Medicina Nuclear

Definiciones

Según la Sociedad Española de Medicina Nuclear e Imagen Molecular (SEMNIM): «La Medicina Nuclear (MN) es la ciencia, rama de la medicina y especialidad médica que utiliza isótopos radiactivos y emisiones energéticas del núcleo atómico en el diagnóstico, tratamiento, prevención e investigación de enfermedades».

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS): «La MN es la especialidad médica que, con fines asistenciales, docentes e investigadores, emplea las fuentes radiactivas no encapsuladas».

Similitudes y Diferencias con Otras Especialidades

• Utilizan radiaciones ionizantes en el manejo de los pacientes.
• Realizan tratamientos con radiaciones ionizantes (MN y Oncología Radioterápica).
• Para el tratamiento, la MN utiliza isótopos radiactivos no encapsulados.
• Para el tratamiento, la Oncología Radioterápica utiliza isótopos radiactivos encapsulados, además de equipos de alto voltaje.
• Realizan imágenes diagnósticas a partir de radiaciones ionizantes (MN y Radiodiagnóstico).
• Para el diagnóstico, la MN utiliza como fuente los isótopos radiactivos. Se obtiene una imagen de emisión. Predomina la información metabólica-funcional.
• Para el diagnóstico, el Radiodiagnóstico utiliza como fuente equipos de rayos X. Se obtiene una imagen de transmisión. Predomina la información anatómica-funcional.

Ventajas de la Medicina Nuclear

• Proporciona información metabólica-molecular.
• Alta sensibilidad: relación entre el número de verdaderos positivos y el total de enfermos.
• Precocidad diagnóstica: los cambios metabólicos funcionales preceden a los estructurales.
• Baja exposición a la radiación: suele ser menor que en radiodiagnóstico. La dosis equivalente efectiva de la gammagrafía ósea es de 6-9 mSv frente a 7-11 mSv de la TAC de tórax.
• Seguridad: no produce efectos secundarios y no da reacciones anafilácticas.
• Comodidad.
• No invasividad.

Inconvenientes de la Medicina Nuclear

• Baja especificidad: la misma imagen puede corresponder a distintas patologías. Probabilidad de falsos positivos alta.
• Baja resolución espacial.
• Baja disponibilidad.

Tipos de Desintegración Radiactiva

• Beta negativa: energía emitida cuando un neutrón se transforma en protón debido al exceso de neutrones. Solo es útil en núcleos que emitan también gamma (usaremos ambas), pues la radiación beta negativa penetra poco y no logra salir del cuerpo para formar la imagen.
• Beta positiva: energía emitida (positrones) al transformarse un protón en neutrón debido al exceso de protones. Los positrones penetran poco también, pero al interactuar con un electrón, se aniquilan y emiten energía o fotones de aniquilación, los cuales son dos, de la misma energía (511 KeV), misma dirección y sentidos opuestos. Será esto lo utilizado en el PET, emisión de positrones.
• Captura electrónica: energía que se emite cuando un átomo con exceso de protones capta un electrón y se transforma en un neutrón al unirse a un protón nuclear. Se emiten rayos X característicos similares a fotones gamma.
• Transición isomérica: fotones gamma emitidos cuando un átomo pierde energía para llegar a su estado fundamental o de mínima energía. Los fotones gamma presentan elevado alcance y penetración. El núcleo padre e hijo son isómeros.

Producción de Radionúclidos

Debemos producirlos nosotros, pues en la naturaleza solo encontramos átomos neutros. Hay tres formas:

• Reactor nuclear: barato. Se bombardean núcleos estables con neutrones u otras partículas para que haya fisión de nucleones que genere una reacción en cadena. Se produce Xenón 133, I-131, Molibdeno-99.
• Ciclotrón: el más usado. Acelera partículas con carga eléctrica. Producimos I-123. Existen los llamados «Baby ciclotrón» donde producimos radioisótopos que emiten positrones, los cuales son especiales, pues su semiperiodo es del orden de minutos.
• Generadores isotópicos: los más importantes. Obtenemos radioisótopos hijos con un periodo de desintegración corto, a partir de la desintegración de un radioisótopo padre con un periodo de desintegración mayor. Condiciones: ambos periodos de desintegración deben ser muy diferentes; deben tener propiedades fisicoquímicas muy diferentes para poder separarse fácilmente; el radionucleido hijo debe ser inocuo y el radioisótopo padre debe ser barato y fácil de obtener. Todo ello se cumple con el radioisótopo padre Molibdeno 99 y el radioisótopo hijo Tecnecio 99 metaestable. Mecanismo: zona blindada con plomo que contiene Mo99 en una columna de alúmina. Pasamos suero fisiológico por un tubo colector y se absorberá el Tc 99 (en realidad utilizamos la forma oxidada del Pertecnato sódico) que se va produciendo, separándose así del Mo 99.

Sistemas de Detección

Según su funcionamiento y material (todos basados en la capacidad de ionización):

1. De gas: en su interior, un gas no radiactivo se ioniza cuando llega la radiación. Geiger-Müller: uno de los primeros en diseñarse, en la actualidad en MN se usa solo como monitor ambiental; avisa mediante señal acústica o visual si la radiación en el ambiente en el momento concreto (detectada mediante una sonda) supera el umbral permitido → medida de radioprotección. Colocados en la pared o transportables. Cámara de ionización (activímetro): mide la radiación que incide sobre el paciente.
2. Químicos: la radiación provoca en ellos modificaciones químicas. Película fotográfica (dosímetro personal, de bolsillo/muñeca/anillo): es el más sencillo. Es una placa de bromuro de plata con un sistema de filtros que detecta la cantidad de radiación que incide sobre una persona (personal sanitario sobre todo) → medida de radioprotección. Se contabiliza a final de mes (no en el momento como el Geiger-Müller).
3. Físicos: evidencian propiedades de los materiales al pasar radiación ionizante a través. Termoluminiscencia: dosímetro personal con placa de material termoluminiscente, no placa fotográfica. De centelleo: el detector más importante, todos los equipos de diagnóstico de MN se basan en él. Semiconductores: utilidad en cirugía radioguiada. Pequeñas sondas que son introducidas a través de la zona de incisión y se desplazan en busca de focos de hiperactividad como en la identificación del ganglio centinela (cáncer de mama y melanoma) y adenomas paratiroideos, previamente marcado con radiofármacos. Otros: contadores de pozo: contador de muestras, activímetro y milicurímetro. Se manipulan según el radiofármaco a medir, ya que traduce la radiación emitida en función del mismo. Principal finalidad: medir la radiación que emite un determinado radiofármaco (dentro del pozo del contador de muestras) o que vamos a aplicar al paciente (activímetro o milicurímetro).

Detector de Centelleo

Son muy eficaces en la detección de radiación gamma (fotones) y dan información morfológica, numérica y funcional. Constan de 3 elementos:

1. Cristal de centelleo: compuesto por sustancias con capacidad de luminiscencia/escintillación (radiofluorescencia). Al ser atravesados por radiaciones ionizantes emiten luz, puesto que al tener impurezas absorben la energía fundamentalmente por efecto fotoeléctrico (EF). Se da: excitación de átomos, desexcitación y emisión de fotones dentro del espectro de la luz visible y ultravioleta. Mayor energía del fotón incidente → mayor cantidad de luz emitida. Son muy rápidos: pasa muy poco tiempo (nanosegundos) desde que incide la radiación hasta que se emite. Presentan transparencia a su propio centelleo. El yoduro sódico activado con talio, INa (Tl) (no radioactivo, sí detecta radioactividad) es el más usado. Muy manejable, barato y muy transparente, pero es hidroscópico, atrae la humedad y pierde transparencia. Otros materiales son: germanato de bismuto (BGO), ortosilicato de lutecio (LSO) y ortosilicato de gadolinio (GSO). Son más caros. Utilizados en PET porque son muy eficientes para energías muy elevadas.
2. Fotomultiplicador: tubo de vacío rodeado de plomo, excepto la parte acoplada al cristal de centelleo. En la parte cercana al cristal: fotocátodo; en la contraria: ánodo colector. La luz emitida por el cristal llega al fotocátodo, una célula fotoeléctrica la convierte en electrones y por la diferencia de potencial creado entre fotocátodo y ánodo, son atraídos por los dinodos, donde chocan y dan lugar a más electrones → fenómeno de multiplicación → sucesivamente en los dinodos siguientes (potencial creciente) → multiplicación x 1 millón de veces. Se crea una corriente eléctrica o pulso a partir de luz. Guarda la proporcionalidad: mayor número de fotones incidentes en el fotocátodo → mayor pulso eléctrico resultante.
3. Electrónica asociada: amplificadores siguen multiplicando los pulsos eléctricos resultantes del fotomultiplicador. El analizador de pulsos eléctricos deja pasar al sistema de registro y representación los impulsos eléctricos de una determinada altura y para ello posee dos discriminadores: a) Ventana: acepta el impulso que se encuentra por encima del umbral inferior y por debajo del umbral superior. Puede estrecharse. b) Circuito de anticoincidencia: elimina lo que les sobra para estar dentro del margen umbral de la ventana. Los impulsos resultantes del analizador son denominados cuentas (número de impulsos aceptados; kc=kilocuentas) → se utilizarán para la obtención de la imagen por el sistema de registro o representación.