Imágenes de fluorescencia de rayos X en huesos humanos y su potencial aplicación in vivo / Images of X-ray fluorescence in human bones and their potential application in vivo

RESUMEN

El conocimiento de la concentración y la distribución espacial de los elementos químicos presentes en diferentes órganos y tejidos resulta un parámetro útil para el diagnóstico de determinadas patologías o niveles por sobre los límites tolerables, por lo tanto el conocimiento de los elementos presentes en un tejido vivo, su concentración y distribución espacial podría proporcionar información relevante respecto del estado de salud de un individuo. Se presenta una aplicación de una nueva técnica de fluorescencia rayos X dispersiva en energía mediante barrido, la cual se puede aplicar a muestras de diferente composición y forma, a diferencia de, la mayoría de las técnicas existentes, que son aplicables sólo a muestras planas. Esta técnica permite la obtención de imágenes bidimensionales de los elementos químicos presentes en las muestras de un modo tanto mono como multielemental. En este trabajo es aplicada a un conjunto muestras óseas humanas y tarso y dedos de Gallus gallus (pollo) faenado, obteniéndose una distribución espacial 2D con diferentes niveles de intensidad fluorescente dependiendo del elemento detectado y de su concentración. Las imágenes logradas consideran áreas de hasta104 mm2, con una resolución espacial de hasta 0,25 mm2 y en un tiempo de adquisición de alrededor de 20 min. También se lleva a cabo un cálculo de la dosis de la radiación asociada a este tipo de análisis XRF, encontrándose que los niveles aplicados para la obtención de una imagen XRF son tolerables. Lo anterior permite concluir que sería posible el uso de esta técnica para una aplicación in vivo.

ABSTRACT

The knowledge of the concentration and spatial distribution that chemical elements present in different organs and tissues is a useful parameter for diagnosis of certain diseases or element levels above limits accepted as healthy. Therefore, development of techniques to identify the chemical elements present in a living tissue and obtaining information about their concentration and spatial distribution might be relevant to determine an individual's health status. This work presents an application of a new X-ray fluorescence technique, energy dispersive by scanning, which can be applied to samples of different composition and shape, unlike most of the existing techniques, only applicable to flat samples. This technique allows the acquisition of two-dimensional images of the chemical elements present in a sample in both mono and multi-elemental mode. In this work the technique is applied to a set of human bone samples and tarsus and fingers of a dead Gallus gallus (chicken), obtaining a 2D spatial distribution with different levels of fluorescence intensity, depending on the detected element and its concentration. The acquired images consider areas up to 104 mm2, with a spatial resolution of 400 mm2 and an acquisition time of about 20 min. Calculations of the radiation dose associated with this type of XRF analysis were also carried out, and the findings show that the levels applied to obtain an XRF image are tolerable. The latter leads to the conclusion that it would be possible to use this technique for an in vivo application.