Existem muitas modalidades diferentes que podem ser usadas para imagens moleculares não-invasivas. Cada uma tem suas diferentes forças e fraquezas e algumas são mais adeptas à imagem de múltiplos alvos do que outras.
Ressonância magnéticaEditar
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Ressonância magnética tem a vantagem de ter uma resolução espacial muito alta e é muito hábil em imagens morfológicas e funcionais. A ressonância magnética tem, no entanto, várias desvantagens. Primeiro, a RM tem uma sensibilidade de cerca de 10-3 mol/L a 10-5 mol/L o que, comparado com outros tipos de imagens, pode ser muito limitante. Este problema deriva do facto de a diferença entre os átomos no estado de alta energia e no estado de baixa energia ser muito pequena. Por exemplo, com 1,5 Tesla, uma força de campo típica para a RM clínica, a diferença entre os estados de alta e baixa energia é de aproximadamente 9 moléculas por 2 milhões. As melhorias para aumentar a sensibilidade da RM incluem o aumento da força do campo magnético, e a hiperpolarização através de bombeamento óptico, polarização nuclear dinâmica ou polarização induzida por paraidrogênio. Há também uma variedade de esquemas de amplificação de sinal baseados na troca química que aumentam a sensibilidade.
Para obter imagens moleculares de biomarcadores de doenças usando RM, são necessários agentes de contraste de RM alvo com alta especificidade e alta relaxividade (sensibilidade). Até o momento, muitos estudos têm sido dedicados ao desenvolvimento de agentes de contraste de RM alvo para a obtenção de imagens moleculares por RM. Geralmente, foram aplicados peptídeos, anticorpos ou pequenos ligandos e pequenos domínios proteicos, como os afibócitos HER-2, para atingir o alvo. Para aumentar a sensibilidade dos agentes de contraste, estes agentes de contraste de mira estão normalmente ligados a agentes de contraste de RM de alta carga útil ou agentes de contraste de RM com alta relaxividade. Em particular, o recente desenvolvimento de partículas de óxido de ferro (MPIO) do tamanho de mícrons permitiu alcançar níveis de sensibilidade sem precedentes para detectar proteínas expressas por artérias e veias.
Imagem óticaEditar
Existem várias abordagens utilizadas para imagens ópticas. Os vários métodos dependem da fluorescência, bioluminescência, absorção ou reflectância como fonte de contraste.
O atributo mais valioso da aquisição de imagens ópticas é que ela e o ultrassom não têm fortes preocupações de segurança, como as outras modalidades de aquisição de imagens médicas.
O lado negativo da aquisição de imagens ópticas é a falta de profundidade de penetração, especialmente quando se trabalha com comprimentos de onda visíveis. A profundidade de penetração está relacionada com a absorção e dispersão da luz, que é principalmente uma função do comprimento de onda da fonte de excitação. A luz é absorvida por cromóforos endógenos encontrados nos tecidos vivos (por exemplo, hemoglobina, melanina e lipídios). Em geral, a absorção e dispersão da luz diminui com o aumento do comprimento de onda. Abaixo de ~700 nm (por exemplo, comprimentos de onda visíveis), estes efeitos resultam em profundidades de penetração pouco profundas de apenas alguns milímetros. Assim, na região visível do espectro, só é possível uma avaliação superficial das características do tecido. Acima de 900 nm, a absorção de água pode interferir com a relação sinal-fundo. Como o coeficiente de absorção do tecido é consideravelmente menor na região do infravermelho próximo (NIR) (700-900 nm), a luz pode penetrar mais profundamente, a profundidades de vários centímetros.
Imagem de infravermelho próximoEditar
Sondas e etiquetas fluorescentes são uma ferramenta importante para a imagem óptica. Alguns pesquisadores têm aplicado a imagem NIR em modelos de infarto agudo do miocárdio (IAM) de ratos, usando uma sonda peptídeo que pode se ligar a células apoptóticas e necróticas. Vários fluoróforos quase infravermelhos (NIR) têm sido empregados para a imagem in vivo, incluindo os fluoróforos Kodak X-SIGHT Dyes and Conjugates, Pz 247, DyLight 750 e 800 Fluores, Cy 5.5 e 7 Fluores, Alexa Fluor 680 e 750 Dyes, IRDye 680 e 800CW Fluores. Os pontos quânticos, com sua fotoestabilidade e emissões brilhantes, têm gerado muito interesse; no entanto, seu tamanho impede a liberação eficiente dos sistemas circulatório e renal, ao mesmo tempo em que apresentam toxicidade a longo prazo.
Estudos transversais demonstraram o uso de sondas de tinturas infravermelhas em imagens ópticas.
- Em uma comparação de cintilografia gama e imagens NIR, foi usado um ciclopentapéptido duplamente marcado com 111
In e um fluoróforo NIR para a imagem de αvβ3-integrina-enxerto de melanoma positivo. - Near-infrared rotulado RGD visando αvβ3-integrin tem sido usado em numerosos estudos para visar uma variedade de cancros.
- Um fluoróforo NIR tem sido conjugado ao fator de crescimento epidérmico (EGF) para a imagem da progressão tumoral.
- Um fluoróforo NIR foi comparado ao Cy5.5, sugerindo que tinturas de maior comprimento de onda podem produzir agentes alvos mais eficazes para a imagem óptica.
- Pamidronato foi rotulado com um fluoróforo NIR e usado como agente de imagem óssea para detectar atividade osteoblástica em um animal vivo.
- Um fluoróforo NIR rotulado com GPI, um potente inibidor de PSMA (antígeno de membrana específica da próstata).
- Uso de albumina sérica humana rotulada com um fluoróforo NIR como agente rastreador para o mapeamento dos gânglios linfáticos sentinela.
- 2-Deoxi-D-glucose rotulada com um fluoróforo NIR.
É importante notar que a adição de uma sonda NIR a qualquer vector pode alterar a biocompatibilidade e a biodistribuição do vector. Portanto, não pode ser inequivocamente assumido que o vector conjugado terá um comportamento semelhante ao da forma nativa.
Tomografia computorizada por emissão de fóton únicoEditar
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O desenvolvimento da tomografia computadorizada nos anos 70 permitiu o mapeamento da distribuição dos radioisótopos no órgão ou tecido, e levou à técnica agora chamada tomografia computadorizada por emissão de fótons simples (SPECT).
O agente de imagem utilizado na SPECT emite raios gama, ao contrário dos emissores de pósitrons (como 18
F) utilizados na PET. Há uma gama de radiotraçores (como 99m
Tc, 111
In, 123
I, 201
Tl) que pode ser utilizada, dependendo da aplicação específica.
Xenon (133
Xe) gás é um desses radiotraçores. Tem se mostrado valioso para estudos de inalação diagnóstica para avaliação da função pulmonar; para imagiologia dos pulmões; e também pode ser usado para avaliar a FCRB. A detecção deste gás ocorre através de uma câmara gama – que é um detector de cintilação composto por um colimador, um cristal de NaI e um conjunto de tubos fotomultiplicadores.
Girando a câmara gama em torno do paciente, uma imagem tridimensional da distribuição do radiotraçador pode ser obtida empregando a projeção de costas filtradas ou outras técnicas tomográficas. Isto representa a maior vantagem da SPECT como técnica de imagem molecular, uma vez que é significativamente mais barata que a PET ou a fMRI. Entretanto, falta-lhe uma boa resolução espacial (ou seja, onde exatamente está a partícula) ou temporal (ou seja, se o sinal do agente de contraste aconteceu neste milissegundo, ou naquele milissegundo). Adicionalmente, devido à radioatividade do agente de contraste, existem aspectos de segurança relativos à administração de radioisótopos ao sujeito, especialmente para estudos em série.
Tomografia por emissão de pósitronsEditar
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A tomografia por emissão de pósitrons (PET) é uma técnica de imagem de medicina nuclear que produz uma imagem tridimensional ou imagem de processos funcionais no corpo. A teoria por detrás da PET é bastante simples. Primeiro uma molécula é etiquetada com um isótopo emissor de pósitrons. Estes pósitrons aniquilam com elétrons próximos, emitindo dois fótons de 511 keV, direcionados a 180 graus de distância em direções opostas. Estes fótons são então detectados pelo scanner, que pode estimar a densidade de aniquilação de positrões em uma área específica. Quando já ocorreram interacções e aniquilações suficientes, a densidade da molécula original pode ser medida nessa área. Os isótopos típicos incluem 11
C, 13
N, 15
O, 18
F, 64
Cu, 62
Cu, 124
I, 76
Br, 82
Rb, 89
Zr e 68
Ga, sendo 18
F o mais utilizado clinicamente. Uma das maiores desvantagens do PET é que a maioria das sondas deve ser feita com um ciclotrão. A maioria destas sondas também tem meia vida útil medida em horas, forçando o ciclotrão a estar no local. Estes fatores podem tornar o PET proibitivamente caro. A imagem do PET tem muitas vantagens, no entanto. Primeiro e acima de tudo é sua sensibilidade: um típico scanner PET pode detectar entre 10-11 mol/L a 10-12 mol/L concentrações.