Principios de Medicina Nuclear y Protección Radiológica

Introducción a la Medicina Nuclear

Interacciones de la Radiación

Producción de Pares

El rayo incidente interactúa con el núcleo y emite un electrón y positrón, generando radiación gamma. Ocurre aniquilación.

Efecto Compton

El rayo incidente interactúa con un electrón de la capa más externa, produciendo un fotón con energía. A mayor energía del fotón dispersado, menor será el ángulo de dispersión. Genera mayor radiación dispersa.

Efecto Fotoeléctrico

El rayo incidente interactúa con un electrón de la capa más interna, dejando un espacio que será ocupado por un electrón de la capa más externa, absorbiendo energía.

Radioisótopos en Diagnóstico y Terapia

Diagnóstico: I-131 / Tc99m
Terapéutico: I-131 / LU-177

Historia de la Medicina Nuclear

• Hutz y Robert: Tratamiento metabólicos con radioyodo en pacientes con hipertiroidismo.
• Frederick Soddy: Técnica de isótopos.
• Von Hevesy: Técnica de trazadores en métodos de explotación biológica.
• Seidlin y Norvell: Tratamiento con radioyodo para la tiroides.
• Cassen: Primer contador de centelleo en California.
• Reed y Libby: Creación del gammagrama con oro coloidal radioactivo.
• Harper y Lathrop: Introducción del Tc99m como trazador.
• Primer órgano (tiroides) con yodo.
• Anger: Construcción de la primera gammacámara con 19 detectores.

Reactores Nucleares y Producción de Radioisótopos

Reactor Nuclear

Instalación donde se inicia, mantiene y controla una reacción nuclear. Se utiliza uranio como combustible para producir fisión.

Reactor de Potencia

Genera energía eléctrica a través del vapor.

Ciclotrón

Acelerador para la fabricación de elementos emisores de protones, a través de imanes y generando campos magnéticos.

Generadores de Radioisótopos

Columna Seca

Suero fuera del generador, evita la formación de radicales por radiólisis. Es más útil.

Columna Húmeda

El suero fisiológico está dentro, lo que no permite limpiar al 100% y puede generar contaminación.

Pruebas del Eluido

• Eficiencia de Elución: Irradiación con sustrato de Mo natural en un reactor de flujo.
• Volumen de Elución: 70%-80% de la actividad total se remueve con solo 5 ml de suero.
• Pureza Radioquímica: Intensidad de coloración proporcional a la alúmina (10 mg de Al + 3 ml de eluido).
• Pureza Radionuclídica: Uso del calibrador de dosis, que indica la actividad del isótopo.
• pH: No debe superar 7.

Protección Radiológica

Disciplina que estudia los efectos de las dosis producidas por radioisótopos y los procedimientos para la protección de los seres vivos expuestos.

Exposición Externa

Pacientes, fuentes selladas, radiofármacos (Control: 10-15% preparación de dosis, 10% administración de dosis, 75-80% procedimiento de imágenes).

Exposición Interna

Derrame de sustancias, I-131 volátil, ventilación pulmonar (Control: I-131 volátil: campana de extracción, altamente tóxico y específico a glándula tiroides).

ICRP: Categorías de Exposición

• Práctica
• Intervencional

Medidas de Protección Radiológica

• Distancia
• Tiempo
• Blindaje

Dosímetro

Instrumento que registra de manera activa y pasiva la radiación a los POE (Personal Ocupacionalmente Expuesto) y TOE (Trabajador Ocupacionalmente Expuesto).
Características: No dependen de la energía, reproducibilidad y rango dinámico.
Tipos:

• Pasivos: Almacenan la dosis y se leen posteriormente (película RX, termoluminiscente, de luminiscencia ópticamente estimulada).
• Activos: Registran la dosis en tiempo real.

Factores que Determinan la Dosis

• Actividad de la fuente
• Tiempo de exposición
• Distancia respecto a la fuente

Límites de Dosis

• TOE: 50 mSv al año
• TOE Embarazada: 5 mSv al año
• Público: 2,5 - 3,5 mSv al año

Legislación en Protección Radiológica

• Ley N°3: Protección Radiológica
• Ley N°133: Autorizaciones, reguladas por la CCHEN (Comisión Chilena de Energía Nuclear) y el SEREMI (Secretaría Regional Ministerial).

Categorías de Instalaciones

• 1ra Categoría: Aceleradores lineales, plantas de irradiación (CCHEN)
• 2da Categoría: Laboratorios de baja toxicidad (SEREMI)
• 3ra Categoría: Equipos de fuentes selladas (SEREMI)

Autorizaciones

• Construcción y operación de la instalación
• Exportación, transporte, importación del material radioactivo
• Cierre

Desechos Radiactivos

• Contenedor 1
• Contenedor 2
• Desecho de vidrio

Tipos de Derrames

• Simple: La actividad derramada es baja (Tc99m).
• Complejo: Se encarga la CCHEN.

Señaléticas

• Embarazo
• Lactancia
• Personal autorizado

Fiscalización

• Laboratorio caliente
• Sala de hospitalización
• Utensilios y superficies fáciles de limpiar
• Blindaje adecuado

Radiofarmacia

Especialización farmacéutica que se encarga de la preparación, control y dispensación de los radiofármacos.

Definiciones

• Trazador Isotópico: Elemento radioactivo que se comporta en el organismo como un isótopo estable.
• Trazador Físico: Constituyente natural del organismo al que se le agrega un marcador sin afectar el comportamiento del constituyente.
• Concentración de Actividad: Actividad presente en la preparación por unidad de volumen (mCi/ml).
• Tiempo de Vida Media: Tiempo requerido para reducir a la mitad la actividad inicial.

Características de Fármacos y Radiofármacos

Fármaco

• Localización
• Vías de administración
• Posibilidad de marcado
• Toxicidad

Radiofármaco

• Aséptico, apirógeno y estéril
• Emisión gamma 100-200 keV
• Soluble en agua y en lípidos orgánicos
• Mayor carga, mayor solubilidad
• Estable in vivo e in vitro

Radiotrazadores

Permiten medir y seguir su recorrido utilizando equipos especiales que detectan la radiactividad emitida.

Radiofármaco Ideal

• Fácil disponibilidad
• Fácilmente detectable
• Vida media efectiva apropiada
• Emisión gamma
• Buena relación blanco-fondo

Kit de Fármaco

1. Sustrato
2. Excipiente
3. Agentes reductores (reacción de marcaje)

Tipos de Marcación

Marcación Simple

En un frasco de marcador se agregan 5 ml de un radioisótopo (Tc99m). Luego, se agita la mezcla y se espera unos minutos para inyectar al paciente. Ej. Tc99m-MDP.

Marcación Compuesta

En el frasco del marcador (coloide-S) se agrega una solución clorhídrica y se hierve por algunos minutos. Luego, se enfría con agua fría por 5 minutos, se coloca un tampón y se inyecta al paciente.

Sustratos

Específicos

Permiten la localización en el organismo porque son idénticos al sustrato, metabolito natural o estructura análoga.

No Específicos

Permiten estudios de ciertos procesos fisiológicos (fagocitosis, secuestro celular).

Posología Pediátrica

Peso en kg / 70 kg (mCi)

Dosimetría

• Dosis Absorbida (Gy): Energía depositada por cualquier radiación ionizante por unidad de masa del material irradiado. Se representa por la letra D.
• Dosis Equivalente (Sv): Parámetro para cuantificar los efectos biológicos de la radiación.
• Dosis Efectiva (Sv): Suma ponderada de las dosis equivalentes a todos los tejidos y órganos.

Tipos de Radiación

• Beta -: I-131
• Beta +: Galio-68

Conceptos Básicos de Física Nuclear

• Coulomb: Unidad de medida de la fuerza entre los enlaces de una molécula.
• Electronvoltio (eV): Unidad de energía requerida para mover un electrón a través de una diferencia de potencial de un voltio.
• Nucleones: Nombre colectivo para neutrones y protones.
• Isótopo: Átomos con igual número atómico (Z) pero distinto número másico (A).
• Isótono: Nucleidos con el mismo número de neutrones, pero diferente número atómico y másico.
• Isóbaro: Nucleidos con el mismo número de masa (A), pero diferente número atómico (Z).
• Desintegración: Liberación de energía por un núcleo atómico por pérdida de alguna partícula.
• Recuento/Cuentas: Número de decaimientos, medidos con un contador Geiger-Müller.
• Becquerel (Bq): Unidad de actividad radiactiva. Equivale a una desintegración por segundo.
• HVL (Capa Hemireductora): Espesor de material que reduce la intensidad de la radiación a la mitad.
• TVL (Décima Capa Reductora o Espesor de Décima Reducción): Espesor del atenuador que reduce la intensidad de la radiación a la décima parte.
• Ionización: Un electrón de la capa externa ocupa el lugar de otro de la capa interna, liberando un electrón y dejando al átomo ionizado (efecto Compton y fotoeléctrico).
• Aniquilación: Un positrón y un electrón se aniquilan, convirtiendo su masa en energía en forma de dos fotones.
• Excitación: Un electrón pasa a un nivel de energía superior, liberando energía al volver a su estado fundamental.
• Propiedades del Núcleo: Densidad nuclear grande, nucleones próximos y fuertemente unidos.
• Características de la Fuerza Nuclear: Independiente de la carga y de la masa, saturada y de corto alcance.
• Fuerzas Nucleares: Electromagnética (protones se repelen), Nuclear Fuerte (nucleones unidos en el núcleo), Nuclear Débil (desintegración beta).
• Estabilidad Nuclear: Equilibrio entre las fuerzas de atracción y repulsión.
• Fisión Nuclear: Un núcleo pesado se divide en dos núcleos más ligeros.
• Fusión Nuclear: Dos núcleos ligeros se unen para formar un núcleo más pesado.
• Beta -: Penetra aluminio, tratamiento de cáncer de tiroides e hipertiroidismo, pero mayor dosis de radiación.
• Transición Isomérica: Ocurre en núcleos excitados que permanecen en estado excitado por un tiempo mayor antes de decaer.
• Transición Isobárica: Decaimiento donde la masa no varía.
• Decaimiento Radiactivo: Proceso propio de cada radionucleido.
• Unidades: 1 mSv = 1000 μSv, 1 mGy = 100 mrad, mGy = mRad.