PACIENTE 1: ¿Está dormido?

RADIACTIVO MAN: Ahora ya no.

PACIENTE 1: Estoy cansado de esperar y puede que aún tarden mucho en atendernos. ¿Qué le ha pasado?

RADIACTIVO MAN: Salí… me caí por la ventana.  

PACIENTE 1: Le harán una placa para ver si se ha roto algo. Yo no sé si es verdad, pero el compañero de trabajo de la novia del primo de un amigo de mi hijo dice que son muy peligrosas, que son radiactivas.

RADIACTIVO MAN: Aclaremos las cosas. Visto que necesitan de mi inconmensurable talento, voy a divulgarles.

PACIENTE 1: ¿Va a qué?

RADIACTIVO MAN: Aparte de superhéroe soy divulgador y voy a explicarles los diferentes tipos de radiaciones ionizantes que se emplean en los hospitales.

PACIENTE 2: Enfermera, ¿el de psiquiatría se hará la prueba antes que yo?

RADIACTIVO MAN: Empecemos el recorrido por el servicio de Radiodiagnóstico, que es el que todos conocemos mejor. Quien más o quien menos, se ha dado un porrazo alguna vez y le han tenido que hacer una radiografía. Así pues, el objetivo del radiodiagnóstico es proporcionar imágenes anatómicas de calidad suficiente para poder realizar un diagnóstico con la menor dosis posible. La diferente absorción que presentan las estructuras internas del paciente respecto a la radiación generada en el equipo de rayos X hace posible la obtención de la imagen.

El tubo de rayos X del equipo constituye la fuente de radiación ionizante y está formado por una envoltura (generalmente de cristal) en cuyo interior se sitúan dos electrodos: el cátodo y el ánodo. Cuando se hace el disparo, el generador aplica una tensión de unos pocos voltios a un filamento de tungsteno situado en el cátodo, que al calentarse libera electrones por efecto termoiónico. A continuación, los electrones son acelerados mediante alta tensión hacia un blanco situado en el ánodo, de metal pesado, contra el que acaban estrellándose. En el choque, los electrones pueden interaccionar con los electrones de los átomos del ánodo generando radiación característica o pueden frenarse y desviarse de su trayectoria debido a la atracción electrostática del núcleo, emitiendo radiación de frenado. El 99 % de la energía de la interacción del electrón con el ánodo se convierte en calor mientras que sólo el 1% lo hace en rayos X.

Las estructuras a diagnosticar presentan gran variedad al igual que los objetivos que se persiguen en cada imagen. Esto ha dado lugar a procedimientos diferentes que emplean una amplia gama de equipamiento radiológico. Veamos algunos de ellos:

El equipo de radiografía convencional consta de un tablero radiotransparente rígido, fijo o flotante, que está asociado a elementos electromecánicos que dan movilidad al tubo de rayos y al conjunto colimador. Los más comunes son los formados por una columna que se desliza por railes fijos al suelo, o al suelo y al techo, de modo que permite el desplazamiento longitudinal del tubo a lo largo de la mesa. También es posible suspender el tubo de rayos X del techo, de manera que los desplazamientos puedan realizarse en los tres ejes. Esta opción es especialmente recomendable en las salas de urgencia y en traumatología ya que posibilita la obtención de radiografías con el tubo en casi cualquier parte del espacio de la sala.

El mamógrafo se usa para exámenes clínicos a fin de investigar posibles cánceres de mama y como método de detección precoz del cáncer. La densidad  y composición similar de los tejidos de esta zona hace que la absorción diferencial sea mínima. Con el fin de aumentarla y mejorar el contraste, se trabaja con haces poco penetrantes, de energías comprendidas entre 20 y 35 keV. Además, dado que uno de los fines es buscar objetos de pequeño tamaño, la resolución espacial de estos equipos es mucho más alta que la de los aparatos de rayos X convencionales.  

Los equipos de fluoroscopia producen una imagen continua que facilita la observación de los cambios dinámicos dentro del paciente. El sistema de imagen consta de un intensificador cuyo funcionamiento se basa en la capacidad que tienen los rayos X de causar fluorescencia. Cuando los fotones, tras atravesar el paciente, interaccionan con el intensificador, se genera una imagen muy brillante que es recogida típicamente mediante una cámara de televisión o CCD, a través de un sistema de lentes de alta calidad. En los nuevos equipos digitales, el intensificador de imagen y la cadena de televisión son sustituidos por un panel plano que convierte la radiación incidente en señales eléctricas.

La radiografía dental incluye dos técnicas diferentes: la radiografía intraoral en la que el paciente se coloca la película dentro de la boca y la panorámica, que permite la visualización completa del arco dental. Los primeros son equipos sencillos que trabajan a características de tensión y corriente bajas e incluyen un cono localizador que limita el tamaño de campo a un valor máximo de 6 cm de diámetro e impide acercar demasiado el tubo al paciente. En cuanto a la radiografía dental panorámica, denominada ortopantomografía, es una adaptación de la técnica tomográfica que enfoca sólo los objetos situados en un plano de interés, mientras produce borrosidad de las estructuras situadas a uno y otro lado del mismo.

La tomografía computarizada o TC, permite la reconstrucción de la estructura interna del cuerpo a partir de múltiples proyecciones del mismo. Estas se obtienen durante la rotación continua del tubo de rayos X alrededor del paciente. El sistema de detectores mide la atenuación del haz que pasa a través del cuerpo dando lugar, tras complejos cálculos matemáticos, a la imagen reconstruida.

El último elemento de la cadena que nos aporta la información necesaria para diagnosticar es el sistema de imagen. Recibe los rayos X que atraviesan al paciente sin interaccionar y aquellos que ha dispersado. El medio que transforma el haz de rayos X en imagen visible se denomina receptor de imagen y puede ser la película radiográfica o digital.

PACIENTE 2: No callará

RADIACTIVO MAN: Perdone, lo que estoy contando es muy interesante y puede sentirse afortunado de que le informe un divulgador riguroso y de fiar como yo.

PACIENTE 2: Dijo el hombre del pijama rojo que se cree un superhéroe

PACIENTE 1: No le haga caso a este señor tan gruñón y continúe, por favor.

PACIENTE 2: ¿Gruñón? Me duele todo y un hombre que no está en su sano juicio no para de darme la paliza. No creo que esté como para aplaudir con las orejas.

RADIACTIVO MAN: Bueno, sigo con mi explicación…

PACIENTE 2: Las pestañas

RADIACTIVO MAN: ¿Perdone?

PACIENTE 2: Hay algo que no me duele, las pestañas.

RADIACTIVO MAN: Continúo… ,si puedo, con la Medicina Nuclear.

La Medicina Nuclear es una especialidad médica que, con finalidades diagnósticas, terapéuticas y de investigación, emplea fuentes radiactivas no encapsuladas.

En los estudios “in vivo” se precisa la administración al paciente de un radiofármaco que está compuesto de dos partes diferenciadas: el “vector de información” o radionucleido, cuya emisión de radiación permite valorar cualitativa y/o cuantitativamente el proceso, y el “vector selectivo” o molécula de soporte a la que se une el radionucleido y condiciona la ruta metabólica. También existen, sin embargo, otros radiofármacos en los que el propio radionucleido es determinante, por sí mismo, de la ruta metabólica del compuesto.

Las características físico-químicas de los radionucleidos dependen de la composición química del radiofármaco del que forman parte, así como del tipo de exploración a realizar. Dado que lo más recomendable es obtener la información deseada con la mínima dosis de radiación, su periodo de desintegración debe ser tan corto como lo permita la exploración.

Otro aspecto a tener en cuenta es que la presencia del radionucleido no debe alterar la sustancia portadora, dado que lo que se pretende estudiar es la función biológica de la misma, sus vías de distribución, sus zonas de depósito, metabolización y excreción. A su vez, dado que el organismo no distingue entre el isótopo estable y el radiactivo de un mismo elemento químico, el comportamiento del radionucleido o del complejo portador-radionucleido es idéntico al del isótopo estable o portador más isótopo estable.

En el caso de los estudios basados en el diagnóstico por la imagen, la energía de emisión de los fotones gamma debería ser lo más cercana posible a unos 150 keV, que corresponde a la energía óptima de los sistemas de detección actuales que explicaré más adelante.

Las técnicas “vivo/vitro” se basan en la medida de muestras biológicas tras la administración al paciente del radiofármaco mientras que los estudios “in vitro” no precisan la administración de un radiofármaco al paciente y tan sólo se exigen el procesamiento de muestras biológicas.

Finalmente, los procedimientos terapéuticos con radionucleidos se realizan con emisores α o β– de energías más elevadas, dado que en ese caso queremos dañar las células cancerígenas.

La mayor parte de los radionucleidos usados en Medicina Nuclear son artificiales y se obtienen mediante tres vías principales: reactores nucleares, ciclotrones y generadores isotópicos. En estos últimos, se obtiene una solución química estéril de un radionúclido de periodo corto (hijo), procedente de la desintegración de otro radionucleido de periodo más largo (padre). El descendiente se desintegra originando un elemento estable o un radionucleido de periodo muy largo pero de muy baja energía. El generador isotópico más empleado es el de Mo-99 y Tc-99m. Se basa en el decrecimiento por desintegración del Mo-99 (T1/2=66h) a Tc-99m (T1/2=6h). El Mo-99 puede obtenerse como subproducto de fisión del U-235, o mediante reacciones de captura de neutrones a partir del Mo-98.

Por lo que se refiere al ciclotrón, es el encargado de producir el flúor-18 que, como veremos, es el radioisótopo favorito para una técnica llamada PET. Su corto periodo de semidesintegración de 110 minutos garantiza una eliminación rápida después del análisis del paciente, pero, en contrapartida, complica la tarea de fabricación de la molécula activa. Se obtiene bombardeando con un haz de protones un blanco de oxígeno-18, isótopo estable del oxígeno, que representa un 0.2% del oxígeno natural. Hay que separar muy rápidamente el flúor-18, purificarlo, incorporarlo a la molécula activa escogida, hacer las verificaciones de calidad indispensables, transportarla e inyectarla al paciente. La molécula elegida como vector del flúor-18 es la fluodeoxiglucosa o FDG. Es un azúcar en el que un grupo hidroxilo se sustituye por un átomo de flúor-18. El FDG se queda atrapado en el interior de la célula y puesto que las células tumorales son más ávidas de glucosa, la acumulación de FDG será mayor en estas células, que se podrán identificar.

El flúor-18 no es el único emisor β+ que se puede usar en esta técnica pero sí el único que ha sido desarrollado comercialmente a gran escala. Existen otros emisores como el carbono-11 o el oxígeno-15, que presentan una química más fácil, pero su semivida muy corta (10 y 1.4 minutos respectivamente) limita mucho su utilidad.

PACIENTE 1: Bueno, bueno, pero ¿con qué equipos se emplean todas estas fuentes radiactivas?

RADIACTIVO MAN: No se impaciente, que ahora se lo explico.

PACIENTE 2: No acabará nunca…

RADIACTIVO MAN: Como intentaba decir, las principales técnicas que se utilizan en medicina nuclear son las siguientes:

La gammagrafía fue desarrollada por el físico Hal Anger en 1957 y permite detectar y dar imágenes 2D de la distribución de un radioisótopo en una región específica. Con ello, se ve el funcionamiento del órgano en cuestión. Cómo detector se basa en la excitación que producen las radiaciones ionizantes en la materia. Según el tratamiento que se haga de las imágenes puede ser analógica o digital. Para tener una buena resolución espacial y disminuir la atenuación debe situarse la gammacámara frente al órgano a estudiar y lo más cercana posible.  

La tomografía por emisión de fotones (SPECT) posibilita la obtención de imágenes 3D a partir de la aplicación de métodos de reconstrucción tomográfica a las imágenes planares conseguidas desde diversas orientaciones. En este caso el estativo, además de los movimientos habituales dispone de un sistema rotativo que hace posible la obtención de las diferentes proyecciones.  

En la tomografía por emisión de positrones o PET, que comentaba al citar el fluor-18, se inyecta al paciente el emisor de positrones que se fija, preferentemente, en el órgano que se quiere analizar. Cada positrón emitido se aniquila con el primer electrón que encuentra a su paso. Como resultado se emiten simultáneamente dos fotones con la misma energía y dirección pero en sentidos opuestos, que son  detectados por el anillo de detectores que rodea al paciente. Sólo se darán por buenos los fotones de 511 keV que sean detectados a la vez en una misma dirección. El problema que surge en esta técnica es que, en función de su energía, el positrón puede recorrer varios milímetros antes de encontrarse un electrón con el que aniquilarse. Por tanto, puede haber una pequeña separación entre el punto de emisión y el de aniquilación. Esto sólo tendrá verdadera importancia cuando se necesiten hacer medidas muy precisas.  Decir también que las aplicaciones de la técnica PET no se limitan al diagnóstico por imagen sino que también está presente en investigación.  

El PET-CT es un estudio que combina Tomografía Computarizada (CT) con Tomografía por Emisión de Positrones (PET) en una misma imagen. Antes de su implantación, hacer estos dos estudios requería dos cámaras separadas que imposibilitaba la simultaneidad de ambas técnicas. Sin embargo, con la fusión de imágenes que permite la cámara PET/CT se realizan ambos controles al mismo tiempo obteniéndose imágenes anatómicas y funcionales del paciente. Esto facilita mucho más la interpretación de los resultados que si se ejecutasen ambos estudios por separado.

Las exploraciones “in vitro” se extendieron inicialmente con la técnica del radioinmunoensayo o radioinmunoanálisis (RIA). Las técnicas RIA permiten efectuar análisis tanto cualitativos como cuantitativos, así como posibilitar la detección en sangre de hormonas peptídicas, hormonas esteroideas, drogas y otras substancias. El procedimiento consiste en introducir en la muestra una cantidad conocida y marcada de la misma substancia que se desea determinar, compitiendo ambas por enlazarse a un receptor presente en el medio. Cuanto mayor es la concentración de la sustancia problema, mayor será la parte marcada que quede sin enlazarse o libre en comparación con la parte que se enlaza al receptor. A partir del cociente entre ambas concentraciones puede conocerse la cantidad de sustancia sin marcar. Las ventajas son su gran sensibilidad, la precisión, la posibilidad de automatización, lo que permite analizar gran número de muestras en un corto espacio de tiempo.

La terapia metabólica se basa en la acumulación de una sustancia radiactiva no encapsulada en el órgano blanco o región a tratar. La dosis dependerá de la cantidad administrada. Para esta finalidad terapéutica se destinan radioisótopos emisores de partículas beta (aunque también pueden emitir gammas) y energías altas con un elevado poder de irradiación local.

Y ahora ya, situados en la terapia, vayamos  a la principal especialidad médica que aborda la terapéutica con radiaciones ionizantes, la Radioterapia.

PACIENTE 2: ¡Señor llévame pronto!

PACIENTE 1: No diga esas cosas, sólo faltaría que le hiciese caso

PACIENTE 2: Mmmmm….Señor deja mudo al loco.

RM: No se lo tendré en cuenta, desvaría debido a la medicación. Prosigamos…

La técnica radioterápica es sumamente compleja puesto que requiere alcanzar un compromiso entre la administración de una dosis elevada adecuada al volumen tumoral y una dosis aceptablemente pequeña a los tejidos sanos circundantes. Si la dosis es demasiado alta las complicaciones se incrementan, pero si es demasiado baja disminuye la probabilidad de control del tumor.

En cuanto a la forma de aplicación se puede distinguir entre Radioterapia externa y Braquiterapia. En Radioterapia externa, la fuente de irradiación es exterior al paciente mientras que en Braquiterapia (“braqui” proviene del griego y significa cercano) el material radiactivo, en forma de fuente encapsulada, se inserta en el interior del mismo. El mayor porcentaje de exploraciones corresponde a equipos de irradiación externa y voy a empezar por estos.  

El objetivo de la radioterapia externa es administrar en un tratamiento de varias sesiones, una cantidad de energía conocida en los volúmenes blanco respetando al máximo las estructuras sanas. El paciente permanece sólo en el recinto y el tratamiento se controla mediante un circuito cerrado de televisión.

Los principales equipos de radioterapia externa son los aceleradores lineales de electrones, las unidades de cobalto (con un uso muy limitado en nuestro país) y los equipos de rayos X de baja y media energía.  Explicaré algunas de sus características principales:

Los aceleradores lineales de electrones, al igual que los equipos de rayos X, no cuentan con ninguna fuente radiactiva y, en consecuencia, sólo producen radiaciones cuando se pulsa el botón correspondiente.  Pueden ser monoenergéticos, si sólo producen emisión fotónica, o multienergéticos, si pueden emitir tanto fotones como electrones. Con los haces de electrones de estos últimos, se tratan tumores de piel y tumores poco profundos, así como terapia intraoperatoria. Los electrones  se emiten por efecto termoiónico en un  filamento metálico y son introducidos en un cilindro provisto de varias cavidades (secciones aceleradoras) en donde también se inyectan ondas mediante un magnetón.  El haz de fotones de los  aceleradores multienergéticos se crea en la interacción de los electrones con un blanco de material de elevado número atómico. Puesto que los objetivos terapéuticos de ambas prácticas son diferentes, los haces de electrones y fotones tienen un tratamiento distinto en el acelerador.

Por lo que se refiere a la unidad de cobalto, aquello que la distingue del acelerador lineal es que el elemento generador de la radiación es la fuente radiactiva de cobalto-60 situada en el cabezal de la unidad. La  radiación gamma de energías 1.17 y 1.33 MeV que emite, se destina al tratamiento mientas que la radiación beta, indeseable para la terapia, es filtrada en la cápsula que contiene la fuente. Su periodo de semidesintegración es de 5.27 años y su gran actividad específica posibilita que la fuente sea pequeña. Su diseño tiene forma cilíndrica de unos 2 o 3 cm de longitud y unos 1.5 o 2 cm de diámetro. Está encapsulada en un contenedor de acero inoxidable de doble pared. El cobalto radiactivo se encuentra en el compartimiento interior que se halla, a su vez, en otro contenedor exterior. Ambos están sellados mediante doble soldadura para prevenir cualquier fuga de material radiactivo. Para limitar el haz de radiación a la zona de interés se dispone de una colimación primaria fija y una secundaria o móvil, de dos bloques de material de elevado número atómico.

Finalmente, tenemos los equipos de rayos X de baja y media energía. Estos fueron los primeros en destinarse a radioterapia y actualmente se usan, básicamente, para el tratamiento de tumores superficiales. Estos equipos se diferencian de los utilizados en diagnóstico por disponer de una gran diversidad de aplicadores y filtros que se adaptan a la forma y características de las diferentes lesiones. En la actualidad cubren el rango de tensión que va desde 40 kV hasta 300 kV.

Tal y como he comentado, en braquiterapia el material radiactivo se coloca en el interior del tejido (intersticial), en cavidades naturales del organismo (intracavitaria) o en contacto (aplicadores oftálmicos, tratamiento HDR de piel con aplicadores superficiales, etc). Las fuentes radiactivas son sólidas y se presentan en forma de hilos, semillas o esferas. Están rodeadas de una funda metálica que sirve para garantizar la estanqueidad de la fuente y evitar que pueda contaminar los tejidos en los que se coloca, es decir, son fuentes encapsuladas.

El problema más importante de la braquiterapia es que se tiene que utilizar en volúmenes accesibles, bien por inserción directa o a través de guías o aplicadores que se introducen en un acto quirúrgico. Estos aplicadores pueden ser tanto metálicos como de plástico y la forma de colocarlos en el paciente puede ser manual o automática. En esta última, se emplean equipos de carga diferida en los cuales no existe exposición a las radiaciones por parte de los profesionales que intervienen en el proceso y los incidentes y accidentes que ocurren se reducen de forma significativa.

Una forma de caracterizar la gran variedad de fuentes radiactivas es en función de su tasa de dosis. Así pues, podemos hablar de baja tasa de dosis (0.4 Gy/h a 2 Gy/h), media (2 Gy/h a 12 Gy/h) o alta (mayor de 12 Gy/h). Las más empleadas son las de baja y alta tasa y presentan diferencias notables en cuanto a la duración del tratamiento. La irradiación de un tratamiento de baja tasa puede durar un cierto tiempo y se realiza de forma continua a lo largo del día. En estos casos el paciente permanece ingresado en habitaciones blindadas y el personal del hospital debe tener en cuenta las normas de radioprotección.

En cambio, los tratamientos de alta dosis duran del orden de unos pocos minutos y se aplican en una o varias sesiones semanales durante varias semanas. Para la irradiación se necesita una única sala con sus correspondientes blindajes.

Las fuentes más empleadas en braquiterapia son:

Como habéis visto las radiaciones ionizantes juegan un papel muy importante en los hospitales…

ENFERMERA: El señor ¿Radiacti…?

RADIACTIVO MAN: ¡Yo mismo!

PACIENTE 2: Ya era hora…

ENFERMERA: Vamos a hacerle unas pruebas. Por el informe parece que se cayó…

RADIACTIVO MAN: Salté por la ventana, no pensé que fuese a hacerme daño..

ENFERMERA: ¿Quién se cree que es? ¿Supermán?

Nota: Esta entrada ha sido ilustrada por Carlos Pino, también colaborador del blog, y quiero agradecerle personalmente toda la dedicación y el tiempo empleados en dibujar cada una de estas magníficas viñetas.