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La RM hiperpolarizada está lista para transformar el procesamiento de imágenes médicas

La imagen por resonancia magnética es una potente forma de procesamiento de imágenes médicas, pero tiene algunos límites. Un proyecto financiado con fondos europeos está utilizando propiedades cuánticas innatas de los diamantes para ampliar los límites de la tecnología sin aumentar los costes.

Salud

Los avances en las técnicas de procesamiento de imágenes médicas han permitido a los científicos y a los sanitarios ver procesos dentro del cuerpo con una claridad extraordinaria que va en aumento. Se ha generalizado el uso de métodos de imagenología molecular no invasiva, como la imagen por resonancia magnética (RM), en el tratamiento de pacientes con cáncer, la investigación médica y de ciencias de la vida, y el descubrimiento y desarrollo de fármacos. «Muchos átomos de nuestro cuerpo tienen una firma de momento magnético nuclear. En términos simples, actúan como una pequeña barra magnética y la RM detecta el campo magnético creado por ellos. No podemos cambiar la fuerza de estos momentos magnéticos, pero podemos intentar organizarlos todos en paralelo para que sus campos se sumen», explica Martin Plenio, director del Instituto de Física Teórica y el Centro de Biociencia Cuántica en la Universidad de Ulm. El proceso para lograr esto se denomina hiperpolarización molecular y puede incorporarse a la RM para impulsar el rendimiento. Sin embargo, los métodos actuales para lograr la hiperpolarización son caros y limitados. El proyecto HYPERDIAMOND, financiado con fondos europeos, está trabajando en la tecnología de RM hiperpolarizada, aprovechando las propiedades cuánticas de los centros de color de los diamantes gracias a impulsos láser cortos. HYPERDIAMOND creó dos plataformas novedosas para la hiperpolarización con las que aumentó la efectividad, redujo costes y diversificó considerablemente las aplicaciones potenciales de la imagenología hiperpolarizada. Como la RM, los sistemas de imagenología hiperpolarizada tienen una resolución espacial elevada, no producen radiación nociva y están ampliamente disponibles en los principales hospitales y universidades de todo el mundo. No obstante, esta imagenología es extremadamente rápida con escáneres que solo duran unos minutos. «La RM hiperpolarizada se está convirtiendo con rapidez en uno de los métodos principales en la frontera de la imagenología molecular, en especial para imagenología metabólica, y ha proporcionado información única sobre la caracterización y respuesta de los tumores cancerosos», afirma Plenio.

Plataformas novedosas

El equipo del proyecto HYPERDIAMOND creó el Diamond Hyperpolarizer, una solución de imagenología hiperpolarizada rentable y rápida. Los sistemas de vanguardia actuales requieren imanes superconductores que son caros, aunque han sido sustituidos por un sistema de bajo coste basado en láser y microondas. El sistema permite que se produzca la hiperpolarización a temperatura ambiente en solo cinco minutos, en comparación con los 60-90 minutos a 1 ° Kelvin que requieren los sistemas actuales. El Diamond Hyperpolarizer puede utilizarse para hiperpolarizar metabolitos, productos de reacciones metabólicas en las células. Esto abre la puerta al perfilado metabólico de pacientes individuales, algo que podría mejorar drásticamente el diagnóstico y el tratamiento de diversas enfermedades. El segundo desarrollo es la Nanodiamond Probe, la primera sonda de RM capaz de lograr una sensibilidad molecular comparable a la tomografía por emisión de positrones (PET) con sistemas de RM. La Nanodiamond Probe genera señales de resonancia magnética de mayor tamaño debido a la elevada densidad de los isótopos de carbono en los diamantes, que mejora las capacidades de imagenología. La combinación de ambos sistemas tiene el potencial de aumentar la señal de RM hasta 1010 veces.

Aplicaciones avanzadas

«El uso de la RM hiperpolarizada tendrá ventajas mucho más allá de una mera mejora en la rapidez o la precisión, ya que dará acceso por primera vez a la observación de procesos metabólicos a través de la RM en tejido vivo», añade Plenio. Esto permitirá formas totalmente nuevas de evaluar los estadios de los tumores y aumentar la eficacia de la quimioterapia a días y no a semanas o meses. NVision Imaging Technologies, socio del proyecto, pretende desarrollar la tecnología para que tenga una forma adecuada para su uso en entornos hospitalarios.

Palabras clave

HYPERDIAMOND, MRI, imagenología, diamante, isótopos de carbono, médica, hiperpolarizada

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