Quando se trata de ter uma ideia clara do que está acontecendo dentro do corpo de uma pessoa, poucos dispositivos médicos são tão úteis quanto um scanner PET. PET significa Positron Emission Tomography (Tomografia por emissão de pósitrons), mas, em termos simples, envolve o uso de pósitrons radioativos ou partículas carregadas positivamente para detectar como partes do corpo estão funcionando. Uma área de atividade metabólica ou química aumentada - como a divisão de células cancerígenas - aparecerá em uma imagem colorida.
Na maioria das vezes, os exames de PET são prescritos para verificar se o câncer se espalhou ou se um tumor está diminuído, mas eles também são usados para diagnosticar doenças cardíacas e neurológicas. Na verdade, esse tipo de imagem geralmente pode detectar alterações no corpo mais cedo do que testes como tomografia computadorizada ou ressonância magnética. É por isso que se acredita que os exames de PET podem detectar condições cerebrais, como a doença de Alzheimer, em um estágio inicial.
Mas aqui está a complicação. Qualquer pessoa que tenha feito um PET sabe que, embora não seja um procedimento invasivo, também não é uma experiência particularmente agradável. Uma vez que seu corpo está posicionado dentro de um grande buraco na máquina, enquanto uma varredura está sendo feita, você precisa ficar muito quieto, geralmente por meia hora, às vezes até uma hora, dependendo de qual parte do corpo está sendo digitalizado.
Ser forçado a permanecer imóvel por tanto tempo pode ser especialmente difícil para pessoas mais velhas. Também mede a atividade cerebral em uma situação artificial, quando uma pessoa não está fazendo nada, inclusive interagindo com outras pessoas.
Mas e se você pudesse fazer um scanner PET portátil? E se uma pessoa pudesse usá-lo?
Ajuda de um capacete
Isso é o que Stan Majewski se perguntou. Na época, ele era físico e trabalhava para o Departamento de Energia (DOE) em Newport News, Virgínia. Ele é especialista em desenvolvimento de sistemas de imagens e detectores, por isso ficou intrigado quando soube de um dispositivo inventado por alguns colegas em um escritório do DOE em Upton, Nova York. Eles chamavam de RatCap, e era um scanner de PET usado na cabeça de um rato.
Majewski pensou que ele poderia criar algo semelhante para os seres humanos. Poderia, acreditava ele, ter um grande potencial no avanço das pesquisas sobre distúrbios cerebrais, como a doença de Alzheimer e a doença de Parkinson. Então, ele projetou um capacete cercado por um anel de pequenos detectores quadrados de PET, em seguida, solicitou uma patente. Ele recebeu um em 2011.
Ele começou a trabalhar em um protótipo e seu projeto ganhou impulso depois de se tornar professor de radiologia na West Virginia University. Outra professora da universidade, Julie Brefczynski-Lewis, uma neurocientista, estava visitando o escritório de Majewski quando notou um desenho de uma mulher em uma esteira usando um capacete de aparência estranha.
“O que é isso?” Ela perguntou a ele. Quando Majewski explicou como funcionava e o que poderia fazer, ela se comprometeu a ajudar a fazer isso acontecer.
Com dinheiro concedido pela universidade, eles avançaram com o protótipo. Então, em 2013, Majewski e Brefczynski-Lewis receberam um grande impulso da iniciativa BRAIN anunciada pelo presidente Obama para desenvolver tecnologias inovadoras que ajudassem a explicar como o cérebro funciona. Juntamente com colaboradores da Universidade da Califórnia, Davis e da Universidade de Washington, e uma equipe da General Electric, eles receberam uma doação de US $ 1, 5 milhão para determinar o que será necessário para transformar o modelo de Majewski em uma ferramenta de tratamento eficaz.
PET scans em movimento
Brefczynski-Lewis, que estudou o efeito da compaixão no cérebro humano, está entusiasmado com o que pode ser aprendido através de imagens cerebrais de pessoas em movimento. Até mesmo permitir que alguém se sente durante o procedimento pode ajudar a ampliar o alcance da pesquisa.
"Se uma pessoa está sentada, você pode imaginá-la sendo capaz de tolerar os exames muito longos que são necessários para pesquisas sobre condições como Alzheimer ou outros distúrbios neurológicos", diz ela. "Na semana passada, estávamos trabalhando com uma mulher de 80 anos", e de jeito nenhum ela poderia ficar parada por 90 minutos, mas ela foi capaz de se sentar em uma cadeira e mover a cabeça, falar conosco e ficar bem à vontade. ”
Essa capacidade de envolver um paciente durante uma varredura pode fazer uma grande diferença no diagnóstico de condições cerebrais, de acordo com Brefczynski-Lewis. "Às vezes, no início da doença de Alzheimer você não vê nenhuma diferença, você não vê nenhum sintoma", explica ela. "Mas há uma fase em que, se você as sobrecarrega com cargas de memória elevadas, consegue ver o sistema reagir de maneira diferente em uma pessoa com Alzheimer versus alguém que não desenvolve o mal de Alzheimer".
Majewski e Brefczynski-Lewis dizem que um scanner de PET portátil também pode permitir que os pesquisadores monitorem a atividade cerebral enquanto a pessoa está rindo, se exercitando, sentindo estresse ou mesmo quando o paciente está imerso em um ambiente de realidade virtual. Isso poderia, por exemplo, ajudá-los a entender melhor o que está acontecendo no cérebro de uma pessoa autista em um ambiente social ou um paciente com AVC fazendo exercícios de reabilitação.
Também poderia haver uma oportunidade para estudar por que algumas pessoas têm habilidades excepcionais, seja um atleta de classe mundial ou um sábio musical. O dispositivo, diz Brefczynski-Lewis, pode fornecer informações sobre quais partes do cérebro eles acessam enquanto estão realizando.
Outro benefício do capacete portátil é que o nível de exposição à radiação é muito menor, cerca de um décimo do nível de um scanner PET convencional, porque os detectores estão tão próximos da cabeça de uma pessoa. É por isso que Majewski e Brefczynski-Lewis nomearam seu dispositivo como AM-PET - o “A” é para ambulatório, o “M” para micro-dose.
Hora de refinar
Mas ainda há obstáculos para limpar. O capacete pode ficar pesado - durante os testes iniciais, um fio elástico do teto foi preso ao dispositivo para aliviar o peso do paciente que o usava. O desafio é torná-lo mais leve sem reduzir a sensibilidade dos detectores.
Os pesquisadores também estão procurando formas de impedir que o movimento do capacete afete a resolução das imagens que ele fornece. Isso inclui incorporar aspectos da robótica, como a capacidade de manter uma câmera estabilizada em um robô, não importa o quanto ela se mova.
"A ideia é poder utilizar isso no capacete de PET, de modo que leve em conta o movimento do corpo de uma pessoa", diz Brefczynski-Lewis. “Você quer compensar o movimento para que o capacete se mova com a cabeça, mas você reduz a resistência e isso reduz o peso da pessoa.”
Outro foco, ela observa, é continuar reduzindo os níveis de radiação. Isso permitiria que mais exames fossem feitos em uma pessoa e talvez permitisse que os médicos a usassem em crianças com distúrbios neurológicos.
Levando em consideração todos os ajustes precisos e testes clínicos, Brefczynski-Lewis estima que pode levar mais quatro ou cinco anos até que o AM-PET possa ser usado para tratar pacientes. Por enquanto, eles estão se candidatando a subsídios que podem permitir que eles desenvolvam várias versões diferentes de seu scanner. Uma pessoa para estudar a doença de Alzheimer provavelmente precisaria ser diferente de uma usada para analisar o cérebro durante um comportamento mais complexo, diz ela.
Houve até uma discussão sobre um modelo que pode ser usado fora do laboratório. "Nós realmente acreditamos que uma versão do capacete pode ser montada em uma mochila", diz Majewski. “A mochila carregaria o peso.
"Nós chamamos isso de 'andar no parque'."
