Física Nuclear y Medicina Nuclear: Detectores, Imagen PET/SPECT y Estudios Funcionales

Conceptos básicos de física nuclear

El núcleo está formado por protones y neutrones (aproximadamente 1000 MeV), mientras que la corteza está constituida por electrones (0,51 MeV).

• A: número másico.
• Z: número atómico.

Relaciones entre núclidos

• Isótopos: mismo Z, distinto A.
• Isóbaros: mismo A, distinto Z.
• Isótonos: mismo número de neutrones (mismo N), distinto Z.
• Isómeros: mismo A y mismo Z, distinto estado energético.

Unidad de actividad: 1 Ci = 3,7 × 10¹⁰ Bq.

Detectores de radiación

Detectores de ionización eléctrica

Se clasifican en: gas, centelleo, semiconductores y TLD.

Detectores de visualización

Incluyen emulsiones fotográficas y sólidos.

Detectores de gas

• Recombinación: los electrones lentos se recombinan.
• Saturación: detecta todo tipo de radiación.
• Proporcional: la señal es proporcional a la energía (detección de partículas alfa).
• Proporcional limitada y Geiger-Müller: solo indican presencia de radiación.

Detectores de centelleo

Funcionan según el proceso: excitación → luz → fotomultiplicador → señal eléctrica. Componentes: sustancia luminiscente (cristal o líquido) y fotomultiplicador.

Detectores de neutrones

Los neutrones no tienen carga ni ionizan directamente. Se utilizan detectores con BF₃, y parafina para moderar neutrones rápidos.

Detectores semiconductores

Materiales como Ge o SiLi, con tiempo muerto reducido.

Detectores TLD

Basados en fluoruro de litio; emiten luz tras la irradiación.

Equipos e imagen en medicina nuclear

Gantry

Estructura mecánica principal que soporta y mueve los cabezales detectores alrededor del paciente.

Colimadores

Filtran la radiación que llega al detector. Tipos: paralelos, divergentes, convergentes y pinhole.

Tipos de estudios

• Estáticos o planares: imagen puntual.
• Rastreo: varios órganos.
• SPECT: imagen funcional tridimensional.
• Dinámico o secuencial: varias imágenes en poco tiempo.
• GATED: estudio cardiaco sincronizado con el ciclo.

PET (Tomografía por Emisión de Positrones)

Utiliza detectores de alta energía y entre 15 000 y 30 000 detectores.

• BGO: 12% de luminosidad y 300 ns de decaimiento.
• LSO: 75% de luminosidad y 40 ns de decaimiento.

SUV (Valor de Captación Estandarizado)

SUV = (concentración de actividad media) / (actividad inyectada / peso). Indica la captación del trazador.

Tipos de eventos

• Verdaderos: coincidencias en la línea de respuesta real (LOR).
• Falsos: coincidencias producidas por azar.
• Dispersos: cambian de energía y dirección.

Factores de corrección

• Atenuación: los fotones de 511 keV se atenúan; la TC mide la densidad y permite corregir. Mejora la señal en zonas profundas y equilibra las superficiales.
• TOF (Tiempo de Vuelo): corrige la posición del evento midiendo la diferencia de llegada de los fotones.

Reconstrucción de imagen

Se eliminan eventos falsos, se corrigen el tiempo muerto, los eventos dispersos y la atenuación, para generar la imagen con los eventos verdaderos.

Gammagrafía y estudios funcionales

La gammagrafía permite obtener imágenes de la distribución de radiofármacos en órganos. Los estudios beta no generan imagen y se utilizan para estudiar la función de órganos.

Fisiología renal

El riñón filtra la sangre y regula el equilibrio hidroelectrolítico. Estructura: corteza, médula y sistema excretor.

Filtración glomerular

Filtra macromoléculas en el glomérulo renal; depende de la presión hidrostática, la presión coloidosmótica y el coeficiente de ultrafiltración.

• Radiofármaco: EDTA-⁵¹Cr.

Flujo plasmático renal

Volumen de plasma que filtra el riñón mediante secreción y excreción.

• Radiofármaco: MAG-3-^99mTc.

Estudios hematológicos

Masa eritrocitaria

Porcentaje de glóbulos rojos respecto al volumen sanguíneo. Permite estudiar alteraciones del volumen eritrocitario.

• Radiofármaco: ⁵¹Cr.

Estudio plaquetario

Estudia la cinética plaquetaria (vida media y destrucción).

• Radiofármaco: plaquetas marcadas con ¹¹¹In-oxina.

Test de Schilling

Evalúa la malabsorción de vitamina B₁₂.

• Radiofármaco: cianocobalamina-⁵⁷Co.

Tejido óseo

Componentes: matriz (hidroxiapatita y mineral), cortical ósea, periostio (lámina fibrosa) y médula ósea (contenido celular).

Radiofármacos

• Difosfonatos (MDP, HMDP, DPD-^99mTc).
• Leucocitos (HMDPAO-^99mTc y ¹¹¹In-oxina).
• ⁶⁷Ga: infección e inflamación.
• ²⁰¹Tl: tumores.

Fases del estudio

• Angiogammagrafía: tumores.
• Fase de pool: inflamación.
• Fase tardía: metabolismo óseo.

Colimadores

De baja energía y alta resolución (para tecnecio), y de media energía (para ⁶⁷Ga).

Tipos de estudio

Estático, RCT y tomogammagráfico.

Tiroides, paratiroides y suprarrenales

Tiroides

Radiofármacos: pertecnetato-^99mTc, ¹²³I y ¹³¹I, con transporte activo.
Colimadores: LEHR, pinhole y alta energía.

Paratiroides

Estudio de metabolismo cálcico y PTH.
Radiofármaco: MIBI-^99mTc.
Colimadores: LEHR y pinhole.

Suprarrenales

Radiofármacos: CHOL-¹³¹I, MIBG-¹²³I y MIBG-¹²³I-¹³¹I; mecanismos de difusión simple y transporte activo.
Colimadores: LEHR y alta energía.