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TEMA 13: Instrumentación en Medicina Nuclear Dra. Alfaro

El cuerpo de un ser humano tiene sensores biológicos para estímulos como electricidad, fuego, presión y calor por citar algunos, sin embargo ante los fenómenos radioactivos no tenemos ningún tipo de sensor, lo que nos hace más sensibles a los potenciales daños que nos pueda producir.

Por lo anterior es que existen los equipos detectores de radiación, para darnos las herramientas de detección que nuestro cuerpo no puede percibir. Es muy importante saber que todos los equipos utilizados en Medicina Nuclear son DETECTORES DE RADIACION, no la producen.

Existen dos tipos de equipo detectores de radiación:

- Equipos sin obtención de imagen

- Equipos con obtención de imagen

Los principios básicos de los detectores son:

1. Detección de la radiación 2. Medida de la intensidad de la radiación 3. Medición de la energía4. Naturaleza, que puede ser beta o gamma.

*Un mismo equipo no puede realizar todas las funciones.

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Detectores

Detección de la radiación

Medida de la intensidad

Medición de la energia

Naturaleza (Beta o

Gamma)


Detectores de radiación que no proporcionan imagen

Activímetro o calibrador de dosis

Nos permite detectar cuanta actividad radioactiva hay en una muestra. La actividad del radio nucleído en el preparado nos indica las dosis del radiofármaco administrado.

Lo que se hace es poner dentro del cilindro blindado la muestra para que el detector nos indique cuantos mili Curies (mCi) o mega Becquereles (MBq) tiene. El equipo tiene un panel que permite seleccionar el isótopo que se esté midiendo, esto porque no todos los radiofármacos se comportan de la misma manera. En el selector de radioisótopos tenemos por ejemplo el 99m Tecnecio, 67

Galio, 131 Iodo, ect. Figura 1. Activímetro

Geiger Muller

Fue diseñado por Geiger y Muller en 1928,es el más famoso y utilizado de los detectores. El Geiger tiene un gas contenido a presión y un ánodo y un cátodo, lo que sucede es que cada vez que una partícula pegue contra la pared de la máquina se van a producir un par de iones y eso es lo que se va a medir. Entonces es un detector de radiaciones ionizantes y lo que hace es contar los pares de iones producidos, lo que a su vez nos indica el número partículas pero no nos puede indicar la identidad ni su energía. Es un “contador” de eventos radiactivos sin importar si son fotones o partículas.

Figura 2. Geiger Muller

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Entonces para resumir lo que hace es que como tiene un gas a presión cada vez que pase una partícula este gas lo va a ionizar y se van a soltar dos iones, uno se va para el ánodo y el otro hacia el cátodo, con lo que la maquina detecta un pulso (detección de una partícula, fotón o evento radiactivo). Por lo tanto nos indica cuantos impactos radiactivos recibió y con base en eso calcula una tasa de exposición pero NO puede decirnos el tipo de radiación detectada.

Figura 3. Esquema de Funcionamiento Geiger Muller

Contador de Pozo

Es similar Geiger Muller pero sirve principalmente para medir la actividad de muestras biológicas. Por ejemplo al hacer una cirugía y se puede marcar un ganglio para luego revisar su actividad. Se utiliza mucho para realizar radioinmunoanálisis (RIA) y para hacer pruebas de control de calidad a los radioisótopos.

Las muestras se introducen en un pozo dentro del cual hay un cristal (similar al de la gamma cámara), el cual va a detectar la mayor cantidad de rayos gamma emitidos y con esto contar la actividad radioactiva de la muestra. A diferencia del Activímetro presenta los resultados en forma de gráficos.

Sondas de captación tiroidea

Es un sistema de contaje “in vivo” y lo que hace es determinar el porcentaje de captación o incorporación de I131 en la tiroides. Esto se logra cuando el paciente ingiere una dosis trazadora (mínima en microCi) de yodo radiactivo y luego se analiza la captación mediante la sonda. Los resultados se muestran en curvas de captación en el tiempo, según el protocolo que se esté siguiendo, puede ser la 1,6,24 y 48 horas por ejemplo. Figura 4. Sonda de captación tiroidea

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Con esta curva se puede determinar la velocidad con que la tiroides está captando y eliminando la dosis de yodo administrada. Entre más tiempo lo retenga menor será la dosis de medicamento a administrar y viceversa.

En la clínica se utiliza para el cálculo de dosis del medicamento en el hipertiroidismo, esto porque la dosis que se le da a un paciente depende del tamaño de la tiroides y del grado o porcentaje de captación.

La captación de yodo es un equivalente de la actividad de la glándula. Porque se pueden tener dos pacientes con un bocio de 20g pero la misma dosis no necesariamente les sirve igual a los dos, esto porque la tiroides de uno puede tener mayor actividad o funcionalidad que la del otro.

Figura 5. Equipo de Sonda de captación tiroidea

El procedimiento consiste en que se toma un fantoma, que es un molde de acrílico I 131 que asemeja la tiroides de una persona, el cual nos va a dar un patrón o curva de “captación”, que en realidad solamente es la curva de decaimiento del radioisótopo, la cual depende de la vida media del mismo. Luego se hace la curva de la tiroides del paciente y se compara con la obtenida anteriormente del fantoma. Entonces la diferencia entre las dos curvas representa el grado de eliminación biológica que tiene ese paciente.

Sonda para cirugía radioguiada

Se utiliza para buscar e identificar tejidos marcados con radiofármacos, en sala de operaciones que el cirujano debe remover. La sonda consta de una sonda detectora con un cristal y una unidad de visualización y control, la cual emite diferentes señales auditivas que ayudan al cirujano a identificar los focos de alta captación de material radioactivo, también se utiliza azul de metileno para ayudar a la visualización del tejido marcado.

La sonda se utiliza en cualquier zona que este superficial y que puedan presentar diseminación linfática. El principal uso que se le da es en cirugía de cáncer de mama, pero también en melanoma, cáncer de cabeza, cuello, vulva, cuello uterino y pene. Esto debido a su alta sensibilidad para la localización de pequeños puntos “calientes”, tales como ganglios centinela (primer ganglio de drenaje de la mama) u otros pequeños focos de diseminación que deben ser extirpados.

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La importancia del método es que al remover el ganglio centinela se envía a patología a realizarle una biopsia transoperatoria, si está libre de metástasis no hay problema pero si tiene metástasis se debe resecar toda esa cadena de ganglios. De esta forma se garantiza que se realicen procedimientos más invasivos solamente a pacientes que de verdad lo necesitan.

Ventajas de la cirugía autoguiada:

- Mejor resultado estético- Menos dolor- Se puede evitar anestesia general- Se puede evitar el ingreso

hospitalario- Éxitos quirúrgicos.- Mejor estudio y tratamiento de la

enfermedad

- Extirpación mas circunscrita a la lesión

- Posibilidad de remover lesiones antes inoperables

- Comprobación ex vivo de la presencia de radioactividad en el ganglio extirpado.

El equipo es muy simple de utilizar, esto porque el cirujano debe estar enfocado en realizar la operación y no en manipular un equipo complicado.

Detectores de radiación que proporcionan imagen

- En los años 70 se utilizaban las primeras gammacámaras que permitían hacer imagen estáticas y dinámicas, cuando decimos dinámicas nos referimos a la función del órgano, no porque la maquina se pudiera mover.

- En los 80s se hacen maquinas que pueden hacer imágenes en 3D.- En los 90s hay maquinas que pueden hacer imágenes en SPECT, que utiliza otros radio

núcleos para hacer imágenes, son consideradas tecnología de punta.

En Costa Rica y en la CCSS los equipos nuevos son los que se inventaron en los años 80s.

Gammacámara

La gammacámara es conocida también como cámara Anger por su inventor en 1958. Brindan una imagen de la biodistribución de los radioisótopos en el paciente. Por lo tanto las imágenes que nos brindan son funcionales del órgano o región en estudio. Se realiza una comparación entre la biodistribución normal y esperada con la del paciente, tratando de detectar alguna anomalía.

Figura 6. Cabezal de Gammacámara

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Hay que recordar que lo único que hacen es hacer una imagen de la radioactividad que proviene del paciente, no emite ningún tipo de radioactividad.

Componentes del Cabezal

1. Colimadores: es un accesorio externo que se modifica según las necesidades. Hay varios tipos y depende del tipo de radiación que tiene el paciente. Su función es ordenar la radiación, es decir alinear los fotones para que lleguen al detector y se forme una imagen nítida y no una mancha. Esto lo puede hacer porque tiene una placa de plomo con cercas o huequitos que permiten que pasen solo ciertos fotones, los cuales incidirán sobre el detector de manera ordenada.

Su desventaja es que al seleccionar los fotones que vienen de cierta dirección se pierde una gran cantidad entonces los fotones detectados son muy pocos, sin embargo es la única manera de ordenar la imagen.

El colimador a utilizar depende del radiofármaco utilizado. Por ejemplo si se utiliza Tecnecio la energía que emite es muy poca y los fotones pequeños, por lo que podría usar un colimador delgado que tiene cercas pequeñas pero si se utiliza I131 los fotones van a tener tanta energía y serían tan grandes que se debe utilizar un colimador de mayor tamaño (con mayor plomo) para lograr que suficientes fotones lleguen al detector y se pueda formar la imagen, pero con esto se pierde calidad de la imagen. Esto quiere decir que entre más energía tenga el radiofármaco utilizado menor será la resolución de la imagen.

2. Cristal de centelleo: Es el componente más importante de la gammacámara, debido a que es el encargado de detectar la radiación. Está formado por cristales de ioduro de sodio activados con talio NaI(TI), el talio son solamente impurezas que se le pone a los cristales para acelerar el tiempo de reacción.

El cristal tiene una propiedad llamada centelleo que lo que hace es que cuando una partícula cargada o un fotón impacta sobre él, el cristal centella o brilla y ese brillo es captado por el tubo fotomultiplicador y convertido en una señal eléctrica. Esto quiere decir que trabaja como un transductor que convierte la energía gamma emitida por el radiofármaco en destellos de luz de intensidad proporcional a esa energía.

Son cristales sensibles a la humedad y a la temperatura. Esta es la razón por la que donde hay una gammacámara debe ser un ambiente que no sea húmedo y tenga aire acondicionado para mantener una temperatura estable.

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3. Tubo fotomultiplicador: convierte la luz emitida por el cristal de centelleo en una señal eléctrica y la amplifica hasta un millón de veces. Hay que recordar que con el colimador se filtró mucha energía por lo que el tubo amplificador ayuda a tener suficiente para poder crear una buena imagen.4. Sistema digital: es el encargado de transformar la señal eléctrica percibida en una imagen digital.

Tipos de adquisiciones

- Estáticas: son iguales a tomar una foto en la que se espera a que se tenga suficiente actividad del radiofármaco y se forma la imagen.

Figura 7. Imagen estática gammacámara.

- Tomográficas: se adquieren imágenes de diferentes posiciones y ángulos del paciente para poder reconstruir imagen en 3D.

Figura 8. Imagen tomografíca con gammacámara.

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- Dinámicas: este estudio permite el trayecto del radiofármaco a través de un órgano, por lo tanto se puede observar la perfusión sanguínea al órgano, su funcionamiento y el drenaje del material.

SPECT

Significa Tomografía Computarizada por Emisión de Fotones Únicos por sus siglas en inglés (Single-Photon Emission Computed Tomography). Es una gammacámara común, con un mecanismo que permite a los detectores girar alrededor del paciente para hacer una reconstrucción tomografíca tridimensional, esto permite tener cortes coronales, sagitales y transversales del órgano en estudio.

El SPECT se utiliza para evitar la superposición de los órganos, lo cual la diferencia de una imagen planar. Con esto se garantiza conocer exactamente el origen y ubicación de la energía captada, además de poder ver la relación con otras estructuras con lo que mejora su interpretación. También permite mejorar la calidad de la imagen porque se eliminan las estructuras que no interesan y se puede observar mejor la estructura en estudio.

Figura 9. Estudio de corazón utilizando SPECT.

PET

Significa Tomografia por Emision de Positrones (Positron Emission Tomography). Utiliza componentes diferentes a la gammacámara, pero se debe mencionar debido a que produce imágenes. Hay que recordar que una partícula beta positiva o positrón, avanza en el tejido hasta que se logra termalizar y unir con un protón del ambiente, en ese momento se va a aniquilar y se a producir la emisión de dos fotones en dirección contraria y se liberan 511 keV. Esta energía contenida en los fotones es muy alta comparada con la de la gammacamara (100 a 200 keV) por lo que se debe utilizar un cristal diferente para poder trabajar con positrones.

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El PET permite cuantificar la actividad metabólica en un organismo. Se basa en la utilización de elementos emisores de positrones. Estos radionucleídos emisores de positrones son generados por un ciclotrón, el cual siempre debe estar presente debido a que la vida media de estos radiofármacos es muy corta. El sistema detector consiste en múltiples detectores ubicados en forma de anillo.

En cualquier enfermedad primero se ven cambios metabólicos en un órgano, los cuales después se verán reflejados en cambios morfológicos y funcionales. Entonces al poder ver cambios metabólicos, detectar de forma oportuna la ubicación precisa de enfermedades oncológicas, cardiovasculares y neurológicas. De esta forma se puede darle una respuesta terapéutica más temprana. En el caso del cáncer, el PET se utiliza para ver la respuesta del tumor al tratamiento, porque al ver la disminución del metabolismo del tumor se puede ver la mejoría del paciente.

También es capaz de brindar una imagen anatómica y de la función celular en el diagnóstico de un paciente, lo que lo hace aún más completo.

Figura 10. Imágenes con PET. Muestra tanto la actividad metabólica como una imagen tomografíca.

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