Uso de isótopos radiactivos para la detección y estudio de células cancerigenas a través de las tomografías por emisión de positrones (PET) Objetivos Particulares Describir la función de los isótopos radiactivos en el procedimiento PET Conocer el proceso utilizado en el procedimiento PET Objetivos Generales Definir el concepto de isótopo radiactivo. Enumerar las aplicaciones de los isótopos radiactivos en la medicina nuclear. Resaltar la importancia del conocimiento de la medicina nuclear en la detección y tratamiento de enfermedades. Justificación. Las aplicaciones de los isótopos radiactivos son múltiples y abarcan distintos campos como la industria, medicina e investigación. En cualquiera de estos campos se utilizan los isótopos para múltiples funciones tales como: exploraciones mineras, control de contaminación de aguas, elaboración de radio fármacos, estudios y análisis citológicos, investigación bioquímica, radio diagnosis, tratamiento del cáncer, y otros muchos usos. Gracias al uso de reactores nucleares hoy, en día es posible obtener importantes cantidades de material radiactivo a bajo costo. Es así como desde finales de los años 40, se produce una expansión en el empleo pacífico de diversos tipos de Isótopos Radiactivos en diversas áreas del trabajo científico y productivo del hombre. Se ha extendido con gran rapidez el uso de radiaciones y de radioisótopos en medicina como agentes terapéuticos y de diagnóstico. En el diagnóstico se utilizan radio fármacos para diversos estudios y terapia médica con las técnicas nucleares se puede combatir ciertos tipos de cáncer. Hipótesis. Los estudios de Medicina Nuclear que se realizan con técnicas no invasivas (no requieren cirugía), con mínimas dosis de radiación, son seguras y convenientes y útiles para el diagnóstico de padecimientos que afectan la fisiología de los órganos. por su sigla en inglés). a medida que 1 Los positrones son pequeñas partículas emitidas por una sustancia radiactiva que se le administra al paciente. este tipo de estudios evalúan el metabolismo de un órgano o tejido en particular. La PET es utilizada frecuentemente por los oncólogos (médicos especialistas en el tratamiento del cáncer). como el metabolismo 2 del músculo cardíaco. así como sus propiedades bioquímicas. Se utiliza principalmente en pacientes que tienen enfermedades del corazón o del cerebro y cáncer. La tomografía por emisión de positrones La tomografía por emisión de positrones. como por ejemplo. La PET es en realidad una combinación de medicina nuclear y análisis bioquímico. la fluorodeoxiglucosa marcada con Flúor-18 (FDG) para evaluar el metabolismo celular. este estudio diagnostico ayuda a visualizar los cambios bioquímicos que tienen lugar en el cuerpo. Sin embargo. Dentro del PET los isótopos radiactivos se utilizan como trazador de captado para luego ser fosforilado por la hexoquinasa que a diferencia de la glucosa.Introducción. La tomografía por emisión de positrones (PET) es un estudio no invasivo. no es metabolizado por la vía glicolítica quedando atrapado en la célula. y los cardiólogos (médicos especialistas en el tratamiento del corazón). 2 Proceso por el cual las células transforman los alimentos en energía después de que han sido digeridos y absorbidos en la sangre. llamada PET por sus siglas en inglés (Positron Emission Tomography). de manera que se evalúa la información correspondiente a la fisiología (funcionamiento) y la anatomía (estructura) del órgano o tejido. principalmente. Por ello. es un examen de diagnóstico que consiste en obtener imágenes fisiológicas basadas en la detección de radiación emitida por positrones1. y se pueden hacer en todo el cuerpo debido a que células tumorales de diversos orígenes utilizan una marcada mayor proporción de glucosa respecto a las células normales. que estudia el cuerpo entero y que utiliza. las tomografías PET pueden detectar cambios bioquímicos en un órgano o tejido que pueden identificar el comienzo de un proceso patológico antes de que puedan observarse los cambios anatómicos relacionados con la enfermedad a través de otros procedimientos con imágenes. Como la PET es un tipo de examen de medicina nuclear. Específicamente. . la tomografía computarizada (TC) o la resonancia magnética (MRI. los neurólogos y los neurocirujanos (médicos especialistas en el tratamiento y la cirugía del cerebro y el sistema nervioso). La diferencia entre este estudio y otros exámenes de medicina nuclear es que la PET detecta el metabolismo dentro de los tejidos corporales. durante el procedimiento se utiliza una pequeña cantidad de sustancia radioactiva llamada radiofármaco (trazador radioactivo) para ayudar en el examen del tejido en estudio. mientras que otros tipos de exámenes de medicina nuclear detectan la cantidad de sustancia radioactiva acumulada en el tejido corporal en una zona determinada para evaluar la función del tejido. La tomografía por emisión de positrones (PET) es un tipo de procedimiento de medicina nuclear que mide la actividad metabólica de las células de los tejidos del cuerpo. Los estudios de PET se usan más frecuentemente para detectar cáncer y estudiar el efecto del tratamiento mediante la caracterización bioquímica de los cambios en el cáncer. según el metabolismo de las células. El sistema de cámara gama puede realizar la exploración más rápido y a un costo menor que el estudio de PET tradicional. La tomografía por emisión de positrones también puede utilizarse conjuntamente con otros exámenes de diagnóstico. ¿Cómo funciona la PET? La PET utiliza un dispositivo de exploración (una máquina con un gran hueco en el centro) que detecta los positrones (partículas subatómicas) emitidos por un radionúclido en el órgano o tejido que se estudia. Una tecnología que ha aumentado aun más la disponibilidad de la PET son los denominados sistemas de cámara gama (dispositivos utilizados para explorar a pacientes a los que se les han inyectado pequeñas cantidades de radionúclidos y que actualmente se utilizan para otros procedimientos de medicina nuclear). acumula más y se ve más brillante. se aplica una sustancia radioactiva a la glucosa (azúcar en la sangre) para crear un radionúclido denominado fluorodeoxiglucosa (FDG). Pueden utilizarse otras sustancias para los estudios de PET. el escáner de la PET se mueve lentamente sobre la parte del cuerpo en estudio. Si se estudia el flujo de sangre y la perfusión de un órgano o tejido. nitrógeno o galio radiactivo. el carbono o el oxígeno. ya que el cerebro utiliza glucosa para su metabolismo. La sustancia administrada generalmente (FDG o fluordeoxiglucosa) tiene gran cantidad de glucosa. Los radionúclidos administrados son generalmente fluordeoxiglucosas. Luego. que promete mejoras especialmente para el diagnóstico y el tratamiento del cáncer de pulmón. como tomografías computarizadas o estudios de imágenes por resonancia magnética para proporcionar información más concluyente sobre tumores malignos (cancerosos) y otras lesiones. que luego serán detectados por el escáner. acumula parte de la administrada pero el tejido tumoral. La tecnología más moderna combina la PET y la TC en un estudio conocido como PET/TC. el radionúclido puede ser un tipo de oxígeno. La cantidad de radionúclidos concentrados en el tejido afecta el brillo con el que aparece el tejido en la imagen e indica el nivel de funcionalidad del órgano o tejido. . algo que suelen utilizar las células tumorales. Una computadora analiza los rayos gama y utiliza la información para crear un mapa de imagen del órgano o tejido en estudio. El nivel de funcionamiento de un órgano se representa por diferentes colores o brillos en la imagen del PET. que tiene un metabolismo más acelerado. La FDG se utiliza en gran medida en los estudios de PET. que son utilizadas naturalmente por el órgano o tejido en cuestión durante el proceso metabólico. Por ello. en las PET cerebrales. que son sustancias químicas como la glucosa. esta técnica sirve para diagnosticar la presencia de cánceres. este procedimiento se utiliza cada vez más en otras áreas. Por ejemplo.continúan los avances en las tecnologías de la PET. carbono. que son las que precisan 'más gasolina' para funcionar. Estos sistemas se han adaptado para utilizarse en procedimientos de PET. Debido a que el tejido sano usa glucosa para obtener energía. La descomposición del radionúclido emite positrones. El radionúclido se administra por vía intravenosa (IV) o se inhala como un gas. Se agrega una sustancia radioactiva a la sustancia química requerida para las pruebas específicas. según el propósito del examen. Durante la emisión de positrones se generan los rayos gama. Esta máquina detecta la radioactividad acumulada en una parte específica del cuerpo. flujo de volumen. Los tipos de sustancias que son particularmente interesantes como candidatos a trazadores pueden ser divididas en tres categorías: • • • Sustancias endógenas (aminoácidos. La producción de los trazadores es facilitada en gran parte por métodos especialmente diseñados. la química orgánica radiofarmaceutica. esta también matizado por las opiniones de los científicos utilizando las metodologías del PET. en el marcaje con estos radionuclidos no se aprecian cambios en las propiedades biológicas del trazador. Además de la selección de la estructura química. modulada por las demandas impuestas por los radionuclidos usados. las teorías biológicas tienen una marcada influencia sobre como son diseñados los trazadores del PET. Los marcajes resultan interesantes para investigaciones primarias en estudios cerebrales. La vida media corta (2-110 minutos) minimiza la dosis de radioactividad dada al sujeto y permite repetir estudios. La disciplina científica que se enfrenta con la producción de trazadores para PET es una aplicación de la química orgánica. Así.Trazadores PET Un importante aspecto de esta la técnica es la vida media corta de la emisión positrón de los nuclidos (11C. 18F y 13N) usados para marcar trazadores. Una de las características de la técnica PET consiste en las ricas posibilidades que ofrece el uso de diferentes trazadores y las diferentes preparaciones de los estudios del sujeto. resultando en dos fotones gamma antiparalelos. y regiones específicas del cuerpo. pH. Este campo. donde la automatización es de particular importancia. la selectividad con que se toma en cuenta el proceso en estudio y la medida en la cual el trazador refleja la información de interés. 15O. etc. para extraer cierta información biológica. así se minimizan los problemas del proceso estudiado. Con la excepción de 18F en el caso de sustancias endógenas. Existen tres razones por las que estos núclidos son elegidos: • El decaimiento por emisión de positrones. . neurotransmisores. es un prerrequisito para el plan de detección especial y métodos de computación empleados en la reconstrucción de imágenes.) La mayor distinción de entre estas sustancias es determinada por factores tales como la obtención en el órgano de interés. hormonas) Fármacos (Drogas Psicofarmacologicas) Sustancias desarrolladas especialmente para medidas fisiológicas (Agentes para determinar regionalmente el flujo de sangre. la posición del marcaje puede buscarse para obtener un trazador específico para el proceso que se va a estudiar. • • La alta radioactividad específica obtenible permite el uso de pequeñas cantidades de sustancias marcadas. Otras razones más específicas para realizar una PET comprenden. la PET se utiliza para evaluar los órganos y tejidos para detectar la presencia de enfermedades u otros trastornos. movimientos extraños involuntarios y una postura anormal Epilepsia .enfermedad progresiva del sistema nervioso en la que se observa un leve temblor. hemorragias o perfusión (flujo de sangre y oxígeno) del tejido cerebral Para detectar la propagación del cáncer a otras partes del cuerpo desde el sitio en que apareció originalmente Para evaluar la eficacia del tratamiento contra el cáncer Para evaluar la perfusión (flujo de sangre) al miocardio (músculo cardíaco) como ayuda para determinar la utilidad de un procedimiento terapéutico para aumentar el flujo de sangre al miocardio Para identificar en más detalle las lesiones pulmonares o masas detectadas en radiografías o TC de tórax Para ayudar a controlar y tratar el cáncer de pulmón mediante la clasificación por etapas de las lesiones y el seguimiento del progreso de las lesiones después del tratamiento Para detectar la recurrencia de tumores antes que con cualquier otra modalidad de diagnóstico • • • • • • • • • • • . pero su uso más frecuente es para detectar el cáncer y evaluar el tratamiento adecuado contra el cáncer.trastorno cerebral que provoca convulsiones recurrentes Accidente cerebrovascular Para localizar con exactitud la zona donde se realizará la cirugía antes de una procedimiento quirúrgico en el cerebro Para evaluar el cerebro después de un traumatismo y detectar hematomas (coágulos de sangre). También puede utilizarse para medir el funcionamiento de órganos como el corazón o el cerebro. aunque no de manera excluyente: Para diagnosticar demencias (trastornos relacionados con el deterioro de la función mental) como la enfermedad de Alzheimer.¿Por qué se realiza una PET? En general. debilidad muscular y un modo de caminar particular Enfermedad de Huntington .enfermedad hereditaria del sistema nervioso que causa demencia progresiva. así como otros trastornos neurológicos como: • Enfermedad de Parkinson . Se colocará una o dos vías intravenosas (IV) en el brazo o la mano del paciente para inyectar el radionúclido. Si se había colocado un catéter urinario.Realización de la PET Antes de iniciar el procedimiento. el radionúclido puede inhalarse en forma de gas. una máquina llamada ciclotrón sustancia radiactiva que se acopla a un compuesto natural del cuerpo. . en lugar de administrarse por vía intravenosa. Ciertos tipos de exploraciones del abdomen o la pelvis pueden requerir que se inserte un catéter urinario en la vejiga para drenar orina durante el procedimiento. El paciente se colocará en una mesa acolchada dentro del escáner. se le entregará una bata para que se la ponga. la radiactividad se acumula en una parte específica del detectada por el explorador de PET. ya que el radionúclido emite menos radiación que una radiografía estándar. El paciente permanecerá en el hospital durante este tiempo. normalmente el Se pedirá al paciente que se quite la ropa. La PET puede realizarse de forma ambulatoria. se quitará la vía intravenosa. El escáner se comenzará a mover lentamente sobre la parte del cuerpo en estudio. Se dejará que radionúclido se concentre en el órgano o tejido durante alrededor de 30 a 60 minutos. Si se pide al paciente que se quite la ropa. que utiliza más glucosa que el tejido normal. produce una comúnmente sustancia al cuerpo y es El nivel de funcionamiento de un órgano o tejido es representado por diferentes colores o brillos en la imagen de PET. según el tipo de estudio que se lleva a cabo. El paciente no generará riesgos para otras personas. Debido a que el tejido sano usa glucosa para obtener energía. también se quitará. En algunos casos. El radionúclido se inyectará por vía intravenosa. Se le pedirá al paciente que vacíe la vejiga antes de comenzar el procedimiento. Aunque cada centro puede tener protocolos procedimiento de una PET sigue este proceso: específicos. acumula cierta cantidad de la glucosa marcada. acumula más de esta sustancia y se ve más brillante que el tejido normal. Una vez administrada esta paciente. Una vez que se haya absorbido el radionúclido durante el período correspondiente. o a veces agua o amoníaco. glucosa. El tejido canceroso. comenzará el examen. Cuando se haya completado el examen. puede realizarse una exploración inicial antes de inyectar el radionúclido. En algunos exámenes. También es posible que algunos pacientes hospitalizados puedan someterse a un examen de PET para determinadas enfermedades. que aparece en las imágenes de PET. las joyas u otros objetos que puedan interferir con el procedimiento. el valor de un PET aumenta si es parte de un panel de exámenes de diagnóstico. debido a que la sustancia radiactiva se desintegra rápidamente y tiene eficacia por un período breve. puede ayudar a los médicos a detectar cambios en los procesos bioquímicos que sugieren enfermedad antes de que los cambios anatómicos sean evidentes con otros exámenes de imagen como TAC o RMN. y la cobertura sigue en aumento. Debido a que el PET permite estudiar el funcionamiento del organismo. La mayoría de los centros médicos grandes tienen servicio de PET para los pacientes. Específicamente. o al bebé alimentado al pecho. El PET puede dar resultados falsos si el paciente tiene un desequilibrio químico. La sustancia radiactiva podría exponer a la radiación al feto de una mujer embarazada.Riesgos y beneficios. La exposición a la radiación es baja porque la radiactividad es muy breve. los resultados de los pacientes diabéticos o que han comido unas pocas horas antes del examen podrían estar afectados debido al nivel de azúcar o insulina en la sangre. se debe tomar en cuenta este riesgo para el feto o el bebé con respecto a los beneficios de obtener información con el PET. Medicare y las compañías de seguros cubren muchas de las aplicaciones de PET. Es importante llegar a la cita puntualmente y recibir la sustancia radiactiva en el momento programado. Por último. esto a menudo implica comparar el PET con otros estudios de imagen como TAC o RMN. . Además. la cantidad es tan pequeña que no afecta los procesos normales del organismo. Limitaciones de la tomografía por emisión de positrones. El examen debe ser hecho por un radiólogo especializado en medicina nuclear con suficiente experiencia con PET. debe ser producida en un laboratorio cercano al explorador PET. En comparación con la medicina nuclear. Nieto Editores. Toda enfermedad tiene una historia natural y su evolución se debe a diferentes procesos biológicos. URL disponible en: http://wuerlim. Lippinhcott. del cual no pueden obtenerse las imágenes que reflejan la actividad corporal. Philadelphia. Dicha técnica modifica la tasa costo-beneficio en el área de la oncología. G. la tasa de unión de los complejos receptor-ligando y el intercambio de oxígeno.org/dicom/ Electronic Radiology Laboratory. (ed) Clinical molecular anatomic imaging. y d) detectar metástasis distantes u ocultas. julio 2007 . de alguna estructura específica.. nitrógeno y flúor (elementos básicos de los sustratos biológicos). la perfusión y el flujo sanguíneo. 2003 DICOM Standard Status. c) pronosticar procedimientos quirúrgicos innecesarios. En este contexto. S. agua. la tomografía por emisión de positrones utiliza radiofármacos (radiotrazadores marcados). b) vigilar la respuesta al tratamiento. P. Base Standard. Edinburgh. URL disponible: http://medical. la tomografía por emisión de positrones proporciona información de dichos procesos y ofrece un punto de vista diferente del resto de las modalidades de imagen. Mallinckrodt Institute of Radiology.edu/DICOM/ctn. se utiliza para determinar el metabolismo de la glucosa. cardiología y neurología para el tratamiento del paciente.nema.wustl. oxígeno. además de proporcionar las siguientes ventajas: a) diagnosticar enfermedades antes que se produzcan cambios estructurales. normales o alterados. Estos isótopos se parecen a los sustratos naturales como azúcares. Con estas imágenes se distinguen los estados funcionales. La finalidad de la tomografía por emisión de positrones es producir imágenes que ilustren la función fisiológica y específica de algún proceso molecular.K. [Último acceso 27/10/2005]. (eds) Nuclear Medicina in clinical diagnosis and treatment.S. CTN Test Tools. proteínas y oxígeno. 2004 VON SCHULTHESS. por lo tanto.html REVISTA MEDICA: MEDICINA INTERNA DE MEXICO.Conclusiones. GANBHIR. BIBLIOGRAFIA ELL. Third Edition. [página de Internet] [Último acceso 27/10/2005]. Uno de estos incluye el proceso dinámico. a menos que se realice alguna determinación metabólica y se compare con el resto de las funciones fisiológicas.J. como: carbono. [página de Internet]. Churchill Livingstone.