Στον τομογράφο ακριβείας ενός Ελληνα

Ο κ. Καρακατσάνης ως ερευνητής στο Johns Hopkins University και στο Πανεπιστήμιο της Γενεύης εξέλιξε την εξέταση σε ολόσωμη, τετραδιάστατη.

Αν κάποτε σας ζητηθεί η απεικονιστική εξέταση PET-CT (Τομογραφία Εκπομπής Ποζιτρονίων), δηλαδή μια τομογραφία υψηλής ακρίβειας που συστήνεται κυρίως για τον εντοπισμό νεοπλασιών αλλά και νευροεκφυλιστικών ή καρδιαγγειακών βλαβών, να θυμάστε ότι στην εντυπωσιακή πρόοδο της εν λόγω τεχνολογίας έχει συντελέσει αποφασιστικά ένας Ελληνας επιστήμονας.

Πρόκειται για τον 41χρονο Νικόλα Καρακατσάνη, επίκουρο καθηγητή Βιοϊατρικής Μηχανικής στο Τμήμα Ακτινολογίας της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Κορνέλ και επισκέπτη καθηγητή Ακτινολογίας στη Σχολή Ιατρικής του Μάουντ Σαϊνάι, που διακρίθηκε προ ημερών με το διεθνές επιστημονικό βραβείο «Hal O’Brien Rising Star Award 2023» ως ανερχόμενος κορυφαίος επιστήμονας στο πεδίο της Πυρηνικής Ιατρικής για το 2023.

Τη διάκριση απονέμει κάθε χρόνο το Ιδρυμα Εκπαίδευσης και Ερευνας στην Πυρηνική Ιατρική και Μοριακή Απεικόνιση (Education and Research Foundation, ERF) με έδρα τις ΗΠΑ. Ο κ. Καρακατσάνης προκρίθηκε έναντι των άλλων υποψηφίων χάρη στο δημοσιευμένο ερευνητικό του έργο και κυρίως χάρη στην ανάπτυξη πρωτοποριακών μεθόδων τετραδιάστατης δυναμικής ολόσωμης PET απεικόνισης.

Η διαδρομή του ξεκίνησε από το τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του ΕΜΠ. Κατόπιν εκπόνησε και τη διδακτορική του διατριβή στο ΕΜΠ σε συνεργασία με το UCLA, όπου φοίτησε ένα εξάμηνο. «Από πολύ νωρίς είχα ξεκαθαρίσει μέσα μου ότι ήθελα να χτίσω την καριέρα μου στη βάση της βιοϊατρικής μηχανικής, των τηλεπικοινωνιών και της επιστήμης των υπολογιστών», θυμάται σήμερα ο κ. Καρακατσάνης, «στο τελευταίο έτος δύο συμβάντα καθόρισαν την οριστική μου επιλογή να εμβαθύνω στη βιοϊατρική απεικόνιση – μια εκπαιδευτική εκδρομή της σχολής μας στα ερευνητικά κέντρα της Νέας Υόρκης και της Βοστώνης το 2005 και η επίσκεψή μου στο Εργαστήριο Βιοϊατρικών Προσομοιώσεων και Απεικόνισης». Εκεί, ο νεαρός Καρακατσάνης μυείται στο πεδίο των υπολογιστικών προσομοιώσεων, της αλληλεπίδρασης της ακτινοβολίας και της τεχνολογίας των απεικονιστικών συστημάτων.

Η απεικονιστική εξέταση PET εφευρέθηκε τη δεκαετία του ’70, εξελίχθηκε τη δεκαετία του ’80 για κλινική χρήση, από τη δεκαετία του ’90 γίνεται ολόσωμη (whole body) και πλήρως τρισδιάστατη, ενώ γύρω στο 2000 καθιερώνονται οι πρώτοι υβριδικοί τομογράφοι που συνδυάζουν PET μαζί με αξονική τομογραφία για ακόμα πιο ακριβή αποτελέσματα.

«Στην ολόσωμη εξέταση PET περιμένουμε περίπου μία ώρα μετά την ενδοφλέβια χορήγηση της δόσης για να επιτρέψουμε στη ραδιενεργή ουσία να συγκεντρωθεί σταδιακά μέσα από την αιματική κυκλοφορία στους ιστούς ενδιαφέροντος πριν την απεικονίσουμε· μετά τοποθετούμε τον εξεταζόμενο οριζοντίως και συλλέγουμε την εκπεμπόμενη ακτινοβολία για 2-5 λεπτά από μία πλευρά του σώματος που επιθυμούμε να εξετάσουμε. Στη συνέχεια, ο τομογράφος μετακινεί αυτόματα το εξεταστικό κρεβάτι προς μια κατεύθυνση και επαναλαμβάνει τη διαδικασία, μέχρι να καλυφθεί όλη η έκταση του σώματος», περιγράφει. Στο τέλος της εξέτασης, που συνολικά διαρκεί 10-20 λεπτά, «γίνεται συρραφή των εικόνων για να αποκτήσουμε μια ολόσωμη στατική εικόνα PET που μας δείχνει τη μέση κατανομή της ουσίας στο σώμα σε ένα στιγμιότυπο στον χρόνο». Ο ίδιος, ως ερευνητής στο Johns Hopkins University (2011-2014) και στο Πανεπιστήμιο της Γενεύης (2014-2015) εξέλιξε την εξέταση σε ολόσωμη, τετραδιάστατη ώστε να παράγει στον ίδιο συνολικό χρόνο πολλές δυναμικές ολόσωμες εικόνες, αντί για μια στατική εικόνα, που να απεικονίζουν καρέ καρέ μερικά από τα χρονικά στάδια απορρόφησης της ουσίας από τους ιστούς. Με αυτόν τον τρόπο ο κλινικός ιατρός μπορεί να δει όχι απλώς την ποσότητα της απορροφημένης ουσίας στους ιστούς σε μια χρονική στιγμή αλλά και τον ρυθμό απορρόφησής της με στόχο την ακριβέστερη διάγνωση, όπως π.χ. την αποτελεσματικότερη διάκριση ανάμεσα σε καλοήθεις και κακοήθεις νεοπλασίες. Tο 2018 εφευρέθηκε το total body PET που μπορεί να πραγματοποιήσει την ολόσωμη δυναμική εξέταση PET με πιο απλοποιημένο τρόπο και καλύτερη ευκρίνεια, το οποίο ωστόσο κοστίζει πάνω από 10 εκατομμύρια ευρώ σε αντίθεση με τους συμβατικούς κλινικούς τομογράφους PET που κοστίζουν 2 με 4 εκατομμύρια ευρώ.

Το στοίχημα

Το επόμενο στοίχημα του ερευνητή είναι η ολόσωμη δυναμική εξέταση PET να καταστεί προσιτή σε όλους τους ασθενείς και εύχρηστη για τους γιατρούς, αλλά και να αξιολογηθεί η χρησιμότητά της για περισσότερες παθήσεις. «Η δουλειά μου στοχεύει στην ανάπτυξη πιο οικονομικά προσιτών τομογράφων total body PET χρησιμοποιώντας “έξυπνες” αραιές διατάξεις ανιχνευτών για τη δραματική μείωση του κόστους κατασκευής τους», υπογραμμίζει, «και στην επικύρωση της εφαρμογής της εξέτασης PET και για άλλες ουσίες – ραδιο-ιχνηθέτες, πέραν της γλυκόζης 18F-FDG, κάτι που θα βελτιώσει τη διάγνωση και την παρακολούθηση της θεραπείας περισσότερων παθήσεων».