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UC.PT

Divisão de Projetos e Atividades

PTDC/BBB-BMD/5378/2014

PTDC


Código da Operação:
POCI-01-0145-FEDER-016813

Referência: PTDC/BBB-BMD/5378/2014

Título: Quantificação em PET: construção de um sistema distribuído não-invasivo para medida da função de entrada arterial

Área Científica: Ciências Exatas e da Engenharia

Síntese do Projeto: O PET (Tomografia por Emissão de Positrões) é uma ferramenta imagiológica com diversas aplicações no dignóstico médico e na investigação biomédica, especialmente em oncologia, cardiologia e neurociência. A partir de diferentes traçadores, muitas aplicações clínicas têm sido exploradas para inúmeros processos moleculares. Geralmente a imagem PET é avaliada de forma estática e apenas qualitativamente procurando-se padrões de alta ou baixa captação do radiotraçador. O processo fisiológico, como um mecanismo dinâmico, não é analisado tendo-se apenas um pequeno vislumbre do que acontece à molécula marcada.
Por exemplo, um radiotraçador que marca receptores dopaminérgicos seria muito mais informativo se houvesse a possibilidade de relacionar directamente a escala de cores da imagem com a densidade e a afinidade de ligação efectiva de receptores.
Porém, a interpretação que correntemente se faz perde esta dimensão quantitativa a qual pode ser recuperada com a quantificação. Não só o diagnóstico mas também todo o conhecimento clínico relacionado beneficiariam deste  procedimento permitindo a realização de estudos longitudinais no mesmo paciente e a normalização inter sujeito de forma quantificada.
A quantificação é geralmente realizada com base em análise compartimental que é um procedimento matemático fiável e bem aceite. Para este método, é fundamental o conhecimento em cada instante da concentração do radiotraçador presente no sangue arterial, i.e. a função de entrada arterial (AIF). Por conseguinte, uma medida precisa da AIF é essencial para a obtenção de uma correcta quantificação. Tradicionalmente, a AIF é obtida por canulação da artéria radial durante o estudo.
Este é um processo invasivo, tecnicamente difícil, doloroso e constitui, por isso, um efectivo obstáculo à sua realização em pacientes e em voluntários saudáveis.
O objectivo deste projecto é implementar e optimizar um sistema não invasivo, preciso, rápido e simples que permita a
determinação da AIF para estudos PET e que pode ser usado com qualquer traçador. O sistema combina análise compartimental com um modelo estatistico aplicado às medidas obtidas por um conjunto de pequenos detectores de radiação.
Estes detectores são colocados junto ao ventrículo esquerdo e a algumas artérias superficiais, como a radial e a carótida. O sinal adquirido pelos detectores, no decurso do exame PET, é integrado tendo em conta as características do sistema e em conjunto com as imagens PET permite a quantificação total dos parâmetros de interesse.
O sistema desenvolvido vai ser comparado com o método padrão para a determinação da AIF: a canulação arterial e
amostragem de sangue (ACS). A ACS tem por base a coleção de amostras de sangue arterial ao longo do tempo a partir das quais é determinada a concentração do radiotraçador em cada instante.
Uma alternativa à ACS é a obtenção da função de entrada pela imagem (IDIF) em que a AIF é estimada directamente a partir das imagens PET, sendo apenas possível se o coração ou grandes artérias se encontrarem dentro do campo de visão do tomografo. Mesmo nestes casos, a IDIF é permeável a erros devido ao efeito de volume parcial. Para exames cerebrais, a carótida pode ser usada mas os resultados são pouco fiáveis devido ao pequeno tamanho da artéria e à resolução espacial limitada do PET. Apesar de ser uma técnica elegante, a IDIF não é amplamente usada em PET porque os desafios que apresenta ultrapassam, com frequência, os resultados. Uma solução mais popular são os métodos que usam um tecido de referência (RTM), que se baseiam na assumpção que há uma região vazia do tipo de receptores alvo do radiotraçador.
Assumindo como válida esta assunção, os métodos RTM oferecem uma forma simples de quantificação utilizando apenas as imagens PET e um modelo compartimental adequado. O sucesso do método RTM dependente ainda do tamanho da região de referência que deve ser suficientemente grande para evitar espalhamento da actividade. Mas acima de tudo, o factor limitante é a existência, em si mesmo, de uma região de referência para um dado radiotraçador.
A nossa proposta é que o sinal para construir a AIF seja adquirido por vários detectores posicionados em locais predefinidos. A equipa, que tem experiência em instrumentação [28] e colaborou no desenvolvimento de outros detectores PET [29], encontrando-se já a montar os detectores de radiação. A redundância dos detectores torna o sistema mais tolerante a ruído e a forma de colocação, junto à pele do paciente, permite de forma natural a correcção do movimento.
O projecto proposto integra-se perfeitamente na estratégia do nosso centro de investigação e nos desenvolvimentos que têm vindo a ser realizados no domínio da imagiologia PET pelos diferentes elementos da equipa. Este é um trabalho de investigação em Engenharia Biomédica cujo resultado tem aplicação imediata na clínica permitindo também o posterior enriquecimento do corpo de conhecimentos da área.

Investigador Responsável: Doutor Francisco José Caramelo

Programa de Financiamento: PT2020 – SAICT –PTDC/ICDT

Instituição Financiadora: FCT - Fundação para a Ciência e a Tecnologia

Data de início: 01-07-2016

Data de conclusão: 30-06-2018

Instituições participantes no Projeto: UC

Custo total elegível (EUR): 64.374,70€

Apoio financeiro da UE: 53.301,80€

Apoio financeiro público nacional: 11.072,90 €

Técnico do Projeto: Filipa Ferraz

Contacto: 239247017