MEDICINA NUCLEAR Prof. Adj. Dr. Javier Vilar
MEDICINA NUCLEAR Historia
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MEDICINA NUCLEAR Antonie-Henri Becquerel Físico francês;
1896: observo la existencia de rayos emitidos por el uranio capaces de “velar” un film fotográfico. “Padre de la radiactividad”.
1859 - 1906
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MEDICINA NUCLEAR Hans Wilhelm Geiger Físico aleman
Descubridor del Contador Geiger Tubo Geiger Muller (capaz de medir pequeñas cantidades de radioactividad.
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MEDICINA NUCLEAR Pierre Curie Físico y químico francés;
Co-colaborador del descubrimiento del Po-210 y del Ra-226.
1859 - 1906 5
MEDICINA NUCLEAR Marie Curie
Matemática y química polaca; Co-colaborador del descubrimiento del Po-210 y del Ra-226.
1867 - 1934
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MEDICINA NUCLEAR George Charles de Hevesy Físico-Químico húngaro; 1943: Premio Nobel por desarrollo de radiotrazadores;
el
Estudió el metabolismo del fósforo en las plantas y los ratones; “Padre de los radiotrazadores”. 1859 - 1906
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MEDICINA NUCLEAR Hermann Blumgart 1926: pionero en el uso de radiotrazadores en el ser humano Bismuto 214: determinó la velocidad de circulación del flujo sanguíneo de un brazo a otro. “Padre Nuclear”.
de
la
Medicina 1895–1977 8
MEDICINA NUCLEAR Ernest Lawrence Físico americano; 1939: Premio Nobel de física por su invento: Cíclotron;
1901 - 1958
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MEDICINA NUCLEAR John H. Lawrence 1937: empleó P-32 en el tratamiento de pacientes con leucemia
“Padre de la terapia con radioisótopos”.
1903 - 1991 10
MEDICINA NUCLEAR Emílio Segre Físico italiano; 1936/37: descubrió el Tc-99m; * palabra griega techetos (artificial)
1905 - 1989
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MEDICINA NUCLEAR Sam Seidlin
1949: Demostró la ablación de las metástasis del carcinoma de tiroides por el Iodo-131
1895 - 1955 12
MEDICINA NUCLEAR Benedict Cassen Inventor rectilineo
del
centellograma
“Padre de la imagen de la Medicina Nuclear”.
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MEDICINA NUCLEAR Marshall Brucer Convenció a la Comisión de Energía Atómica norteamericana sobre los beneficios del uso médico de los radiofármacos. Realizó cursos de formación médica en la práctica de la medicina nuclear; 1º presidente de SMN (norteamericana) 1913 - 1994
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MEDICINA NUCLEAR Hal Anger 1957: cámara de centelleo Estudios dinámicos de cuerpo entero “Padre de la imagen dinámica en Medicina Nuclear”.
1905 - 1989
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Así es posible entender como el desarrollo de la medicina nuclear y, consecuentemente, la radiofarmacia es una sucesión de pequeños pasos que van desde los radioisótopos con directa aplicación médica, por ejemplo el 131I, a las moléculas altamente específicas como son los anticuerpos monoclonales y los péptidos marcados.
Desde 1975, gracias al desarrollo de nuevos métodos de computación, es posible obtener imágenes dinámicas de órganos y/o sistemas de órganos. Desde los años 80 el avance fue vertiginoso, aparecen los primeros tomógrafos (SPECT) mientras que las microcomputadoras permiten nuevos y mejores cálculos.
El SPECT-CT es una nueva herramienta de diagnóstico para capturar imágenes fisiológicas y anatómicas en un examen. La combinación de los dos métodos produce una imagen más comprensiva que significativamente mejora la evaluación del paciente.
TIPOS DE RADIACIONES
Los trabajos de P. Becquerel, M. Curie y E. Rutherford entre 1896 y 1907, demostraron no sólo la existencia de la transformación espontánea llamada desintegración, sino también que había radiaciones que tenían distinto poder de penetración. A las radiaciones menos penetrantes, que son absorbidas por una hoja de papel o una delgada lámina metálica, se las denominó rayos a y a otras, más penetrantes, rayos b Se comprobó que estos rayos, que podían ser desviados por un campo magnético, son de naturaleza corpuscular. Más tarde se reconoció que las partículas a son núcleos de helio y las partículas b , electrones. Otro tipo de radiación, a la que se denominó rayos g, que no se desvía en presencia de un campo magnético, fue identificada con la emisión de radiación electromagnética o fotones.
Penetración de la radiación
RADIOFARMACIA
Inyección por vía endovenosa de un trazador, es decir un radiofármaco que es específico para cada tipo de estudio.
fármaco radiofármaco
Radionucleido (EMISOR GAMA)
PROPIEDADES DE LOS RADIOTRAZADORES
Comportamiento idéntico o similar a la sustancia natural. La masa del trazador debe ser tal que no altere el proceso fisiológico. La actividad del trazador debe ser suficientemente alta para permitir ser detectada adecuadamente. El efecto biológico de la actividad del radionucleido debe ser insignificante o al menos predecible.
Aplicaciones biológicas
El trazador isotópico ha permitido estudiar así, sin perturbarlo, el funcionamiento de todo lo que tiene vida, desde el nivel celular al orgánico. En biología, numerosos adelantos realizados en el transcurso de la segunda mitad del siglo XX están vinculados a la utilización de la radioactividad: funcionamiento del genoma (soporte de la herencia), metabolismo celular, fotosíntesis, transmisión de mensajes químicos (hormonas y
neurotransmisores).
MEDICINA NUCLEAR Radiofármacos Utilizados em la evaluación Funcional y Morfológica de la Glándula Tiroides Isótopo
Vida media
Decaimiento radiactivo
Administración
Beta- 806 Kev
I-131
8 días
Oral γ – 150 Kev
I-123
13 horas
γ- 150
Oral
Tc-99m
6 horas
γ -140
I/V 27
MEDICINA NUCLEAR Tecnecio-99m Decae por la emisión de radiación gama de 140 KeV; No emite radiación beta y posee una vida media de apenas 6 h, tiene la posibilidad de administrar actividades más elevadas que las utilizadas con I-131 y I-123, lo que contribuye en la obtención de mayor calidad en las imágenes .
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MEDICINA NUCLEAR Radiofármacos
una substancia un isótopo radioactivo administrado la radiación emitida es utilizada para la Dependiendo del como radiofármaco utilizado, unolocalizar oesmás órganos cantidad de captada por el tejido. específicos delsubstancia cuerpo tornan radiactivos. al paciente por viaseoral o intravenosa. 29
MEDICINA NUCLEAR
Tecnecio-99m
140 keV
Tc-99m Radiación Gamma 30
MEDICINA NUCLEAR Generador de Tecnecio-99m
Ejemplo de un generador de 99mTc
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Aplicaciones médicas
Medicina Nuclear: rama de la medicina que emplea isótopos radiactivos adecuados a fines diagnósticos, terapéuticos y de investigación médica.
Radioterapia: rama de la medicina que aprovecha la capacidad de algunas radiaciones en producir muerte celular (tratamiento del cáncer).
DIFERENCIAS ENTRE MN Y RADIOLOGIA Radiología
Imágenes por transmisión
Tomografía Convencional
CENTELLOGRAFIA PLANAR
SPECT PET
Imágenes por emisión
RADIOLOGÍA
MEDICINA NUCLEAR
DIFERENCIAS ENTRE MN Y RADIOLOGIA Radiología
Diferencias de densidad
Tomografía Convencional
CENTELLOGRAFIA PLANAR
SPECT PET
Diferencias de metabolismo
Radioisótopos monofotónicos más usados 99mTc
201Tl
T1/2 = 6,02 horas.
T1/2 = 73.1 horas.
E = g 140 KeV.
E = g 135,167 KeV, . 67Ga
T1/2 = 78.3 horas. E = g 93, 185, 300 KeV.
Radiofármacos
Con fines terapéuticos: – No tienen efecto farmacológico. – Se usan dosis elevadas. – Efecto depende de radiación beta.
Formas de administración: – – – –
Intravenosa. Intraarterial. Intracavitaria. Oral
Radioprotección. Las dosis de irradiación son muy bajas.
Un estudio promedio equivale a un procedimiento radiológico convencional.
Estudios Rx dinámicos contrastados producen mayor irradiación.
99mTc - contraindicación relativa en el embarazo.
131I - contraindicación absoluta en el embarazo.
Detección Cámara de ionización: Calibrador de dosis.
Detector de centelleo: Contadores de pozo. Gamacámara planar y tomográfica (SPECT y SPECT-CT).
Semiconductor: Sonda quirúrgica.
CAMARA DE CENTELLEO
Inventada por H. O. Anger en 1956 en la Universidad de California en Berkeley En 1960 se distribuyó en forma comercial por la empresa Nuclear Chicago Utilización creciente desde la incorporación del 99mTc con gamma de 140 KEV
CAMARA GAMMA DESCRIPCION: instrumento que se utiliza para visualizar la
distribución de un isótopo emisor gamma dentro de un órgano de u paciente así como también el pasaje de un radionucleído a través de una zona del cuerpo.
COMPOSICIÓN DEL EQUIPO: 1. CABEZAL 2. CONSOLA
3. COMPUTADORA (PROCESADOR DE DATOS)
COLIMADORES Para la producción de una imagen de la distribución de la radioactividad de un paciente, el lugar de absorción de las radiaciones gamma en el cristal de la cámara debe estar en relación directa con el origen de las radiaciones gamma dentro del paciente.
Esta relación se consigue colocando un colimador entre el cristal y el paciente.
COLIMADOR PIN-HOLE También llamado “agujero de alfiler”, consiste en un blindaje cónico con una apertura chata y pequeña en su extremo, tal que proyecte hacia el detector una imagen ampliada e invertida de la muestra radiactiva.
La abertura está formada por tungsteno, platino u otro material de alta densidad y se ofrece con un juego de aberturas de distinto tamaño.
COLIMADOR PIN-HOLE Cuanto menor sea la distancia a la abertura mejor será la resolución. Cuanto menor sea la distancia a la abertura mayor será la eficiencia de conteo.
El pin-hole permite obtener la mejor combinación de sensibilidad y resolución para pequeños objetos ubicados a corta distancia de la abertura.
INSTRUMENTACION COLIMADOR PIN-HOLE COLIMADOR LEHR
ANTERIOR
OAD
Principios de funcionamiento
La absorción de cada fotón gamma en el cristal de NaI (Tl) produce un destello que se irradia a partir del punto de la absorción. Los TF cercanos a un lugar de absorción reciben más luz que aquellos alejados. La cantidad de luz recibida determinara el tamaño de la señal eléctrica del tubo.
TUBOS FOTOMULTIPLICADORES
1e- 1 a 100: e- de salida
La luz trasmitida al TF incide sobre el fotocatodo o cátodo sensible a la luz. Nº de e- eyectados dependerá de la cantidad de luz incidente, estos son enfocados sobre el primer dinodo (cargado positivamente respecto del cátodo o del dinodo anterior). Cada incidencia arrancará un número proporcional de e-. El número de dinodos varía entre 8 y 14. El ultimo dinodo eyecta los electrones sobre el anodo o placa. Es un MULTIPLICADOR DE ELECTRONES
radiación
Cristal
Cristal de centelleo y fototubo
luz
luz
Fotomultiplicador
cristal
R. I.
luz
electrones
Amplificador
Fotomultiplicador
EL ORDENADOR EN MEDICINA NUCLEAR La función básica es el procesamiento de la información de salida de los diferentes equipos. Consta de 2 partes elementales: A) HARDWARE B) SOFTWARE
ELEMENTOS DEL HARDWARE
CPU RAM Velocidad del procesador Dos pantallas (para procesar texto e imágenes)
Dispositivo de salida (impresora por ej) Disco duro y discos de transferencia Mouse
ELEMENTOS DEL SOFTWARE ADQUISICIÓN: ESTATICAS SEÑALES DIGITALES A MATRICES ESPECIALES DE 128 X 128, 256 X 256 O 512 X 512 PIXELS. A + PIXELS ->+ RESOLUCIÓN. CADA PIXEL CONSTA DE 8 A 256 BYTES. + RESOLUCIÓN CON 256.
DINAMICA CON MATRICES MAS SIMPLES (64 X 64 X 8 PIXELS) EN TIEMPOS CORTOS (HASTA 0.1 SEG).
GATILLADOS SE UTILIZA LA ONDA R DEL ECG COMO SEÑAL A LA CPU.
SPECT
PROCESADO: TRATAMIENTO DE IMÁGENES, ROI, CUANTIFICACIÓN DE DATOS, RECONSTRUCCIÓN DE IMÁGENES DE SPECT.
CONTROL DE CALIDAD
FANTOMAS DE BARRAS
FANTOMAS DE TIROIDES DE PICKER
SPECT
ES EL ESTUDIO QUE ES REALIZADO POR GAMMA CAMARAS PROVISTAS DE PARTES MECANICAS CAPACES DE QUE SU CABEZAL PUEDA DESCRIBIR ORBITAS CIRCULARES O ELÍPTICAS (LLAMADO GANTRY)
Hay dos tipos de tomografía de emisión: A) FOTON UNICO (SPECT) B) FOTON DOBLE (PET)
•La diferencia con los equipos planares es el gantry y el software que permite la reconstrucción de los cortes necesarios.
•Giro de 180 o 360º. •Giro CON PARADAS O DE TIPO CONTINUO.
•La mayor definición se obtiene con orbitas de 360º, mayor número de paradas y con mayor tiempo de duración del estudio (mayor tiempo por parada)
ÓRBITA ELÍPTICA vs. CIRCULAR 360º vs. 180º
SPECT GATILLADO
¿Qué significa Gated SPECT ? Adquisición tomográfica sincronizada con el ECG, que permite obtener imágenes dinámicas del ciclo cardíaco.
La onda R es la “puerta” o “gate” que habilita iniciar la adquisición.
Gated SPECT - adquisición
IMÁGENES HIBRIDAS
SPECT-CT
SPECT-CT CT Cambios en la forma del órgano y densidad del tejido Localización anatómica precisa Reperes topográficos
SPECT Caracterización funcional del proceso patológico
INFORMACIÓN DIFERENTE INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA
SPECT-CT Beneficio Clínico Interpretación de imágenes Mejora localización de lesiones Mejora caracterización de lesiones Mejora detectabilidad de las lesiones
Impacto en el manejo del paciente Dirige otros procedimientos diagnósticos (invasivos) Determina necesidad de tratamiento Planificación de estrategia terapéutica
Cuando utilizar SPECT-CT Foco hipercaptante de localización o significado clínico incierto
Factores propios del radiofármaco Características físicas desfavorables Elevada especificidad de captación Biodistribución
Factores propios de la enfermedad Anatomía regional compleja Distorsión anatómica post tratamiento
Principales Aplicaciones Clínicas Oncología Iodo 131 – Ca de tiroides MIBG – Tumores de la cresta neural Octreotide – Tumores neuroendócrinos Galio 67 – Linfomas Ganglio centinela – Melanoma, mama, cabeza y cuello 99mTc-MDP – Metástasis óseas
No oncológicas 99mTc-MIBI - Adenoma paratiroideo Galio, Leucocitos, Ciprofloxacina – Infecciones 99mTc-MDP – Patología ósea benigna
Cardíacas – Corrección de atenuación
Corrección de atenuación mediante
Perfilo – 2º óseo
Octreotide – 2º óseo
GC pelviano – MM
Masculino 57 años Sind. Carcinoide 5HT orina = 80 mg (VN hasta 9)
TAC Múltiples Metástasis Hepáticas primario desconocido Histopatológica: Tumor Carcinoide Intestino delgado
Operado de carcinoide de delgado. Control de metástasis hepáticas y reestadificación para trasplante hepático
10/08/2012
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Ejemplo de fusión de imágenes
58 años. Operado de carcinoide de delgado. Control de metástasis hepáticas y reestadificación para transplante hepático.
Validez del octeotride en el seguimiento terapéutico. Post-embolización terapéutica.
10/12/2007 10/08/2012
24/10/2008 74
Ejemplo de fusión de imágenes
10/08/2012
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Iodo 131
60 a. Ca papilar tiroideo con metástasis ganglionares. Perfilo post 200 mCi I131.
62 a. Ca folicular tiroideo. Control.
69 a. Ca tiroideo operado en octubre/2007. Recibió I131 ablativo.
Oseo - Oncológico 71 a. Ca de próstata. Dolor dorsolumbar.
51 a. Ca de mama.
69 a. Ca de pulmón.
Caso 1. 41 a. Ca de riñón.
Caso 2. 40 a. Ca de mama.
Caso 1
Caso 2
Caso 1
Caso 2
Oseo – No oncológico
15 a. Lumbalgia persistente. Espondilolisis bilateral L5.
15 a. Lumbalgia. Lisis izquierda L5. Hiperintensidad pedículo derecho.
27 a. Traumatismo puño der. de 7 m. Dolor, edema, sudoración. No lesión ósea.
16 a. Lumbalgia.
Paratiroides
CT
68 a. IRC en HD. HPT 2º.
Digestivo
50 a. Angiodisplasias de colon esclerosadas. Anemia severa. PSI: 130 ml/día.
Vista tardía 20 hs.
Cardiología
SM. IMC 45.2
61 a. SM. Dolor torácico. Obesidad (118 kg).
CA por CT de baja dosis.
68 a. SM. ATC de ADA junio 2008. Disnea y fatigabilidad sin ángor. Prueba de dipiridamol normal.
Impacto diagnóstico de la CA por CT
CIRUGIA RADIOGUIADA
Permite determinar con gran eficiencia la localización de tejidos marcados con trazadores radioactivos durante un proceso quirúrgico. Es una herramienta indispensable para la identificación de ganglios linfáticos captantes durante procesos quirúrgicos. Brinda al cirujano la posibilidad de observar "in vivo" el tejido marcado, evitando así la extirpación innecesaria de tejido no afectado.
Concepto de ganglio centinela TUMOR
2do GANGLIO CENTINELA
3ro El ganglio centinela recibe la linfa directamente del tumor
2do
3ro
LINFOCENTELLOGRAFIA MAMARIA
La estadificación quirurgica de la axila como factor pronostico.
GAMMA PROBE:
Una SG consiste de un detector portable, junto a un preamplificador, un colimador, una pantalla análoga o digital y un generador de señal audible. Los fotones gama detectados por el cristal son convertidos a un displaydigital numérico y a una señal audible.
GP -CARACTERISTICAS GENERALES: Alta
Sensibilidad Lectura directa con display digital Ajuste automático de la ganancia Elección del isótopo a utilizar Alarmas audibles de frecuencia variable Funciones de ratemetery contador Alimentación a baterías Portable
Probes Intraoperatorios: 1. 2. 3. 4.
Detector Display Analógico o Digital Generador de señal de audio Colimador
Detectores de centelleo: NaI, CsI
Detectores semiconductores: CdTe, CdZnTeTMN
¿Qué es necesario para la detección de GC?
Se requiere alta sensibilidad y alta relación señal ruido que permita la detección de ganglios con baja captación o ubicados profundamente.
Óptimamente, la sonda debe ser sensible a los fotones en un ángulo en particular (sensibilidad angular). Esto asegura una buena resolución espacial para la localización del GC a través del tejido.
Se basa en el uso de un pequeño campo de detección basado en el principio de CZT para Camaras y probes para una guia intraoperatoria
SPECT-CT
51 a. Ca de mama derecha.
USOS DEL PROBE Linfocentellografia Guia al cirujano para la correcta remoción del ganglio centinela y estadificación del paciente.
Cancer: colon-melanoma-mama-pene-vulva.
Resecíón de tumores benignos: adenoma de paratiroides , osteoma osteoide.
PARA PET
¿Futuro de la medicina nuclear?
CZT Versus FOTOMULTIPLICADOR IMARAD
CZT 256 pixels module
MANO
CZT
NaI
CODO
9 Points smoothing
CAMARAS GAMMA DEDICADAS
1st CdTe camera
NUCAM Y. Eisen et al.
DIGIRAD 2020tc-CZT camera
Indicaciones
Oncología
Evaluación cardiaca
Nódulos tiroideos y cálculo de dosis terapéuticas
Indicaciones
Cardiología;
Pulmonar;
Neurologia y Psiquiatria.
Indicaciones
Estudios mamarios.
Contra-indicaciones
Embarazo
Lactancia
¿THE END?
