Los radioisótopos y la tomografía por emisión de positrones

Entorno nuclear
Los RADIOISÓTOPOS y la
TOMOGRAFÍA POR EMISIÓN DE POSITRONES
Por Lydia C. Paredes Gutiérrez
([email protected])
Cinco son las actividades principales en las
que se utilizan radioisótopos: medicina, industria, agricultura, hidrología e investigación. Las aplicaciones médicas ocupan el
primer lugar en importancia a nivel mundial. En México, el sector salud representa
el 85% de la demanda nacional anual, seguido por el sector industrial con un 12% y
la investigación con un 3%.
En medicina se utilizan radioisótopos para
estudios de diagnóstico o terapia, ya sea
como fuentes radiactivas selladas en tratamientos de radioterapia (oncología), o bien
como fuentes abiertas para estudios in vivo
para diagnóstico (medicina nuclear), así
como en estudios hormonales in vitro (laboratorio clínico).
La selección del radioisótopo se hace en
función de su aplicación y se toma en cuenta su vida media, el tipo de radiación, su
energía, la biodistribución, la dosimetría y
el proceso metabólico por analizar. A nivel
mundial, los principales radioisótopos utilizados en medicina nuclear son producidos
en reactores nucleares o en aceleradores
de partículas, encontrándose que el mayor
consumo corresponde al: 99mTc, 131I, 125I, 153Sm,
3
H (reactor) y al 67Ga, 201Tl, 123I, 111In, 18F, 11C,
42 Contacto Nuclear
N, 15O (acelerador).
13
En medicina nuclear se realizan estudios
para diagnóstico a pacientes, con el propósito de generar imágenes que proporcionen
información sobre:
Š
Š
Š
Š
Š
El funcionamiento de órganos o
tejidos.
La selección del tratamiento adecuado.
La vigilancia de la evolución de una
enfermedad.
La vigilancia de los efectos de un
tratamiento.
La confirmación del pronóstico sobre un paciente.
Para ello, se emplean diferentes
radiofármacos que permiten realizar estudios fisiológicos y bioquímicos, mediante los
cuales es posible revelar diversas enfermedades que afectan a un paciente. En este
marco de referencia, son de particular interés las imágenes generadas por tomografía
computarizada por emisión de fotón único
(SPECT), así como la tomografía por emisión
de positrón (PET). Esta última, es una tecnología no invasiva que proporciona información crítica sobre la función bioquímica
y metabólica de órganos internos y tejidos,
empleando radioisótopos de vida media muy
corta.
El procedimiento para PET es similar al empleado convencionalmente en la obtención
de imágenes con SPECT, pero con una sensibilidad y resolución espacial mejoradas.
PET permite generar una imagen y medir
cuantitativamente nuevos parámetros
bioquímicos, tales como: el flujo sanguíneo,
los ácidos grasos y la utilización de la glucosa, el metabolismo del oxígeno, el transporte de aminoácidos, las densidades de
receptores y la ocupación en el cerebro y
otros órganos. El trazador más usado es la
fluorina-18-deoxiglucosa (FDG), un análogo del azúcar que se usa para estudiar el
metabolismo de la glucosa en el cerebro y
otros órganos. Se han podido marcar más
de 500 compuestos diferentes para PET ,
pero de éstos, sólo existen alrededor de 15
modelos bioquímicos cinéticos probados.
Se considera que PET es actualmente la
única técnica que permite obtener imágenes capaces de proporcionar información
cuantitativa sobre procesos bioquímicos y
fisiológicos. Otras técnicas tales como la
resonancia magnética nuclear (MRI) y la
tomografía computarizada (CT), proporcionan por lo general imágenes de la anatomía y estructura del cuerpo. Para la validación de nuevos compuestos marcados para
aplicaciones PET, se efectúan estudios de
intercomparación de la técnica PET con CT,
MRI y SPECT, dependiendo del compuesto
y órgano donde se efectúa la evaluación.
En varias aplicaciones clínicas, la técnica
PET rectifica o complementa a una o más
de estas técnicas convencionales.
PET es una técnica avanzada en medicina
nuclear y se ha convertido en una herramienta muy importante para la investigación médica y el diagnóstico clínico, encontrándose su mayor potencial de aplicación
en las áreas de cardiología, oncología y neurología, en los centros médicos de excelencia a nivel mundial. La información única
para diagnóstico se obtiene a través de
mediciones tomográficas de la bioquímica
y fisiología de tejidos y órganos. En teoría,
las enfermedades están relacionadas con
los cambios bioquímicos y éstos pueden
observarse con esta técnica, mucho antes
de que presenten cambios anatómicos
detectables por medio de otras metodologías.
En PET, la componente radiactiva es un
radioisótopo emisor de positrón. Los
positrones se aniquilan con los electrones
del cuerpo para producir dos radiaciones
gamma de 511 KeV emitidas a 180º una
respecto de la otra. La detección de éstas a
través de un sistema de coincidencia, provee de un método muy eficiente para determinar la distribución espacial del
radioisótopo trazador. Debido a que las mediciones fisiológicas se requieren para la
obtención de una imagen única, se emplean
radioisótopos de vida media muy corta para
marcar las moléculas trazadoras. La producción de los radioisótopos de ciclotrón y su
marcado se efectúan in situ. Los
radioisótopos más empleados son el 18F (vida
media de 110 min), el 11C (20 min), el 13N (10
min) y el 15O (2 min).
Los radiofármacos más utilizados en PET son:
Š
Š
Š
Š
Š
Š
Š
Š
Š
F-fluorodeoxiglucosa (FDG)
F-fluoro-2-deoxi-uridina
18
F-andrógeno
11
C-acetato
11
C-palmitato
L-[11C-metil]metionina
13
N-ácido glutámico
13
NH3(NH4+)
H215O
18
18
Contacto
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El ININ hoy
Š
Š
Š
C15O
C15O2
82
Rb-Cloruro de rubidio
En la figura 1 se presenta una secuencia
de imágenes, la primera proporciona información detallada de la estructura ósea del
cerebro y fue obtenida con la técnica MRI,
la segunda proporciona información
metabólica y fue generada con PET. Finalmente, la tercera imagen es la fusión digital
de ambas, con lo cual se genera una imagen de alta calidad y riqueza de información para el diagnóstico preciso,
generándose con ello una de las técnicas
de avanzada más relevantes en la medicina moderna. “
Fig. 1. Cortes de cráneo transaxial (superior) y sagital (inferior) por la técnica de resonancia magnética
nuclear (izquierda), tomografía por emisión de positrón (centro) y la fusión de ambas técnicas (derecha)
en un paciente con un tumor tipo glioglastoma. Se observa en las imágenes del centro una elevada
captación del fármaco 18FDG en la periferia de la lesión.
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