ES2313986T3 - Aparato para el diagnostico de cancer de prostata. - Google Patents
Aparato para el diagnostico de cancer de prostata. Download PDFInfo
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Abstract
Un aparato para la detección in vivo de un elemento químico (7) en la próstata de un sujeto, que consta de lo siguiente: (a) una sonda (1) adaptada para su inserción en por lo menos el recto o la uretra del sujeto, constando dicha sonda de: (i) una fuente de radiación (3) capaz de excitar el elemento químico para emitir radiación de rayos X fluorescentes para formar radiación emitida (5); (ii) un detector de radiaciones (6) capaz de detectar dicha radiación emitida y adecuado para cartografiarla, y (iii) un sistema de colimación de radiación (28); y el aparato, que consta de: (b) métodos para cartografiar la concentración del elemento químico en la próstata, basándose en la mencionada cartografía de dicha radiación emitida.
Description
Aparato para el diagnóstico de cáncer de
próstata.
El presente invento hace referencia a un aparato
para la detección de elementos químicos en la próstata mediante el
empleo de un método de fluorescencia de rayos X, concretamente, un
aparato para la detección y la estadificación del cáncer de
próstata mediante la determinación in vivo y la cartografía
de Zn en la próstata.
Para describir el estado de la técnica en el
ámbito del invento, se mencionan las siguientes referencias:
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El carcinoma de próstata es el tipo de cáncer
más común en los hombres. Los métodos habitualmente utilizados hoy
en día para la detección de cáncer de próstata son el examen rectal
digital (DRE), el ultrasonido transrectal (TRUS) y el análisis del
antígeno específico de la próstata (PSA). Existen grandes
incertidumbres en cada uno de ellos, por lo que el diagnóstico a
menudo se basa en una combinación de dichos exámenes.
El análisis de PSA es el ensayo utilizado más
habitualmente en el diagnóstico de cáncer de próstata, especialmente
en el cribado. En el suero de los hombres sanos, sólo circulan
cantidades mínimas de PSA. Los niveles de PSA elevados en la sangre
se encuentran asociados al cáncer de próstata, tanto en casos
localizados como avanzados. En la mayoría de laboratorios se
utiliza un nivel de suero de 4 ng/ml como límite entre normal y
anormal. Sin embargo, el aumento del PSA no sólo se produce en los
casos de cáncer, sino también en algunas dolencias no neoplásticas
como, por ejemplo, la hiperplasia y la prostatitis. Existe una
coincidencia considerable entre los niveles de suero PSA
encontrados en dichas dolencias y los encontrados en pacientes de
cáncer de próstata. Por ejemplo, entre un 25 y un 30% de los
hombres con hiperplasia nodular y un 80% con cáncer documentado
histológicamente poseen un nivel de suero PSA superior a 4
ng/ml.
En vista de esta gran coincidencia, se han
propuesto diversas mejoras en la estimación e interpretación de los
valores PSA, como por ejemplo, la densidad de PSA (proporción entre
el nivel PSA y el volumen de la glándula próstata), la velocidad
PSA (tasa de cambio del nivel PSA a lo largo del tiempo), valores de
referencia específicos de la edad y la proporción de PSA libre y
total en el suero (porcentaje libre de PSA; %FPSA). A pesar de que
parece que el %FPSA es valioso para discriminar entre enfermedad
benigna y maligna en casos donde el PSA total se encuentra en la
"zona gris" de 4 a 10 ng/ml, hasta que el valor de las mejoras
anteriormente mencionadas no esté más establecido, el suero PSA por
sí solo no puede emplearse para la detección de cáncer precoz y
debe combinarse con otros indicadores de diagnóstico.
Además de las deficiencias anteriormente
mencionadas, los métodos existentes no proporcionan la suficiente
información acerca del estado de la enfermedad, a saber, las
dimensiones del tumor y el nivel de proliferación del cáncer.
Además, cuando existe sospecha de cáncer, normalmente se realiza un
proceso de biopsia. La falta de información precisa para la
localización del tumor hace que el proceso de biopsia resulte
ineficaz.
Es un hecho bien conocido que una glándula
próstata humana normal contiene niveles elevados de zinc (Zn). A
pesar de que los valores indicados varían considerablemente, todas
las preparaciones de próstata contienen concentraciones de Zn de
unos 150 \mug/g de peso húmedo, aproximadamente de 2 a 5 veces
mayor que el contenido en Zn de la mayoría de tejidos del cuerpo.
El zinc no se encuentra distribuido uniformemente por toda la
próstata y, tal como fue demostrado por Gyorkey et al.,
1967, el contenido en Zn más alto (211 \mu/g de peso húmedo) se
encuentra en el lóbulo lateral de la zona periférica. Numerosos
estudios in vitro (Gyorkey et al. 1967, Lahtonen,
1985, Gonic et al., 1969, Dhar et al., 1973; Habib
et al., 1979; Ogunlewe y Osegbe, 1989; Feustel et
al., 1982; y Zaichick et al., 1997) indican que la
concentración de Zn en la próstata es sustancialmente inferior en
el tejido canceroso en comparación con la hiperplasia de próstata
benigna (BPH) y el tejido de próstata normal. Zaichick et
al., (1997) indicó concentraciones de Zn en peso seco de 1.018
\pm 124, 1.142 \pm 77 y 146 \pm 10 \mug/g para próstata
normal, BPH y cancerosa, respectivamente. Además, se descubrió que
la reducción de los niveles de Zn en el cáncer se inicia en estadios
muy tempranos de la enfermedad, y existe una falta de dependencia
del nivel de Zn en los estadios de la enfermedad y en la gradación
histológica del cáncer. Los niveles de zinc sólo se modifican en el
tejido canceroso. El tejido que no se halla implicado en el proceso
tumoral permanece inalterado y los niveles de zinc en los tejidos
intactos visualmente y morfológicamente se encuentran dentro de los
niveles normales.
Es importante destacar que los niveles de Zn en
el cáncer de próstata se aproximan a los niveles típicos asociados
normalmente al tejido que no es de próstata, lo cual podría indicar
que las células epiteliales malignas de la próstata han perdido la
habilidad de acumular zinc. Basándose en este descubrimiento, Habib
et al., 1979, sugirió que la reducción del zinc era un paso
prematuro de malignidad y que podría emplearse para el diagnóstico
precoz del cáncer de próstata. Se ha sugerido que la reducción de la
acumulación de zinc se produce en la población de células antes que
su identificación histopatológica como células malignas y que esto
representa cambios bioquímicos tempranos en el proceso maligno,
posiblemente como estadio premaligno (Cotran et al.,
1999).
En vista de los descubrimientos anteriormente
mencionados y debido al hecho de que en la mayoría de casos, el
carcinoma de próstata se origina en la zona periférica de la
glándula, tradicionalmente en una ubicación posterior accesible a
través del recto, parece verosímil que la medición in vivo
del Zn en la próstata sea factible y pueda ayudar a una
diferenciación más fiable entre tejido canceroso y tejido normal o
una hiperplasia de próstata benigna. Así pues, podría reducir la
tasa de falsos negativos en el diagnóstico, y con ello el número
requerido de biopsias, conllevando como consecuencia importante una
reducción de los costes sanitarios. Además, podría reducir la tasa
de falsos negativos en el diagnóstico, por lo tanto, minimizar la
mortalidad por cáncer de próstata no detectado.
La importante observación realizada por Zaichick
et al., 1997, respecto a que la concentración de zinc se
modifica sólo en el tejido afectado, podría permitir la
estadificación del cáncer cartografiando la distribución del Zn en
la próstata. Este aspecto resulta especialmente importante en un
estadio preoperatorio. Constituye la base de las decisiones
respecto al tratamiento recomendado, ya sea una cirugía parcial o
radical, o bien otro tipo de tratamiento.
De conformidad con el invento, se presenta un
aparato que permite una detección eficaz del Zn y otros elementos
en el tejido de próstata humana in vivo, de utilidad para el
diagnóstico y la estadificación del cáncer de próstata.
El aparato del presente invento se define en la
reivindicación 1.
De acuerdo con el presente invento, la técnica
de fluorescencia de rayos X (XRF) se emplea para la detección del
Zn y otros elementos in vivo en la próstata humana. En la
XRF, el tejido analizado se expone a una dosis de radiación de
rayos X baja, o bien a rayos gamma de baja energía procedentes de un
tubo de rayos X o una fuente radioactiva isotópica. Esta radiación
provoca la excitación de los átomos presentes en el tejido, los
cuales a su vez se desintegran emitiendo rayos X fluorescentes
característicos. Los rayos X característicos emitidos desde el área
irradiada son detectados y contados por un detector de resolución de
alta energía. La intensidad de estos rayos X es directamente
proporcional a la concentración de los elementos dentro del tejido.
En el caso del Zn, las energías de rayos X característicos son 8,6 y
9,6 keV.
En lo sucesivo, el término "determinar" o
"determinación" en algunas ocasiones se empleará para indicar
una o ambas determinaciones: la determinación cualitativa, a saber,
detectar la presencia de un determinado elemento en el tejido de la
próstata, o la determinación cuantitativa, a saber, la determinación
de la cantidad o el nivel de un elemento en el tejido.
El presente invento hace referencia a un aparato
para la detección in vivo de elementos químicos en la
próstata.
En una forma de realización preferente, el
elemento químico que debe detectarse es Zn.
En otras formas de realización, el elemento
podría ser cualquier otro elemento normalmente presente en el
tejido de la glándula próstata, como Fe, Ca o Br. Estos elementos
podrían determinarse simultáneamente con el Zn mediante la técnica
XRF y pueden resultar útiles a efectos de normalización.
En otra forma de realización, los elementos que
deben determinarse son elementos que se introducen en la próstata
para un proceso médico específico, por ejemplo, para fines
terapéuticos. Un ejemplo de ello puede ser el paladio (Pd), en
forma de compuestos de porfirina de Pd empleados en la terapia
fotodinámica (PDT).
La fuente de radiación es una fuente que genera
radiación de energía de tal manera que puede excitar los elementos
para que emitan una radiación de rayos X fluorescentes. La fuente de
radiación puede seleccionarse de entre una fuente radioactiva, un
tubo de rayos X, una fuente de luz sincrotrónica, una guía de haz de
rayos X conectada a una fuente externa de rayos X, un generador de
rayos X de plasma en miniatura, etc. Una fuente radioactiva podría
ser, por ejemplo, ^{109}Cd. Un tubo de rayos X podría ser, por
ejemplo, un tubo de rayos X en miniatura, como por ejemplo, una
fuente de rayos X de plasma. Cuando se utiliza como cartografía de
tejido, dicha fuente de radiación suele ser una fuente de
exploración.
Como detector de radiaciones puede seleccionarse
un detector de estado sólido de resolución de alta energía, como
por ejemplo, detectores basados en silicona (Si), activados por
silicona-litio (Si (Li)), yoduro de mercurio
(HgI_{2}) o telururo de cadmio-zinc (CdZnTe), que
pueden enfriarse mediante un pequeño dispositivo termoeléctrico;
cualquier otro detector sensible a los rayos X, o bien varios de
dichos detectores. Cuando se utiliza para la cartografía, dicho
detector de radiaciones suele ser un detector de exploración o un
detector sensible a la posición. En el caso de un detector de
exploración, su exploración está sincronizada básicamente con la
exploración de la fuente de radiación.
El sistema de colimación, que ya es generalmente
conocido por sí mismo, debería evitar que el mencionado detector de
radiaciones reciba directamente cualquier radiación emitida por la
fuente de radiación mencionada, y procurar que reciba sólo la
radiación emitida por los elementos del tejido de la próstata sujeto
a investigación. El sistema de colimación debería fabricarse con
materiales cuyos rayos X característicos no interfieran en la
determinación de los elementos del tejido, en particular, el Zn.
Se sabe que en la mayoría de los casos
(70-60%), el carcinoma de próstata se origina en la
zona periférica del lóbulo posterior, que puede diagnosticarse
accediendo a través del recto. Para diagnosticar otras partes
(centrales) de la próstata, es preferible el acceso a través de la
uretra. Por lo tanto, la sonda de conformidad con el invento está
adaptada para por lo menos uno de los exámenes transrectales y
transuretrales.
En una forma de realización, la sonda
transrectal podría combinarse o podría incluir una sonda de
ultrasonido transrectal (TRUS).
En otra forma de realización, la sonda
transrectal o transuretral incluye un dispositivo de biopsia.
En otra forma de realización, la sonda
transrectal o transuretral incluye un dispositivo para la inyección
de un fármaco, en cuyo caso la sonda se encarga tanto de localizar
las zonas cancerígenas de la próstata como de inyectarles el
fármaco, que puede ser un fármaco terapéutico o un fármaco para la
formación de imágenes del tejido, por ejemplo, un agente de
contraste.
En una forma de realización adicional, la sonda
incluye un dispositivo para la iluminación de un área cancerosa
identificada mediante un haz de luz. El haz de luz suele poseer una
longitud de onda terapéutica seleccionada para terapia
fotodinámica.
En otra forma de realización, la muestra puede
emplearse como detector de sustancias radioactivas introducidas en
la próstata con fines de diagnóstico, por ejemplo, I o Zn
radioactivo. En este modo de funcionamiento, la radiación de
excitación que emana de la sonda suele estar apagada. Esto puede
llevarse a cabo mediante un periférico o mediante un conmutador de
CONEXIÓN/DESCONEXIÓN incorporado a la sonda.
En otra forma de realización, la sonda del
invento podría utilizarse como sonda intraoperatoria.
En otro aspecto, el presente invento está
relacionado con un aparato para la detección in vivo de
elementos químicos en la próstata por fluorescencia de rayos X y
que consta de una sonda conforme al presente invento, una unidad de
amplificación de señal y un sistema de registro, procesamiento y
visualización.
Con el aparato del presente invento puede
aplicarse un método para la detección in vivo de uno o más
elementos químicos en la próstata, el cual comprende lo
siguiente:
- (a)
- introducción transrectal de una sonda del invento, muy cerca del lóbulo posterior de la próstata de dicho individuo, o bien transuretral, muy cerca del lóbulo medio de la próstata de dicho individuo;
- (b)
- irradiación de la próstata mediante la fuente de radiación a la vez que se mide la radiación de rayos X fluorescente característica de los elementos presentes en la próstata.
Para determinar el nivel del elemento medido en
la próstata, podría medirse la intensidad de la radiación de rayos
X fluorescentes, siendo dicha intensidad correlativa con dicho
nivel. Por lo tanto, para determinar dicho nivel, el método también
comprende:
- (c)
- determinación de la intensidad de la radiación de rayos X fluorescentes característicos, y
- (d)
- cálculo del nivel de cada uno de los elementos mencionados en la próstata, en base a la intensidad medida de dicha radiación.
El nivel de un elemento podría determinarse
mediante niveles absolutos de radiación fluorescente, a pesar de
que esto podría añadir inexactitud, puesto que la radiación
fluorescente absoluta medida podría depender de varios factores
como, por ejemplo, la posición de la sonda, la distancia entre la
sonda y el tejido, la sensibilidad de la sonda, etc. Así pues, para
una determinación cuantitativa, podría realizarse una medición
normalizadora de un elemento de referencia cuyo nivel es
relativamente constante en comparación con el elemento de
referencia, por ejemplo, un elemento de referencia es Fe, Ca o
Br.
Con el aparato del presente invento, puede
aplicarse un método para el diagnóstico del cáncer de próstata en
un individuo, el cual comprende lo siguiente:
- (a)
- introducción transrectal de una sonda del invento, muy cerca del lóbulo posterior de la próstata de dicho individuo, o bien transuretral, muy cerca del lóbulo medio de la próstata de dicho individuo;
- (b)
- irradiación de la próstata mediante la fuente de radiación a la vez que se mide la radiación de rayos X fluorescente característica del Zn presente en la próstata;
- (c)
- determinación de la intensidad de la radiación de rayos X fluorescentes, y
- (d)
- cálculo del nivel de Zn en la próstata basado en la intensidad medida de dicha radiación, de modo que un nivel de Zn por debajo del nivel umbral indica una elevada probabilidad de una condición patológica cancerosa de la próstata.
El método llevado a cabo con el aparato del
presente invento podría implicar también la medición del nivel de
elementos radioactivos introducidos en la próstata vía
administración sistémica o local (en la próstata o proximal a
ésta). Esto podría ser útil para la estadificación de la
enfermedad.
En una forma de realización preferente, el
elemento radioactivo introducido es ^{125}I, y una modificación
de los niveles de concentración de ^{125}I en la próstata indica
una condición patológica cancerosa de la próstata.
De conformidad con el presente invento, se han
llevado a cabo experimentos que demuestran que el zinc puede
medirse con precisión en la próstata mediante el método XRF sin
interferencias de otros elementos. También se ha descubierto de
conformidad con el presente invento que la energía óptima de la
fuente de radiación incidente para la detección de Zn se encuentra
en la gama de 15 a 20 keV.
La medición se realiza introduciendo la sonda a
través del recto, muy cerca de la zona periférica de la próstata, o
a través de la uretra, cerca de la región central de la glándula
próstata. El tejido de la próstata es irradiado mediante la fuente
de radiación incidente, y los rayos X característicos del elemento
existentes debido a dicho elemento (por ejemplo, Zn) que se hallan
presentes en el tejido son emitidos desde el tejido y medidos por
el detector de radiaciones. La intensidad de estos rayos X es
proporcional a la concentración de dicho elemento (por ejemplo, Zn)
en el tejido de la próstata.
Al explorar la próstata con la sonda, es posible
obtener la distribución de Zn en la región examinada y localizar
así zonas donde la concentración de Zn varía, un procedimiento que
puede ser de importancia para estadificar el cáncer de próstata y
elegir así el enfoque terapéutico y los procesos que sean más
convenientes.
Una combinación del método propuesto con otros
métodos de cartografía, como la TRUS, aporta una mejora en cuanto a
precisión para multitud de fines médicos, como por ejemplo, procesos
de biopsia.
A continuación se describen algunas formas de
realización específicas del invento en referencia a los dibujos
adjuntos.
La figura 1 muestra un diagrama de una sonda de
elementos (p. ej., Zn) transrectal o transuretral in vivo de
conformidad con el invento;
La figura 2 muestra una vista esquemática de un
sistema empleado para la determinación in vitro de Zn en el
fantoma de próstata;
La figura 3 es un espectro XRF obtenido de un
vial de fantoma de próstata que contiene 1.000 \mug/g de Zn en
solución acuosa, conforme al sistema de la figura 2;
La figura 4 es un espectro de XRF (escala
vertical logarítmica) obtenido a partir de una muestra de próstata
diagnosticada como ademona;
La figura 5 es un espectro de XRF (escala
vertical logarítmica) obtenido a partir de una muestra de próstata
diagnosticada como cáncer;
La figura 6 es la ilustración del procedimiento
de exploración de próstata transrectal empleando la sonda del
presente invento.
El invento hace referencia a un aparato para la
determinación in vivo de elementos, concretamente Zn, en la
próstata humana.
Un método realizado con el aparato del presente
invento resulta útil como herramienta de diagnóstico para el cáncer
de próstata, en particular, para el cáncer de próstata precoz y la
estadificación del cáncer.
En una forma de realización preferente, el
instrumento empleado para el diagnóstico se compone de un sistema
de fluorescencia de rayos X (XRF) que incluye una sonda rectal, la
cual se desplaza muy cerca de la región trasera (posterior) de la
próstata, conocida como el área donde la mayoría de casos de cáncer
inician su desarrollo. La sonda contiene una pequeña fuente de
rayos X de intensidad moderada que irradia la próstata y un detector
que registra y a veces también cartografía los rayos X
característicos reemitidos desde la próstata. Por medio de esta
técnica es posible evaluar la concentración de Zn en la próstata con
una buena precisión y obtener la información requerida sobre su
distribución.
Como las concentraciones de Zn en la próstata
son aproximadamente 5 veces inferiores en el tejido canceroso en
comparación con la hiperplasia de próstata benigna (BPH) y el tejido
normal, una cartografía in vivo exacta de la concentración
de Zn tendrá un impacto significativo en la fiabilidad del
diagnóstico y en la estadificación preoperatoria. Asimismo se
espera que la cartografía del contenido en Zn en el tejido
proporcione un contorno claro de la región cancerosa que podría
ayudar a la terapia del cáncer de próstata.
La fluorescencia de rayos X (XRF) es un método
analítico ampliamente utilizado para el análisis de elementos traza
en varias matrices. Las muestras biológicas tales como los tejidos
pueden analizarse de forma intacta mediante XFR sin requerir
procesamiento de muestras. En la XRF, el tejido analizado se expone
a una dosis de radiación de rayos X baja, o bien a rayos gamma de
baja energía procedente de un tubo de rayos X o de una fuente
radioactiva isotópica. Esta radiación provoca la excitación de los
átomos presentes en el tejido, los cuales a su vez se desintegran
emitiendo rayos X fluorescentes característicos. Los rayos X
característicos emitidos desde la muestra son detectados y contados
por un detector de resolución de alta energía. La intensidad de
estos rayos X es directamente proporcional a la concentración de los
elementos dentro del tejido. En el caso del Zn, las energías de
rayos X fluorescentes característicos son 8,6 y 9,6 keV. La
sensibilidad del método XFR depende del elemento en cuestión y de
las condiciones experimentales. Los límites de la detección suelen
estar por debajo de \mug/g, por ejemplo, 1 parte por millón.
El método llevado a cabo por el aparato del
presente invento se explica con más detalle tomando como referencia
la figura 1. Tal como se muestra en la figura, se sitúa una sonda
(1) muy cerca de la próstata (2), que podría contener un tumor (8).
Una fuente de radiación (3) emite rayos X (4) con la energía y el
flujo deseados, a fin de afectar al tejido de la próstata. Esta
radiación provoca la excitación de los átomos de Zn (7) presentes
en el tejido, los cuales a su vez se desintegran emitiendo rayos X
fluorescentes característicos (5). Dichos rayos X característicos
emitidos desde el tejido son detectados y contados por un detector
de resolución de alta energía (6) conectado eléctricamente a una
grabadora fuera de la sonda.
La fuente (3) puede seleccionarse de entre una
fuente radioactiva, un tubo de rayos X, una fuente de luz
sincrotrónica, una guía de haz de rayos X conectada a una fuente
externa de rayos X o un generador de rayos X de plasma en
miniatura. La energía de los fotones incidentes excitados se
establece según el comportamiento de la energía de la sección
transversal para la excitación de un elemento dado y el fondo
generado por la dispersión de la radiación incidente sobre la gran
masa de tejido circundante. A fin de reducir este fondo, la energía
de la radiación incidente debería encontrarse muy por encima de los
rayos X de Zn característicos (8,6 y 9,6 keV). Por otro lado, la
sección transversal de la excitación del Zn se reduce para las
energías por encima de 9,66 keV (la energía del borde K del
Zn).
La determinación de la energía óptima de la
radiación incidente y la viabilidad de la determinación de Zn in
vivo se demostró en el laboratorio empleando un fantoma de
próstata en forma de vial de polietileno con solución acuosa de Zn.
La disposición del experimento se muestra en la figura 2. La fuente
de radiación fue un haz de rayos X (20) filtrado procedente de un
tubo de rayos X de ánodo de tungsteno (22). El tubo (22) se puso en
funcionamiento a 36 kV, y el filtro (24) era una combinación de
láminas de Cu y Mo. El diámetro del haz de la muestra (26) era de
aproximadamente 10 mm. Se incluyó un colimador ferroso (28) en la
trayectoria del haz. Las muestras irradiadas consistían en viales
de polietileno de 30 cc, 34 mm de diámetro y 1 mm de grosor de
pared, y contenían soluciones acuosas de Zn. Los rayos X
característicos de Zn fueron emitidos desde la muestra, detectados
por el detector de Si(Li) (30) (5 mm^{2} de área) y
refrigerados por una disposición (32) de nitrógeno líquido
(LN_{2}).
La figura 3 muestra un espectro obtenido de la
irradiación de un vial que contiene 1.000 \mug/g de solución
acuosa de Zn. Tal como puede observarse, la cresta de Zn está muy
bien definida y se encuentra ubicada en un fondo plano. La cresta
pequeña de la izquierda se debe al Cu, probablemente presente en su
mayoría en la estructura o el armazón del detector. A partir de
este estudio preliminar, puede concluirse que la fuente óptima de
energía de rayos X para la detección de Zn se encuentra en la gama
de 15-20 keV.
La complejidad del espectro de rayos X detectado
se comprobó in vitro mediante el método XRF en muestras de
próstata e indicó que el Zn en la próstata puede medirse con
precisión sin interferencias de otros elementos. Las muestras
fueron expuestas a los rayos X emitidos desde un tubo de rayos X con
un ánodo de Mo. El tubo funcionó a 27 keV y la línea de rayos X de
Mo característicos de 17,44 keV se filtró empleando un monocromador
de cristal. La radiación característica emitida desde la muestra se
midió empleando un detector de Si(Li) con una resolución de
energía de 160 eV a 6,4 keV. Las figuras 4 y 5 muestran los
espectros de XRF obtenidos de muestras de próstata incrustadas en
parafina, preparadas para el examen histológico. Tal como puede
observarse en los espectros, la concentración de Zn en el tejido
canceroso es muy inferior a la existente en la próstata con
adenoma. Otros elementos tales como Ca y Fe también puede medirse y
emplearse a efectos de normalización. Por ejemplo, la proporción de
Zn/Fe en el tejido era aproximadamente 7 veces inferior en el caso
del cáncer de próstata.
El detector de rayos X (6) puede ser un detector
de resolución de alta energía, como por ejemplo, Si refrigerada,
Si(Li), HgI_{2}, CdZnTe u otros detectores sensibles a los
rayos X de 8-10 keV, o bien varios de dichos
detectores. El detector se designa para medir las líneas de rayos X
características (8,6 y 9,6 keV) emitidas desde el tejido examinado
bajo la irradiación de rayos X. Debe ponerse cuidado en evitar el Cu
o el bronce en la construcción de la sonda, debido a la presencia
de Zn en el bronce y a la proximidad de las líneas características
del Cu (8,04 y 8,904 keV) a las del Zn.
La figura 6 muestra esquemáticamente el proceso
de medición. La medición se realizará introduciendo la sonda por el
recto, muy cerca de la zona periférica de la próstata. Al irradiar
una pequeña zona de la próstata, es posible determinar la
distribución del Zn en la zona periférica con tan sólo desplazar la
sonda en diferentes posiciones. Esto es importante para la
estadificación del cáncer de próstata. El empleo de varios
detectores o de un detector sensible a la posición eliminará la
necesidad de exploración y proporcionará una cartografía de la
concentración de zinc en una sola medición.
La cartografía elemental (p. ej., Zn) también es
importante para la terapia del cáncer, ya que puede orientar el
tratamiento en las regiones cancerosas. Así pues, la PDT de reciente
propuesta puede beneficiarse de la información sobre la
localización y las dimensiones del tumor.
Una combinación de la sonda transrectal o
transuretral propuesta con otros métodos de cartografía tales como
la TRUS podría aportar una precisión mejorada para el proceso de
biopsia. La biopsia guiada por ultrasonido actual resulta poco
satisfactoria. Debido a la baja fiabilidad de las imágenes de la
TRUS, se requieren repetidas biopsias que entrañan riesgo de
infecciones y gastos adicionales.
Se estima que se requiere una dosis de radiación
de unos 5 mSv sobre el tejido periférico de la próstata para
detectar la concentración de Zn con una precisión estadística de
alrededor del 5%.
Claims (27)
1. Un aparato para la detección in vivo
de un elemento químico (7) en la próstata de un sujeto, que consta
de lo siguiente: (a) una sonda (1) adaptada para su inserción en por
lo menos el recto o la uretra del sujeto, constando dicha sonda de:
(i) una fuente de radiación (3) capaz de excitar el elemento químico
para emitir radiación de rayos X fluorescentes para formar
radiación emitida (5); (ii) un detector de radiaciones (6) capaz de
detectar dicha radiación emitida y adecuado para cartografiarla, y
(iii) un sistema de colimación de radiación (28); y el aparato, que
consta de: (b) métodos para cartografiar la concentración del
elemento químico en la próstata, basándose en la mencionada
cartografía de dicha radiación emitida.
2. Aparato conforme a la reivindicación 1, donde
dicho detector de radiaciones se selecciona del grupo compuesto por
un detector de exploración, un detector sensible a la posición,
varios detectores sensibles a los rayos X y un detector de estado
sólido de resolución de alta energía.
3. Aparato conforme a la reivindicación 2, donde
dicho detector de estado sólido comprende uno detector basado en
silicona (Si), activado por silicona-litio
(Si(Li)), de yoduro de mercurio(HgI_{2}) o de
telururo de cadmio-zinc (CdZnTe).
4. Aparato conforme a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, donde dicha fuente de radiación comprende
una fuente de radiación de exploración.
5. Aparato conforme a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, donde en dichos modos de cartografía, la
concentración del elemento químico en la próstata proporciona un
contorno de la posible región cancerosa de la próstata.
6. Aparato conforme a la reivindicación 5, donde
dichos métodos para cartografiar la concentración del elemento
químico en la próstata proporcionan dicho contorno según una
distribución del elemento químico en por lo menos una región de la
próstata examinada.
7. Aparato conforme a la reivindicación 6, donde
dicho contorno es determinado por lo menos parcialmente según una
distribución de diferentes concentraciones del elemento químico
dentro de por lo menos la mencionada
zona.
zona.
8. Aparato conforme a la reivindicación 7, donde
la mencionada distribución de dichas concentraciones diferentes del
elemento químico también se emplea para estadificar el cáncer.
9. Aparato conforme a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, que comprende asimismo métodos de
cartografía adicionales para combinar la información procedente de
dichos métodos para cartografiar la concentración del elemento
químico en la próstata y determinar dicho contorno.
10. Aparato conforme a la reivindicación 9,
donde dicha cartografía adicional incluye la TRUS (sonda de
ultrasonido transrectal).
11. Aparato conforme a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, donde el elemento químico incluye el zinc
y el detector de radiaciones y la fuente de radiación mencionados
son adecuados para la medición de la concentración de zinc, y donde
dichos medios de cartografiado de la concentración del elemento
químico en la próstata cartografían la concentración de zinc para
detectar un posible cáncer en por lo menos una parte de la
próstata.
12. Aparato conforme a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, donde el elemento químico incluye un
elemento químico introducido en la próstata para un proceso médico
específico, y donde la concentración del elemento químico se
cartografía para realizar el proceso médico específico en por lo
menos una parte de la próstata.
13. Aparato conforme a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12, que incluye métodos de detección del nivel
del elemento químico en el tejido de la próstata, basándose en dicha
radiación emitida.
14. Aparato conforme a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 13, donde dicho detector de radiaciones detecta
la fluorescencia de rayos X.
15. Aparato conforme a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 14, donde el elemento químico que debe
detectarse incluye uno o más de los siguientes: Zn, Fe, Ca, Br o
Pd.
16. Aparato conforme a la reivindicación 15,
donde el elemento químico que debe detectarse incluye el Zn.
17. Aparato de conformidad con cualquiera de las
reivindicaciones 14 a 16, donde el elemento químico que debe
detectarse emite los rayos X fluorescentes característicos de
acuerdo con una identidad del elemento químico, y donde una
intensidad de dichos rayos X fluorescentes característicos coincide
con una concentración del elemento químico tal que el mencionado
detector de radiaciones se adapta para detectar por lo menos un
elemento químico de acuerdo con los mencionados rayos X
fluorescentes característicos y para medir la intensidad
mencionada.
18. Aparato de conformidad con cualquiera de las
reivindicaciones 1-17, donde dicha fuente de
radiación comprende por lo menos una de entre lo siguiente: una
fuente radioactiva, un tubo de rayos X, una fuente de luz
sincrotrónica, una guía de haz de rayos X conectada a una fuente
externa de rayos X o un generador de rayos X de plasma en
miniatura.
19. Aparato conforme a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 18, donde dicha sonda incluye un dispositivo
de biopsia.
20. Aparato conforme a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 19, donde dicha sonda incluye un dispositivo
para la inyección de un fármaco.
21. Aparato conforme a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 20, donde dicha sonda incluye un dispositivo
para iluminar el tumor con luz.
22. Aparato conforme a la reivindicación 13,
donde dicho nivel de elementos químicos se detecta mediante la
medición de normalización de dicha radiación emitida de acuerdo con
una medición de normalización de un elemento de referencia.
23. Aparato conforme a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 22, donde el aparato sirve para localizar áreas
cancerosas de la próstata del sujeto.
24. Aparato conforme a cualquier de las
reivindicaciones 1 a 23, donde dicho sistema de colimación se
configura para evitar que el mencionado detector de radiaciones
reciba directamente la radiación emitida por la fuente de radiación
mencionada.
25. Aparato conforme a la reivindicación 24,
donde el mencionado sistema de radiación-colimación
hace que el detector de radiaciones reciba tan sólo la radiación
emitida por los elementos del tejido de la próstata sujetos a la
investigación.
26. Aparato conforme a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 25, donde dicho detector de radiaciones es
capaz de detectar la radiación emitida por un elemento químico
radioactivo introducido en la próstata del sujeto.
27. Aparato conforme a cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 26, donde el aparato puede desactivar la
radiación que emana de dicha sonda.
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| SU764660A1 (ru) * | 1977-10-27 | 1980-09-23 | Научно-исследовательский институт медицинской радиологии АМН СССР | Способ дифференциальной диагностики злокачественных и доброкачественных опухолей предстательной железы |
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