Bases físicas de la Medicina Nuclear

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA MATANZA Departamento de Ciencias de la Salud Carrera: Licenciatura en Kinesiología y Fisiatría Asignatura "Diagnostico Por Imágenes"

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GUIA- (Unidad: 1.6)

Bases físicas de la Medicina Nuclear

Docentes: Dr. José A. Marín, Licenciada Juana González, Dr. Emiliano Guzmán, Licenciado Aníbal Arena, Técnico Radiólogo Juan Pellaza.

SUMARIO: Definición. Radioactividad historia y descubrimiento. Física de radiaciones.

Información. Almacenamiento. Radiofármaco. Vías de administración. Vías de excreción.

Procesamiento de la imagen nuclear. Terminología de la imagen nuclear. Ejemplos.

Sensibilidad y especificidad. S.P.E.C.T. P.E.T.

1.6 MEDICINA NUCLEAR

DEFINICION

LA MEDICINA NUCLEAR ES LA RAMA DEL DIAGNOSTICO POR IMÁGENES QUE SE OCUPA DE LA PRODUCCIÓN DE IMÁGENES MEDIANTE LA CAPTACIÓN DE ISÓTOPOS RADIACTIVOS ADMINISTRADOS ESPECIALMENTE.

ESTOS RADIOISOTOPOS SON EMISORES ESPONTANEOS DE RADIACION GAMMA, DE TIPO IONIZANTE Y MUCHO MAS ENERGETICA QUE LOS RAYOS X..

LA ABSORCION DEL RADIOISOTOPO ADMINISTRADO EN EL ORGANO EN ESTUDIO (“ORGANO BLANCO”) Y LA POSTERIOR EMISION DE RADIACION GAMMA ES CAPTADA MEDIANTE DIVERSOS APARATOS, EL MAS FRECUENTEMENTE UTILIZADO ES LA CÁMARA GAMMA, LA CUAL CONSTA DE UN SISTEMA DE COMPUTACIÓN DOTADO DE SOFTWARE ESPECIALMENTE DISEÑADO PARA TAL FIN.

RADIOACTIVIDAD HISTORIA Y DESCUBRIMIENTO

EL FENÓMENO DE LA RADIACTIVIDAD FUE DESCUBIERTO EN 1896 POR EL FÍSICO FRANCÉS ANTOINE HENRI BECQUEREL (1852 – 1908) EN BASE AL URANIO.

LOS FÍSICOS FRANCESES MARIE CURIE (1867 – 1934) Y PIERRE CURIE (1859 – 1906) SE INTERESARON INMEDIATAMENTE POR LAS RADIACIONES DEL URANIO. LUEGO DE INTENSAS INVESTIGACIONES ANUNCIA EL DESCUBRIMIENTO DE DOS NUEVOS ELEMENTOS: EL RADIO Y EL POLONIO.

EN 1903 AMBOS CIENTÍFICOS, JUNTO A BECQUEREL, SON ACREEDORES AL PREMIO NOBEL DE FÍSICA, SIENDO MARIE LA PRIMER MUJER EN SER GALARDONADA CON ESTE RECONOCIMIENTO.

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FISICA DE RADIACIONES

LOS RADIOISOTOPOS SE COMPORTAN COMO EMISORES ESPONTÁNEOS DE RADIACIÓN, ES DECIR QUE NO NECESITAN DE NINGÚN ESTIMULO EXTERNO PARA EMITIR ENERGÍA EN FORMA DE RADIACIÓN IONIZANTE

EN MEDICINA NUCLEAR SE UTILIZAN R.I. EMISORES GAMMA PARA ESTUDIOS DIAGNÓSTICOS Y TERAPÉUTICOS.

INFORMACION

LOS MÉTODOS DE DIAGNOSTICO POR IMÁGENES MÁS TRADICIONALES (RADIOLOGIA, T.C., I.R.M., ECOGRAFIA) SE BASAN EN IMÁGENES DE TIPO MORFOLOGICO, EN DONDE LA INFORMACION ANATOMICA ES SUPERIOR A LA METABOLICA.

EN LA CASO DE LA MEDICINA NUCLEAR ESTA CORRESPONDENCIA SE INVIERTE, ES DECIR QUE LA INFORMACION MORFOLOGICA ES MENOR COMPARATIVAMENTE A LOS MÉTODOS MENCIONADOS PERO LA INFORMACION METABOLICA ES MAYOR, ES DECIR QUE LA HIPO O HIPERCAPTACION EN LAS IMÁGENES NOS HABLA DEL FUNCIONAMIENTO DE LOS TEJIDOS AFECTADOS.

ALMACENAMIENTO

LOS RADIOISOTOPOS NO PUEDEN ALMACENARSE COMO UN FARMACO CUALQUIERA, YA QUE AL SER EMISORES ESPONTANEOS DE RADIACION PIERDEN SU ENERGIA EN FUNCION DEL TIEMPO.

ALGUNOS RADIOISÓTOPOS SON TERMOLÁBILES, ES DECIR SENSIBLES A LA TEMPERATURA, POR LO QUE DEBEN CONERVARSE EN HELADERA HASTA LA REALIZACIÓN DEL ESTUDIO; OTROS SON SENSIBLES A LA LUZ, POR LO QUE SE RESGUARDAN EN FRASCOS OPACOS.

LOS RADIOISÓTOPOS SE MANIPULAN EN UN SECTOR DEL SERVICIO DENOMINADO “CUARTO CALIENTE”, EL CUAL CUENTA CON CIERTO RESGUARDO PLOMADO PARA EL OPERADOR.

RADIOFARMACO

ES LA UNION QUIMICA ENTRE UN RADIOISOTOPO Y UN FARMACO. SE ELIGE EN VIRTUD DEL ORGANO QUE SE DESEA ESTUDIAR. EN LA PREPARACIÓN DE UN RADIOFARMACO SE PRODUCE UNA UNIÓN QUÍMICA ESTABLE ENTRE UNA MOLÉCULA FARMACOLOGICA Y UN ISÓTOPO RADIACTIVO, PROCESO DENOMINADO “MARCACIÓN” EL CUAL PUEDE REALIZARSE DE VARIADAS FORMAS.

VIAS DE ADMINISTRACIÓN

LA MAYOR PARTE DE LOS RADIOISOTOPOS SE ADMINISTRA POR VIA ENDOVENOSA, AUNQUE EN ALGUNOS CASOS SE ADMINISTRA COMO SOLUCIONES POR VIA ORAL O EN FORMA GASEOSA POR VIA INHALATORIA.

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VIAS DE EXCRECION

LA MAYOR PARTE DE UN RADIOISOTOPO ADMINISTRADO PARA UN ESTUDIO DE MEDICINA NUCLEAR SE ELIMINA POR VIA RENAL, COMENZANDO EL MECANISMO DE EXCRECION AL POCO TIEMPO DE SER ADMINISTRADO.

UNA PEQUEÑA PARTE SE ELIMINA POR VIA INTESTINAL.

PROCESAMIENTO DE LA IMAGEN NUCLEAR.

LOS PROCEDIMIENTOS DE MEDICINA NUCLEAR SE REALIZAN ADMINISTRANDO AL PACIENTE UN RADIOISOTOPO PURO O BIEN UNA SUSTANCIA “MARCADA” CON UN ISÓTOPO RADIACTIVO (RADIOFARMACO), AMBAS POSEEN LA PROPIEDAD DE DIRIGIRSE HACIA UNA DETERMINADA ESTRUCTURA ANATÓMICA Y FIJARSE EN ELLA: “APETENCIA”

DE ESTA FORMA SE ELIGE EL RADIOISOTOPO/RADIOFARMACO DE ACUERDO A LA REGIÓN QUE SE DESEA EXPLORAR.

UNA VEZ FIJADO EN LA REGION DE INTERES EL RADIOISOTOPO CONTINA ENITIENDO RADIACION GAMMA LA CUAL EMERGE DEL PACIENTE PARA IMPACTAR EN UN CONJUNTO DE DETECTORES (CAMARA GAMMA) QUE RODEA AL PACIENTE.

ESTOS IMPACTOS SON TRANSFORMADO EN UNA IMAGEN RECONOCIBLE E INTERPRETABLE POR UN SOFTWARE APROPIADO.

SUELE REALIZARSE UN DOBLE BARRIDO DE LA REGION EN ESTUDIO, POR EJEMPLO A-P Y P-A, POR LO QUE LOS EQUIPOS DE DOBLE CABEZAL EXPLORADOR REDUCEN A LA MITAD LA DURACION TOTAL DEL ESTUDIO (PROMEDIO ENTRE 45 A 90 MINUTOS DEPENDIENDO DEL PESO DEL PACIENTE Y DEL TIPO DE ESTUDIO REALIZADO)

PRINCIPIO OPERATIVO GENERAL

ADMINISTRACION DISTRIBUCION CAPTACION ADQUISICION PROCESAMIENTO

TERMINOLOGIA DE LA IMAGEN NUCLEAR

LA DESCRIPCION DE LA IMAGEN EN MEDICINA NUCLEAR VIENE DADA POR LA MAYOR O MENOR CAPTACION QUE LAS CELULAS DEL TEJIDO EN ESTUDIO HACEN SOBRE EL RADIOFARMACO ADMINISTRADO.

ES DECIR QUE LA FIJACION SOBRE EL TEJIDO EN ESTUDIO PUEDE SER: A) NORMAL (DISTRIBUCIÓN HOMOGENEA), B) POR EXCESO (HIPERCAPTACION) O BIEN C) POR DEFECTO (HIPOCAPTACION)

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ALGUNOS EJEMPLOS DE RADIOFARMACOS UTILIZADOS EN MEDICINA NUCLEAR, S.P.E.C.T. Y T.E.P.

IODO 123/IODO 131 TIROIDES VIA ORAL

PERTECNETATO Tc99m TIROIDES VIA E.V.

Tc99m + D.M.S.A. RENAL VIA E.V.

Tc99m + MAG3 RENAL VIA E.V.

MDP + Tc99m ÓSEO VIA E.V.

HDP + Tc 99m ÓSEO VIA E.V.

Tc99m + SESTAMIBI S.P.E.C.T. MIOCÁRDICO VIA E.V.

F18 – FDG T.E.P./T.C. – T.E.P./I.R.M. VIA E.V.

SENSIBILIDAD Y ESPECIFICIDAD

LOS ESTUDIOS POR MEDICINA NUCLEAR BRINDAN UNA ALTA SENSIBILIDAD PERO TIENEN UNA BAJA ESPECIFICIDAD, ES DECIR QUE, POR EJEMPLO, UNA ZONA DE HIPERCAPTACIÓN PODRIA SE REPRESENTATIVA DE MÁS DE UNA PATOLOGÍA DISTINTA, POR LO QUE SIEMPRE DEBE INTERPRETARSE LA IMAGEN ASOCIANDOLA A LA CLÍNICA DEL PACIENTE Y COMPLEMENTARSE CON OTROS ESTUDIOS (PUNCIÓN BIOPSIA POR EJEMPLO) POR OTRA PARTE LA SENSIBILIDAD MUY ALTA PERMITE LA DETECCIÓN PRECOZ, MUCHO ANTES INCLUSO QUE SE EVIDENCIE EN LOS MÉTODOS IMAGENOLÓGICOS DE TIPO MORFOLÓGICO (POR EJEMPLO: I.R.M., T.C. RADIOLOGIA CONVENCIONAL, ETC.) E INCLUSO ANTES DE QUE EL PACIENTE MANIFIESTE SIGNOS O SÍNTOMAS CLÍNICOS.

REGISTRO DE IMAGEN

EN MEDICINA NUCLEAR EL REGISTRO DE IMAGEN STANDARD SE REALIZA MEDIANTE UNA IMPRESORA LASER, GENERALMENTE EN ESCALA DE GRISES O COLOR Y EN PAPEL ILUSTRACION, AUNQUE COMO TODA INFORMACION DIGITALIZADA PUEDE MANIPULARSE A GUSTO DEL OPERADOR POR EJEMPLO MEDIANTE GRABACION EN DVD, ENVIO VIA MAIL, SUBIDA A LA WEB, ETC.

OTRAS METODOLOGIAS DE IMÁGENES DERIVADOS DE LA MEDICINA NUCLEAR

S.P.E.C.T.

SIGLA DE: “SINGLE PHOTON EMISSION COMPUTED TOMOGRAPHY”, TOMOGRAFIA COMPUTADA DE EMISION DE FOTON ÚNICO. UTILIZADA POR LO GENERAL EN CARDIOLOGIA, ESPECIFICAMENTE EN LA EVALUACION DEL MIOCARDIO POST I.A.M. (INFARTO AGUDO DE MIOCARDIO) LUEGO DE LA REVASCULARIZACION MEDIANTE ANGIOPLASTIA + STENT O BIEN CIRUGÍA DE BY PASS CORONARIO.

EL RADIOISOTOPO ESPECÍFICAMENTE UTILIZADO ES EL TECNECIO 99M – SESTAMIBI, ADMINISTRADO POR VIA E.V., EL CUAL ES CAPTADO POR LA CÉLULA MIOCÁRDICA VIABLE ALOJANDOSE EN LA MITOCONDRIA.

ESTE RADIOISOTOPO ES UN EMISOR GAMMA DE ALTA ENERGIA LA CUAL EMERGE DEL ORGANO E IMPACTA EN LOS DETECTORES DEL EQUIPO QUE RODEAN AL PACIENTE EN FORMA DE ANILLO, UNA VEZ CAPTADO UN SOFTWARE ESPECIAL FORMA LA IMAGEN.

POR PROTOCOLO CARDIOLÓGICO SUELE REALIZARSE EL ESTUDIO 1 MES DESPUES DEL I.A.M. Y LUEGO 6 MESES DESPUES DEL EVENTO CON EL OBJETIVO DE EVALUAR LA CONDICIÓN DEL MIOCARDIO DESPUES DEL INFARTO.

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EVIDENCIA IMÁGENES ISQUÉMICAS QUE SOLO SE MANIFIESTAN ANTE EL STRESS FISICO.

LOS EQUIPOS DE S.P.E.C.T. ACTUALES SON HIBRIDOS, ES DECIR QUE SON S.P.E.C.T. / T.C. PARA PODER BRINDAR IMÁGENES EN CORTES POR PLANOS ANATOMICOS DIFERENTES, POR LO QUE LA IMAGEN ES DE FUSION (IMAGEN HIBRIDA)

LA EXCRECION DEL RADIOISOTOPO ES POR VIA HEPÁTICA (75%) Y RENAL (25%)

LA REPRESENTACION DE LA IMAGEN EN PANTALLA ES CROMATICA (EN COLOR) Y EL REGISTRO DE LA IMAGEN ES MEDIANTE IMPRESORA LASER TAMBIEN EN COLOR, EN PAPEL TIPO ILUSTRACION.

P.E.T.

SIGLA DE “POSITRONS EMISSION TOMOGRAPHY”, TOMOGRAFIA DE EMISION DE POSITRONES. UTILIZADA ESPECIALMENTE EN EL SCRENNING DE PACIENTES ONCOLOGICOS EN LA BUSQUEDA DE METÁSTASIS, INCLUSO EN ESTADIO SUBCLINICO.

EL RADIOSOTOPO UTILIZADO ES UNA GLUCOSA MARCADA: F18 – FDG, ES UN RADIOISOTOPO EMISOR DE POSITRONES ADMINISTRADO POR VIA E.V., LA CUAL ES CAPTADA POR LAS CÉLULAS DE MAYOR METABOLISMO (METÁSTASIS) Y ALOJANDOSE EN EL CITOPLASMA. SE TRATA DE UNA SUSTANCIA QUE EMITE POSITRONES (ELECTRONES DE CARGA POSITIVA).

ESTOS POSITRONES IMPACTAN CON LOS ELECTRONES ORBITALES DE LOS ATOMOS QUE COMPONEN LAS ESTRUCTURAS CELULARES, COMO RESULTADO DE ESE CHOQUE (“ANIQUILACIÓN”) LA MATERIA SE TRANSFORMA EN ENERGIA: DOS FOTONES GAMMA DE DIRECCIONES OPUESTAS EMERGEN DEL PACIENTE CON CADA IMPACTO Y SON CAPTADOS POR LOS DETECTORES QUE RODEAN AL PACIENTE EN FORMA DE ANILLO, UN SOFTWARE ESPECIAL FORMA LA IMAGEN.

EL EQUIPO POSEE TAL PODER DE RESOLUCIÓN QUE ES CAPAZ DE DEMOSTRAR UN CONGLOMERADO CELULAR PATOLÓGICO DE 4 mm DE DIAMETRO, DE ALLI SU IMPORTANCIA EN LA PRECOCIDAD DEL DIAGNÓSTICO.

LA REPRESENTACION DE LA IMAGEN ES MULTIPLANAR Y SI ASI SE DESEA TAMBIEN DE CUERPO ENTERO, YA SEA EN ESCALA DE GRISES O CROMÁTICA.

TENIENDO EN CUENTA EL PROCESO DE ADMINISTRACION-DISTRIBUCION Y CAPTACION Y LUEGO LA ADQUISICION Y PROCESAMIENTO DE LA IMAGEN, LA DURACION DEL ESTUDIO APROXIMADA PUEDE LLEGAR A LAS 3 HS.

LA EXCRECION DE LA F18-FDG ES POR VIA RENAL.

EXISTEN EN LA ACTUALIDAD “EQUIPOS “HIBRIDOS” ES DECIR CONFORMADOS JUNTO A UN EQUIPO DE T.C. O BIEN I.R.M. EN UNA ÚNICA UNIDAD OPERATIVA COMPACTA PARA PODER OBTENER UNA IMAGEN QUE A LA INFORMACIÓN METABÓLICA LE SUME MAYOR DETALLE MORFOLÓGICO.

ESTOS EQUIPOS HÍBRIDOS T.E.P./T.C. O BIEN T.E.P./I.R.M. PUEDEN MOSTRAR LA IMAGEN DE CAPTACIÓN SOLAMENTE, O BIEN SOLO LA IMAGEN DE T.C./I.R.M. O AMBAS HIBRIDIZADAS (EN GENERAL SE PREFIERE ESTA ÚLTIMA OPCIÓN) Y SIEMPRE EN MODALIDAD MULTICORTE: AXIAL, CORONAL Y SAGITAL.

LA REPRESENTACION Y REGISTRO DE LA IMAGEN ES IDENTICA A LA DESCRIPTA PARA EL S.P.E.C.T.

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BIBLIOGRAFIA

COMPENDIO DE RADIOLOGIA. PETERSSENN Y COL.

CARDIAC SPECT IMAGING. GORDON DEPUEY Y COL.

THE ENCYCLOPAEDIA OF MEDICAL IMAGING. PETTERSSON Y COL.

RADIOLOGIA E IMAGENES DIAGNOSTICAS. RODRIGUEZ RESTREPO Y COL.

INTRODUCCION AL DIAGNOSTICO POR IMÁGENES. COCHARD L.

MANUAL DE DIAGNÓSTCIO POR IMÁGENES. SAN ROMÁN J.

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Referencias

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