que posean la capacidad de identificar la energía de la radiación incidente y buena sensibilidad. La dificultad radica en encontrar un compromiso entre los distintos parámetros, ya que unos son interdependientes. El objetivo de este trabajo es caracterizar diferentes tipos de PET para animales pequeños. Se exploran dos diferentes topologias y las dimensiones de los cristales individuales en los detectores de centelleo. La metodología realizada en este trabajo consiste en una serie de simulaciones utilizando el software Geant4, versión 10.06. El cual, es un software que simula la interacción de la radiación con la materia, lo que nos ayuda a caracterizar y proponer modelos para su optimización experimental.

Síntesis y caracterización de Al2O3 y BaAl2O3 dopado y sin dopar con Ce, mediante proceso Sol-Gel, para posible aplicación en dosimetría termoluminiscente

El uso de materiales termoluminiscentes es de gran importancia para construir equipos en el campo de dosimetría radiológica y/o diagnóstico médico. El análisis de sus propiedades termoluminiscentes se realiza a través del análisis de las curvas de brillo que pueden describirse completamente por medio de sus parámetros geométricos. Para esto se utilizan distintos métodos que sirven para poder obtener información sobre parámetros cinéticos significativos como son la energía de activación o profundidad de trampa E, el factor de frecuencia s y un orden cinético b. En este trabajo se presenta el análisis de los datos experimentales para una curva de brillo experimental con varios métodos para los cristales BaAl2O3 y BaAl3O3: Ce. Esto para obtener los parámetros cinéticos antes mencionados y por tener estos materiales fuertes aplicaciones en el campo de la física médica y la física de materiales. Este análisis se realizó creando un código en el programa Mathematica con la finalidad de estudiar materiales TL con un posible uso en aplicaciones médicas de protección radiológica de personal ocupacionalmente expuesto (POE) a la radiación.

Predicción de bio marcadores de riesgo metabólico a través del estudio de redes en estado de reposos de IRMf de pacientes infantiles con obesidad

Recientemente varios estudios han sugerido una asociación directa entre la cognición humana y los patrones de conectividad funcional y estructural en el cerebro humano obtenidos mediante las mediciones de Imagen de Resonancia Magnética Funcional en estado de reposo (IRMf-ER). Las imágenes de ER permiten caracterizar el funcionamiento cerebral de un paciente. Es por esto por lo que la combinación de estudios de resonancia junto con valoraciones psicológicas de depresión, habilidades cognitivas e inteligencia pueden dar una descripción detallada del estado mental de un voluntario. En este trabajo, se propone realizar el estudio de Redes en estado de reposo (RER) obtenidas de IMRf y correlacionarlas con los diferentes resultados de pruebas clínicas de análisis de citocinas, pruebas de coeficiente intelectual y de depresión. Partimos de Redes en Estado de Reposo identificadas para dos grupos de estudio de una población infantil (con obesidad y peso normal), con el fin de identificar si la obesidad y sus características metabólicas se asocian con la función cognitiva en niños de edad escolar. Para el procesamiento funcional de imágenes se utiliza el mapeo paramétrico estadístico (SPM) y GRETNA, que permite preprocesar datos de IRMf- ER, el análisis y la estadística de la red y construir redes cerebrales funcionales intrínsecas, se realizan comparaciones estadísticas de las diferencias entre grupos en las métricas de la red y se examinan las relaciones entre las propiedades de la red y otras variables de interés.

Búsqueda de biomarcadores en imágenes hepáticas de infantes utilizando redes neuronales convolucionales

Las imágenes de resonancia magnética permiten cuantificar con precisión y monitorear el contenido de grasa hepática. Además, representan una importante herramienta para el diagnóstico de múltiples patologías, entre ellas problemas hepáticos en niños tales como el hígado graso simple y la esteatohepatitis no alcohólica. En este trabajo se analizaron imágenes de resonancia magnética hepáticas de dos grupos de estudio (niños con normo-peso y niños con obesidad). Esto a fin de distinguir las características de las imágenes pertenecientes a niños obesos y normo-peso. Se buscarán marcadores biológicos en los dos grupos de estudio que tengan un comportamiento dispar. Para ello se emplearán redes neuronales convolucionales ya que han resultado ser muy eficientes como clasificadores de imágenes médicas en el pasado. Con ellas se pueden destacar aspectos y variables radiómicas en las imágenes que un especialista podría no observar a simple vista.

Caracterización de la Resolución Temporal Intrínseca de un centelleador LYSO utilizando Geant4

El campo de la Medicina Nuclear se caracteriza por emplear radiación para la detección, diagnóstico y tratamiento de padecimientos que afectan los órganos del paciente mediante la generación de imágenes tridimensionales que permiten observar la actividad biológica de estos. Este tipo de estudios convencionalmente utilizan escáneres tipo Possitron Emission Tomography (PET), formados por detectores de centelleo, la efectividad de detección está determinada por parámetros como la eficiencia de detección, la sensibilidad y la resolución temporal entre otros. 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 de un fotomultiplicador de Silicio denominada como scorer, esta área actúa como un contador de fotones ópticos y permite obtener el tiempo que tardan en incidir en el scorer desde su creación en el centelleador. Se presentan los resultados de la resolución temporal obtenida mediante simulaciones en Geant4 variando el tipo de partícula incidente, las dimensiones del cristal y del scorer y el porcentaje de material reflejante que cubre el cristal simulado.

Simulación de un Tomógrafo de Impedancia Eléctrica (TIE)

La tomografía de impedancia eléctrica es una herramienta de carácter no invasivo, sin radiación y continua utilizada para el monitoreo de la ventilación y de la perfusión de la estructura pulmonar, se fundamenta en la impedancia, una variable física que describe la resistencia al paso de corriente que ejerce un cuerpo inanimado (minerales) o un tejido biológico (bioimpedancia) en función de sus características. En este caso la TIE en la monitorización pulmonar se basa en la medición repetida de los voltajes superficiales resultantes de una inyección rotatoria de corriente alterna de alta frecuencia (50–80 kHz) y baja intensidad (5–10 mA) que circula entre electrodos, estos deben ser colocados alrededor del tórax. Los datos de voltaje obtenidos en la superficie del cuerpo se utilizan para calcular la distribución de la impedancia eléctrica dentro del tórax. Este proceso se denomina reconstrucción de imágenes, ya que los valores de impedancia regional calculados se pueden utilizar para generar imágenes transversales, es decir, exploraciones de su distribución torácica. Con estos fundamentos en mente, la simulación consiste en la reconstrucción de imágenes y valores esperados de un monitoreo pulmonar, inicialmente se definió un volumen para la forma de pulmones. En este caso 12 electrodos son colocados únicamente en una región, se analiza esa superficie, se simula la información que se espera recibir de un TIE al aplicarlo a una región torácica. Posteriormente al introducir una corriente y voltaje en el programa se analizan datos reales de los cuales se puede obtener un mapa de resistencias interno debido a la ley de Ohm, pues se conocen los valores de la corriente y el voltaje. Así la simulación ofrece un análisis visual para la exploración en los tejidos internos y un monitoreo de la región pulmonar con base a su impedancia.

Nuevas técnicas de caracterización para EEG focales basadas en análisis fractal

La epilepsia es una enfermedad neuronal grave según datos de la OMS afecta a más de 50 millones de personas a nivel mundial, en México se registran aproximadamente de 2 millones de pacientes. La epilepsia se caracteriza por la interrupción repetida y breve de la conciencia, con o sin convulsiones asociadas a la actividad eléctrica anormal en el cerebro (crisis epilépticas). En este trabajo se comparan los resultados obtenidos para caracterizar señales electroencefalográficas (EEG) en un grupo de pacientes con epilepsia focal, farmacorresistentes y candidatos a operación y los obtenidos al simular EEG epilépticas a través de un modelo de osciladores caóticos acoplados. La caracterización se realiza con distintas técnicas de análisis no lineal y se discute la viabilidad del modelo de simulación.

Comparación de los parámetros índice de masa corporal y dos parámetros de dominio del tiempo de la Variabilidad de la Frecuencia Cardiaca en una muestra de población mexicana

Hoy en día se requieren de indicadores de salud para prevenir enfermedades. El índice de masa corporal (IMC) es un factor para diagnosticar la obesidad; aceptado por la mayoría de las instituciones de salud. Clasifica a las personas como normales (N), sobrepeso (SP) y obesidad tipo I, II y III (O). La variabilidad de la frecuencia cardíaca (VFC) es la variación del tiempo entre los intervalos RR en un tiempo definido. La disminución de la VFC se asocia a emociones negativas, mala condición física y psicológica. Una mayor variabilidad se traduce en mayor salud y bienestar. Los parámetros del dominio en el tiempo de la VFC que analizaremos son: el intervalo RR promedio (RR) y la desviación estándar de los mismos (SDRR) en un registro electrocardiográfico de 5 minutos. En congresos anteriores propusimos los valores del RR y SDRR para diferentes condiciones físicas (excelente, buena y normal). El objetivo del presente trabajo es mostrar que personas con un IMC de sobrepeso tienen parámetros de RR y SDRR de condición física normal, buena o excelente. Se trabajó con 107 hombres y 143 mujeres de diferentes edades (15 a 83 años). Se les aplicó un cuestionario para obtener datos de peso y altura para determinar su IMC, y sus antecedentes deportivos (deportes practicados anterior y actualmente). Se les tomó un registro sentados por 5 minutos de su electrocardiograma (ECG), por la mañana. Al graficar la SDRR vs el promedio RR, obtenidos del ECG, definimos diferentes zonas de condición física para distintos rangos de edad, indicando para cada caso el IMC. Los resultados muestran que personas con un IMC de SP inclusive de O, pero que han practicado deporte, tienen valores de RR y SDRR normales, buenos o excelentes, en todas las edades. Concluimos que el valor de IMC no refleja completamente el estado de salud de las personas. Deben emplearse nuevos indicadores para dar un diagnóstico más seguro de la condición de las personas.

Estudios en Geant4 para la obtención de la resolución temporal intrínseca en los límites de las dimensiones de un centellador BC404

La resolución temporal (RT) es una característica importante de un detector, debido a que permite distinguir entre dos eventos. La mayoría de los detectores tienen un valor de RT entre nanosegundos y picosegundos, por lo tanto un valor bajo de RT puede distinguir entre dos eventos muy cercanos en tiempo. Para el caso de detectores de centelleo, se define la resolución temporal intrínseca (RTI) como la variación del valor más probable del tiempo de llegada de los fotones ópticos al área sensible de un fotodetector (Scorer).Por lo cual, la RTI depende de la geometría y tamaño del centellador, el área y número de Scorers así como de su localización en el centellador. En este trabajo se obtuvo el valor de la RTI, mediante simulaciones en Geant4, para cuatro fuentes radioactivas: Cobalto 60, Sodio 22, Cesio 137, Estroncio 90 y muones de 1 GeV. Finalmente, el plástico centellador simulado fue Bc404 de dimensiones 20X20X3 mm$^3$, es decir, se trabajo en el límite de dimensiones recomendadas por el fabricante. Se obtuvo que la RTI (y por tanto la RT) son consistentes para todas las fuentes (y por tanto energía), debido a las dimensiones del centellador.

Estudio de las fibras ventriculares del corazón por medio de la técnica del Tensor de difusión por Resonancia Magnética

Introducción: El Tensor de Difusión[1], es una técnica avanzada de la IRM, a través de esta técnica se analiza el movimiento de las moléculas de agua presentes en los cardiomiocitos, lo permite obtener la tractografía de las innumerables fibras del corazón. La Ley de Fick permite entender el fenómeno de difusión, asimismo el desarrollo de un modelo probabilístico del movimiento de las moleculas de agua en el corazón. Metodología: Para la obtención de las imágenes por RM de los corazones se utilizaron los siguientes parámetros equipo de RM Siemens 3T, para los 3 corazones post mortem y un voluntario in vivo, respectivamente: Secuencia: EPI, TR= 8200 y 100 ms, TE= 95 y 123 ms, b = 700 y 350 s/mm2. La obtención del tensor de difusión se realizó por el software TrackVis. Resultados: El valor de FA medido en la pared exterior del ventrículo izquierdo de los corazones post mortem es de 0.396507±0.1781a.u. Por otra parte, en la pared exterior del ventrículo derecho se obtuvó 0.297482±0.0687a.u. Para el corazón in vivo se obtuvo el valor de FA en las aurículas derecha e izquierda 0.706201 ± 0.275888 y 0.776082 ± 0.077292a.u. respectivamente, y el valor de FA en los ventrículos derecho e izquierdo 0.788345 ± 0.285515 a.u. y 0.800337 ± 0.27384 a.u. respectivamente. Discusión y conclusiones: Existe una diferencia de difusión en los cardiomiocitos, de los ventrículos derecho e izquierdo respectivamente, a si mismo, las fibras de las paredes del ventrículo izquierdo se contraen más que las fibras derechas[3], en los ciclos de sístole y diástole, por lo que esiste un mayor esfuerzo por parte de un ventrículo que del otro, esto permite tener una cuantificación de los valores de FA cuando las fibras se encuentran contraídas o expandidas, logrando que se pueda estudiar una posible cardiopatía. Referencias: 1 Jones DK, Leemans A. Meth Mol Biol. 2011 2 Weickert, J. (1998). (1.a ed.). B.G. Teubner Stuttgart. 3 Sperelakis. Elsevier Gezondheidszorg.

Conectoma cerebral por Difusión en poblaciones infantiles control vs con problemas de obesidad en correlación con glucosa sanguínea

Dentro de las técnicas de la Imagenología por Resonancia Magnética (MRI), encontramos una técnica llamada Imágenes por Tensor de Difusión. Ésta técnica es usada para caracterizar la difusión de moléculas extracelulares de agua o el movimiento Browniano que resulta de la energía térmica que portan estas moléculas [1]. Esta técnica ha sido la base para modelar las interconexiones de las zonas de materia gris a través de la materia blanca cerebral, este modelo es conocido como conectoma humano [2]. La muestra consistió en 63 niños controles, 14 con sobrepeso y 65 con problemas de obesidad, con una edad media de (8.31  1.18) años. Se clasificaron de acuerdo a su Índice de Masa Corporal como pacientes normopeso, sobrepesos y obesos en acuerdo con la Norma Oficial Mexicana NOM-008-SSA3-2016. Se utilizó un escaner SIEMENS Skyra de 3 Teslas del Hospital Infantil de México Federico Gómez, con una bobina de cráneo de 32 canales con tecnología de multi-imágenes simultáneas, tiempo de escaneo 8:56 minutos, secuencia de difusión EPI, 128 direcciones de muestreo de difusión, TE/TR = 106/3200ms, b de 1000 s/mm2. Se usó el software DSI Studio (http://dsi-studio.labsolver.org/) para el análisis de la imágenes. Se estudiaron los parámetros de difusión: difusividad axial(AD), difusividad media(MD), difusividad radial (RD), anisotropia fraccional (FA), anisotropía fraccional generalizada (GFA) y anisotropia cuantitativa (QA) resultando en una correlación negativa entre los valores de AD, MD y RD, así como una correlación positiva en la FA con respecto a los niveles sanguíneos de la glucosa, los parámetros GFA y QA no mostraron resultados estadísticamente significativos(FDR<0.05). Esto podría mostrar una posible afectación en 16 zonas de materia blanca cerebral (como las vías motoras, los giros cingulados, y vías de asosiación como el fascículo inferior fronto occipital) debido a el aumento de glucosa [3] en la materia blanca cerebral.

Simulación de la fuerza magnética en una artroplastia de rodilla para un scanner de Imagen por Resonancia Magnética. Implicación en la seguridad del paciente

Introducción: La resonancia magnética se ha convertido en una de las técnicas de imagenología más importantes de la medicina [1]. Sin embargo, la presencia de un material magnético dentro del imán superconductor puede comprometer la seguridad del paciente. Las artroplastias de rodillas están hechos de distintos materiales magnéticos, lo que conduce a comportamientos cualitativamente diferentes al exponerse a campos magnéticos intensos [2] como una fuerza de atracción o calentamiento debido a las corrientes que se propagan en los materiales magnéticos. En este trabajo se presenta el cálculo de la fuerza magnética para implantes con distintas composiciones, utilizando los mapas de gradiente espacial del campo de acuerdo con las guías mecánicas de los distintos fabricantes. Metodología: Se toma como ejemplo un paciente para el que se adquirieron imágenes de cráneo, abdomen y rodilla. El modelo se construyó variando la composición de la prótesis para distintos materiales como titanio, aleaciones con hierro y cobalto-cromio. Se calculó la fuerza para una población con alturas en el rango de 1.5m a 1.8 m, y simulando estudios de imagen de cráneo, abdomen y rodillas. Tomando el momento dipolar magnético inducido en un campo magnético homogéneo el momento dipolar experimenta una fuerza de F=(2Xm/mu)B(dB/dz) donde X es la susceptibilidad magnética, m la masa, mu es la permetibilidad del vacio, B el campo magnetico y dB/dz el gradiente de campo.. Conclusiones: No todos los materiales metálicos son aceptados biológicamente por parte de los tejidos del cuerpo humano, siendo los metales y aleaciones más utilizados y cumplen con los requisitos necesarios los metales basados en aleaciones de hierro, cobalto y titanio. Encontramos que los materiales con una masa de hierro mayor a 0.5 con un dB/dz no mayor a 6 T/m. Se consideran peligrosos para introducirlos en un equipo de RM. [1] Brown et al, Segunda Edición, Blackwell, 2014 [2] Schenck JF. J Mag Res Imag. 2000 Jul

Daño indirecto al ADN por radiación en función de la temperatura: un estudio usando Monte Carlo Track-Structure

La hipertermia consiste en la elevación de la temperatura del tejido biológico de manera local para inducir radiosensibilidad. Desde el punto de vista físico-químico, el método de Monte Carlo puede coadyuvar a elucidar el mecanismo involucrado en la radiosensibilidad inducida por la hipertermia. En este trabajo, se investigó el efecto de la temperatura en el número de rompimientos dobles de ADN que inicia el efecto biológico de la radiación. $\\$ Se extendió el método de cinética de reacción del software radiobiológico TOPAS-nBio, para incluir dependencia con la temperatura de 0° C a 90 °C. Para esto, se utilizaron datos experimentales para de las tasas de reacción y coeficientes de difusión en función de la temperatura de las especies químicas radioliticas. Se verificó la implementación mediante la cuantificación del valor G al comprarlos con valores de la literatura. Finalmente, se utilizó un modelo geométrico del plásmido pUC19 (2686 bases pares) irradiado con fotones de cobalto-60. Y se obtuvo el número de rompimientos simples y dobles en función de la temperatura. Estos resultados, se compararon con datos publicados. $\\$ Para el rango de temperatura estudiada, los valores G reprodujeron de forma razonable el comportamiento de los datos experimentales. En particular, el valor G de los radicales •OH se incrementó 23.53% de 20°C a 40°C. Para este rango de temperatura, el número de DSB a 5 y 50 Gy crecieron en un factor de 3.845 y 2.946 veces, respectivamente. $\\$ Se cuantificó teóricamente la contribución físico-química de la hipertermia en el daño por radiación al ADN con TOPAS-nBio.

Caracterización de la SSDE impartida a pacientes en estudios de CT de cráneo, tórax y abdomen, realizados en el Instituto Nacional de Cancerología (INCan)

Introducción: Los indicadores más utilizados para dosis impartida por CT es el índice de dosis volumétrico (CDTIvol) y producto dosis longitud (DLP). El primero indica la dosis promedio impartida en un corte, el segundo a lo largo de la longitud irradiada. Ya que el CDTIvol utiliza discos de acrílico de 32 cm y 16 cm para su determinación, no toma en cuenta las variaciones en el tamaño del paciente, el cual influye significativamente en la dosis impartida. En consecuencia, surge el concepto de estimación de dosis específica por tamaño (SSDE) que es el CDTIvol corregido por el diámetro del paciente. Objetivo: Caracterizar la SSDE impartida a pacientes en estudios de CT de cráneo, tórax y abdomen, realizados en el Instituto Nacional de Cancerología (INCan). Metodología: Con una muestra de 40 pacientes para cada protocolo de cráneo, abdomen y tórax del INCan se estimó el valor promedio de SSDE. Se utilizó el valor de CDTIvol multiplicado por el factor de corrección señalado en el reporte 204 de la Asociación Americana de Física Medica, las mediciones del diámetro del paciente se realizaron en dirección AP y LA. Cada medición se repitió tres veces. También se estimó la dosis efectiva (DE) promedio para cada protocolo aplicando al DLP un factor de conversión dado por la Comisión Europea. Resultados: Los valores promedio de SSDE y DE son 17.1±1.7 mGy y 0.16±0.01 mSv para abdomen, 15.3±1.5 mGy, 0.11± 0.01 mSv para tórax y 80.3±8.0 mGy y 0.30 mSv para cráneo, respectivamente. Este último valor de SDDE se encuentra por encima de lo reportado en la literatura (53±15 mGy) en un 40%. Ya que la diferencia entre el CDTIvol y SSDE es de 2.6%, el factor de corrección no proporciona información adicional para este protocolo. Los valores de CDTIvol en protocolos de abdomen y tórax son inferiores al SSDE en un 30% y 15%, respectivamente. Se observó que la mayor contribución de incertidumbre es la medición en dirección AP y LA.

Conectometría en pacientes con Trastornos en el Desarrollo del Lenguaje y pacientes con Trastorno del Espectro Autista

Las Imágenes por Resonancia Magnética (IRM), tienen modelos, como el tensor de difusión o la conectometría, que mapean la materia blanca y sus correlaciones con variables de estudio1. Los Trastornos en el Desarrollo de Lenguaje (TDL) y los trastornos del espectro autista (TEA), no se han estudiado a detalle en pacientes pediátricos mexicanos usando estas técnicas. Metodología Se estudiaron 41 pacientes (controles, TDL y TEA), en un resonador de 3T, se uso DSI-studio para analizar los fascículos: arcuato, superior longitudinal, medio longitudinal, inferior longitudinal, inferior fronto occipital y uncinado en ambos hemisferios cerebrales, midiendo sus parámetros de anisotropía fraccional (FA), difusividad media (MD), axial (AD) y radial (RD), así como para generar las conectometrías entre los grupos. Resultados Se encontraron diferencias significativas entre los pacientes control y los TEA, en el fascículo arcuato izquierdo. Entre los controles y los pacientes con TDL fue en el fascículo superior longitudinal derecho. En el arcuato fue en la MD y AD. Mientras que en el superior longitudinal fue la MD y RD. Las correlaciones por conectometría (FDR<0.05) encontradas fueron en el cuerpo calloso, cerebelo izquierdo y derecho, el pedúnculo cerebelar medio y el tracto frontopontino. Discusión y Conclusiones El cuerpo calloso2 puede influir en la lateralización del lenguaje, mientras que la región cerebelosa contralateral al hemisferio dominante puede participar en la fluencia semántica y fonética3 Los trabajos en la literatura se han realizado en pacientes hablantes de otro idioma, mientras que en este trabajo se generó información de hablantes hispanos. Aunque la muestra de pacientes es pequeña, es lo suficientemente valiosa para generar un antecedente respecto a población pediátrica mexicana. Bibliografía 1 Yeh Fang-Cheng, et. al. NeuroImage 125, 2016. 2 Banich, M. T. (1995a). MIT Press, Cambridge pp. 427–450. 3 Arasanz, C. P et. al. (2012). Cortex, 48.

Comportamiento de campos electromagnéticos en medicina

Introducción En este trabajo se presenta un modelo del comportamiento de la densidad de flujo de campo magnético (DFCM) utilizado en tratamientos clínicos con radiofrecuencia [1]. En la literatura se reporta que usando frecuencias ultrasónicas o de radio es posible hacer resonar átomos o moléculas con determinadas frecuencias [2]. Metodología Utilizando el programa Comsol Multiphysics se realizó la simulación de 2 conjuntos de 6 y 8 antenas de 2cm de radio y con 132.57MHz cada una, ubicadas en el perímetro de un cilindro de 10cm de radio. El software calcula la DFCM usando el método de elementos finitos para la aproximación de soluciones de ecuaciones diferenciales parciales. Resultados Se obtuvo la DFCM en una esfera de 0.5cm de radio colocada en el isocentro simulando un tumor canceroso con valores máximo y mínimo para 8 antenas son 1.92×〖10〗^(-6) T y 1.36×〖10〗^(-7) T respectivamente. El efecto de los campos magnéticos estáticos, solos o en combinación con los de baja frecuencia con intensidad de más de 1mT influyen en la cinética de las vías de señalización celular ya que tienen un efecto en el movimiento de espín de los electrones de átomos y moléculas con electrones no apareados [3]. Conclusión La distribución de las antenas sobre el cilindro permite tener una DFCM constante y por lo tanto una frecuencia de resonancia que puede compararse con la de algunas células cancerosas y así modificar la forma en que responden a tratamientos. Referencias [1] Joan Vidal-Jove, et al. (2015) “USgHIFU for malignant tumors: survival advantage in stage III and IV pancreatic cancer”. Hospital University Mutua Terrassa, Spain. [2] Falone, S., et al. (2018). ELF Magnetic Fields and Redox-Responsive Pathways Linked to Cancer Drug Resistance: Insights from Co-Exposure-Based In Vitro Studies. Frontiers in public health. [3] Tofani, S., et al. (2001). Static and ELF magnetic fields induce tumor growth inhibition and apoptosis. Bioelectromagnetics.

CALMECAC: Una base de datos para redes fisiológicas

La homeostasis es el mecanismo fundamental que sustenta la salud, reflejando el equilibrio entre robustez y adaptabilidad a las perturbaciones. En este sentido la enfermedad y la vejez o vivir en condiciones extremas generan desviaciones, y por lo tanto la pérdida de la homeostasis. En las mujeres este proceso depende de la fase del ciclo menstrual. El registro continuo de series de tiempo fisiológicas nos permite encontrar biomarcadores que evidencian todos procesos que intervienen en la homeostasis. El presente protocolo tiene la finalidad de desarrollar biomarcadores homeostáticos a través de la construcción de una red fisiológica para sujetos sanos basado en el registro de variables fisiológicas asociadas al ciclo circadiano, al sistema nervioso autónomo, cardiorrespiratorio, cardiovascular, circulatorio, termorregulador, y para las mujeres el ciclo menstrual. El registro se realiza durante un mes, de forma continua por medio de dos dispositivos: Fitbit charge 3 (frecuencia cardíaca y pasos) y Kronowise (actigrafía, temperatura y exposición a la luz), y todas la mañanas se harán mediciones de medidas antropométricas y signos vitales, además de series de 5 minutos de una prueba de esfuerzo fisiológico para tres condiciones diferentes (clinostatismo, respiración rítmica controlada a 0,1 Hz y ortostatismo) añadiendo un oxímetro y un bioharnes. Los cambios resultantes en la red fisiológica de cada condición indican cómo se acopla cada función para mantener la homeostasis. Como resultado, se generará una base de datos mexicana que incluye signos vitales, datos antropométricos y series de tiempo fisiológicas de sujetos jóvenes masculinos y femeninos, lo que podría ayudar a comprender la homeostasis humana y será un punto de referencia para encontrar biomarcadores que puedan ayudar a alertar cuando surge una enfermedad crónico-degenerativa. El nombre de la base de datos es “CALMECAC”, inspirado en la escuela azteca para jóvenes nobles

Determinación de dosis absorbida dispersa en tomoterapia, con respecto a radioterapia de arco de intensidad modulada, para evaluación de tratamiento de meduloblastoma

Propósito: Tanto la terapia volumétrica de arco de intensidad modulada (VMAT) como la terapia helicoidal (HT), administran radiación mediante haces en rotación con colimadores multihojas. Este estudio reporta, una comparación de dosis dispersa en OAR para un tratamiento estándar de irradiación eje cráneo-espinal utilizado para el tratamiento de meduloblastoma. Métodos y Materiales: Para este propósito se utilizó un maniquí antropomórfico el cual fue simulado para la obtención de imágenes tomográficas para segmentación del volumen tumoral de planificación (PTV) y órganos de riesgo (OAR). Posterior a la segmentación de estructuras, se generaron los planes de tratamiento para cada sistema, los cuales cumplieron las metas clínicas siendo aprobados para la irradiación. Para la estimación dosimétrica en OAR, en las secciones transversales del maniquí se posicionaron películas radiocrómicas EBT3 para la estimación dosimétrica en OAR. Además, se utilizó dosímetros OSL en la parte externa del maniquí para la medición de la dosis en cuerpo. Resultados: Para este caso el beam on time en VMAT es de 12.75 min y para HT de 14.4 min. HT probo tener una mejor homogeneidad de dosis en PTV (7.63% para VMAT y 5.3% para HT), con la dosis máxima de (111.66% para VMAT y 109.02% para HT). Los números de conformación de dosis fueron comparables, siendo VMAT superior a HT (0.67 vs. 0.63). La dosis dispersa por radiación a los OAR, en estas dos técnicas fueron comparables, y la HT mostró dosis más bajas para estructuras críticas. Conclusión: Ambas técnicas crearon planes con alta conformidad que cumplieron con los objetivos de planificación. El tiempo de entrega y las unidades monitoras, fueron menores en el plan de VMAT que en el plan de HT, mientras que HT proporcionó una mayor uniformidad de la dosis objetivo.

Análisis de los avances y retos de la física médica en méxico

De acuerdo a datos proporcionados por la ONU, para el año 2030 se prevén 24 millones de nuevos casos de cáncer y más de 9,5 millones de muertes, lo alarmante de estas cifras es que un 70% de éstas muertes se darían en países en vías de desarrollo tales como el nuestro. Si queremos hacer frente a este problema no hay nada mejor que un diagnóstico oportuno, un óptimo tratamiento y una evaluación del tratamiento con lo cual se puede prevenir el avance de un tratamiento ineficiente y actuar a tiempo para cambiarlo a un tratamiento más óptimo para cada paciente acercándonos así cada vez más a la meta de la medicina personalizada. Siendo así nuestra mejor opción las técnicas de imagenología molecular tales como PET, SPECT y actualmente la hibridación de los equipos con CT o fMRI. A pesar de que aún tenemos un gran camino enfrente, pareciera ser que nuestros pasos en estos 60 años de Física Médica en México se encaminan hacia un futuro prometedor gracias a notables avances en la resolución de cuestiones que están limitando su avance como podemos destacar 3 esencialmente. 1) Falta de personal y su adecuada capacitación: actualmente solo existen 2 programas de maestría en física médica en el país, alrededor de 283 físicos médicos laborando y solamente 3 físicos médicos con una certificación internacional total por parte del IMPCB. Esta situación puede resolverse gracias a propuestas tales como la creación de un consejo certificador nacional pero que opere con la rigurosidad de uno internacional. 2) Dificultad para la distribución de los radiofármacos debido a la centralización de los equipos: En estos años está en proceso de construcción un Ciclotrón de unidosis en Yucatán, gracias a lo cual podría impactar fuertemente el problema de la escasa distribución de radiofármacos a la zona sur del país. 3) La creación de nuevos radiofármacos para atender a necesidades más específicas: evitando la importación de generadores y enfocándonos en la investigación traslacional.

Calibración y resolución en energía de detectores PET usando la radiación intrínseca del cristal centellador LYSO

Los detectores más avanzados en equipos de tomografía por emisión de positrones (PET) utilizan cristales centelladores de oxiortosilicato de lutecio con itrio (LYSO) acoplados a fotodetectores semiconductores para detectar fotones de aniquilación en coincidencia. En este trabajo se presenta un método de calibración y estimación de la resolución en energía de detectores PET en el intervalo de 1 a 1200 keV utilizando el espectro en energía producido por la radiación intrínseca de los cristales, debida al Lu-176, sin necesidad de fuentes externas de radiación gamma. Este método involucra la implementación de un proceso de convolución de espectros LYSO analíticos con un kernel gaussiano de anchura variable, así como la comparación de espectros bin-a-bin utilizando el Error Cuadrático Medio. El proceso se optimiza usando el algoritmo de descenso de gradiente. La calibración requiere únicamente del espectro experimental adquirido con una cierta combinación de cristal LYSO + fotodetector y del espectro analítico para ese tamaño de cristal (el cual se obtiene de un modelo desarrollado y validado previamente). Los resultados de las pruebas del método de calibración en distintos espectros experimentales y la resolución en energía estimada para energías específicas (entre ellas 511 keV y 662 keV) presentan una diferencia menor a 0.5 puntos porcentuales con respecto a los valores experimentales reportados previamente para cada combinación de detector. Los autores agradecen el apoyo del proyecto UNAM-PAPIIT IN108721.

Análisis computacional de cuantificación de grasa en Hígado por imagenes de Resonancia Magnética

Introducción: La enfermedad del hígado graso no alcohólico (EHGNA) es un padecimiento que afecta a pacientes de todas las edades; en los últimos años se ha visto un aumento de casos en pacientes pediátricos, relacionado con malos hábitos alimenticios. El procedimiento habitual para su detección es la biopsia hepática, solo explora un área muy limitada del hígado, pudiendo presentarse falsos negativos. La imagen por resonancia magnética nuclear (IRM) es una técnica no invasiva con la que se pueden explorar órganos en su totalidad de forma segura. Metodología: Se desarrolló un software computacional basado en Matlab con el cual se analizaron imágenes IMR axiales hepáticas de pacientes pediátricos sospechosos de EHGNA, obtenidas mediante secuencias GRE, 3 Tesla. Las imágenes fueron analizadas numéricamente a partir de las imágenes en fase y fuera de fase, en las cuales la señal debido a vasos sanguíneos es suprimida por el usuario para evitar falsos positivos. Se obtienen mapas de fracción de grasa hepática, los cuales son superpuestos en las imágenes ponderadas en agua, con lo que se permite apreciar las regiones anatómicas del hígado que poseen concentraciones de grasa hepática. Resultados: Tras aplicar el análisis computacional a las imágenes, se logró apreciar de forma intuitiva las regiones del tejido hepático que presentan concentraciones de grasa y cuantificar los niveles de esta, resulta más eficiente estudiar todo el hígado, debido a la distribución inhomogenea de la grasa. Conclusiones: El software desarrollado permitió un análisis seguro y no invasivo para el paciente, a la vez que presenta a los usuarios del mismo imágenes sencillas de entender que relacionan las concentraciones de grasa hepática con su ubicación espacial. Referencias. 1. Haacke, Mark et. al. (1999). Wiley-Liss. 2. Shahid M. Mussain, Michael F. Sorrell (2015). Springer. 3. Rafael C. Gonzales, Richard E. Woods (2002). Digital Image Processing. Prentice Hall.

Dependencia espacial de la función de respuesta a un impulso en mamografía por emisión de positrones

Palabras Clave: Simulación Monte Carlo, GATE, PEM, Función de Respuesta a un Impulso. Resumen: La Mamografía por Emisión de Positrones (PEM) es una técnica de Tomografía de Ángulo Limitado (LAT) que registra eventos en coincidencia en paneles detectores paralelos entre sí. La PEM produce imágenes tomográficas de la mama con alta resolución espacial en planos paralelos a los paneles de detección. La adquisición de LAT conlleva diversos problemas como la anisotropía en la resolución espacial que, asociada a efectos producidos por la atenuación y dispersión de los fotones de aniquilación en la mama, en su conjunto afectan de manera importante la cuantificación de los estudios. Este trabajo presenta resultados de simulación Monte Carlo con el código GATE [1] para el cálculo de las funciones de respuesta a un impulso (PSF) y a una línea (LSF) para el PEM-IFUNAM como función de la posición en el campo de vista y cantidad de material atenuador. La descomposición de los diferentes tipos de coincidencias que contribuyen a las PSFs y LSFs calculadas con GATE, y su posterior análisis con Matlab, permitirá cuantificar los diferentes efectos ya mencionados. Se presentarán comparaciones con datos experimentales con el PEM-IFUNAM para paneles detectores simples (de 2x2 detectores por panel). Se agradece al proyecto UNAM-PAPIIT IN108721, PAEP-UNAM y PCF-UNAM. [1] Jan S, Santin G, Strul D, et al, 2004 GATE: A simulation toolkit for PET and SPECT Phys. Med. Biol. 49 4543–61.

Tomosíntesis Digital. ¿Se debe regular su desempeño?

El cáncer de mama (CAMA) es la primera causa de muerte por lesiones neoplásicas en mujeres a nivel mundial. Frente a esto, los programas de tamizaje han demostrado ser confiables para la detección temprana y han permitido, junto con terapias efectivas, aumentar la supervivencia de las mujeres. El éxito de un programa de detección temprana de CAMA depende del establecimiento de un programa de garantía y control de calidad aplicado al servicio. En México, los programas de detección temprana no han logrado disminuir la tasa de mortalidad por CAMA, debido principalmente a que no siguen programas de garantía y control de calidad, que vigilen, entre otras cosas, el correcto funcionamiento de los equipos en las modalidades mamográficas digitales. A nivel mundial la tendencia es utilizar sistemas de tomosíntesis digital con fines de detección temprana, utilizando equipos que permiten obtener múltiples imágenes de la mama comprimida, evitando problemas de interpretación y mejorando la certeza diagnóstica. Analizando la regulación mexicana, es de esperarse que los equipos de tomosíntesis digital sigan la tendencia de las otras modalidades digitales, es decir, falta de programas de garantía y control de calidad. El objetivo de este proyecto de tesis es proponer un lineamiento regulatorio con el fin de aplicar en México pruebas de control de calidad en sistemas de tomosíntesis digital. Para ello, se seguirá la siguiente metodología: Seleccionar los procedimientos de control de calidad que serán incluidos en el lineamiento propuesto, considerando protocolos de control de calidad reconocidos a nivel internacional, lo que garantizará su aplicabilidad. Las pruebas se seleccionarán siguiendo el criterio de emplear aquellas que son esenciales para evaluar el correcto funcionamiento de los equipos. Los procedimientos seleccionados se aplicarán en equipos de tomosíntesis clínicos, analizándose los resultados y verificando que arrojen la información pertinente.

Monte Carlo Studies of Intercrystal Scatter for Positron Emission Mammography

Breast cancer is the most common neoplastic disease among women. Positron Emission Tomography dedicated to breast imaging is a valuable diagnostic adjunct technique to detect breast cancer in the early stages. The approach that aims to image the breast using tracers labeled with positron emitters and dual panel detectors is known as Positron Emission Mammography (PEM). PEM scanners normally use large scintillation crystals made of high-Z materials. The inter-crystal scattering events of the 511 keV gamma rays produce a detrimental effect which can substantially degrade the spatial resolution in the tomographic images, resulting in image blurring with an important impact in image quantification. Monte Carlo simulations are useful and effective tools for studying the influence of components, geometry and camera acquisition parameters to get the best system configuration, optimize image quality and minimize the cost of PEM research studies. In this work, we quantify the inter-crystal scatter of a dual-panel PEM system designed with either monolithic or pixellated LYSO crystals using the Monte Carlo simulation package GATE. The results show that only a small fraction of coincidence events is registered in the crystal via photoelectric effect (<13%) or single Compton scatterings (<27%) while the rest suffered a single Compton scattering followed by photoelectric interaction or multiple scattering. These contributions depend on crystal size. The effects of intercrystal scatter in image spatial resolution are evaluated using a miniDerenzo phantom. R. Saaidi acknowledges the posdoctoral scholarship from DGAPA-UNAM. This work was supported by UNAM-PAPIIT IN108721.

Dosimetría numérica de un sistema de braquiterapia electrónica

Una de las técnicas coadyuvantes para tratamiento del cáncer de mama se realiza una vez retirado quirúrgicamente el tumor; el lecho tumoral es irradiado con rayos X de baja energía utilizando una técnica de braquiterapia electrónica. Esta forma de tratamiento hace uso del sistema INTRABEAM, un generador comercial de rayos X de kilovoltaje con blanco de oro acoplado a aplicadores esféricos, con el propósito de irradiar por completo el lecho tumoral depositando una dosis de radiación cercana a 20 Gy en una fracción. En este trabajo se presentan resultados de un estudio numérico del transporte de radiación en materia (simulación Monte Carlo) con el código Electron-Gamma-Shower, EGSnrc. La simulación consideró la geometría del generador de rayos X del INTRABEAM considerando una fuente monoenergética de electrones de 50 keV interaccionando con el blanco de oro y otras estructuras de la sonda (Be, Rh, Ni y TiN) para la generación de rayos X, y su subsecuente transporte en aplicadores esféricos de polietirimida y un maniquí de agua. Se obtuvieron espacios fase a diferentes niveles del sistema, desde la punta desnuda de la sonda de rayos X hasta la salida de aplicadores y, a partir de éstos, espectros de energía. La comparación de los espectros calculados con datos reportados en la literatura [1] están en excelente acuerdo. Se presentan cálculos de isotropía, capa hemirreductora y coeficiente de homogeneidad del haz de rayos X, así como cálculos de distribuciones de dosis en agua suponiendo un tratamiento típico clínico. Se agradece al proyecto UNAM-PAPIIT IN108721, PAEP-UNAM y PCF-UNAM. [1] Watson PGF, Popovic M, Seuntjens J, Phys. Med. Biol. 63 (2018) 015016.

PEM Image Quality Assessment: A Monte Carlo Simulation

The principles of operation of Positron Emission Mammography (PEM) are similar to those of Positron Emission Tomography (PET). However, since there is a requirement for high resolution and high sensitivity to detect breast cancer in the early stages, specific instrumentation issues are taken into account during their design and development. The Monte Carlo simulation is an effective tool used for the development of new systems, since it minimizes experimental costs. For nuclear medicine applications, GATE is one of the most common and well validated codes used in PET and PEM system design. In this work, we present results of image quality assessment studies using GATE for the dual head PEM-IFUNAM. The system considers large LYSO scintillator crystals arranged in two panels, each with an assembly of a 3x3 detector arrays, 13% energy resolution, 6 ns coincidence window and 6 μs deadtime. The evaluation involved the simulation of a PEM image quality phantom [1] to quantify uniformity, recovery coefficients, spill-over-ratios and lesion detectability with activity concentrations as used in the clinic. Image reconstruction was performed using an iterative maximum-likelihood expectation-maximization (ML-EM) algorithm with the CASToR library (Customizable and Advanced Software for Tomographic Reconstruction). R.Saaidi acknowledges the postdoctoral scholarship from DGAPA-UNAM. This work was supported by UNAM-PAPIIT IN108721. [1] Torres-Urzúa LF, et al., Phys Med Biol 65-24 (2020) 245003.

Efecto de la corrección por ganancia polinomial en las funciones de transferencia de un microtomógrafo de rayos X

Los sistemas de microtomografía de rayos X para estudios de animales pequeños son sistemas tomográficos de haz cónico y brindan imágenes con alta resolución espacial, por lo que permiten observar detalles finos de estructuras pequeñas. En el laboratorio de imágenes Biomédicas del Instituto de Física de la UNAM se trabaja con un sistema microCT de base giratoria conformado por un tubo de rayos X microfoco Oxford Apogee Serie 5000 y un detector de panel plano Radicon Shad-o-box 2k con pantalla de Gd2O2S:Tb. En este trabajo se describen los métodos para evaluar parámetros de calidad de imagen sobre imágenes planas y tomográficas en términos de resolución espacial y ruido, a partir de calcular la función de transferencia de modulación (MTF) y el espectro de potencia de ruido (NPS), utilizando tanto el método tradicional de corrección por campo plano (FFC) como un nuevo método sobre pixeles individuales denominado corrección por ganancia polinomial (PGC). Los resultados se comparan y discuten con las especificaciones dadas por el fabricante y con otros sistemas reportados en la literatura, observándose que el nuevo método de corrección mejora la resolución espacial y disminuye la contribución del ruido.

Estimación del parámetro radiobiológico $\alpha/\beta$ en hueso de rata mediante un esquema de irradiación fraccionada para la inducción de radio-osteoporosis en un modelo preclínico

Durante los tratamientos de radioterapia en pacientes con cáncer como próstata, pulmón y 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 utilizan protocolos de radioterapia basados en el cálculo de la dosis biológicamente efectiva (BED) y en un parámetro radiobiológico ($\alpha/\beta$) que permite comparar diferentes esquemas de tratamiento con igual probabilidad de causar una lesión al tejido. $\alpha/\beta$ ha sido estimado para hueso humano, sin embargo; no es equivalente al del hueso de ratas y ratones, situación que limita la validez de los estudios preclínicos que se han realizado. En este trabajo se presenta la estimación del parámetro $\alpha/\beta$ para hueso de rata, a partir de la irradiación en la región pélvica de ratas con un Linac de 6 MV usando distintos esquemas de tratamiento para la inducción de radio-osteoporosis, y la evaluación de cambios en la microarquitectura del hueso con imagen microCT.

Segmentación perimetral en imágenes tomográficas axiales en la región torácica mediante inteligencia artificial

Palabras clave: Tomografía computarizada, CNN, segmentación y SSDE. Introducción: Con el uso cada vez mayor de la tomografía computarizada (TC) en el ámbito clínico, es necesario estimar la dosis absorbida por el paciente con el fin de predecir y evitar los efectos secundarios provocados por la radiación sobre él. En 2011, la AAPM publicó un método para calcular dosis absorbida en TC (Reporte 204), basado en la medición perimetral del paciente, pero sin un algoritmo eficiente su obtención podría resultar laborioso. El objetivo de este proyecto es dar a conocer una metodología eficiente que aplique la Inteligencia Artificial para la segmentación de imágenes tomográficas axiales en la región torácica. Metodología: Se seleccionaron 100 pacientes adultos (entre 20 y 70 años) que se realizaban estudios de TC de tórax, se les determino la sección perimetral a través de las imágenes axiales de TC con la implementación de una red neuronal convolucional como algoritmo de aprendizaje automático y se evaluó la precisión aplicando la puntuación de intersección sobre unión (IoU), finalmente se realizó una comparación entre el método estándar y la red convolucional para la obtención de la sección perimetral con método estadístico Bland Altman. Resultados: Se obtuvo IoU para la red neuronal convolucional de 86.9 ± 1.1 logrando buen resultado en la identificación de la sección perimetral, por otro lado, las diferencias específicas entre un método y otro se encontraron en el 95% de los casos entre 1,50 y -1,76 en la determinación de la sección perimetral entre los dos métodos, existiendo una buena concordancia entre los métodos. Conclusión: La red neuronal convolucional es mucho más eficiente y rápido que medir el diámetro manualmente ya que se pueden procesar varias imágenes en poco tiempo. Por lo tanto, su uso clínico rutinario puede optimizar el cálculo de la dosis absorbida y el seguimiento del control de dosis por parte del Radiólogo, para cada paciente.

Simulación y análisis de una radiografiá mediante métodos Montecarlo

En este trabajo, mediante el uso del software TOPAS y las herramientas de Geant4 realizamos la simulación para obtener la radiografía de un antebrazo, el cual fue simulado mediante aproximaciones geométricas. Sin embargo, las densidades y propiedades de los tejidos fueron simuladas apagadas a la realidad, mediante el uso de las bibliotecas de materiales de Geant4. También simulamos rayos-X como la fuente de radiación para un haz de valores continuos entre cero y 42 keV bajo distribución gaussiana con el fin de dar la mayor aproximación posible a las fuentes usadas en las radiografías reales. Finalmente construimos series de detectores fantasma al interior del antebrazo para analizar el deposito de energía causado por la radiación en los diferentes tejidos que lo componen, ademas de un detector atrás del antebrazo que nos daría la radiografiá propiamente dicha.

Patrones espaciales mas "Cepillo de Haidinger" como prueba de ojo sano

La luz que captan nuestros ojos se puede caracterizar a través de los parámetros físicos de intensidad, color y polarización, esta última propiedad de polarización de la luz es difícil de percibir por el ojo humano. Sin embargo en condiciones específicas de iluminación con campos planos de luz polarizada, nuestros ojos son capaces de percibir un patrón tenue en forma de "reloj de arena" conocido como "Cepillo de Haidinger" que se percibe orientado perpendicular al eje de polarización de la luz. Este fenómeno entóptico reforzado por patrones espaciales, permite identificar de mejor manera nuestra percepción de la polarización de la luz, como ha sido reportado recientemente por Misson (et al. 2020) quienes presentan su potencial uso en diagnósticos clínicos oftalmológicos. En este trabajo se presenta el modelo fisiológico que describe el "Cepillo de Haidinger" y se hace el análisis de datos recabados usando la técnica de patrones espaciales como frentes polarizados no uniformes Vs la calidad de visión de una muestra de estudiantes. Los datos se recabaron durante las clases de física a distancia en las que el estudiante abordaba el tema de luz polarizada. Aprovechando que percibían la luz polarizada que produce todo monitor plano, se les pedía su consentimiento para identificar el patrón del “Cepillo de Haidinger” u otros generados por patrones espaciales específicos y contestar a la pregunta de si tenían algún problema de visión como miopía u astigmatismo.

Optimización de un Tomógrafo Óptico para Dosimetría de Alta Resolución

Los tomógrafos ópticos computarizados son sistemas de pequeña dimensión y de alta resolución que se emplean para determinar la distribución tridimensional de dosis en geles irradiados, a partir de los coeficientes ópticos de atenuación que presenta el objeto de estudio. Su funcionamiento consiste en enfocar un haz de luz con longitud de onda de 635 nm sobre un espejo oscilante, cuya luz reflejada se enfoca con un lente de Fresnel a un tanque de inmersión donde se coloca el espécimen. Durante la oscilación del espejo, el espécimen gira continuamente con el eje de rotación al que está sujeto. El haz transmitido del tanque es enfocado con un segundo lente de Fresnel e incide finalmente sobre un fotodiodo de silicio. De esto, se obtiene la información para reconstruir un corte transversal del objeto de estudio. Se adquieren otros cortes a lo largo del eje axial con el traslado del sistema láser-espejo-lente para obtener la distribución tridimensional del objeto. En este trabajo se desarrollaron adaptaciones al sistema OCTOPUS-RR del Instituto de Física, UNAM, con motivo de remover artefactos que se presentan en las imágenes tomográficas producidas. Con las correcciones aplicadas, se analizó la repetibilidad entre adquisiciones, valores base de ruido y absorbancia, para estimar las mejoras de los parámetros con respecto al estado anterior del sistema. También se determinó la resolución espacial del tomógrafo y se analizaron reconstrucciones tomográficas de geles irradiados con fotones de bajas energías.

Verificación de los factores de corrección $k_{Q_{clin},Q_{msr}}^{f_{clin},f_{msr}}$ mediante simulación Monte Carlo en el linac TrueBeam STx

El nuevo código de practica (CoP) IAEA/AAPM TRS-483 introduce factores de corrección ($k_{Q_{clin},Q_{msr}}^{f_{clin},f_{msr}}$) que corrigen la respuesta del detector en la dosimetría relativa de campos pequeños de fotones. En el TRS-483 se encuentran factores de corrección promediados para diferentes detectores en haces de fotones con y sin filtro de aplanado a una energía de 6 y 10 MV. Estos factores de corrección fueron obtenidos mediante simulación Monte Carlo (MC) o medidos experimentalmente usando diferentes linacs. El propósito de este trabajo fue validar los $k_{Q_{clin},Q_{msr}}^{f_{clin},f_{msr}}$ reportados en el TRS-483 en haces de fotones con energía de 6 MV del linac TrueBeam STx. La validación se realizó con simulaciones MC para 4 cuatro detectores de radiación empleados en la dosimetría de campos pequeños y cuyos factores de corrección fueron determinados usando haces de fotones diferentes al entregado por el linac TrueBeam STx. Los resultados mostraron un acuerdo dentro del $\pm 1\%$ en los $k_{Q_{clin},Q_{msr}}^{f_{clin},f_{msr}}$ calculados y los reportados en el CoP TRS-483. La dosimetría relativa en campos pequeños de fotones procedentes del linac TrueBeam STx es adecuada usando tanto los factores de corrección calculados en este trabajo como los encontrados en el TRS-483.

Análisis físico de espectros de absorción ópticos de hemoglobina

La hemoglobina (Hb) es una proteína la cual se encuentra en altas concentraciones dentro de los glóbulos rojos de la sangre. El oxigeno de los pulmones se une a Hb y lo transporta por la sangre hacia los tejidos y el dióxido de carbono, desde los tejidos, lo transporta hasta los pulmones para su eliminación. Hb también participa en la regulación de pH en la sangre y dada la gran importancia de esta proteína su estudio, bajo diferentes condiciones, continúa interesando a muchos investigadores, que en la actualidad publican más de 6000 artículos al año sobre este tema. En el presente estudio se analizan los espectros de absorción ópticos en sangre, a partir de los enlaces moleculares presentes en la Hb. Los espectros de absorción fueron obtenidos por una técnica no convencional, llamada espectroscopia fotoacústica (EFA). También abordamos en este estudio los fundamentos del efecto fotoacústico, en el que se basa esta espectroscopia. EFA ha tenido múltiples aplicaciones en diferentes campos de la ciencia como la física, química y la medicina donde, entre otras aplicaciones, se ha usado para obtener el espectro de absorción óptico de muestras de sangre, bajo diferentes condiciones, y en particular de la Hb en su unión con el oxígeno y otros elementos presentes en la sangre.

Secuencia de obtención de un sistema de nanopartículas conjugadas con péptidos bioactivos de soya para aplicaciones médicas

Los sistemas de nanopartículas conjugadas han atraído el interés de la comunidad científica debido a las posibles aplicaciones médicas. Las propiedades físicas del núcleo magnético y las propiedades químicas del péptido en la superficie, facilita su aplicación en sistemas biológicos. El comportamiento magnético de las nanopartículas permite que sean direccionas de forma específica como lo es un tumor o una zona de interés. Las partículas de magnetita se obtuvieron mediante una síntesis por coprecipitación. Posteriormente se recubrieron usando APTES y citrato de sodio. Se conjugaron usando un péptido bioactivo obtenido de la soya germinada. En estas tres etapas se caracterizaron las propiedades físicas y químicas por la técnica de rayos x, infrarrojo y UV-VIS.

Diseño de un aparato de pulso electromagnético variable para tratamiento de células cancerígenas

Los sistemas pulso electromagnético continuo y de pulso variable han sido usados en medicina y biología para cambiar, estudiar y poner a prueba las propiedades mecánicas de las células, como sus mecanismos de división celular, permeabilidad de la membrana y reconocimiento de agentes extraños. Tanto para células sanas como cancerosas para conocer sobre estas últimas sus propiedades y hacer análisis de diagnóstico diferencial a nivel celular. Estos estudios han llevado a que se traten directamente cultivos celulares o tejidos in vivo para inducir cambios en la morfología celular de tumores para ayudar en la extirpación de estos, o incluso para generar ruptura de la superestructura de forma que en algunos casos el tumor se puede eliminar o reducirlo de tamaño. Dicha técnica se usa principalmente en cultivos celulares, con campos magnéticos de alta intensidad que rondan 1 Tesla o valores muy cercanos. El presente trabajo puso a prueba un diseño de sistema de pulso magnético variable de baja potencia que tiene como finalidad conseguir dosis e intensidades similares a las establecidas con campos estáticos en las referencias. Los pulsos generados por el sistema consideran una caída máxima de 10% del pulso original, establecimiento una ventana de tiempo lo suficientemente pequeña para que el efecto total radiante alcance 10 000 Gauss o similares. Pero también se estudiaron variantes de forma que se genera el mismo tipo de esfuerzo en la célula con pulsos de menor intensidad, usando bobinas de tamaño máximo de 10 cm de diámetro, con geometría especializada. Los cálculos matemáticos para el diseño del arreglo de bobinas, considera también las pérdidas de corriente por efecto de Joule en el embobinado, creando un sistema de retroalimentación que regular el pulso generado dependiendo del tiempo de exposición que se programa. El estudio se centra en las características del sistema programable, el embobinado y su funcionamiento óptimo para futura implementación.

Prototipo Opto-mecánico de un Sistema de Oximetría Retinal

La retinopatía diabética está caracterizada por lesiones que modifican la configuración de la retina, debido a cambios en su flujo sanguíneo que puede llegar a influenciar el suministro de oxígeno en el metabolismo retiniano. En las primeras etapas la retinopatía es asintomática, pero al presentarse cambios morfológicos en la retina, debido a la generación de la neovascularización por la retinopatía diabética, esto provoca que exista una alteración de la saturación de oxígeno (SpO2) en retina, la cual en principio podría dar un signo de detección de la retinopatía ya sea proliferativa o no proliferativa. La función del prototipo que se expone en este trabajo es el detectar las variaciones de la saturación de oxígeno en retina en pacientes diabéticos y como estos niveles podrían servir para determinar lesiones en esta, sin la necesidad de imágenes de fondo de ojo. El principio funcionamiento de nuestro prototipo es oximetría por reflectancia Se presentan pruebas en situaciones condiciones clínicas reales buscando encontrarlas características para un tamizaje en la detección de la retinopatía diabética por medio de la saturación de oxígeno.

Optodo Óptico

Las lesiones cerebrales traumáticas primarias son producto de un traumatismo craneal, muchas veces ocasionada por un evento traumático como un accidente de tránsito, caídas de altura o golpes directos en la cabeza, por lo cual, la neuroimagen es una herramienta crucial en el manejo de estos pacientes. Una de las tecnologías que permiten un diagnóstico rápido y sencillo, que evalúa la presencia de sangre en la bóveda intracraneal, es la espectroscopia funcional de infrarrojo cercano (fNIRS). Esta es una técnica de neuroimagen óptica no invasiva que describe la hemodinámica del cerebro, la cual consiste en la medición en los cambios de la hemoglobina desoxigenada y oxigenada provocada por la radiación de una haz de luz de infrarrojo cercano por medio de fuentes y detectores, el empleo de esta técnica como método de obtención de neuroimágenes ha aumentado debido a su portabilidad, bajo costo y la facilidad para el movimiento del sujeto. La mayoría de los experimentos usando esta técnica están diseñados frente a un número limitado de fuentes y detectores (optodos) para colocarlos en contacto con el cuero cabelludo. En este trabajo se hace una propuesta de un diseño óptico para un optodo usando superficies elípticas fuera de eje, con los cuales gracias a su geometría se puede tener una mejor focalización del haz de luz de nuestra fuente y mejor control del cono de aceptación para el detector, además que nos permite que tanto fuente como detector no se encuentren en contacto directo con la piel.

Validación de transporte de partículas cargadas en TOPAS MC usando EGSnrc como referencia

TOPAS Monte Carlo (MC) es un software que tiene como objetivo, simular la interacción de la radiación ionizante con la materia con énfasis en física médica. Este software tiene la característica de que los usuarios pueden hacer uso de este, sin la necesidad de contar con habilidades avanzadas de programación para la realización de simulaciones. Como parte del desarrollo del software, es importante validar los procesos que se simulan tomando como referencia otros softwares plenamente adoptados por la comunidad científica. Este es el caso del software EGS – NRC, que tras ser desarrollado por el SLAC y otras instituciones, funge como gold estándar para los códigos MC de transporte de la radiación de la materia. Para probar la equivalencia de los resultados obtenidos usando estos dos softwares, se propuso conocer el radio de curvatura producidos por electrones en presencia de un campo magnético uniforme. Los electrones fueron simulados en un rango de 1 hasta 1.5 MeV de energía, dentro de volumen con forma de prisma cuadrangular cuyas bases eran de 4 cm2 y una altura de 40 micrómetros que, en su interior, contenía aire. Por otro lado, la intensidad del campo magnético varió en el rango de 1 hasta 3 Teslas. Se obtuvo una diferencia promedio porcentual entre EGS - NRC y TOPAS MC de 1.68% con un error máximo del 5.38%. El error máximo obtenido es aceptable para los estándares establecidos en esta área.

Evaluación de la calidad de imagen de estudios PET-CT cerebrales usando el maniquí cerebral 3-D Hoffman

Los sistemas PET-CT han ido evolucionando de manera acelerada durante la última década, presentando importantes avances en la resolución espacial y la calidad de imagen. Actualmente existe un amplio repertorio de maniquíes disponibles para la evaluación de la calidad de imagen en PET, sin embargo, simular la captación en el cerebro es un reto debido a lo complejidad de sus estructuras. El maniquí cerebral 3-D Hoffman es la herramienta estándar para la evaluación de estudios PET cerebrales ya que da una representación más realista de la captación del FDG en el cerebro (con una relación 4 a 1 entre la sustancia gris y la sustancia blanca). El objetivo de este trabajo es analizar la calidad de imagen de estudios PET cerebrales en el equipo Siemens Biograph mCT utilizando el maniquí 3-D Hoffman para diferentes parámetros de reconstrucción. Se inyectó 5 mCi de F18-FDG y se reconstruyó usando el método OSEM+PSF+TOF variando el número de iteraciones y el tamaño de FWHM. La calidad de imagen se realizó evaluando el porcentaje de contraste, el ruido y el cociente contraste-a-ruido. Se trazaron VOIs y ROIs en la sustancia gris, la sustancia blanca, el putamen y el núcleo caudado. Nuestros resultados indican que el contraste y ruido de las estructuras muestran una importante dependencia con el numero de iteraciones y el tamaño de FWHM, sin embargo, se puede observar que las imágenes que se reconstruyen con el algoritmo OSEM + PSF + TOF con 5 iteraciones y tamaño de FWHM de 1mm podrían mostrar una mejor calidad de imagen para estructuras cerebrales. También se observa que existe un efecto importante en le calidad de la imagen al incorporar la PSF y el TOF.

Caracterización de un haz de rayos X de un equipo de tomografía computarizada multicortes para simulación Monte Carlo. Un proyecto de tesis

Los estudios de tomografía computarizada (CT) son muy frecuentes en la población mundial. Estimar la dosis absorbida por CT es de gran importancia, pues permite evaluar los posibles efectos secundarios de la radiación ionizante y optimizar los protocolos de CT. El objetivo de este trabajo es caracterizar el haz de rayos X de un equipo CT multicortes para simulación Monte Carlo. Para ello, se realizarán cinco pruebas dosimétricas a un tomógrafo Siemens modelo Biograph mCT. Con la primer prueba se usará una cámara de ionización en el isocentro del gantry del tomógrafo y se moverá a lo largo de su eje para obtener el perfil del filtro de moño (Bow-tie filter). La segunda prueba utilizará filtros de aluminio entre el haz y la cámara de ionización para medir las capas hemirreductora (HVL) y decimirreductora (TVL). La tercer prueba consistirá en medir el valor de la HVL fuera del eje del isocentro (a 4 y 8 cm a la derecha e izquierda y a 6 cm debajo y sobre el isocentro). A partir de los valores HVL de cada posición se obtendrá la energía efectiva del haz mediante el software SpekCalc. En la cuarta prueba se utilizarán placas radiocrómicas, que serán colocadas de manera horizontal sobre la camilla del tomógrafo con un filtro de 1 mm de cobre entre el tubo de rayos X y las mismas, para medir el ancho del haz. Las placas serán digitalizadas y analizadas con el software Image J para obtener una medición de anchura a media altura. La última prueba consistirá en obtener el perfil de dosis en el eje z del tomógrafo mediante la colocación de un par de hileras de 30 dosímetros TLD, una colocada en el isocentro del gantry y la otra 1 cm arriba del isocentro en dos exposiciones diferentes con el tubo de rayos X colocado a un ángulo de 90°. Todas las pruebas se realizarán a voltajes nominales de 80, 100, 120 y 140 kVp y corrientes entre 150 y 300 mA.

Simulación en GEANT4 para el tratamiento de la radioterapia

Se irradiaron protones y fotones para el tratamiento de la radioterapia en tumores malignos. Usamos una simulación mediante la aplicación GEANT4 para calcular la energía depositada en el paciente, se define el plano de espacio de fases situadas a una distancia SSD (Source Surface Distance) del cabezal. En esta simulación se calculan las dosis relativas a profundidades hasta de 20 cm. Los datos estudiados son curvas de dosis a profundidades, d, para diferentes campos de radiación.

Stationary correlation pattern in magneto-encephalographic recordings of healthy subjects in rest and performing cognitive tasks

Universal features of complex systems far from equilibrium are hard to identify. Here we report a global correlation structure in Magnetoencephalographic-recordings (MEG) that is highly similar across different physiological states and a large number of subjects, a strong indicator for universality. Furthermore, a very similar pattern has already been found in electroencephalographic-recordings (EEG)under quite different conditions (sleep and epilepsy). The significance of the present contribution consists of the (a) substantiation of the universality of the stable correlation pattern, (b) proposal for a new strategy to analyse brain signals by considering deviations from this pattern and (c) recommendation of the global average (or median) as a convenient EEG-reference if the construction of the functional network is aimed.

Fotoactivación de agentes quimioterapéuticos con radiación Cherenkov para terapia quimio-fotodinámica de células de cáncer

La terapia fotodinámica (PDT) es una técnica que usa fotosensibilizadores (PS) para producir ROS que inducen daño celular. Un obstáculo en la PDT es la irradiación con fuentes de luz externa, la cual limita la terapia de tejidos profundos. Para superar esto, se usa la activación de PS con radiación Cerenkov (CR). Diferentes PS se han utilizado en PDT pero muy pocos alcanzan el uso clínico. Utilizar metotrexato (MTX) pueden potencializar el efecto citotóxico. El objetivo es evaluar la fotoactivación de MTX con radiación Cerenkov para terapia quimio-fotodinámica. Se evaluó la producción de iones superóxido y oxígeno singlete con DCPIP y ABMA, respectivamente. Se evaluó la viabilidad celular en presencia de MTX y CR. Con DCPIP y ABMA se comprobó la producción de ROS. Los ensayos in vitro mostraron una reducción del 20% en la viabilidad de células de cáncer. La combinación de 18F-FDG y MTX muestra potencial para usarse en PDT.

Quality Management System and Quality Assurance in radiotherapy in the Light of Regulations Applicable in México

Quality Management Systems (QMS) have been proposed as an effective tool to ensure that products and services meet the highest quality standards to achieve customer satisfaction. Quality assurance in radiotherapy (RT) is defined by the World Health Organization (WHO) as, "all those procedures that ensure consistency of all medical prescription and the safe fulfilment of that prescription as regard dose to the target volume, together with minimal dose to normal tissue, minimal exposure of personnel, and adequate patient monitoring aimed at determining the end of treatment." In recent years in Mexico there has been an increase in the acquisition of modern medical linear accelerators, for the delivery of highly sophisticated radiotherapy treatments with specific QA requirements. This makes necessary to develop and modernize national regulations for quality management and safety in RT centers, which must be consistent with the international recommendations and new initiatives proposed in the recently issued Quality Infrastructure Law in Mexico (Ley de Infraestructura de la Calidad). The aim of this work is to review the national regulations applicable to RT centers, regarding to quality management and quality assurance, as well as their application, compliance and consistency with the current needs of RT centers in Mexico. Keywords: Mexico, Quality Management System, Quality Assurance, Radiotherapy, Mexican Regulations.

Caracterización viscoelástica de células de músculo esquelético

Las membranas celulares son elementos dinámicos capaces de soportar las perturbaciones mecánicas a las que son sometidas. Estas perturbaciones generan deformaciones en la membrana que no son instantáneas, sino que su magnitud depende del tiempo trascurrido. Esta relación entre la magnitud de la deformación y el tiempo, se presenta también en sistemas mecánicos que poseen propiedades viscoelásticas. El objetivo de este trabajo, es caracterizar las propiedades viscoelásticas de las células de músculo extensor digitorum lungus (EDL) de ratón a partir un modelo viscoelástico. Para medir las características viscoelásticas, se generan deformaciones en la membrana aplicando presión de succión mediante la técnica de aspiración con micropipetas, midiendo la altura de la deformación de la membrana a diferentes tiempos. A los resultados obtenidos, se les ajusta el modelo viscoelástico de Kelving-Voigt, usado para representar sólidos viscoelásticos. Este modelo consiste en un material elástico de módulo de Young E y un amortiguador de viscosidad ɳ , conectados en paralelo. La ecuación para la deformación en función del tiempo para este sistema es $\epsilon(t)=\frac{\sigma_{0}}{E}(1-e^{-t\frac{E}{\eta}})$. Los resultados preliminares en células sanas, muestran valores para el módulo de Young de entre $321x10^{3}$ a $330x10^{3}$3 $\frac{dinas}{cm^{2}}$ y para la viscosidad de $2.11x10^{6}$ a $3.11x10^{6}$ $\frac{dinas*s}{cm^{2}}$. Como conclusión, fue posible caracterizar la viscoelasticidad de células sanas de músculo. Habiendo validado este modelo, se empezará a caracterizar células de músculo carente de distrofina, proteína ausente en la distrofia muscular de Duchenne. Proyecto financiado parcialmente por DGAPA-PAPIIT IA210320 a KPGP.

Termorregulación en el ser humano, análisis con sondeo inalámbrico

Termorregulación en el ser humano, análisis con sondeo inalámbrico Jared Zuriel Casillas Márquez 1,2, y Karla P. García-Pelagio 1. 1 Laboratorio de Mecanobiología del músculo, Departamento de Fisica; Facultad de Ciencias, UNAM A través de distintos estudios, se han formulado modelos matemáticos así como experimentales para la descripción del transporte de calor a través del ser humano y como éste se ve afectado a través del sistema de termorregulación del mismo. En la literatura existen varios modelos como el de Thron, en donde a partir de la ecuación de calor; se describe el transporte del mismo en distintas regiones dérmicas, como una aplicación a un problema de valor límite no lineal con solución a través de métodos numéricos. En éste estudio se realizará un modelo experimental en donde se caracterizará la conductancia térmica de la piel en función de la tasa de producción de calor, la temperatura corporal así como la temperatura ambiente, en diferentes condiciones. Para ello se dividirá el estudio en 2 partes; en la primera, se caracterizará la conductancia en estado basal y la segunda parte se medirá el mismo parámetro durante un ejercicio preseleccionado. La conductancia, en ambos casos se calculará utilizando una ecuación desarrollada en factores de peso dependiendo de la región del cuerpo medida. Los individuos sujetos al ejercicio preseleccionado son seleccionados según el índice de masa corporal, mientras que para la prueba se empleará la del esfuerzo de Cooper procurando mantener una frecuencia cardiaca máxima como factor determinante para el nivel de rendimiento. Los datos térmicos tanto corporales como de ambiente se registrarán a través de sensores i button DSL previamente calibrados y colocados en 9 regiones corporales; próximas a las principales arterias de cada región, y serán empleados para realizar un modelo que permita entender de mejor manera la termorregulación en el ser humano. Proyecto financiado parcialmente por PAPIIT-DGAPA IA210320

Red de Hopfield finita para modelar el proceso de oxigenación de la hemoglobina

Se utiliza una red neuronal de Hopfield para modelar el proceso de oxigenación de la hemoglobina ($Hb$). El modelo aprovecha la analogía que existe entre ferromagnetismo, redes de Hopfield y sitios activos de la $Hb$ que capturan $O_2$. Se obtienen gráficas de la fracción de oxígeno en la $Hb$ respecto a la presión parcial de $O_2$. Se comparan satisfactoriamente los resultados con la curva de oxigenación que se utiliza en la investigación científica y en la práctica médica. Se ajusta una curva de Hill y se obtiene el índice de Hill y la constante de equilibrio. En lugar de trabajar en el régimen de personas adultas se estudia la región de parámetros típicos en niños y fetos.