O tempo de vida daspartículas de antimatéria pode levar a um melhor tratamento do ca¢ncer
Ao receber um PET scan, o paciente recebe uma pequena quantidade de laquido muito fraco radioativo, geralmente composto de moléculas de açúcar modificadas, geralmente injetadas em seu sangue.

Pesquisadores da Universidade de Ta³quio e do Instituto Nacional de Ciências Radiola³gicas desenvolveram uma maneira de detectar a concentração absoluta de oxigaªnio no corpo dos pacientes, o que pode levar a um tratamento mais eficaz do ca¢ncer. Os resultados são publicados em Fasica da Comunicação. Crédito: Taiga Yamaya, CC-BY
Especialistas no Japa£o desenvolveram uma maneira simples de obter informações mais detalhadas de exames de imagem médica padra£o. Uma equipe de pesquisa composta por fasicos ata´micos e especialistas em medicina nuclear da Universidade de Ta³quio e do Instituto Nacional de Ciências Radiola³gicas (NIRS) projetou um crona´metro que pode permitir que scanners de tomografia por emissão de pa³sitrons (PET) detectem a concentração de oxigaªnio nos tecidos dos pacientes 'corpos. Esta atualização para os scanners PET pode levar a um futuro de melhor tratamento do ca¢ncer, identificando rapidamente partes de tumores com crescimento celular mais agressivo.
"A experiência dos pacientes neste futuro PET seráa mesma de agora. A experiência das equipes médicas na realização do exame também seráa mesma, apenas com informações mais aºteis no final", disse o médico de medicina nuclear Dr. Miwako Takahashi, do NIRS, coautor da publicação de pesquisa em Fasica da Comunicação .
"Este foi um projeto rápido para nós, e acho que também deve se tornar um avanço médico muito rápido para pacientes reais na próxima década. As empresas de dispositivos médicos podem aplicar este manãtodo de forma muito econa´mica, espero", disse o professor assistente Kengo Shibuya, do Escola de Graduação em Artes e Ciências da Universidade de Ta³quio, primeiro autor da publicação.
PET scans
Os pa³sitrons que da£o nome a s varreduras de PET são as formas de elanãtrons de antimatéria carregadas positivamente. Devido ao seu tamanho minaºsculo e massa extremamente baixa, os pa³sitrons não representam perigo em aplicações médicas. Os pa³sitrons produzem raios gama , que são ondas eletromagnanãticas semelhantes aos raios X, mas com comprimentos de onda mais curtos.
Ao receber um PET scan, o paciente recebe uma pequena quantidade de laquido muito fraco radioativo, geralmente composto de moléculas de açúcar modificadas, geralmente injetadas em seu sangue. O laquido circula por um curto período de tempo. As diferenças no fluxo sanguaneo ou no metabolismo afetam como a radioatividade édistribuada. O paciente então se deita em um grande scanner PET em forma de tubo. Amedida que o laquido radioativo emite pa³sitrons que decaem em raios gama, ananãis de detectores de raios gama mapeiam a localização dos raios gama emitidos pelo corpo do paciente.
Os médicos solicitam exames de PET quando precisam de informações não apenas sobre a estrutura, mas também sobre a função metaba³lica dos tecidos dentro do corpo. Detectar a concentração de oxigaªnio usando o mesmo PET scan acrescentaria outra camada de informações aºteis sobre a função do corpo.
Concentração de oxigaªnio medida em nanossegundos
A vida de um pa³sitron éuma escolha de dois caminhos muito curtos, os quais comea§am quando um pa³sitron "nasce" quando éliberado do laquido radioativo de varredura PET. No caminho mais curto, o pa³sitron imediatamente colide com um elanãtron e produz raios gama. No caminho um pouco mais longo, o pa³sitron inicialmente se transforma em outro tipo de partacula chamada positra´nio, que então decai em raios gama. De qualquer forma, a vida útil de um pa³sitron dentro do corpo humano não ésuperior a 20 nanossegundos, ou um cinquenta milionanãsimo de segundo.
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"O resultado éo mesmo, mas o tempo de vida não. Nossa proposta édistinguir os tempos de vida dos pa³sitrons usando um PET scan com um crona´metro para que possamos mapear as concentrações de oxigaªnio dentro do corpo dos pacientes", disse Shibuya.
Pesquisadores da Universidade de Ta³quio e do Instituto Nacional de Ciências Radiola³gicas
desenvolveram uma maneira de detectar a concentração absoluta de oxigaªnio no corpo
dos pacientes, o que pode levar a um tratamento mais eficaz do ca¢ncer. Nomes dos
pesquisadores a partir da esquerda: Taiga Yamaya, Miwako Takahashi,
Fumihiko Nishikido e Kengo Shibuya.
Crédito: Taiga Yamaya, CC-BY
Shibuya e seus colegas desenvolveram um gra¡fico de expectativa de vida para pa³sitrons usando um scanner PET miniaturizado para cronometrar a formação e decadaªncia de pa³sitrons em laquidos com concentrações conhecidas de oxigaªnio.
Os novos resultados da equipe de pesquisa revelam que, quando a concentração de oxigaªnio éalta, o caminho mais curto émais prova¡vel. Os pesquisadores prevaªem que sua técnica serácapaz de detectar a concentração absoluta de oxigaªnio em qualquer tecido do corpo de um paciente com base no tempo de vida dos pa³sitrons durante uma varredura PET.
A detecção da vida útil dos pa³sitrons épossível usando os mesmos detectores de raios gama que as varreduras PET já usam. A equipe de pesquisa prevaª que a maior parte do trabalho para transferir esta pesquisa do laboratório para o leito serána atualização dos detectores de raios gama e do software para que os detectores de raios gama possam registrar não apenas a localização, mas também dados de tempo precisos.
"Nãodeve representar um grande aumento de custo para o desenvolvimento de instrumentos", disse o professor Taiga Yamaya, co-autor da publicação de pesquisa e lider do Grupo de Fasica de Imagens do NIRS.
Varreduras PET aprimoradas para um tratamento mais eficaz do ca¢ncer
Os especialistas médicos hámuito tempo entenderam que as baixas concentrações de oxigaªnio nos tumores podem impedir o tratamento do câncer por dois motivos: primeiro, um baixonívelde oxigaªnio em um tumor éfrequentemente causado por fluxo sanguaneo insuficiente, que émais comum em tumores agressivos de crescimento rápido que são mais difaceis tratar. Em segundo lugar, os baixos naveis de oxigaªnio tornam a radiação menos eficaz porque os efeitos desejados de matar as células cancerosas do tratamento com radiação são alcana§ados em parte pela energia da radiação que converte o oxigaªnio presente nas células em radicais livres que danificam o DNA.
Assim, detectar a concentração de oxigaªnio nos tecidos do corpo informaria os especialistas médicos sobre como atacar com mais eficácia os tumores dentro dos pacientes.
"Imaginamos direcionar o tratamento de radiação mais intenso para as áreas agressivas de baixa concentração de oxigaªnio de um tumor e direcionar o tratamento de menor intensidade para outras áreas do mesmo tumor para dar aos pacientes melhores resultados e menos efeitos colaterais", disse Takahashi.
Shibuya diz que a equipe de pesquisadores se inspirou a colocar em prática um modelo tea³rico sobre a capacidade dos pa³sitrons de revelar a concentração de oxigaªnio publicado no ano passado por pesquisadores na Pola´nia. O projeto passou do conceito a publicação em apenas alguns meses, mesmo com as restrições relacionadas a pandemia COVID-19.
Shibuya e seus colegas agora pretendem expandir seu trabalho para encontrar quaisquer outros detalhes médicos que possam ser revelados durante o tempo de vida de um pa³sitron .