Este año, la Mundo de la física El equipo seleccionó una innovación médica como Avance del año: el desarrollo de un puente digital que restablece la comunicación entre el cerebro y la médula espinal, permitiendo a un hombre con parálisis ponerse de pie y caminar de forma natural. También informamos sobre varios otros avances de la ingeniería neuronal, incluida una neuroprótesis que restaura la comunicación a aquellos que no pueden hablar y un implante galardonado que podría ayudar regular la presión arterial en personas con lesiones de la médula espinal.

Y ese es sólo un ejemplo del impacto de la investigación relacionada con la física en el sector sanitario. En 2023, escribimos sobre una serie de avances en física médica y biotecnología, desde detectores de conteo de fotones que producen imágenes de alta calidad con menos medios de contraste que los hidrogeles que ayudan hacer crecer nuevo tejido cerebral a Terapia de protones FLASH de disparo directo. Aquí hay algunos aspectos más destacados que nos llamaron la atención.

Una nueva versión de la medicina nuclear

Entre los muchos avances en la tecnología de tomografía por emisión de positrones (PET) anunciados este año, un equipo de investigación encabezado por el Centro Oncológico Memorial Sloan Kettering y la Universidad Complutense de Madrid ideó un novedoso método de reconstrucción de imágenes que permite in vivo obtención de imágenes de dos trazadores PET diferentes simultáneamente. Esta técnica de "PET multiplexada", que aumenta la cantidad de información que se puede obtener durante una sola exploración, se puede implementar en sistemas de PET preclínicos o clínicos sin tener que modificar el hardware o el software de adquisición de imágenes.

Con el objetivo de satisfacer la demanda clínica cada vez mayor de exploraciones PET, investigadores de la Universidad de Gante en Bélgica están desarrollando un escáner PET de cuerpo total de recorrido. Se espera que su sistema de imágenes vertical propuesto, que se parece un poco a un escáner de seguridad de un aeropuerto, sea más barato y más rápido de usar que los instrumentos PET estándar.

Y los investigadores de UC Davis utilizaron PET de todo el cuerpo para realizar por primera vez en humanos Imágenes inmunoPET de la biodistribución de células T. en tres individuos sanos y cinco pacientes que se recuperan de COVID-19. La cuantificación de la distribución y la cinética de las células inmunitarias en humanos puede arrojar luz sobre cómo responde el sistema inmunitario a las infecciones virales y ayudar a los investigadores a desarrollar nuevas vacunas y mejores tratamientos.

Radioterapia para el futuro

La introducción de la radioterapia guiada por resonancia magnética, que utiliza resonancia magnética para visualizar tumores y órganos circundantes con alta precisión mientras el paciente está en la mesa de tratamiento, permite avances clínicos como la modificación del plan en tiempo real y la obtención de imágenes de tumores en movimiento durante la administración del tratamiento. Pero los sistemas MR-linac integrados tienen potencial para hacer mucho más.

Investigadores del Hospital Universitario de Zurich investigaron un enfoque llamado fraccionamiento adaptativo, que aprovecha el movimiento entre fracciones (en lugar de simplemente compensarlo) ajustando la dosis prescrita según la distancia entre el tumor y los órganos en riesgo (OAR) de cada día. En otras palabras, a un paciente se le prescribe una dosis de radiación más alta los días en que la separación entre el tumor y el OAR es grande y una dosis más baja en los días en que esta separación es pequeña.

Por otra parte, un equipo del Centro de Ciencias de la Salud Sunnybrook de la Universidad de Toronto estudió el uso de imágenes ponderadas por difusión (DWI) en un MR-linac para mejorar el tratamiento del glioblastoma, un cáncer cerebral agresivo. La idea aquí es utilizar DWI para identificar regiones de tumores resistentes al tratamiento y administrar dosis más altas a estos objetivos.

Otra tecnología a seguir de cerca es la introducción de la radioterapia vertical, de la que fue pionera Cuidado del cáncer Leo. En enero informamos sobre un sistema de posicionamiento del paciente que permite a los pacientes con cáncer recibir radioterapia mientras están sentados erguidos, en lugar de tener que acostarse boca arriba, una posición que debería reducir el movimiento de los órganos durante el tratamiento y también puede ser más cómoda para el paciente. Desde entonces, varios estudios han confirmado los beneficios de este enfoque vertical para diversos tipos de tumores, se han realizado pedidos y el sistema de posicionamiento ahora está pendiente de la autorización regulatoria 510(k) para uso clínico en los EE. UU.

Maravillas usables

Cada año vemos la aparición de ingeniosos dispositivos portátiles para innumerables nuevas aplicaciones de diagnóstico y monitoreo de atención médica; y 2023 no fue la excepción.

Para empezar, un equipo dirigido por la Universidad de Texas en Austin creó un tejido ultrafino y elástico. Tatuaje electrónico que proporciona monitorización cardíaca continua.. Adjunto al pecho mediante un vendaje médico, el tatuaje electrónico podría detectar signos tempranos de enfermedad cardíaca fuera de la clínica. Mientras tanto, un transductor de ultrasonido portátil desarrollado en la Universidad de California en San Diego podría usarse para monitorear pacientes con enfermedades cardiovasculares graves, así como para ayudar a los atletas a realizar un seguimiento de su entrenamiento.

Otros dispositivos portátiles novedosos reportados este año incluyen un dispositivo de anillo que mide con precisión la intensidad con la que el usuario se rasca la piel, un escáner de ultrasonido miniaturizado que pueden proporcionar una detección más temprana del cáncer de mama, y biosensores de auriculares que miden de forma continua y simultánea la actividad eléctrica del cerebro y los niveles de lactato en el sudor.

Finalmente, investigadores de la Universidad de Medicina de Viena diseñaron un prototipo de bobina de resonancia magnética que se puede usar como un sujetador deportivo. El llamado BraCoil es un conjunto de bobinas de recepción única similar a un chaleco hecho de elementos de bobina flexibles que permite obtener imágenes por resonancia magnética de 3 T de pacientes tanto en posición supina (acostado boca arriba) como boca abajo (acostado boca arriba). Diseñado para mejorar la comodidad y reducir el tiempo de preparación y adquisición, BraCoil también produjo una mejora de hasta tres veces en la relación señal-ruido en comparación con las bobinas estándar.

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