ASPECTOS TÉCNICOS

Actualmente, tanto los Ciclotrones como los Sistemas de Detección (Tomógrafos PET) han sido optimizados considerablemente, alcanzando el desarrollo suficiente como para pasar de la investigación a la rutina clínica (119).

El creciente uso de las aplicaciones clínicas de este procedimiento, fuera del campo de la investigación pura, se ha visto favorecido por el desarrollo de la:

1.- Tecnología afín, con una mejora en la resolución de imagen y la creación de sistemas de detectores de coincidencia sobre gammacámaras convencionales (no PET dedicadas), lo que supone una mayor difusión de su empleo en Servicios de Medicina Nuclear tradicionales.

2.- Posibilidad de marcar radiactivamente sustratos metabólicos con átomos biológicamente ubicuos (Carbono, Oxígeno, Nitrógeno...), lo que permite la obtención de información fisiopatológica directa.

El equipo para la realización de la PET se compone de (116, 117):

1. Ciclotrón. Es la unidad de producción de radionúclidos emisores de positrones (Gráficos 3 y 4). Ello se consigue mediante el bombardeo de una sustancia blanco con partículas subatómicas convenientemente aceleradas: protones (núcleos de hidrógeno) y deuterones (núcleos de Hidrógeno pesado). El blanco puede llenarse de un líquido o un gas, y el material elegido condicionará el tipo de reacción nuclear y el radionúclido que se obtendrá. En la Tabla IX se resumen algunas de las reacciones nucleares empleadas para la obtención de los isótopos emisores de positrones más utilizados en tomografía por emisión de positrones.

Tabla IX. C-11 N-13 O-15 F-18 14_N(p,α)11_C 16_O(p,α)13_N 14_N(d,n)15_O 18_O(p,n)18_F 10_B(d,n)11_C 13_C(p,n)13_N 15_N(p,n)15_O 20_Ne(d,α)18_F 11_B(d,2n)11_C 12_C(d,n)13_N 16_O(α,pn)18_F 11_B(p,n)11_C 19_F(p,pn)18_F REAC CION ES NUCLE ARE S 12_C(p,pn)11_C

Principales reacciones nucleares para la producción de isótopos emisores de positrones.

Los ciclotrones debido a la alta energía de los radionúclidos que producen tienen que estar blindados. Este blindaje lo pueden tener los propios ciclotrones, los llamados autoblindados (Gráfico 3), o bien el blindaje lo puede tener la habitación donde estén ubicados (Gráfico 4).

Gráfico 3.

Ciclotrón con su autoblindaje.

Gráfico 4.

Los positrones son las antipartículas de los electrones (iguales propiedades pero con carga distinta). Se forman a partir de la desintegración de núcleos con gran número de protones con relación al de neutrones, emitiendo un positrón (β+_{) y un} neutrino (δ). El β+ _{va perdiendo energía en la nube de electrones, hasta que uno de} ellos lo captura, se produce así el fenómeno denominado aniquilación, convirtiéndose en dos fotones de igual dirección y sentidos opuestos y con una energía de 511 Kev. Ver Gráfico 5. Gráfico 5.

Positrones

Núcleo

_Neutrino

Positrón

Fotón

Fotón

Electrón

511 Kev

511 Kev

Detector 1

Detector 2

Los radionúclidos producidos en el ciclotrón, debido a su corto período de semidesintegración, deben marcar a los radiofármacos en un laboratorio de radiofarmacia junto a dichos ciclotrones. Los radionúclidos más utilizados en tomografía por emisión de positrones, como se dijo anteriormente, son el C-11, N-13, O-15 y F-18. Las características físicas más relevantes de cada uno de ellos quedan resumidas en laTabla X. Debido a su período de semidesintegración y características físicas y químicas, el radionúclido más interesante es el F-18. Los radiofármacos marcados con el F-18 pueden ser distribuidos a centros en los que solo dispongan del tomógrafo PET, ya que el semiperíodo de casi 110 minutos permite su trasporte aunque estén separados del centro de producción por centenares de kilómetros.

Tabla X.

POSITRONES FOTONES

ISÓTOPO T1/2 (MIN) nº % Eβ+ (KeV) nº % Eβ+ (KeV)

Alcance (mm) C-11 20.4 1 99.7 960 2 193.46 511 4.1 N-13 9.9 1 99.8 1198 2 199.61 511 5.4 O-15 2.0 1 99.9 1732 2 199.80 511 8.2 F-18 109.6 1 96.73 634 2 193.46 511 2.4

Principales características de los radionúclidos emisores de positrones de uso clínico.

2. Unidad de Procesamiento Radioquímico. Una vez obtenido el radionúclido debe de ligarse (marcar) a un compuesto químico / bioquímico determinado que sea adecuado para la administración al paciente. Este proceso de marcaje de la sustancia metabólicamente activa con el radionúclido emisor de positrones se lleva a cabo de una forma totalmente automática en unos módulos de síntesis (Gráfico 6) perfectamente blindados para proteger al operador de la radiación.

Gráfico 6.

Estos procedimientos son los propios de la especialidad de Radiofarmacia y conllevan todos los controles de calidad exigibles a la producción de radiofármacos (los cuales son considerados en la legislación vigente como especialidades

farmacéuticas): pureza radionucleídica y radioquímica, control de la esterilidad,

ausencia de pirógenos, pH…

El factor limitante de todo el proceso es el tiempo de desintegración (semiperiodo) del radionúclido producido que condiciona el intervalo desde su producción hasta la administración al paciente. Habitualmente este intervalo no debe de sobrepasar las dos horas.

Dada la corta vida media de los radionúclidos emisores que se emplean y las altas energías de los isótopos, la unidad de procesamiento radioquímico habitualmente realiza todas las tareas de forma automática.

3. Cámara de Positrones. Es el sistema “lector” de la información emitida por el radiofármaco introducido en el paciente, esta información fundamentalmente procede de la biodistribución del mismo en los distintos órganos explorados (relación órgano / tejido diana).

Físicamente consiste en una serie de cristales detectores (habitualmente de Bigermanato de Bismuto BGO, Ortosilicato de Lutecio LSO, Ortosilicato de Gadolinio GSO…) capaces de:

- Convertir la interacción Radiación /Materia (cristal) en un estímulo luminoso, el cual se puede procesar electrónicamente.

- Discriminar fotones procedentes del órgano diana, que se reciben de forma coincidente en una geometría precisa (opuestos 180º).

En la práctica se emplean dos tipos de cámaras:

- Cámaras diseñadas específicamente para detección de positrones, denominadas coloquialmente como “PET-dedicadas”. (Gráfico 7).

Gráfico 7.

Cámara PET “dedicada”.

- Gammacámaras convencionales dotadas de unas modificaciones técnicas (principalmente el cristal detector y la electrónica capaz de discriminar la coincidencia) y que se denominan “Cámaras de Coincidencia”.

4. Ordenador. Se necesita un potente ordenador que sea capaz de manejar datos de más de 140 MB por paciente. En definitiva, es necesario para el almacén de datos, reconstrucción de imágenes, visualización de la exploración, y análisis de la misma: visual, semicuantitativo, cuantitativo, para finalmente elaborar los informes.