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Uno scanner PET ad alte prestazioni per l’integrazione negli attuali sistemi di risonanza magnetica

Sebbene sia principalmente noto per il suo ruolo chiave nel rilevare il cancro e monitorarne l’evoluzione durante il trattamento, l’imaging PET ha in realtà una moltitudine di altre applicazioni cliniche. La neurologia è una di queste. Il progetto MINDVIEW ha recentemente sfruttato il suo potenziale sviluppando un'apparecchiatura PET compatta per il cervello che può essere combinata con i sistemi RM esistenti per diagnosticare meglio la schizofrenia.
Uno scanner PET ad alte prestazioni per l’integrazione negli attuali sistemi di risonanza magnetica
Oltre alla sua alta risoluzione ed efficienza, i principali vantaggi del nuovo imager PET di MINDVIEW (Multimodal Imaging of Neurological Disorders) sono il suo costo notevolmente ridotto, le sue dimensioni e il fatto che consente di condurre allo stesso tempo sia la tomografia a emissione di positroni (PET) che la risonanza magnetica a radio frequenza (RM RF).

«Risonanza magnetica e PET forniscono informazioni complementari», spiega il prof. Jose Maria Benlloch Baviera, coordinatore del progetto e direttore dell’Istituto per la strumentazione di imaging molecolare (I3M) del CSIC. «La risonanza magnetica fornisce immagini di alta qualità e risoluzione sulla morfologia dei tessuti molli, molto utili per localizzare le lesioni nel corpo. D’altra parte, le immagini PET forniscono informazioni sui processi fisiologici che si verificano in diversi organi e sottostrutture. Le due tecnologie si potenziano reciprocamente: Ad esempio, le informazioni della risonanza magnetica possono essere utilizzate per posizionare al meglio le informazioni fisiologiche provenienti dal PET all’interno del cervello».

Il potenziale per una diagnosi precisa e precoce di disturbi mentali quali la schizofrenia e la depressione grave è enorme. È possibile esaminare radiofarmaci PET specifici per i percorsi dei neurotrasmettitori, quali glutammatergico, serotoninergico o dopaminergico, mentre aree del cervello attivate dall’esecuzione di un determinato compito vengono monitorate con la risonanza magnetica funzionale. Secondo il prof. Benlloch Baviera, alla fine questo potrebbe portare a una diagnosi precisa e quantitativa di disturbi mentali che sarebbe impossibile da ottenere con le tecniche attualmente disponibili.

Il sistema PET di MINDVIEW si distingue anche per il suo design. Rispetto ai dispositivi attuali costituiti da migliaia di piccoli pixel di cristallo accoppiati a una serie di fotorilevatori, questo include solo 60 grandi blocchi di cristallo monolitico accoppiati su un lato a un piano matrice di sensori fotoelettrici in silicio. «Questo design ha diversi vantaggi in termini di prestazioni. Poiché la stessa quantità di luce viene emessa in tutte le direzioni, possiamo determinare la profondità delle interazioni dei raggi gamma misurando la larghezza della distribuzione della luce. In altre parole, possiamo trovare la posizione 3D dell’impatto dei raggi gamma. Questa è una caratteristica fondamentale per evitare la sfocatura dell’immagine quando si utilizzano scanner nei pressi dell’organo. Inoltre, la luce viene rilevata direttamente dai sensori anziché rimbalzare avanti e indietro nel pixel. Ciò consente in linea di principio una migliore risoluzione dell’energia e della distribuzione nel tempo, che a sua volta riduce il rumore del segnale sull’immagine», spiega il prof. Benlloch Baviera.

Questo tipo di progettazione riduce notevolmente i costi, in quanto si evitano compiti quali tagliare, lucidare, dipingere e incollare migliaia di pixel in un unico blocco. Questo è un importante incentivo per gli ospedali che generalmente devono pagare tra i 4 e i 7 milioni di euro per i sistemi PET/RM commerciali. Le cliniche più piccole che non possono permettersi un nuovo sistema PET/RM a corpo intero potrebbero essere persino in grado di acquisire finalmente questa potente tecnologia.

Ultimo ma non meno importante, il nuovo design consente un sistema portatile che può essere rimosso facilmente quando non è necessario per un particolare esame RM. Come sottolinea il prof. Benlloch Baviera, ciò rappresenta un’importante svolta tecnica, in quanto la reciproca interferenza delle modalità di imaging RM e PET, in particolare quando fisicamente così vicine tra loro, normalmente sarebbe notevole.

«Ad esempio, il campo alto (3 Tesla) prodotto dal magnete principale della risonanza magnetica può degradare completamente le prestazioni dei fotorilevatori e dell’elettronica dello scanner PET. Sono stati sviluppati speciali fotorilevatori basati sulla tecnologia al silicio e sono stati utilizzati componenti elettronici e collegamenti non paramagnetici per evitare questo effetto», spiega. «Inoltre, la schermatura innovativa dei moduli PET e la bobina RF sono state progettate per evitare le correnti parassite che deformano l’elevata omogeneità del campo magnetico richiesto per un’immagine RM di alta qualità».

Il dispositivo è attualmente in fase di test su pazienti con morbo di Alzheimer (AD).

Argomenti

Life Sciences

Keywords

MINDVIEW, PET, RM, neurologia, cervello, diagnosi, disturbi mentali, neurotrasmettitore, morbo di Alzheimer, schizofrenia