Fundamentos de Medicina Nuclear: Física, Radioprotección y Radiofarmacia

Interacción de la Radiación con la Materia

• Producción de pares: El rayo incidente interacciona con el núcleo y emite un electrón y un positrón, generando radiación gamma; en este proceso ocurre la aniquilación.
• Efecto Compton: El rayo incidente interacciona con un electrón de la capa más externa, produciendo un fotón que posee energía. A mayor energía, menor será el ángulo de dispersión. Este fenómeno genera la mayor cantidad de radiación dispersa.
• Efecto Fotoeléctrico: El rayo incidente interacciona con un electrón de la capa más interna, dejando un espacio hueco que será ocupado por un electrón de la capa más externa, absorbiendo energía en el proceso.

Radioisótopos (RI)

• RI de diagnóstico: I-131 y Tc-99m.
• RI terapéutico: I-131 y Lu-177.

Historia de la Medicina Nuclear

• Saul Hertz y Arthur Roberts: Tratamientos metabólicos con radioyodo en pacientes con hipertiroidismo.
• Frederick Soddy: Desarrollo de la técnica de isotopía.
• George von Hevesy: Técnica de trazadores en métodos de exploración biológica.
• Seidlin y Marinelli: Tratamiento con radioyodo para patologías de tiroides.
• Benedict Cassen: Inventor del primer contador de centelleo en California.
• Reed y Libby: Creación del gammágrafo con oro coloidal radiactivo.
• Harper y Lathrop: Introducción del Tc-99m con trazadores.
• Primer órgano estudiado: La glándula tiroides utilizando yodo.
• Hal Anger: Construcción de la primera gammacámara con 19 PMT (tubos fotomultiplicadores).

Estudios y Técnicas de Imagen

• MDP: Centellograma óseo.
• Mibi/Mio-Cint: Estudios cardíacos e hiperparatiroidismo.
• DMSA: Estudios renales.
• PET: Tomografía por emisión de positrones.
• SPECT: Tomografía computarizada por emisión de fotón único.

Producción de Radioisótopos

Reactor Nuclear

Es una instalación donde se puede iniciar, mantener y controlar una reacción nuclear en cadena. Utiliza Uranio como combustible para llevar a cabo la fisión.

• Reactor nuclear de potencia: Genera energía eléctrica a través de vapor.

Ciclotrón

Aceleradores de partículas para la fabricación de elementos emisores de positrones. Utilizan imanes para su funcionamiento.

Generadores de Molibdeno-Tecnecio

• Columna seca: Es la más útil; el suero se encuentra afuera. Evita la formación de radicales por radiólisis.
• Columna húmeda: El suero fisiológico se encuentra en el interior. No se puede limpiar y genera muy poca contaminación.

Pruebas del Eluido y Control de Calidad

• Eficiencia de elución: Irradiación de Mo en un reactor de flujo.
• Volumen de elución: A mayor cantidad de alúmina, mayor es el volumen de elución. Se obtiene entre un 70-80% con 5 ml de suero.
• Pureza radionucleídica: Mediante un calibrador de dosis se selecciona el isótopo; el límite es de 0,15 µCi de Mo-99 por cada 1 mCi de Tc-99m.
• Pureza radioquímica: Intensidad de coloración proporcional a la alúmina (10 mg de Al + 3 ml de eluido).
• pH: El valor no debe superar 7.

Protección Radiológica

Disciplina que estudia los efectos de las dosis producidas por las radiaciones ionizantes (RI) y los procedimientos para proteger a los seres vivos.

Tipos de Exposición

• Exposición externa: Fuentes selladas, radiofármacos y pacientes.
• Exposición interna: Derrame de sustancias, I-131 volátil y ventilación pulmonar.

La ICRP establece dos situaciones: Práctica e Intervencional (basadas en los principios de justificación y optimización).

Control de Exposición

• Interna: Uso de campanas de extracción para I-131. Es altamente tóxico y posee gran especificidad por la glándula tiroides.
• Externa (Tc-99m):
  • 10-15% durante la preparación de la dosis.
  • 10% durante la administración/inyección.
  • 75-80% durante el procedimiento de imágenes.

Dosimetría y Límites de Dosis

Dosímetro: Instrumento capaz de registrar de manera activa o pasiva la radiación ionizante.

• Tipos: Activo y Pasivo.
• Características: No dependen de la energía, poseen rango dinámico y reproducibilidad.

Factores que determinan la dosis

1. Actividad de la fuente.
2. Tiempo de exposición.
3. Distancia respecto a la fuente.

Límites de Dosis Anuales

• TOE (Trabajador Ocupacionalmente Expuesto): 50 mSv al año.
• TOE Embarazada: 5 mSv al año.
• Público general: 2,5 a 3,5 mSv al año.

Legislación y Autoridades

Se rige por la Ley N° 18.302 (Seguridad Nuclear) y decretos supremos como el N° 133 (Autorizaciones) y N° 3 (Protección Radiológica).

Autoridades Reguladoras en Chile

• CCHEN: Regula la 1ª Categoría.
• SEREMI de Salud: Regula la 2ª y 3ª Categoría.

Categorías de Instalaciones

• 1ª Categoría: Aceleradores lineales.
• 2ª Categoría: Laboratorios de baja toxicidad.
• 3ª Categoría: Equipos con fuentes selladas.

Autorizaciones requeridas: Construcción y operación de la instalación; importación, transporte y exportación de material radiactivo. La Autorización Especial o Licencia de Operaciones es entregada por la CCHEN.

Gestión de Dosímetros y Derrames

Tipos de Dosímetros

• Dosímetro pasivo: Almacenan la dosis y son leídos posteriormente (ej. película radiográfica, termoluminiscente, luminiscencia ópticamente estimulada).
• Dosímetro activo: Registran la dosis en tiempo real.

Gestión de Derrames

• Materiales: Contenedores 1 y 2, desecho de vidrio.
• Tipos de derrame:
  • Simple: La actividad del derrame es baja (ej. Tc-99m).
  • Complejo: Requiere la intervención del ente regulador encargado.

Señaléticas obligatorias: Advertencias de embarazo, lactancia y control de acceso. Se fiscalizan salas de hospitalización, laboratorios calientes, superficies y utensilios fáciles de limpiar.

Radiofarmacia

Especialización farmacéutica dedicada a la preparación, control y dispensación de los radiofármacos.

• Características del fármaco: Localización, vías de eliminación, posibilidad de ser marcado y toxicidad.
• Características del radiofármaco ideal: Aséptico, apirógeno y estéril; emisor gamma entre 100-200 keV; alta actividad específica; soluble en agua; estable in vivo e in vitro; fácil disponibilidad; fácilmente detectable; vida media efectiva apropiada y localización rápida y exclusiva.

Componentes del Kit de Fármaco

1. Sustrato o principio activo.
2. Excipiente.
3. Agente reductor.

Procesos de Marcación

• Simple: Al frasco del marcador se le agregan 5 ml de radioisótopo (ej. Tc-99m MDP), se agita y se espera unos minutos antes de inyectar al paciente.
• Compuesta: Al frasco del marcador (ej. Coloide-S) se le agrega una solución clorhídrica, se hierve por algunos minutos, se enfría con agua por 5 minutos, se añade un tampón y finalmente se inyecta.

Tipos de Sustratos

• Sustrato específico: Permite la localización en el organismo porque son idénticos al sustrato metabolito natural.
• Sustrato no específico: Permite estudios en procesos como fagocitosis, secuestro celular o difusión.

Dosis pediátrica: Se calcula según el peso del paciente (mCi/kg).

Glosario de Física Nuclear

• Coulomb: Fuerza de atracción eléctrica que mantiene al electrón en órbita.
• Electronvolt (eV): Energía requerida para mover un electrón contra una diferencia de potencial.
• Nucleones: Protones más neutrones.
• Isótopo: Núclidos con igual número atómico (Z) y diferente número másico (A).
• Isótono: Núclidos con igual número de neutrones.
• Isóbaro: Núclidos con igual número másico y diferente número atómico.
• Desintegración: Proceso de liberación de energía que sufre un átomo para alcanzar la estabilidad.
• Recuento/Cuentas: Registro de un decaimiento individual (ej. medido por Geiger-Müller).
• Becquerel (Bq): Unidad que representa 1 desintegración por segundo.
• HVL (Capa Hemirreductora): Espesor del material necesario para reducir la radiación a la mitad.
• TVL (Capa Deciemirreductora): Espesor que reduce la radiación a la décima parte.
• Ionización: Proceso donde los electrones son liberados del átomo o molécula.
• Z: Número de protones.
• A: Número de protones + neutrones.