Investigación y desarrollo en la Universidad de Michigan
La UM confía en la línea de productos Phoenix para su I+D
Imagen
La Universidad de Michigan (UM) lleva a cabo una amplia variedad de investigaciones, desde el estudio de los resultados sanitarios hasta la investigación destinada a mejorar la calidad de los implantes. El Decano Asociado de Investigación, Karl Jepsen, PhD, supervisa en parte la amplia actividad investigadora de la facultad de medicina de la universidad. También es catedrático de Cirugía Ortopédica en la UM, de ahí que un área de interés de su laboratorio sea comprender mejor cómo el sistema esquelético establece su función durante el crecimiento y la mantiene a lo largo del proceso de envejecimiento para prevenir la fragilidad ósea: desde la osteoporosis a la escoliosis, pasando por la fragilidad pediátrica y las fracturas por estrés. Además de la investigación interna, el Dr. Jepsen también ofrece las instalaciones, el equipo y la experiencia de su laboratorio como un servicio a la comunidad investigadora en general. Entre los socios colaboradores figuran otros institutos médicos y de investigación como Harvard, Yale y la Universidad Estatal de Ohio, pero también el Departamento de Defensa de Estados Unidos.
Casi toda esta investigación (95%) se realiza ex vivo, lo que permite utilizar la tecnología microCT y nanoCT a kilovoltajes más altos para obtener la mayor resolución posible. Más allá del uso tradicional de la tecnología TC para escanear huesos y otros tejidos mineralizados, las investigaciones actuales también utilizan la TC para estudiar tejidos blandos y vasos sanguíneos, para los que es necesaria una mayor detectabilidad de detalles en regiones de interés tan pequeñas como 5 micras o menos. Esta amplia gama de investigaciones de la UM requiere, por tanto, equipos y métodos de análisis flexibles que puedan adaptarse rápidamente a los diferentes retos y necesidades de los trabajos propios y contratados del laboratorio.
En resumen, los tres principales retos a los que se enfrenta el laboratorio de TC de investigación de la universidad son:
- Grandes volúmenes de muestras que deben escanearse en periodos de tiempo cortos
- Diversos requisitos de análisis que deben cubrirse con el mismo equipo
- Muestras complejas que requieren una alta detectabilidad de los detalles para obtener la información necesaria.
Para hacer frente a estos retos, Karl Jepsen lleva mucho tiempo utilizando en su laboratorio sistemas de TC de Waygate Technologies.
"Tenemos que mantenernos al día con los equipos más avanzados para poder superar los límites de la investigación de descubrimientos y competir por la financiación federal, que es como mantenemos en gran medida nuestra empresa. Para ello, es fundamental contar con un sistema de TC que combine la capacidad de dar servicio a grandes volúmenes de muestras con detección de alto nivel de detalle y una amplia gama de potencia de penetración, desde TC de nanoenfoque a TC de microenfoque, para adaptarse a cualquier tarea con gran flexibilidad. Encontramos eso en los sistemas Phoenix CT de Waygate Technologies".
Para adquirir rápidamente imágenes de máxima resolución y superar a otros grupos de investigación, el equipo de Karl Jepsen ha desplegado un Phoenix Nanotom S y un Nanotom M. El Phoenix Nanotom S, lanzado en 2005, fue el primer sistema de investigación nanoCT®. Y lo que es más importante, la tecnología nanoCT® de la línea de productos Phoenix abre nuevos campos de exploración. Más allá del hueso y los implantes, el campo se está desplazando hacia el examen de tejidos blandos no minerales, como el tejido vascular o cardiaco. Sin embargo, con la microCT normal para muestras de mayor absorción, como los huesos más grandes, la obtención de imágenes no puede bajar de 6 micras, lo que no es suficiente para los investigadores que desean tener la flexibilidad de escanear también muestras pequeñas de baja absorción con la máxima detectabilidad de detalles para poder cuantificar las pequeñas estructuras que contienen. El Phoenix Nanotom M se optimizó aún más con vistas a una mayor flexibilidad para un mayor rango de muestras y aplicaciones y una resolución espacial y de contraste mucho mejor. El tubo de rayos X de 180 kV / 20 W desplegado en ambos sistemas ofrece varios modos de funcionamiento, desde nanoCT hasta microCT de alta potencia.
La excelente capacidad de detección de detalles de hasta 200 nanómetros de los sistemas nanoCT de Waygate Technologies también es valiosa en investigaciones y muestras más tradicionales. En la investigación pediátrica que la UM lleva a cabo sobre el crecimiento óseo, por ejemplo, los escáneres microCT de última generación de pequeños huesos de ratón postnatales no proporcionaban imágenes cuantificables. Sin embargo, el Phoenix Nanotom M permitió a los investigadores cuantificar el hueso desde el nacimiento.
Karl Jepsen encuentra múltiples ventajas en los tubos de rayos X de nanofocalización: "La diferencia de calidad es de la noche al día entre un sistema de microCT y el Nanotom, incluso si se observa la misma resolución de imagen. Ahí es donde otros investigadores necesitan más información sobre el valor de esta tecnología. Incluso a menor resolución, la detección de rasgos mejora mucho".
En su estudio sobre la osteoporosis, es fundamental observar la porosidad en función de la edad. Para obtener la información necesaria sobre este aspecto, el laboratorio necesita observar los fémures proximales humanos en una sola imagen. Con el Nanotom o el V|tome|x de Waygate Technologies, es posible obtener imágenes de una sección transversal completa de fémur humano a 5-10 micras. La calidad de alta resolución de esas imágenes proporciona nuevos conocimientos y permite a los investigadores empezar a plantearse nuevas preguntas de seguimiento, lo que posibilita el progreso de su investigación y les permite obtener nuevas subvenciones.
Del mismo modo, la investigación del laboratorio sobre la escoliosis examina las barras de explante que se implantaron en niños y jóvenes durante 3-4 años para su estabilización. Como las barras están sometidas a la estructura ósea en crecimiento de los niños, preocupa la acumulación de restos. Por ello, es crucial estudiar los explantes de forma no invasiva para garantizar que los restos detectados no se deban a la apertura del implante. La TC de alta resolución, para obtener la mejor calidad de imagen la tecnología nanoCT, lo hace posible.
Imagen
Una tecnología superior de detección e imagen también puede resolver otro de los retos de la UM: El volumen. El escaneado de una sección transversal completa de fémur, por ejemplo, suele llevar entre cuatro y ocho horas. Con el Phoenix V|tome|x M, por ejemplo, el laboratorio podría reducir el tiempo de exploración a no más de una o dos horas. En el caso de los tejidos blandos, el tiempo es esencial, ya que el tiempo de escaneado suele ser incluso mayor y es todo un reto mantener una fijación estable durante periodos de escaneado de hasta 46 horas para no perder resolución a causa de la vibración o los movimientos térmicos. En casos como éste, en los que no pueden evitarse ligeros desenfoques de movimiento, la alta potencia y resolución, así como los detectores de alta dinámica, se convierten en la clave.
Especialmente con vistas al negocio de los contratos, dar servicio a grandes volúmenes se traduce en dinero directo. Una mayor capacidad de volumen permite al laboratorio ofrecer más servicios a granel a investigadores externos y generar más ingresos. La demanda de este servicio es alta. "La gente viene con 200 huesos y los quiere escaneados para mañana", dice Jepsen. Conseguir la calidad necesaria a gran velocidad es el "santo grial de la investigación", como lo llama Jepsen. La solución deseada para el laboratorio de la UM es un Phoenix V|tome|x M de Waygate Technologies, que incluye dos tubos de rayos X que pueden cambiarse con sólo pulsar un botón: Para exploraciones de alta resolución, un tubo de nanofocalización de 180 kV / 20 W como en el Nanotom; para exploraciones de microCT de alta potencia de muestras más grandes o de alta absorción, un tubo de rayos X de microfocalización de 300 kV / 500 W: Con esta combinación de dos tubos podemos hacer ambas cosas: microCT, que es más que suficiente para los explantes, y luego podemos cambiar al tubo de nanofocalización para los estudios vasculares, ya que éstos requieren descender hasta 5 micras".