Desenvolvimento e Avaliação de um Sistema SPECT Preclínico de Alta Resolução Espacial Utilizando Cintiladores de Área Grande, Colimadores de Orifício e Inteligência Artificial

• Processo: 24/09976-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2027
• Área do conhecimento: Interdisciplinar
• Pesquisador responsável: Jorge Mejía Cabeza
• Beneficiário: Jorge Mejía Cabeza
• Instituição Sede: Instituto Israelita de Ensino e Pesquisa Albert Einstein (IIEPAE). Sociedade Beneficente Israelita Brasileira Albert Einstein (SBIBAE). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Ana Cláudia Camargo Miranda ; Daniel Alexandre Baptista Bonifacio ; Denise Mayumi Tanaka ; Guilherme Alberto Sousa Ribeiro ; LILIAN YURI ITAYA YAMAGA ; Luciana Malavolta Quaglio ; Luciano Fonseca Lemos de Oliveira ; Marcus Vinicius Simões ; Marycel Rosa Felisa figols de Barboza ; Orfa Yineth Galvis Alonso ; Paulo Victor Dos Santos ; Solange Amorim Nogueira ; Wesley Pacheco Calixto
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/12560-8 - Modelamento por Simulações Monte Carlo e Desenvolvimento de Ferramentas para Processamento e Reconstrução de Imagens Tomográficas a partir de Projeções Obtidas com Colimadores de Orifício., BP.TT
• Assunto(s): Instrumentação Inteligência artificial
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: animais de experimentação | instrumentação | Inteligência Artificial | microSPECT | Reconstrução Tomográfica | Imagem Molecular Preclínica

Resumo

Na pesquisa pré-clínica, aparelhos de tomografia computadorizada por emissão de fóton único (Single Photon Emission Computed Tomography - SPECT) permitem avaliar a distribuição de radiofármacos emissores de radiação gama em diversos órgãos in vivo, em oposição à avaliação da biodistribuição ex vivo, que exige a eutanásia do animal para determinar a radioatividade de órgãos individuais em contadores gama. Adicionalmente, essa técnica permite a avaliação seriada de processos fisiopatogênicos e efeitos de diferentes tratamentos no mesmo animal. Com isso, são otimizados aspectos como o valor estatístico dos resultados e a quantidade necessária de animais, gerando resultados em menor tempo, com menor custo e com melhor qualidade. Nos últimos 15 anos, aparelhos dedicados a animais de experimentação têm sido desenvolvidos e disponibilizados comercialmente (p.ex., Triumph, U-SPECT, Albira, nanoScan, Molecubes), sendo de alto custo e baixa disponibilidade. Em uma estratégia alternativa e mais acessível, alguns grupos de pesquisa têm implementado a adaptação de gama câmaras clínicas para a aquisição de imagens em pequenos animais de experimentação. Neste caso, é necessário o desenvolvimento de ferramentas de hardware e de software adequadas para atingir a resolução espacial apropriada, comumente empregando-se colimadores de orifício, para produzir a imagem tomográfica a partir das projeções correspondentes. A principal vantagem deste método é que o usuário do equipamento está de posse do conhecimento de aspectos técnicos e de desenvolvimento, o que facilita corrigir problemas técnicos ou inserir novas alternativas de registro e análise de acordo com os objetivos específicos da pesquisa.Em um projeto anterior desenvolvido com apoio da FAPESP (Processo FAPESP 07/50339-3), o nosso grupo de pesquisa desenvolveu e avaliou um dispositivo de adaptação de gama câmaras clínicas, para a obtenção de imagens de pequenos animais de experimentação, testado nos equipamentos Siemens Orbiter, DST-SOPHA, Elscint e Discovery GE. Nesse projeto, foram estudados aspectos de hardware e de software, necessários para atingir o objetivo proposto. A solução implementada foi testada na caracterização de modelos animais de doenças cardíacas e neurológicas, mediante a obtenção de imagens de perfusão miocárdica em hamsters e ratos, e de perfusão cerebral em ratos, com participação na publicação de oito artigos e na formação de pesquisadores em nível de Mestrado e Doutorado.No presente projeto, propõe-se desenvolver uma atualização desse dispositivo de adaptação, com o intuito de melhorar aspectos como resolução espacial (£1 mm), tempo de aquisição (<10 min) e de reconstrução (~5 min), e faixa de energia dos radioisótopos (até ~250 keV). Serão estudadas novas versões para o algoritmo de geração das imagens tomográficas usando programação clássica e inteligência artificial. Será avaliado o uso de colimadores de múltiplos orifícios sem sobreposição das projeções individuais, como uma forma de melhorar o tempo de registro. Adicionalmente, será estudada a configuração da blindagem e dos colimadores de forma a permitir o registro de imagens em energias superiores à energia de emissão do tecnécio-99 metaestável (99mTc). A solução implementada será avaliada gerando imagens tomográficas a partir de simulações Monte Carlo e registros de objetos simuladores (phantoms), assim como de alvos biológicos em animais de experimentação in vivo.Finalmente, a execução do projeto contribuirá com a formação de novos pesquisadores, sendo fortalecida uma linha de pesquisa em Instrumentação e Imagem Molecular nas nossas instituições. No processo, também será reforçada uma plataforma para avaliação de radiofármacos, a qual já tem uma ampla trajetória na instituição. Adicionalmente, seguindo as políticas da ciência aberta, as ferramentas desenvolvidas serão disponibilizadas para uso livre pela comunidade científica, como já vem sendo feito com a versão anteriormente desenvolvida. (AU)