Jornada de Investigación y Desarrollo CEMENER-FIUNER

“Presentación de líneas de trabajo y potenciales colaboraciones” Día: 2 de diciembre de 2016 Lugar: CEMENER

Resumen de las charlas:

GENÓMICA CLÍNICA: APLICACIÓN A UN CASO DE CÁNCER HEREDITARIO Dr. Juan P. Bustamante Facultad de Ciencias y Exactas y Naturales – Universida de Buenos Aires Facultad de Ingeniería – Universidad Nacional de Entre Ríos

A partir de la obtención del primer boceto gracias a la concreción del proyecto genoma humano, las posibilidades de estudiar el ADN de una persona son cada vez más concretas. Con esto, la idea de poder conocer la información de los cerca de 20.000 genes que posee una persona ya dejó de parecer un objetivo inalcanzable. Hoy en día, es posible secuenciar su ADN, su genoma, para hacer búsquedas y comparaciones, con el objetivo de encontrar mutaciones implicadas en distintos procesos biológicos de gran relevancia como, por ejemplo, las enfermedades genéticas. En este sentido, se presentará un caso con diagnóstico presuntivo de síndrome de Cowden, una enfermedad de origen genético que se transmite según un patrón autosómico dominante. Ésta se caracteriza por la aparición en diferentes órganos de una serie de tumores benignos llamados hamartomas; las principales localizaciones son piel, tiroides, mama, tracto gastrointestinal, cerebro y útero. Los pacientes están predispuestos a presentar tumores malignos con mayor frecuencia que la población general, principalmente cáncer de mama, de tiroides y de endometrio. Por ello, el diagnóstico temprano es muy importante para detectar lo antes posible la aparición de alguno de estos tipos de cáncer. En este caso, la familia del paciente presenta historial de distintos tipos de tumores, por lo que se infiere una susceptibilidad genética en el caso y, en base a esto, se decide recurrir al diagnóstico genético por exoma. Se mostrará el flujo de trabajo desde la toma del caso hasta la obtención de los resultados a través analizar el exoma del paciente enfermo. Se encontraron mutaciones en 2 genes altamente relacionados con los síntomas del paciente, en función de los cuales se realizó una interpretación biológica y clínica.

MICROSCOPIAS NO LINEALES. SU APLICACIÓN EN EL DIAGNÓSTICO DE CANCER Dr. Javier Adur. Laboratorio de Microscopia Aplicada a Estudios Moleculares y Celulares (LAMAE-FIUNER). Centro de Investigación y Transferencia de Entre Ríos (CITER) CONICET-UNER.

Comprender por completo un proceso biológico requiere de herramientas que permitan manipular las células y observar los procesos, tal como éstos ocurren in vivo. Es prioritario que estas herramientas no sean de contacto, ni destructivas y capaces de generar información en tiempo real y secuencial. Adicionalmente, tienen que proveer imágenes a nivel sub-celular. En la actualidad, estos requerimientos pueden ser cumplidos sólo si se trabaja con las técnicas de Biofotónica. Entre ellas, las Microscopias No Lineales se han posicionado como una excelente opción. Su aplicación a la clínica está en desarrollo y en continuo avance. En la presente exposición se presentará el principio de las diferentes técnicas de Microscopia No Lineal, Microscopía de Fluoerescenia Bi-Fotonica (TPEF), Microscopia de Generacion de Segundo Armonivo (SHG), Microscopia de Generación de Tercer Armónico (THG) y Microscopia de Dispersión Raman Coherente Anti-Stokes (CARS). Los diferentes mecanismos de contraste serán discutidos y una plataforma multimodal (todas las técnicas en un mismo sistema) será presentada. Estas técnicas no destructivas tienen el potencial de ofrecer nuevos conocimientos sobre procesos de desarrollo complejos de muchos entornos biológicos. La microscopia TPEF proporciona información funcional de las moléculas, mientras que las microscopia de SHG y THG brindan información estructural. Por su parte, la microscopia CARS puede ofrecer información química. La utilidad de cada una de estas técnicas para analizar y detectar cambios tempranos (estrategia de diagnóstico) durante la progresión del cáncer serán considerados; así como diferentes metodologías de procesamiento aplicadas sobre los distintos tipos de imágenes.

MODELIZACIÓN Y SIMULACIÓN DEL TRANSPORTE DE RADIACIÓN EN APLICACIONES DOSIMÉTRICAS EN MEDICINA NUCLEAR Dr. Pedro Pérez Laboratorio de Investigación e Instrumentación en Física Aplicada a la Medicina e Imágenes de Rayos X - CONICET Facultad de Matemática, Astronomía y Física – Universidad Nacional de Córdoba (UNC)

En la actualidad, se considera a los estudios y el desarrollo de herramientas que utilicen radiofármacos con propósitos terapéuticos y de diagnóstico como una de las áreas más importantes en el campo de la medicina nuclear. La caracterización bioquímica de marcadores moleculares junto con la caracterización física de los radioisótopos, pueden recabar información importante para establecer criterios médicos sobre el modo del depósito de dosis por parte de los radiofármacos. La determinación dosimétrica de la distribución de dosis absorbida en el área a tratar o analizar, así como en los tejidos y órganos sanos cercanos, constituye uno de los principales campos de interés. Establecer la distribución espacial de dosis en medicina nuclear presenta algunas dificultades específicas que no se encuentran en procedimientos estándar de radioterapia externa. Los métodos clásicos de cálculo para evaluar la dosis media depositada en órganos blanco están mayormente basados en el “formalismo MIRD” y consisten básicamente en cálculos sobre fantomas antropomórficos virtuales. Varios trabajos se encuentran en desarrollo para establecer un formalismo más preciso y realista, con el objetivo de calcular distribuciones de dosis teniendo en cuenta posibles inhomogeneidades y las características de cada paciente en la distribución de actividad. Se debe introducir el método dosimétrico a nivel voxel con el objetivo de alcanzar una descripción milimétrica que pueda ofrecer una aproximación más apropiada y realista. La dosimetría a nivel voxel puede ser desarrollada en términos de distribuciones analíticas generadas por convolución de núcleos de fuentes puntuales de actividad, aunque este método solo puede ser aplicado a medios homogéneos en la actualidad.

En este sentido, las técnicas Monte Carlo aplicadas directamente a geometrías y distribuciones de actividad definidas en el tiempo constituyen el método que ofrece mayor potencial porque, a pesar de otras desventajas debidas a su alto costo computacional, pueden ser aplicadas a medios inhomogéneos, a diferencia de modelos de factores S o núcleos puntuales. En este sentido, diferentes códigos Monte Carlo han conducido las primeras contribuciones con el objetivo de establecer cálculos estocásticos en regiones subdivididas en vóxeles pequeños. Por otra parte, se han desarrollado códigos-herramienta con propósitos de dosimetría interna como el OLINDA/EXM, basado en cálculos sobre fantomas estándar, ya testeado por varios años en diferentes centros. Es de particular interés ahora el desarrollo de un código que contemple el cálculo del transporte y depósito de dosis debida a la radiación ionizante por medio del método Monte Carlo, aprovechando la actual disponibilidad de equipamientos de dual imaging como los PET-CT y SPECT-CT, que permite la obtención paciente-específico de información a nivel de voxel tanto anatómica como metabólica, y la alta capacidad de cálculo de las computadoras modernas. Se presentarán avances en el desarrollo de un sistema integral de cálculo dosimétrico para aplicaciones en medicina nuclear contemplando tanto simulaciones Monte Carlo como aproximaciones por medio de la técnica de convolución de núcleos. Estos avances permiten la estimación de dosis a nivel de vóxeles del órden de los milímetros contemplando las características anatómicas y metabólicas del paciente. Se presentará además, una discusión sobre los desafíos actuales en el tema y las ventajas y desventajas de los métodos propuestos.

DOSIMETRÍA POR FIBRA ÓPTICA PARA CONTROL DE CALIDAD DE EQUIPOS Y VERIFICACIÓN DE DOSIS EN TIEMPO REAL Dr. Martín Santiago, Dr. Pablo Molina, Dr. Julián Marcazzó, Lic. Nahuel Martínez, Srta. Yohanna Fernandez Grupo de Óptica de Sólidos, Instituto de Física Arroyo Seco, CIFICEN-UNCPBA, Tandil.

La dosimetría por fibra óptica (DFO) se ha convertido en un método atractivo para la dosimetría en vivo en tiempo real en tratamientos de radioterapia. Esta técnica se basa en el uso de un material c En el ámbito de la radioterapia, se entiende que un haz de fotones conforma un Campo Pequeño cuando, debido a sus dimensiones, no se logra el equilibrio lateral de partículas cargadas. Esto implica que no se satisfacen todas las condiciones exigidas por la teoría de dosimetría para establecer una relación entre ionización y dosis. Por otra parte, debido a la oclusión parcial de la fuente de fotones por el sistema de colimación, se extiende la penumbra geométrica y es errónea la determinación del tamaño del campo a partir del ancho a mitad de altura del perfil de dosis a distancia isocéntrica. El tamaño del volumen sensible del detector a emplear es fundamental, debido al denominado “efecto de volumen parcial”, por el cual se produce una subestimación de la dosis en el centro del haz, y una sobreestimación de las penumbras. En el presente trabajo se realizaron una serie de mediciones dosimétricas utilizando un conjunto de detectores diseñados para campos pequeños en radioterapia. Los resultados fueron analizados y comparados, y se evaluó la aptitud de cada detector para su empleo clínico en la determinación de factores de campo, perfiles de dosis y curvas de dosis en profundidadentellador adherido al extremo de una fibra óptica, la cual colecta la luz emitida por el centellador durante la irradiación (radioluminiscencia, RL). El principal problema para la implementación de esta técnica es la luminiscencia espuria que produce la fibra óptica durante la irradiación, fenómeno conocido como efecto stem. Cuando se utiliza DFO en tratamientos en LINAC, el efecto stem puede removerse utilizando una técnica de discriminación temporal. Esta técnica se basa en la lectura del afterglow de la señal RL del centellador entre los pulsos del LINAC y es fácilmente aplicable cuando el tiempo de decaimiento del centellador se encuentra en el orden de los milisegundos. Mediante la utilización de YVO 4:Eu3+ se logró la implementación de esta técnica para condiciones especiales de irradiación (tamaños de campo menores a 3x3cm2).

En esta charla se comentarán el estado actual del desarrollo del DFO basado en YVO 4:Eu3+, sus limitaciones y las potenciales aplicaciones en un futuro cercano como dosímetro para control de calidad de equipos y verificación clínica de dosis en tiempo real para tamaños de campo pequeño.

CEMENER: PRESENTACIÓN DE TESIS DE MAESTRÍA EN FÍSICA MÉDICA “Control de calidad en tratamientos de intensidad modulada” Bioing. Esteban L. Solari

Los tratamientos de intensidad modulada (IMRT) son tratamientos de radioterapia conformada que permiten la modulación de la intensidad del haz para lograr aumentar la dosis en el tumor reduciendo la dosis en el tejido sano. La modulación del haz de radiación aumenta los gradientes de dosis y puede generar pequeños haces de alta intensidad, lo que implica que pequeños errores de planificación del tratamiento o posicionamiento del paciente generen potencialmente grandes errores en la entrega de dosis. Esto hace importante el establecimiento de un plan de calidad que detecte y reduzca la probabilidad de errores, asegurando que cada paciente recibe el tratamiento planificado. En este trabajo se implementaron y analizaron diversos dispositivos y técnicas para control de calidad de IMRT. Entre ellos se utilizó dosimetría puntual con cámaras de ionización, dosimetría planar con films radiocrómicos y arreglos de detectores 2D, y dosimetría 3D mediante un arreglo elicoidal de detectores. Se utilizó la técnica de análisis gamma y la reconstrucción de histogramas de dosis-volumen para evaluar la conformidad del tratamiento entregado con la dosis planificada. Para poner a punto las técnicas y determinar la precisión de estos métodos se implementaron los tests del Grupo de Tareas 119 de la Asociación Estadounidense de Física Médica (AAPM). Finalmente se probaron los métodos evaluados sobre un fantoma antropomórfico de tórax con inhomogeneidades, imitando con mayor fidelidad una situación clínica real. En la presentación se contará brevemente la experiencia de poner a punto todas estas tecnologías para control de calidad de IMRT y se presentarán los resultados de los tests realizados, evaluando el impacto que pueden tener en los tratamientos de IMRT de la institución. “Dosimetría de campos pequeños” Bioing. Tomás E. Spretz

En el ámbito de la radioterapia, se entiende que un haz de fotones conforma un Campo Pequeño cuando, debido a sus dimensiones, no se logra el equilibrio lateral de partículas cargadas. Esto implica que no se satisfacen todas las condiciones exigidas por la teoría de dosimetría para establecer una relación entre ionización y dosis. Por otra parte, debido a la oclusión parcial de la fuente de fotones por el sistema de colimación, se extiende la penumbra geométrica y es errónea la determinación del tamaño del campo a partir del ancho a mitad de altura del perfil de dosis a distancia isocéntrica. El tamaño del volumen sensible del detector a emplear es fundamental, debido al denominado “efecto de volumen parcial”, por el cual se produce una subestimación de la dosis en el centro del haz, y una sobreestimación de las penumbras. En el presente trabajo se realizaron una serie de mediciones dosimétricas utilizando un conjunto de detectores diseñados para campos pequeños en radioterapia. Los resultados fueron analizados y comparados, y se evaluó la aptitud de cada detector para su empleo clínico en la determinación de factores de campo, perfiles de dosis y curvas de dosis en profundidad “Comisionamiento de acelerador lineal TrueBeam TM” Bioing. Georgina López.

El comisionamiento es el proceso mediante el cual se prepara al sistema de tratamiento radiante, formado por acelerador lineal y planificador, para su uso clínico. Implica la obtención y verificación de un conjunto de parámetros mecánicos y dosimétricos con los cuales se elaboran modelos de cálculo, que ayudan a predecir de qué manera se realizará la entrega de la dosis prescripta a los pacientes.

Un correcto comisionamiento implica un buen punto de partida para el aseguramiento de la calidad en la entrega de la prescripción de dosis a los pacientes. El paso más importante ejecutado en un comisionamiento es la validación de los modelos de cálculo, esto es, la contrastación de lo que estos modelos predicen con lo que se registra que ocurre a través de mediciones dosimétricas. En esta charla se prestarán las consideraciones y tareas realizadas durante el comisionamiento de un acelerador lineal TrueBeam® en el Centro de Medicina Nuclear y Molecular de Entre Ríos. Se expondrán además los resultados obtenidos en la validación de los modelos de cálculos.

CEMENER: EQUIPAMIENTO Y PROYECCIONES A FUTURO EN INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO M.Sc. Bregains, Lic. Larragueta, M.Sc. Bustos, Dra. Moglia Centro de Medicina Nuclear y Molecular de Entre Ríos (CEMENER)

CEMENER se dedica principalmente a la investigación, diagnóstico y tratamiento de enfermedades oncológicas, cardíacas y neurológicas. En consecuencia, la fundación propicia la capacitación permanentemente de científicos y técnicos, la investigación y el desarrollo, fomentando el avance y la difusión del conocimiento. Para desarrollar dichos objetivos, el área de docencia e investigación cuenta con un Sector de capacitación en Planta Alta, con Auditorio, aulas de docencia y aula de Teleconferencias, y con un sistema de Pasantías y Becas de Capacitación que se desarrollan en la institución. En esta charla, se hará una breve descripción de los equipos instalados en el servicio de diagnóstico por imágenes: RMN, PET-CT y SPECT-CT, detallando los avances en tecnología incorporados tanto en hardware como en software, que permiten diagnosticar con mayor precisión una amplia variedad de patologías. Asimismo se realizara una descripción de la tecnología presente en el Servicio de Radioterapia, incluyendo Aceleradores Lineales de Electrones, equipos de Braquiterapia de Alta Tasa de Dosis, equipo de Tomo-Simulación y el equipamiento de control de calidad asociado.