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GENERALIDADES

INTRODUCCION

Nociones Básicas para entender la Medicina Nuclear

Radiación y Radioactividad
Interacción con la Materia
Tipos de Isótopos
Desintegración Radioactiva
Tipos de Radiación
Emisión Alfa
Emisión Gamma
Desintegración Beta
Leyes de Desintegración Radioactiva
Unidades de medición de las radiaciones, velocidad de desintegración y exposición
Dosis recibidas
Radiotrazadores
Dosimetría
Equipos Empleados en Medicina Nuclear
Gammacamaras
Tomografía de Emisión de Positrones (PET/CP y PET/MRI)
Positrones PET-Resonancia Magnética
Equipos de Densitometría Osea
Calibrador de Dosis
Características Generales de los estudios en Medicina Nuclear
Bases de Diagnóstico en Medicina Nuclear
Estudios de Medicina Nuclear

 

INTRODUCCIÓN

Esta edición constituye la tercera de este manual abierto en la web, que se editó por primera vez en el año 1998, la que he ido mejorando de múltiples detalles y ampliando en estos años, en la medida que el tiempo me lo ha permitido, para dar a conocer esta maravillosa especialidad médica, una de las de mas de alto potencial de crecimiento, según visiones de diversos colegas, que he rescatado en diferentes viajes dentro y fuera de Chile.

La Medicina Nuclear (MN), es una especialidad de Diagnóstico por Imágenes de tipo funcional - molecular y Terapeútica, que emplea, diferentes tipos de radio-isótopos y radio-trazadores.

La principal diferencia con la Radiología es que ella es una especialidad de diagnóstico escencialmente de tipo morfológico o anatómico.

El uso médico de las sustancias radioactivas se remonta en humanos a antes de los años 1930. El descubrimiento del Tecnecio-99m data del año 1939, que es isótopo mas usado actual en MN. En 1951 Wrenn sugieren imágenes con emisores de Positrones y en 1960 en adelante se desarrolla el concepto del Spect. En 1965 se desarrolla el primer generador de MolbdenoTecnecioLa era de la Medicina Nuclear como tal, a la década del 40 al 50, siendo empleado entre los primeros radio-isótopos, el Iodo radioactivo, en el tratamiento de pacientes con enfermedades tiroideas, habiéndose alcanzado el mayor crecimiento, posterior a la década del 70, con la aparición de gammacámaras planares (imágenes sólo en 2D), las cuales hacia principio de los 80 estaban conectadas a rudimentarios computadores.

La segunda mitad de la década de los 80 dio paso a la aplicación de estudios con gammacámaras tomográficos, SPECT (single photon emisión computed tomography), con posibilidad de reconstrucción de estudios en imágenes 3D y 2D, conectadas a computadores mas versátiles y de mayor capacidad, abriendo todo un espectro nuevo aplicaciones, especialmente en estudios a nivel del Sistema Nervioso Central, Miocardio y de la columna vertebral, mejorando significativamente el rendimiento de los exámenes especialmente en su sensibilidad.

La década de los 90 marca otro hito de la Medicina Nuclear, con la realización de estudios de Positrones PET ( positron emission tomography ), desarrollándose toda una nueva gama de estudios, a nivel metabólico, molecular, constituyendo sin duda, una verdadera revolución en el ámbito diagnóstico por imágenes siendo el área de la imagenología de mayor crecimiento y con mayores perspectivas a futuro de mejorar las opciones diagnósticas.

El siglo XXl, inicia otro cambio importante en la Medicina Nuclear, esencialmente funcional-molecular. A los equipos de Spect O Pet se les agrega un tomógrafo de Rx. comocido como CT, teniendo así la posibilidad de que a los estudios funcionales, se complementen con el componente morfológico, para una mejor correlación anatómica de focos captantes y posibilidad diagnóstica. Aparecen así los equipos de Spect/Ct y Pet/Ct, cada día de mayor disponibilidad y en los primeros años de la segunda década del siglo XXI, equipos de PET unidos a un equipo de Resonancia Magnética, PET/MRI.

Se mejora con esta complementariedad de técnicas especialmente la especificidad diagnostica, ya que para el Medico de Medicina Nuclear, constituye un apoyo anatómico para localizar alteraciones visualizadas en los estudios de Spect o PET, no realizando diagnóstico en este campo.

Hoy en día la Medicina Nuclear constituye una herramienta de diagnóstico, de sustancial utilidad prácticamente en todas las especialidades médicas, siendo materia de estudio imprescindible y parte del currículo de formación de diferentes especialidades como la Cardiología, Oncología, Radiología, Neurocirugía, Pediatría, Cirugía, Endocrinología, Reumatología, Medicina Interna, Traumatología y Psiquiatría, entre otras, incluyendo la Medicina General. La MN se ha convertido en una de las especialidades médicas de mayor crecimiento de la imagenología, siendo su fuente de crecimiento las imágenes moleculares.

La enseñanza de la MN ya es parte de todos los centros formadores Universitarios de profesionales Tecnólogos Médicos, que tienen en su malla curricular ya integrado este ramo y práctica, como parte fundamental de su formación. En Chile su uso de la MN se ha masificado con múltiples centros de Diagnóstico en Santiago y en Regiones practicamente en todas ellas.


Dr. César Lovera Fernández
Especialista en Medicina Nuclear.
Director Sociedad Chilena Med. Nuclear

Jefe Servicio de Medicina Nuclear
Holding Avansalud
Santiago, Chile.

.. Dedicado a mi hijo Nicolás y amigos de casa, Pinina, Gin y Tinti, quienes siempre están a nuestro lado compartiendo los mejores momentos ...

 

NOCIONES BÁSICAS PARA ENTENDER LA MEDICINA NUCLEAR.

RADIACION Y RADIOACTIVIDAD

Nombres como James Maxwell, Max Planck, Pierre y Marie Curie, Ernest Rutherford, Conrad Roentgen, Antoine Henri Becquerel entre otros, son nombres que muchos de nosotros podemos recordar de mayor o menor manera. Son ellos los que me permiten escribir hoy día sobre la MN. El conocimiento inicial generado por estos eruditos sobre la radiación y radioactividad a finales del siglo XIX, a definido sin dudas, un mundo muy diferente hoy y para siempre.

Demócrito, filósofo y matemático griego dió el primer paso conocido hoy, hace ya mas de 2.400 años al plantear que la materia debía estar constituida por muy pequeñas partículas indivisibles a las que llamó átomos. Tuvieron que pasar cerca de 2.300 años para que se pudiera probar la teoría de Demócrito, siendo sólo en 1907 que, Joseph Thompson propuso el modelo del átomo, interpretado como una esfera con carga positiva, suponiendo que partículas con carga negativa, los electrones, estaban dispersos en esta esfera.

Busto de Demócrito. Grecia, 460 a.C. - 370 a.C.
“ .. hay hombres que trabajan como si fueran a vivir eternamente.. “

 

En estudios sobre radiación Rutherford y Soddy propusieron la teoría que describía el fenómeno de la radioactividad y descubrieron que los materiales radioactivos, al emitir radiación se transformaban en otros planteando que el átamo no podía ser indivisible. Además vieron que la radiación resultó ser bastante compleja ya que se podía descomponer principalmente en 3 componentes. Rutherford dió el nombre de Alfa, Beta y Gamma tomando las 3 primeras letras del alfabeto griego, llegando a descubrir al igual el decaimiento radioactivo y las propiedades magnéticas de la radiación, ampliando además en 1911, el modelo de átomo planteado por Thompson, encontrando que la masa de éste debía estar encerrada casi todo en un núcleo cargado positivamente a modo de una esfera hueca con el tamaño del átomo inmensamente mayor que el núcleo, rodeado por electrones cargados negativamente en movimiento alrededor del núcleo. En 1920 predijo la existencia de una partícula de naturaleza neutra que era necesaria para la estabilidad del núcleo.

Se hizo así evidente que la radiación es un proceso del núcleo. El número de protones o número atómico, representado por la letra Z , es igual al de electrones en el átomo neutro. Por ejemplo un átomo de Sodio Na tiene número atómico 11, es decir está constituido por 11 protones y 11 electrones.

Se conoce como peso número másico, representado por la letra A, al número total de Protones y de neutrones.

El número de protones es característico e idéntico para todos los átomos de un elemento, sólo el número masico cambia, es decir el número de neutrones del núcleo cambia e indica de que isótopo se trata y se encuentran en un mismo sitio de la tabla periódica.

Algunos isótopos inestables pueden transformarse a otros isótopos mas estables, emitiendo en este proceso radiación, es decir son isótopos radioactivos.

Un isómero es un tipo de isótopo radioactivo que tienen masas y cargas idénticas, es decir tiene el mismo número de protones y neutrones pero diferentes propiedades radioactivas, como es la vida media y la energía de radiación emitida. El isómero que tiene la mayor energía, el mas excitado, recibe el nombre de isómero metaestable y el de menor energía, isómero base. Un núcleo metaestable puede decaer por emisión de rayos gamma a su isómero base. Esta transición se denomina Isomérica. Los isómeros de base a menudo son también radioactivos.

Interacción con la Materia

Existen 2 tipos de interacción de las partículas cargadas con la materia, la ionización y la excitación.

En la Ionización las partículas alfa o beta al pasar por un material, le ceden parte de su energía, arrancándole electrones a sus átomos, que se liberan y dejándolos cargados positivamente. Estos son conocidos como iones.

En la Exitación estas mismas partículas alfa o beta dejan a los electrones periféricos del átomo con mayor energía en exceso, pudiendo volver a su energía previa emitiendo en forma de luz la energía sobrante.

Para la energía gamma que no tiene carga ni masa, puede producir tres fenómenos al interactuar con la materia.

  • Efecto Comptom. Un fotón choca con un electrón, al cual le entrega parte de su energía sacándolo de su órbita , generándose un fotón de menor energía y desviado.
  • Efecto fotoeléctrico. Un fotón choca con un electrón orbital al cual le transfiere toda su energía, desapareciendo el fotón incidente por completo.
  • Creación de Pares. Un fotón incidente de alta energía entrega toda su energía al electrón orbital, dando origen a un par electrón y un positrón con energía de 1.02 MeV. El positrón final forma un positronio y luego se aniquila produciéndo 2 fotones de aniquilación de 0.51 MeV cada uno.

A bajas energías ( rayos X) predomina el efecto fotoeléctrico, a energías medianas de akrrededorde 1 MeV el Compton y a energía mayores, la producción de pares.

Tipos de Isótopos

Por definición todos los isótopos tienen el mismo número atómico (Z) pero diferente número másico (A). Existe isótopos que son naturales como el del Hidrógeno que tiene 3 isótopos naturales, el Protio (H-1), Deuterio (H-2) y Tritio (H-3) u otros artificiales producidos en laboratorios por bombardeo de partículas subatómicas o en centrales nucleares.

Los radioisótopos son isótopos radioactivos, ya que poseen un núcleo inestable y emitiran algun tipo de energía cuando se transforman en un isótopo diferente mas estable. Esta inestabilidad está dada por un exceso de protones o de neutrones. Cuando hay un exceso de neutrones el átomo puede presentar decaimiento conocido como Beta negativo ( B -) y si tiene exceso de protones, suele presentar decaimiento beta positivo ( B +). para números atómicos altos de Z mayor de 80 se vuelve frecuente la desintegración de tipo alfa, quees mas frecuente cuando hay exceso de protones.


Entre los isótopos radioactivos inestables y artificiales está el Tecnecio 99m, indicando la letra m que se trata de un isótopo metaestable ( aparente estable), emisor de rayos gamma de energía de 140 keV que decae rapidamente con una vida media de 6 horas a Tc99. Es isótopo mas usado en Medicina Nuclear. Sobre el 85% a 95% de los estudios de Medicina Nuclear, utilizan este isótopo. La obtención de isótopos radioactivos (emisores de radiación) para su uso en medicina, se realiza por diferentes métodos, entre ellos:

- Generador.
- Ciclotrón.
- Reactor de fisión nuclear.

El Generador de radioisótopos es frecuentemente usado en MN, dado que de él se puede obtener tecnecio99m para realizar estudios a diario sin necesidad de envío diario desde otro lugar de producción. Es el generador de Molibdeno-Tecnecio 99 metaestable (Tc-99m), el más habitual. Existe Generadores de columna seca los mas usados y de columna húmeda, diferenciándose en que los de columna húmeda está permanentemente en contacto con suero su columna y de columna seca que sólo se usa el suero al momento de extraer el tecnecio 99m.

Un generador de tecnecio es basicamente un contenedor de Molibdeno 99, producido por activación de neutrones de Mo98 en un reactor o por método de fisión de Uranio-235 enriquecido en un reactor nuclear, que es el precursor o isótopo madre, que tiene una vida media de practicamente 66 horas, es emisor de radiación beta, que por decaimiento radioactivo genera Tecnecio 99m, lo que permite su uso por varios días, inclusive hasta hasta 2 semanas.

Este contanedor de Molibdeno 99, en una columna de cromatografía, está cubierto por una gruesa capa de plomo de unos 5 cms, con una aguja de entrada de suero eluyente de NaCl al 9% y otra aguja de salida, que por arrastre al vacío, saca o eluye el Tc99m , para ser utilizado directamente o para marcarlo con alguna otra molécula ( radio-trazador). Su gran ventaja es la facilidad para mantener este equipamiento en el mismo Servicio de MN y obtener aquí el radioisótopo en forma diaria, pudiéndo extraer tecnecio inclusive cada 6 horas, sin ingún riesgo para el personal o los pacientes.

La desventaja es su alto costo en Chile prácticamente el doble que en otros paises, que lo producen como Argentina, desde donde se importa generalmente, ya que la comisión chilena de energía nuclear ( CCHEN) no ha logrado a la fecha su producción efectiva, lo que constituye una significativa desventaja en el precio final de estos estudios. Su costo promedio sobrepasa los U$ 1250, y debe disponerse de uno de ellos semanalmente. Existen generadores de Mo-Tc99m, calibrados para entregar desde 250 mCi hasta los 1500 mCi, el día lunes de cada semana.

Generador de Mo-Tc99m que muestra su interior la columna de alúmina y conecciones. En su parte superior se encuentra agujas para entrada y salida (elución) de Tc-99m.

Un ciclotrón es básicamente un campo eléctrico oscilante, que como consecuencia acelera los iones asociado a un campo magnético, que va desde abajo hacia arriba, con 2 placas eléctricas al centro D1 y D2, que invierten su polaridad que lo obliga a recorrer una trayectoria circular aumentando su velocidad en cada semiciclo, desde el centro de una espiral hasta su periferia, saliendo por una ventana del ciclotrón. Requiere de grandes blindajes de hasta 1 metro de ancho

La energía cinética final de las partículas aceleradas será mayor según el voltaje aplicado, multiplicado basicamente por el número de espirales recorridas desde el centro. Estas partículas iónicas al salir del ciclotrón, impactan un isótopo blanco precursor, el cual es capaz de reaccionar al impacto de estas partículas y producir emisores de Positrones u otros radioisótopos según la sustancia blanco.

Requiere de gran implementación física y de personal calificado, lo que encarece la producción. Su costo es de al menos un par de millones de dólares. En Chile contamos a la fecha con 3 de estos equipos uno de ellos en la CCHEN.



Por medio de Generadores de fisión Nuclear, es posible obtener al igual radioisótopos, como Tc-99m, aunque por ser este equipamiento físico de gran envergadura, similar a un edificio de varios pisos, sólo es posible obtener los radioisótopos localmente, como es el caso de la CCHEN de La Reina, que produce el Tc-99m, para su posterior distribución a diferentes Servicios de MN, sólo localmente ya que por la corta vida media del tecnecio de 6 horas es duificil su envío a regiones, salvo hasta una distancia corta por vía terrestre. Envíos por vía área es una opción que a la fecha no se ha implementado por parte de la CCHEN, por lo que no se dispone de esta opción en regiones. El costo por mCi es de aprox U$ 3 en Chile, lo que permite comprar cantidades fijas diario según demanda de pacientes de cada centro de MN.

Reactor Nuclear de la CCHEN de La Reina en Santiago.

Desintegración Radioactiva

Los Radionúclidos (átomos radioactivos), al desintegrarse emiten radiación, cuya energía, es característica para cada isótopo. Una de ellas, la radiación electromagnética, en forma de Rayos Gamma o Fotones, tiene la característica de no poseer masa, como tampoco carga eléctrica.

La vida media de un radionúclido o periodo de semidesintegración ( t ½ ) es al igual otra característica diferencial para cada uno de ellos, y que corresponde al tiempo requerido para que el número total de átomos radioactivos de un determinado elemento, disminuya a la mitad ( equivalente a la mitad de la radiación inicial emitida). Este puede ir desde menos de un segundo como el C-15 de vida media de 2.4 segundos hasta cientos, miles o millones de años, como el U-238 de vida media de 4510 millones de años, es decir aproximadamente la edad actual de la tierra.

La actividad o radioactividad es por definición el número de desintegracuiones por segundo y por ende refleja el cambio de átomos en el tiempo, quedando expresado como.

Donde:


En Medicina Nuclear en general los radionúclidos utilizados tienen una vida media corta, de sólo horas o algunos días y son de baja energía relativa, lo que da seguridad en su uso, al ser baja la radiación absorbida en el paciente, la que en general no es significativamente superior a las dosis de radiación en un examen habitual de la Radiología.

Tipos de Radiación

Los diferentes tipos de radiación se pueden clasificar en radiación de partículas y de radiación electromagnética. El Ultrasonido utilizado en la Ecografía o Resonancia magnética no son de tipo ionizante.

Emisión Alfa

Es emisión del núcleo a modo de partículas cargadas positivas, compuestas por 2 neutrones y dos protones ( nucleos de helio ), poco penetrantes pero muy energéticas o ionizantes que por su condición son desviadas por campos magnéticos e eléctricos. El núcleo emisor por ende perderá un núcleo de Helio (He4) o partículas alfa, de cuatro unidades de número másico y dos de número atómico.
En general son emisiones emitidas por núcleos pesados de A ( masa del átomo) mayor de 100.
Estos isótopos tienen exeso de protones, generando en el núcleo una alta repulsión eléctrica, por lo que tienden a obtener neutrones, emitiendo una partícula alfa a alta velocidad o energía cinética, proceso que desprende alta energía.

Emisión Gamma

Las emisiones gamma son radiación de tipo electromagnético, al igual que los Rayos X, Rayos UV, Infrarojos, luz visible, microondas u ondas de Tv y Radio.
La radiación gamma es alta de longuitud del orden de 10 elevado a -12 m y alta frecuencia de 3 x 10 elevado a 20 Hz. a modo de fotones (emisiones muy energéticas sin carga eléctrica ni masa en la practica), lo que las convierte en ser altamente penetrante, requiriendo de plomo o concreto en gruesas capas para poder detenerlas a diferencia de las emisiones de partículas (emisiones con carga eléctrica y masa), y que tienen por ello menor probabilidad de interactuar con la materia, lo que permite salgan del organismo y puedan ser detectados desde fuera del paciente, por medio de una Gammacámara.


En este tipo de radiación el núcleo del átomo desprende la energía que le sobra, pasando a otro estado de energía mas baja.
Las dosis de los radionucleidos emisores gamma empleados en medicina son muy bajas, por lo cual no son capaces de producir reacciones tóxicas o alérgicas, aún en pacientes con antecedentes de alergia, p.e. al Iodo, lo que constituye una gran ventaja de la Medicina Nuclear.

Desintegración Beta

- Radiación Beta -

Son flujo de electrones cargados negativamente ( Beta -) que se emplean para propósitos terapéuticos en M.N que presentan masa y carga eléctrica , he interactúan rápidamente con la materia y son capaces de producir alteraciones a nivel molecular y celular . Dependiendo de su energía, son capaces de penetrar sólo algunos milímetros, 3 a 10 mm en general en MN para en tejidos blandos, por lo que no es posible obtener imágenes externas de su distribución corporal.

Las partículas beta son de alto poder energético ocasionando una mayor dosis de radiación a nivel local. Esta posibilidad es usada en MN con fines terapéuticos de radioterapia por vía sistémica o local, ya que al igual que los radionucleidos emisores gamma, pueden emplearse por si solos, o unirse con una molécula para actuar en un órgano definido.

- Positrones ( emisiones Beta +) -

Otra forma de emisión de partículas beta lo constituyen los Positrones, en la que un protón del núcleo se desintegra y da lugar a un neutrón, un positrón y un neutrino.

Estos electrones cargados positivamente emitidos por el núcleo del átomo, que interactúan con un electrón orbital negativo, aniquilándose y dando como resultado la emisión de 2 fotones de 511 Kev. Estos al interactuar, se dirigen en direcciones opuestas en 180 grados.

Esta condición permite la detección físico-matemática exacta de su punto de origen, al detectarse simultáneamente fuera del paciente estos 2 fotones en una misma ventana de tiempo en 180°, que es la base de la detección de la Tomografía de Emisión de Positrones, PET.

Radionucleidos capaces de emitir radiación de Positrones son constituyentes orgánicos vitales, como el Oxigeno 15, Carbono 11, Nitrógeno 13 o el Fluor 18, siendo posible el estudio metabólico a nivel molecular, como de la Glucosa, ácidos grasos, CO2, H2O entre otros. Su empleo en la actualidad es especialmente en estudios Oncológicos, esencialmente para detección de metástasis, en Cardiología para evaluar viabilidad celular miocárdica y Neurología para determinar metabolismo cerebral, flujo cerebral y estudio de tumores.

EMISOR DE POSITRON
VIDA MEDIA
Flúor - 18
109,7 minutos.
Nitrógeno-13
9,96 "
Oxigeno-15
2,07 "
Carbono-11
20,4 "
Rubideo-87(*)
1,27 "

(*) Se obtiene de Generador.

Leyes de Desintegración Radioactiva

Las leyes de desintegración radiactiva fueron descritas por Soddy y Fajans :

● Si un átomo emite una partícula alfa, la masa del átomo (A) resultante disminuye en 4 unidades y el número atómico (Z) en 2.

● Cuando un átomo emite una partícula Beta, Z aumenta o disminuye en 1 y A se mantiene.

● Si un núcleo emite radiación gamma no varia ni A ni Z, sólo pierde energía hv. ( h es la constante de Planck y v la frecuencia de radiación emitida).

De esto se desprende que cuando un aátomo emite radiación Alfa o Beta se transforma en otro átomo diferente, que puede a su vez ser otro a otro átomo radiactivo hasta llegar a ser estable.

Unidades de medición de las radiaciones, velocidad de desintegración y exposición

La exposición a la radiación ionizante puede ser natural como la radiación del sol o artificial, del Radón-222 encontrado en rocas de granito, procedimientos médicos, ocupacional, de pruebas de armas nucleares, cables eléctricos de alta tensión o de accidentes nucleares como Chernovil en Ukrania en 1986 o Fokushima en Japón posterior al terremoto y maremoto en el 2011 y llegar a tener sobre la salud humana efectos deterministas que ocurren con certeza frente a una misma dosis recibida por distintos individuos y efectos estocásticos que ocurrirán al azar y dependientes de los mecanismos de reparación celular normales en todos los seres vivos a bajas dosis.

Las dosis empleadas en Medicina son seguras y siempre se encuentran en muy bajos niveles de riesgo para la salud. Hay consenso que los efectos de las radiaciones son mayores para bebés y fetos que para adultos.

Para medir la velocidad de desintegración y dosis a administrar a un paciente, se ha definido según la norma internacional de radiación, el Becquerel ( Bq ), en refrencia a quien descubriera la radiación en el año 1896 Henri Becquerel, físico y químico francés ganador del premio Nobel de física en 1903.

Un Bq. equivale a una desintegración por segundo de un isótopo cualquiera.

Para calcular la actividad en el tiempo, de un determinado radioisótopo es necesario aplicar:

Donde:
A (t) : Es la actividad radioactiva en el instante t a medir.
Ao : Es la actividad radioactiva inicial, cuando t = 0
e : Es la base de logaritmos neperenianos.
. t : Es el tiempo transcurrido para el cálculo.
: Es la constante de desintegración radioactiva de cada isótopo.

En la práctica diaria médica se utiliza mas frecuentemente el milicurie ( mCi ) que equivale a 37 MegaBq.

1 mCi = 37 MBq

Las dosis de radiación administrada deben diferenciarse de la dosis de radiación absorbida real por el paciente ( medido en rad o Sievert ), que determinará los efectos de las radiaciones ionizantes.

Un Sievert ( Sv) equivale a 100 rem (1mSv = 0.001 Sv), que determina la posibilidad de un 5,5% de eventualmente desarrollar cáncer, considerando también que con una dosis de 10 rad ya se producen formación de dicéntricos en los cromosomas.

Recibir dosis mayores de 1 Sv (100 rad) en cortos periodos de tiempo pueden causar la muerte en lapso de algunas semanas.

El Gray ( Gy ) ,es la cantidad total de energía absorbida por unidad de masa de cualquier objeto o material, mientras que el Sievert es usado para determinar la dosis equivalente en humanos. Un Gy equivale a 100 rad.

Dosis recibidas

La Comisión Internacional de Protección Radiológica (CIPR) recomienda limitar la exposición a radiación a la población general a 1 mSv de dosis efectiva por año, en promedio de 5 años, no incluyendo exposición médica de pacientes ni la ocupacional.

Para población ocupacionalmente expuesta recomienda la CIPR, el límite de exposición no debería sobrepasar los 20 mSv año, promediado en 5 años y estas dosis no deberían sobrepasar los 50 mSv en cualquiera de esos 5 años. Estos límites no se aplican a situaciones de emergencia.

Debe desmitificarse el hecho de que los pacientes que concurren a un estudio de Medicina Nuclear reciben altas dosis de radiación. Estas son controladas y similares o muchas veces menores a otros estudios de imágenes como la fluoroscopía o de Scanner inclusive.

Una fluoroscopia puede entregar dosis media por estudio en Abdomen de 50 mSv/minuto de exposición y si es con contraste oral de inclusive mas de 80 mSv/min. Uno de los casos mas demostrativos lo constituye la Cistografía isotópica versus su símil radiológica, uretrocistografía radiológica, donde la radiación a las gónadas para el paciente en MN es entre 50 a 100 veces menor, dependiendo del tiempo de exposición del estudio radiológico.

Según datos de la ACR ( www.acr.org ), la dosis de radiación recibida por realización de un estudio de Tomografía Computada o TAC de cráneo puede llegar a 75 mSv si es con medio de contraste, en la parte scaneada, equivalente en promedio a la dosis de fondo recibida en 80 años. Mujeres embarazadas deben informar previo a cualquier estudio con radiaciones su condición para evitar esponerse a radiaciones salvo que la condición clínica la amerite considerando la menor exposición necesaria.

La exposición en niños a una TAC al igual debería evitarse, debido a su alta frecuencia ya que se ha confirmado la mayor incidencia de cáncer, como leucemias o cáncer encefálico en publicación del British Medical Journal de mayo 2013,en que se demostró aumentaba el riesgo de cáncer en un 24%, en relacióna niños no sometidos a estos procedimientos, siendo mayor si aumenta en número de estudios de este tipo.

Para los estudios de Cintigrafía la dosis absorvidad en adultos dependerá de las dosis administradas e isótopo empleado. Para el Cintigrama Oseo el órgano crítico, es decir aquel órgano que recibe la mayor dosis, lo constituye la superficie ósea que recibe aprox. 2,3 mGy/mCi, considerando que la dosis promedio es de 25 mCi, la dosis total es cercana a los 60 mSv, reportado en las normas del Colegio Americano de radiología. Para niños la dosis es siempre algo mayor por su mayor radiosensibilidad. Ello demuestra la importancia de optimizar las dosis ajustándose al mínimo necesario según peso.

Sólo a modo de referencia en promedio una radiografía de tórax utilizando grilla irradia aprox. 0.15 mGy y de abdomen 3,4 mGy.

La justificación y responsabilidad de cada procedimiento médico que suponga exposición a radiaciones recae sobre el mismo médico que la solicita o aplica, considerando el beneficio superior para la salud que ello significa a esa persona en particular para obtener un diagnóstico certero o en casos de terapia con radiación y del Tecnólogo Médico que realiza los estudios, quien debe conocer las tasas de irradiación según exámen para que con su conocimiento optimizarlas según cada paciente, mas que usar fórmulas standar sin considerar al paciente.

Radiotrazadores

Para que un radionucleido sea utilizado en Medicina Nuclear, se requiere que sea de baja energía, corta vida media de no mas de unos días y trace una vía fisiológica o sea constituyente molecular esencial.

Por ejemplo el uso de Iodo radioactivo, que puede administrarse vía oral e incorporarse a nivel Tiroideo para la síntesis hormonal.

El isótopo mas usado en Medicina Nuclear es el Tecnecio 99 metaestable (Tc-99m), que es producido en Reactores Nucleares o por medio de Generadores de Molibdeno-Tecnecio.

El tecnecio 99m, tiene una vida media de 6.02 horas y es emisor de energía gamma de 140 Kev,antes de decaer a Tecnecio 99 y el radio-trazador mas empleado es el Tc-99m para estudios de Cintigrafía Osea.

Puede al igual un radio-isótopo ser ligado a una molécula que siga una vía metabólica definida (Radio-trazador, mal llamado radio-fármaco ya que no tiene efecto farmacológico), como es el caso del MDP (metilendifosfonato) que unido a Tc-99m, se incorpora en el metabolismo óseo osteoblástico.
Otros como el MIBI ( metoxi-isobutil-isonitrilo ), que es un catión lipofílico atraviesan la membrana celular y se unen a la mitocondria, es trazador de metabolismo energético y su distribución es proporcional al flujo sanguineo, siendo usado en evaluación de tejidos de alta concentración mitocondrial por interacción electrostática, como del miocardio para estudios de perfusión miocárdica Spect, evaluación de hiperfunción Paratiroidea o en algunos tumores malignos como de mama.

Otros radiotrazadores de uso frecuente serán descritos en sus respectivos exámenes de cintigrafía.

Dosimetría

La dosimetría personal es otro elemento sustancial para los trabajadores que utilizan radiación ionozante.

La dosimetría personal es imprescindible para las personas que por su labor están expuestas a las radiaciones, como el personal del áreade la salud, imagenología y Medicina Nuclear. Ella registra las dosis recibidas por las personas expuestas a la radiación en condicoones laborales en forma individual para que no se expongan a dosis de radaición no permitidas o pueda detectarse en caso que se sobrepase las normas de exposición definidas como seguras a las radiaciones.

Entre los tipos de dosímetros existen los antiguos de Película, cada vez menos usados por ser menos exactos, que es un apelícula que se ennegrece en una placa con diferentes campos de filtro como plomo, cobre o aluminio, realizándose la medición por comparación de negros con otras películas sometidas a diferentes radiaciones, por lo cual su exactitud es limitada.

Film y placa con diferentes filtros.

Uno de los mas expleados son los dosímetros Termoluminiscentes (TLD), que utilizan cristales de fluoruro de litio, sensibles a varios tipos de energías e intensidades, cuya lectura es producida por estimulación termal. Por medio de un transductor fotosensible se convierte la intensidad luminosa en una magnitud eléctrica, que se representa en términos de dosis recibida.

De tipo Digitales con sensores electrónicos y procesamiento de señal en tiempo real, que se muestra en una pantalla, que se pueden configurar para dar señales de alerta y conectarse a un PC para que muestre los datos resumidos o por evento en gráficos de fácil lectura, que son mas exactos e inclusive pueden emitir una señal acústica de alerta en caso de sobrepasar cierto rango de exposición.

EQUIPOS EMPLEADOS en MN

A.- GAMMACAMARAS

Una Gammacámara, como su nombre lo indica es capaz de detectar emisión gamma. Esto puede ser a modo de una imagen planar como una fotografía en 2D, que es la técnica mas utilizada, o por medio de la Tomografía de Emisión de Fotón Único, SPECT, que permite la obtención de imágenes en reconstrucción tomográfica con cortes de un órgano en sus planos sagital, coronal , transaxial y la reconstrucción de imágenes de tipo 3D. La capacidad de realizar cortes tomográficos, elimina la atenuación fotónica por sobreposición de estructuras, y así la interferencia que se produce en las imágenes en 2 planos, mejorando la sensibilidad y resolución espacial de un estudio.

Una Gammacámara planar o una de tipo SPECT (figura 1), consta básicamente de: a) un cabezal detector de radiación, que esta constituido por, b) un colimador, que permite sólo el paso de radiación emitida paralela al cabezal, c) un cristal de centelleo, de 9 mm de grosor de Ioduro de Sodio, que es capaz de detectar los fotones y transformarlos en un impulso eléctrico a través de, d) los foto tubos multiplicadores, para posteriormente, ser amplificados y procesados en cuanto a su ubicación espacial, manejados en un sistema conectado a, e) un computador que permite ver y procesar las imágenes funcionales del órgano estudiado.

Gammacámara Millenium GE SPECT/CT

Existen Gammacámaras 1, 2 o 3 detectores, siendo las mas comunes de 1 o 2 detectores. Mayor cantidad de detectores o cabezales no mejora la calidad o resolución del estudio, pero si el tiempo en el cual se realiza este, por ejemplo de unos 45 minutos para un Cintigrama Óseo en un equipo de 1 detector a 25 minutos aproximadamente, para uno de doble detector. Los equipos de 3 detectores, se emplean especialmente para estudios a nivel del Sistema Nervioso Central (SNC), en que mejoran en cierto grado la resolución, por ser detectores pequeños que pueden hacercarse mas al paciente, comparados especialmente con los equipos de un detector o dos detectores mas grandes, aunque tienen la limitante señalada de ser básicamente equipos para evaluar el SNC.

Modernos equipos de Spect incluyen hoy en día un Scanner de tomografía computada (CT) de baja intensidad de emisión radiológica, con tal de poder hacer correlación anatómica de focos detectados a la cintigrafía, aún cuando se mantienen en uso en Estados Unidos y Europa equipos tradicionales Spect sin el Scanner o CT.

Gamacámara Spect de 1 detector Philips Prism 1000.

B.- Tomografía de Emisión de Positrones ( PET/CT y PET/MRI )

Un equipo PET, utiliza, una serie de cristales ( sobre 18.000 cristales en equipos actuales ) conectados a fototubos, similar en su base a una Gammacámara, pero a diferencia de esta, agrupados en múltiples anillos de detección en 360º ( hasta 64 anillos ). El tipo de cristal empleado varía según el fabricante de los equipos siendo los mas frecuentemente usados de Germanato de Bismuto (BGO) , Ortosilicato de Lutecio (LSO) y de Ortosilicato de Gadolineo ( GSO). Los mejores resultados de resolución y tiempo para realzizar el estudio se obtiene con cristales de LSO, pudiendo realizar el examen en menos de 20 minutos comparado con equipos que usan cristales de BGO que en promedio demoran 40 minutos. Esta tecnología de Medicina Nuclear se ha ido modificando ya que inicialmente no incluín el CT como ocurrió en un principio en la década de los años 1990.

Estos equipos son de alto costo de adquisición y de funcionamiento, lo que limita su fácil disponibilidad, aunque son cada vez mas centros a nivel mundial, los que la poseen, contándose ya en Chile con varios de estos.

Nueva generación de equipos incluye la unión de un equipo PET y un Scanner (TAC), equipos PET-CT, con lo cual se logra la capacidad de obtener imágenes moleculares, funcionales, asociadas a una imagen de correlación o diagnóstico anatómico de alta resolución, en equipos multislice entre 4 a 16 o mas cortes.

Equipo PET-CT G.E.

Positrones PET-Resonancia Magnética.

Los estudios de Positrones PET y Resonancia mágnética es una nueva técnica híbrida que incorpora la opción de evaluación y correlación molecular del PET con la anatomía de los tejidos blandos y caracterización funcional de ellos por la MRI, pudiendo realizar estudios de cuerpo entero.

Ya está disponible la opción de combinar equipos de PET con los de Resonancia magnética a contar del año 2011 fueron presentados los primeros equipos. Ya son varios los centros que cuentan con esta técnica en Estados Unidos y varios paises en Europa, aunque como toda técnica de imágenes esta llegará a masificarse dentro de las próximas décadas en la medida que sus costos bajen.

Su principal uso clínico es similar al PET/CT, es decir en Oncología, Cardiología y Neurología. La ventaja sobre el PET-CT es su mayor contraste entre tejidos blandos y menor radiación al paciente al no omitir el CT.

PET- MRI Siemens

 

Imagen PET-MRI de cuerpo entero

C.- Equipos de Densitometría Osea

Equipos iniciales de D.O. empleaban doble has de rayos gamma (Dual Photon Absorciometry, DPA), ténica que cambió a los actuales emisores de un doble haz de rayos X, DEXA, por lo cual esta técnica se inicia en el ámbito de la MN.

La técnología inicial contaba con emisores de rayos x de tipo pencil beam o haz puntual, que avanzaba practicamente milímetro a milímetro scaneando la columna lumbar en todo el ancho abdominal y las caderas en forma amplia, demorando el examen mas de 20 minutos. Mas tarde apareció la técnica de pencil beam inteligente que detectaba los bordes óseos disminuyendo el tiempo de examen a unos 8 minutos y finalmente la tecnología tipo Fan Beam con la cual el estudio en si no demora mas de 3 minutos, tomando inclusive ambas caderas.

Estos equipos tipo Fan beam, logran mejor resolución anatómica, importante para realizar un mejor análisis de la separación de los cuerpos vertebrales

No se ha logrado buenos resultados comparativos y de precisión, en mediciones por medio de otras técnicas como la Ultrasonografía (Sonometría) especialmente realizada en el talón, por lo cual esta técnica sólo se ha reservado para promoción de controles de Densitometría ya que llega a presentar un 30% de falsos positivos y negativos. No está validada por tanto como técnica de diagnóstico.

Fig 3. Equipo de Densitometría Osea G.E. Prodigy.

Calibrador de Dosis

Contador Geiger

Este equipo portátil permite medir la radiación de un objeto o lugar específico, medida la radaiación como el número de impulsos eléctricos generados en el momento.

Consiste basicamente de un tubo con un huilo metálico fino en su centro aislado relleno de gas. Al penetrar un ión o electrón o rayos gamma, desprende electrones de los átomos de gas que son atraidos hacia el hilo dada su carga positiva, generando un flujo eléctrico, que permite contar la cantidad de radiación. Este equipo sólo detecta radiación sin decirnos de que tipo de ella se trata.

Hoy en día estos equipos son de tipo digital y han reemplazado prgresivamente a los antigus con una aguja movil y tubo periférico, tipo sonda.


Contador Geiger Digital.

3.- CARACTERISTICAS GENERALES DE LOS ESTUDIOS EN MN:

Los estudios de MN en general presentan algunas características comunes entre las cuales se puede señalar:

● Posibilidad de realizar estudios funcionales o metabólicos de cuerpo entero o focalizados.

● Dosis de radiación en general similar o aveces menor que un examen de Radiología como la Fluoroscopia.

● Son estudios minimos invasivos, requiriendo en la mayoría de los casos sólo de inyección endovenosa.

● Costo general de un estudio Spect similar que la TAC y menor que la RMN. Costo mayor en el caso de PET-CT.

● Sensibilidad y especificidad media de los estudios del orden de un 85 a 90%.

● Permite obtener estudios semicuantitativos, en el caso del SPECT y cuantitativo para el PET, asociados a correlación anatómica.

4.- BASES DEL DIAGNOSTICO EN M.N.

Para los procedimientos diagnósticos en MN se emplean diferentes tipos de radioisótopos o radiotrazadores, según el órgano o tipo de metabolismo que se desee evaluar.

Existen diferentes mecanismos fisiológicos por los cuales a través de un radiotrazador es decir un isótopo unido a una molécula que sigue esa vía fisiológica específica, es posible hacer un estudio. Ello dependerá de las características de la molécula trazadora, a la cual se le ha unido un radionúclido y del órgano o metabolismo en estudio.

Dentro de los mecanismos existentes, se pueden destacar, entre otros los de:

Transporte activo desde la sangre, al órgano a estudiar, luego de la inyección endovenosa del radiotrzador. Por ejemplo los estudios renales, donde el fármaco es eliminado por esta vía. Es el caso del DTPA, del MAG3 o EC y en los estudios tiroideos el Iodo 131 o el pertecneciato.

● La fijación a nivel tubular renal, en los estudios de DMSA.

● La fagocitosis, por las células de Kupfer, de los compuestos coloidales, como el Sulfuro Coloide, en el caso de estudios del Hígado, Bazo o Médula Ósea.

Integración metabólica como es el cso de estudios de Positrones con F-18 FDG, en que la molécula inyectada se integra al metabolismo de la glucosa o estudios de la vía bilar con Disida que sigue la vía de la bilirrubina.

● Otros: Impactación a nivel capilar, inhalación de microgotas, absorción de tipo Físico-química, marcación de glóbulos rojos.

Un detector externo, la Gammacámara, producirá entonces, imágenes de la distribución interna de la radioactividad administrada en forma planar o tomográfica, que como se ha dicho dependerá del comportamiento biológico del isótopo administrado y del status funcional del órgano estudiado.

Cintigramas son entonces, básicamente, mapeos fisiológicos externos de la actividad funcional de un órgano a través de una Gammacámara

ESTUDIOS DE MEDICINA NUCLEAR

En las siguientes secciones se describen en sus puntos fundamentales, los estudios de M.N., junto con sus indicaciones mas frecuentes pretendiendo con ello una consulta rápida, que es el fin de este Manual, aún cuando se pretende dar la base sólida especialmente para quienes quieran conocer la Medicina Nuclear.

Debe considerarse que las indicaciones señaladas, pueden no ser necesariamente de primera línea de estudio, sino métodos muchas veces complementarios a otros métodos radiológicos, siendo muchas veces críterio del médico que deriva los estudios su evaluación final, según antecedentes de cada paciente.

Dr. César Lovera Fernández
Especialista en Medicina Nuclear
Ex Director Sociedad Chilena de Medicina Nuclear
Miembro Sociedad Británica de Medicina Nuclear
Docente Universidad San Sebastián, Cátedra de Medicina Nuclear