Medicina Nuclear: Fundamentos de la Radiación
Introducción a la Radiación en Medicina Nuclear
La medicina nuclear utiliza la radiación emitida por radionucleidos para diagnóstico y tratamiento. Los radionucleidos inestables emiten radiación electromagnética gamma para alcanzar la estabilidad. Estos fotones gamma tienen un elevado alcance y penetración (lámina de plomo u hormigón), lo que permite obtener imágenes.
Características Físicas de los Radionucleidos
Cada radionucleido tiene un ritmo de desintegración constante y una emisión característica. Las características principales son:
- Tipo de radiación
- Energía de emisión
- Velocidad de desintegración: constante de desintegración (λ) y periodo de semidesintegración (T1/2)
Tipo de Radiación
En medicina nuclear, se utilizan radionucleidos que emiten positrones (desintegración beta+) o fotones gamma para el diagnóstico. Para el tratamiento, se utilizan emisores beta–, y se están empezando a usar emisores alfa. Algunos radionucleidos son emisores mixtos (gamma y beta–). Los que decaen por captura electrónica se incluyen dentro de los emisores gamma.
Energía de Emisión
La unidad de energía es el electronvoltio (eV). En gammagrafía convencional, se usan energías de alrededor de 150 keV, ya que los detectores son apropiados para esta energía. En PET, independientemente de la energía del positrón, se obtienen fotones de 511 keV (energía de aniquilación).
Constante de Desintegración (λ)
Es la constante de proporcionalidad entre el número de desintegraciones por segundo y el número de átomos radiactivos de la muestra (A/N). Es característica de cada nucleido y determina la probabilidad de que un núcleo se desintegre en la unidad de tiempo.
Periodo de Semidesintegración (T1/2)
Es el tiempo que transcurre para que la cantidad de sustancia radiactiva se reduzca a la mitad. Un T1/2 elevado implica una constante de desintegración pequeña, y viceversa.
Interacción de la Radiación con la Materia
Efecto Fotoeléctrico (Absorción)
El fotón interacciona con un electrón de las capas internas del átomo, cediéndole toda su energía. El fotón desaparece, el electrón se escapa y el átomo queda ionizado. Es dominante a energías bajas (E < 100 keV).
Efecto Compton (Dispersión)
El fotón interacciona con un electrón de las capas externas, cediéndole parte de su energía. El electrón se escapa, el átomo se ioniza, y el fotón cambia de trayectoria y pierde energía. Es dominante a energías intermedias (100 keV < E < 1.000 keV). En el cuerpo humano, la interacción predominante es por efecto Compton.
Producción de Radionucleidos
Reactor Nuclear
Controla la reacción en cadena de fisión del uranio-235, produciendo elementos de la región media de la tabla periódica. Es la forma más barata de producir isótopos.
Ciclotrón
Acelera partículas cargadas (protones, deuterones o partículas alfa) que colisionan con un blanco, produciendo un elemento radiactivo. El Yodo-123 se produce bombardeando Antimonio-121 con partículas alfa.
Generadores Isotópicos
Permiten obtener un radionucleido hijo de corta vida a partir de un radionucleido padre de larga vida. El generador de 99Mo-99mTc es de uso diario.
Requisitos de una Pareja Padre/Hijo
- Periodos de semidesintegración muy diferentes (hijo más corto).
- Propiedades fisicoquímicas diferentes para facilitar la separación.
- Radionucleido hijo inocuo.
- Radionucleido padre accesible y barato.
Principales Radionucleidos en Medicina Nuclear
99mTc (Tecnecio-99m)
Emite fotones gamma de 140 keV por transición isomérica. Se produce en reactor y se suministra en generador. Tiene un T1/2 de 6 horas y es asequible.
131I (Yodo-131)
Emite fotones gamma y partículas beta–. Se produce en reactor y se usa para imagen y tratamiento. Su energía de fotones es alta (364 keV) y su T1/2 es de 8 días.
67Ga (Galio-67)
Produce fotones de 96 keV. Se produce en ciclotrón y es más caro. Su T1/2 es de alrededor de 3 días.
111In (Indio-111)
Tiene dos picos de energía, el mayor a 173 keV. Ofrece buena calidad de imagen. Su T1/2 es de alrededor de 3 días.
201Tl (Talio-201)
Tiene dos picos de energía principales: 80 y 167 keV. Su calidad de imagen no es tan buena como la del 99mTc. Su T1/2 es de alrededor de 3 días.