PROTECCIÓN RADIOLÓGICA EN MEDICINA NUCLEAR

IAEAInternational Atomic Energy Agency

OIEA Material de Entrenamiento en Protección Radiológica en Medicina Nuclear

PROTECCIÓN RADIOLÓGICA ENMEDICINA NUCLEAR

Parte 0

Introducción a la Medicina Nuclear

IAEAParte 0. Introducción a la medicina nuclear 2

Diagnóstico y terapia con fuentes no selladas

Problema clínico

Instrumentación Radiofármacos

Medicina nuclear


Radionucleido Fármaco Órgano Parámetro

+ coloide Hígado RES (sistema retículoendotelial)

Tc-99m + MAA Pulmón Perfusión (macroagregados regional

de albumina)

+ DTPA Riñones Función (Dietilen diamino Renal

pentaacetico)

Radiofármacos


Historia - radionucleido

1896 Radioactividad natural Becquerel

1898 Radio Curie

1911 Núcleo atómico Rutherford

1913 Modelo del átomo Bohr

1930 Ciclotrón Lawrence

1932 Neutrón Chadwick

1934 Radionucleido artificial Joliot-Curie

1938 Producción e identificación de I-131 Fermi et al

1942 Reactor nuclear Fermi et al

1946 Radionucleido disponible en comercios Harwell

1962 Tc-99m en medicina nuclear Harper


Henri Becquerel

Frederique Joliot & Irene Curie

Pioneros

Ernest Rutherford Marie Curie


Metodos terapeuticos actuales

Radiofármacos Para el tratamiento deVía de

administración

Máxima

actividad

I-131 yodo Tirotoxicosis Oral 1 GBq

I-131 yodo Carcinoma de tiroide Oral 20 GBq

131I- MIBG Malignidad IV 10 GBq

P-32 fosfato Policitemia vera IV u oral 200 MBq

Sr-89 cloruro Metástasis óseas IV 150 MBq

Y-90 coloide Condiciones artríticas intra-articular 250 MBq

Efusión maligna Intra-cavitario 5 GBq

Er-169 coloide Condiciones artríticas Intra-articular 50 MBq

Re-186 coloide Condiciones artríticas Intra-articular 150 MBq


Historia - terapia

1936 Uso terapéutico del Na-24 (Leucemia) Hamilton et al

1936Uso terapéutico del P-32 (Leucemia y policitemia vera)

Lawrence

1941 Uso terapéutico del iodo en hipertiroidismo Hertz et al

1942Uso terapéutico del iodo para tratamiento de metástasis por cáncer de tiroides

1945Uso terapéutico del Au-198 en el tratamiento de efusión maligna

Muller

1958 Tratamiento de metástasis óseas con P-32 Maxfield

1963 Radiosinovectomía médica usando Au-198 Ansell


La dosis absorbida a administrar (actividad) debería estar determinada por la medida de la captación, la vida media efectiva del radio-fármaco y el tamaño de la tiroides.

El radiofármaco es administrado generalmente por vía oral:

Terapia con I-131

Hipertiroidismo

Curado luego de Hipotiroidismo

3-4 meses 1 año post <7 años

post >7 años

85% 98% 14.8% 27.9%


Radiosinovectomia


Terapia paliativa del dolor

Inyección intravenosa deun radiofármaco, por ejemplo: Sr-89 o Sm-153

Gammagrafía ósea de cuerpo completo de un paciente previo a tratamiento

Anterior

Posterior


Número de pacientes cada 1000 habitantes

Alrededor del 3% de la medicina nuclear

Terapia de frecuencia annual(Suecia 1995)

Tiroides (tumores e hipertiroidismo) 0.39

Policitemia vera 0.034

Otros tumores 0.003

Otros 0.001

Total 0.428


• Por imágenes - Hueso, cerebro, pulmones, tiroides, riñones, hígado/bazo, cardiovascular, estómago/ tracto GI, tumores, abscesos ….

• Sin imágenes (sondas) - Absorción de la tiroides, renografía, función cardíaca, reabsorción de ácido biliar...

• Estudios de laboratorio - GFR (filtrado glomerular), ERPF, volumen de glóbulos rojos/supervivencia, estudios de absorción (B12, hierro, grasa),volumen de sangre, intercambio de electrolitos, agua corporal, metabolismo óseo..

• Radio-inmuno análisis (RIA)

• Cirugía radio-guiada

Metodos de diagnostico actuales


Diagnostico de frecuencia anual (Suecia, 1998)

15 exámenes/1000 Habitantes

0

5

10

15

20

25

30

35Fr

ecue

ncia

(%)


Cuidado de la salud – Nivel 1

PAIS 1970-79 1980-84 1985-90 PAIS 1970-79 1980-84 1985-90

Argentina 11.5 Kuwait 13.1

Australia 3.8 8.9 8.3 Luxemburgo 23.5

Austria 18.0 Holanda 11.6

Bélgica 36.8 Nueva Zelanda 5.6 7.3 7.5

Bulgaria 13.0 Noruega 3.9 9.3

Canadá 12.6 Rumania 3.0 3.5

Rep. Checa 13.6 18.3 22.9 Suecia 9.8 12.6

Dinamarca 14.0 14.2 13.4 Suiza 44.9

Finlandia 12.6 17.7 URSS 3.9

Francia 9.0 6.9 Reino Unido 6.8

Alemania 31.1 39.7 39.8 Estados Unidos 25.7

Italia 6.0 7.3 Yugoslavia 6.1

Japón 8.3 PROMEDIO 11 6.9 16Total annual de exámenes de medicina nuclear cada 1000 hab. (UNSCEAR)


Cuidado - de la salud – Nivel II País 1970-79 1980-84 1985-90 País 1970-79 1980-84 1985-90

Barbados Brasil China Cuba Ecuador India

0.8 0.5

0.1

1.0 1.7 0.6

0.8 0.2

Irak Jamaica Perú Tunes Turquía

2.8

1.2 2.0 0.2 1.0 2.5

Promedio 0.9 0.1 0.5

Cuidado de la salud – Nivel III País 1970-79 1980-84 1985-90 País 1970-79 1980-84 1985-90

Egipto Myanmar

0.07 0.54

0.21 0.36

0.48 0.11

Sudán Tailandia

0.12 0.25

0.28 0.18

0.28 0.26

Promedio 0.25 0.25 0.30

Cuidado de la salud – Nivel IV País 1970-79 1980-84 1985-90 1970-79 1980-84 1985-90

Etiopía 0.014 0.10 Promedio 0.014 0.10

Total anual de exámenes de medicina nuclearcada 1000 hab. (UNSCEAR)


Historia - diagnosticos

1927 Estudios del flujo sanguíneo (Bi-214) Blumgart-Weiss

1935 Metabolismo óseo (P-32) Chiewitz, de Hevesy

1939 Estudios de tiroides (I-131) Hamilton et al

1948 Radio cardiografía (Na-24) Prinzmetal et al

1956 Renografía (I-131) Taplin, Winter

1957 Escaneo de hígado (198Au-coloide) Friedell et al

1961 Escaneo óseo (Sr-85) Fleming et al

1962 Miocardio (Rb-86, Cs-131) Carr et al

1964 Escaneo de pulmón Taplin et al

1965 Escaneo cerebral (99mTc-pertecnectato) Bollinger et al

1971 Escaneo óseo (99mTc-complejo) Subramanian et al


de Hevesy G & Paneth F.La solubilidad del sulfuro de plomo y del cromato de plumoZ. Anorg Chem 82, 323, 1913.

de Hevesy G. III.La absorción y translocación de plomo por plantas.Biochem J, 17, 439, 1923.

Chiewitz O. & de Hevesy G.Indicadores de radioactividad en el estudio de metabolismo fosfórico en ratas.Nature 136, 754, 1935.

George de Hevesy 1885-1966


Göran C. H. BauerArvid CarlssonBertil Lindquist

METABOLISMO MINERAL (1961)

...los estudios óseos por técnicas de isótopo han logrado, más allá de la fase metodológica, dar información inmediata de importancia fisiológica y clínica.

Metabolismo mineral

Porcentaje

Fluidos corporales

Excreción

Mineral óseo

Tiempo tras la inyección de Ca-47 (días)

Heces

Mineral intercambiable

Mineral no-intercambiable


Sonda simple Escáner rectilíneo Cámara gamma

Estudio oseo


• Calibradores de actividad • Contadores de muestras• Sistema de sonda simple o múltiple• Cámara gamma • Tomógrafo Computarizado por

Emisión Simple de Fotones (SPECT)• Tomógrafo por Emisión de Positrones

(PET)

Instrumentación en medicina nuclear


1.0

10.0

100.0

1000.0

0 100 200 300

Time (min)

cpm

/ml

Tiempo (min)

51Cr-EDTA, 300 kBqMuestras de plasma a los 180-240 min

El aclaramiento (Cl) es calculado:

Cl =A / C (t)* dtp0

A - actividad inyectada Cp - concentración de actividad en el plasma

Aclaramiento renal (muestras de plasma)


Medición de la captación tiroidea


Historia - instrumentos

1908 Centelleo visual (ZnS) Crookes

1927 Contador Geiger Geiger

1944 Detector de centelleo (ZnS+PM) Curran

1948 Cristal de ioduro de sodio Hofstadter

1950 Escáner Cassen

1957 Cámara gamma Anger

1963 Tomógrafo Kuhl


B. Cassen

Pioneros

H.O. Anger


¿Cámara gamma?


Cámara gamma


• Las imágenes de medicina nuclear detectan propiedades funcionales (vs. anatómicas) del tejido humano

• Las imágenes se obtienen detectando la distribución de los diferentes radiofármacos dentro del cuerpo con una cámara gamma

Imágenes de medicina nuclear


• La absorción ósea de 99mTc-MDP refleja el metabolismo óseo y el flujo sanguíneo, y permite un análisis funcional de la matriz mineral ósea.

• La capacidad para obtener imágenes de alteraciones en el metabolismo óseo permite detectar lesiones como:

– Metástasis óseas– Tumores óseos benignos o malignos– Trauma óseo

• Un proceso de adquisición de tres fases es necesario para detectar osteomielitis

• El estudio óseo también permite el seguimiento de otras patologías óseas, tales como la enfermedad de Paget

• Inyección intravenosa de 400-600 MBq 99mTc-MDP. Obtención de imágenes 3hs después de la inyección

Gammagrafía ósea


Gammagrafia ósea

Normal

ANTERIOR

POSTERIOR

Patológica

ANTERIOR

POSTERIOR


Una embolización proporcionalmente esparcidael lecho capilar pulmonar proporciona una imagenque refleja la perfusión sanguínea del pulmón (99mTc-MAA). Esta imagen refuerza el diagnóstico de embolia pulmonar.Con la inyecciòn intravenosa de 100 MBq 99mTc-MAA el estudio es inmediato.

Los estudios de ventilación (99mTc-aerosoles) reflejan la ventilación regional y segmental. La interpretación del estudio se realiza en conjunto con los hallazgos de perfusión, permitiendo los diagnósticos diferenciales de embolia pulmonar.Con la Inhalación de aerosoles de100 MBq Tc-99m el estudio es inmediato.

Gammagrafia pulmonar


Gammagrafia pulmonar

Perfusión PerfusiónVentilación Ventilación


La Gammagrafía de tiroides (I-123, I-131 o 99mTc-pertecnectato) ofrece informaciónestructural y funcional, a partir de la imagen de la tiroides y el cálculo de la captación, el volumen del órgano, etc. Los estudios de SPECT con pinhole ofrecen una resolución de contraste superior a la imagen planar, incrementando la detección y evaluación de nódulos tiroideos.

Inyección intravenosa de 100 MBq 99mTc-pertecnectato. La imagen se obtiene a los 15 minutos post-inyección.

Gammagrafia de tiroides


Gammagrafia de tiroides

Imagen planar con pinhole

Imagen SPECT con pinhole


Flujo sanguineo cerebral

• 99mTc-HMPAO (hexametil propilena –mino oxima) o un compuesto similar esretenido en el cerebro en proporción al flujo sanguíneo cerebral en cada región.

• Se localiza predominantemente en la materia gris y no muestra redistribución.

• Facilita la detección de demencias cerebrales como Alzheimer, localización de focos epilépticos, problemas cerebro-vasculares como: isquemia cerebral, trauma y muerte cerebral. Inyección intravenosa de 800 MBq 99mTc-HMPAO. La tomografía se obtiene después de 30 minutos post-administración.


Normal Enfermedad de Alzheimer

Flujo sanguineo cerebral


• Determinación del aclaramiento renal con51Cr-EDTA o 99mTc-DTPA.

• La gammagrafía renal dinámica refleja la perfusión sanguínea de los riñones, la absorción y excreción. La adquisición se realiza con un seriado de imágenes en el tiempo. Obtenemos un renograma cuantificado a través de la creación de regiones de interés (ROI) que brindan la tasa de cuentas de cada una, en cada imagen. Radiofármacos como 99mTc-MAG3, 99mTc-DTPA y 123I-Hippuran son usados para evaluar el aclaramiento y la función renal.

• La gammagrafía renal estática permitevisualizar el parénquima renal y la evaluaciónfuncional, utiliza el 99mTc-DMSA.

Función renal


Es ideal marcar la región de interés de fondo (ROI de fondo) de manera tal de excluir las arterias y la región calicial.

Función renal (99mTc-DTPA)

Renograma 99mTc- MAG3

Riñón Derecho Rinón Izquierdo

minutos


Función renal (99mTc-DMSA)

Derecho Derecho

DerechoIzquierdoDerechoIzquierdo

Eje Largo (mm)Eje corto (mm)

Dist. Max. (mm)Area (cm2)

Conteos Riñón Conteos Fondo Renal

Fondo/Riñon %Función Renal Relativa %

Desviación estándard


• Inyección en bolo intravenoso de alta actividad (400-800 MBq) de un trazador tecneciado Tc-99m, seguida por una adquisición corta (4-20 imágenes por segundo durante 1 minuto), muestra la función miocárdica eliminando la desviación por actividad de fondo.

• Los procedimientos de primer paso permiten:– Imágenes del movimiento de la pared miocárdica– Cálculo de fracciones de eyección del VI y VD– Detección de cortocircuitos intra-cardiacos

izquierda-derecha– Cálculo del gasto cardíaco– Cálculo del volumen ventricular– Cálculo de tiempos de tránsito

Estudios de primer paso


Cuantificación de cortocircuitos

ROI de bolo radiactivo

ROI Pulmón derecho

Curva pulmón derechoAjuste 1era CirculaciónAjuste de la 2da Circulación

tiempo


Ventriculografia radioisotopica

• El marcaje de los glóbulos rojos con Tc-99m, seguida de una adquisición seriada de imágenes sincronizada al electrocardiograma, permite la cuantificación del volumen de sangre a eyectar del VI y VD, a través del registro de los cambios periódicos que se producen en la tasa de cuentas del volumen sanguíneo durante el ciclo cardiaco. El análisis del movimiento de la pared ventricular, los volúmenes de sístole/diástole y la fracción de eyección, tienen aplicaciones para una evaluación de la Enfermedad Coronaria (CAD), estratificación del riesgo y monitoreo de la cardiotoxicidad en tratamientos de quimioterapia.

• Inyección intravenosa de 600-800 MBq de Tc-99m (20 minutos después de la administración de Pirofostato de Estaño), imágenes después de 10-15 minutos.


Ventriculografia radioisotopica ecg

Imagen de Fase Imagen de Amplitud Fracción de Eyección Local y Movimiento Regional de la

Pared del VI

FEVI(%)=61%

Filtrado espacial y temporal, imagen normalizada

Diástole Sístole

Curva de Cuentas/tiempo en el VI (latido cardiaco promedio)


Perfusión miocardica

• La acumulación de Tl-201 en el miocardio depende del flujo sanguíneo y del metabolismo celular, por lo tanto, refleja la perfusión regional y la viabilidad del músculo cardíaco.

• La evaluación de un paciente con sospecha o confimación de enfermedad coronaria se basa en la interpretación de imágenes y/o análisis cuantitativo de la reconstrucción de los cortes tomográficos, que también brindan información sobre la perfusión regional del miocardio.

• El examen es realizado en condiciones de máximo esfuerzo y de reposo (después de 4 horas al esfuerzo y denominada imágenes de redistribución).

• Actividad inyectada 70-100 MBq Tl-201. Se realiza estudio tomográfico.


Esfuerzo Redistribución



coronal

transversal

sagital

Cortes tomograficos



Esfuerzo

Redistribución


• Las propiedades físicas del 99mTc-MIBI o Tetrofosmin facilitan la evaluación de la perfusión y función miocárdicas, pues permiten la realización de un estudio de perfusión tomográfico gatillado iniciado con una adquisición de primer paso. La evaluación de un paciente con sospecha o confirmación de Enfermedad Coronaria (CAD), está basada en el análisis cuantitativo y en la perfusión regional de la pared miocárdica que irrigan las arterias coronarias, dibujadas sobre la imagen reconstruida a partir de un conjunto de cortes tomográficos.

• Actividad inyectada 800-1000 MBq. Adquisición tomográfica gatillada (Gated-SPECT).



Estudio de perfusión miocárdica gatillado

Estudio: MIBI Esfuerzo SPECT-gatillado

Matriz: 64*64Imágenes/ciclo: 8Mn/voxel: 3.75Conteos: 648

Volumen Sistólico : 19 mlVolumen Distólico: 71 mlVolumen Eyectado: 52ml

FEVI(%): 73%

Curva Volumen(ml)/ intervalo(latido cardiaco promedio )

Perfusión(%) FEVI regional (%)

Movimiento (mm) Espesor


Spect gatillado

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OIEA Material de Entrenamiento en Protección Radiológica en Radioterapia

PET

Tomografia por Emisión de Positrones


++

++

--

511 keV

511 keV

positrón

Aniquilamiento


Radionucleidos

Radionucleido Vida mediaEnergía partícula

(media)

C-11 20.4 min 0.39 MeV

N-13 10 min 0.50 MeV

O-15 2.2 min 0.72 MeV

F-18 110 min 0.25 MeV

Cu-62 9.2 min 1.3 MeV

Ga-68 68.3 min 0.83 MeV

Rb-82 1.25 min 1.5 MeV


Michel Ter-Pogossian prepara un radiofármaco para examinar aHenry Wagner Jr. con uno de los primeros Escaners PET (1975).

Pioneros


Tomógrafo por emisión de positrones (PET)


Cámara gamma GAMMA con sistema de coincidencia para detección de emisores positrónicos


Stanley Livingstone y Ernest Lawrence consu ciclotrón de 8 MeV (1935)

Ciclotron


Terminal de

computadora

CiclotrónBiosintetizador

Ciclotrones en hospitales


18F-FDG


Flujo sanguíneo Metabolismo

FDG en cardiologia


FDG en oncologia


Efermedad de Alzheimer Normal

FDG en neurologia


• Nuevos radiofármacos basados en emisores de positrones

• Radiofármacos de gran especificidad• Programas de aplicaciones más avanzados que

mejoran tanto la sensibilidad como la especificidad de la evaluación

El futuro - Métodos de diagnóstico


Multimodalidad de imagen

PET

CT

PET/CT


• Mejoras en el funcionamientode la Cámara Gamma

• Mejoras en la detección de emisores de positrones

• Métodos más sofisticados para la reconstrucción y corrección de exámenes tomográficos

• Sistemas de reporte/información electrónicos más avanzados

El futuro - Instrumentación


¡No! La Medicina Nuclear es una herramienta eficiente para el diagnóstico y tratamiento, y está justificada desde un punto de vista médico.

Medicina nuclear – ¿medicina no clara?

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