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Obtención de imágenes por radionúclidos

Por Luis Calzadilla Bertot y Yuri Arnold Domínguez

Introducción

Todo comenzó cuando hace más de 60 años Irene y Frederic Joliot-Curie descubrieron la radiactividad artificial, punto de partida de la preparación de radiotrazadores y su utilización clínica. Desde entonces la Medicina Nuclear ha progresado vertiginosamente, siendo una especialidad de carácter pluridisciplinario, en la que junto a la clínica, tienen cabida, entre otras: la física, las matemáticas, la electrónica y la informática (1).

En esta ocasión, con el objetivo de brindar una perspectiva simple de los métodos radioisotópicos, así como relacionar sus aplicaciones en los distintos órganos, realizamos esta revisión, con el ánimo de motivar al estudiante a conocer más sobre estas pruebas tan útiles en la actualidad.

Características generales

Los radionúclidos emiten radiaciones electromagnéticas en forma de rayos gamma (fotones), que son fácilmente detectables con los equipos modernos, pudiendo cuantificarse y localizarse dentro del cuerpo con exactitud (2).

Cada radionúclido se desintegra de una forma y con una velocidad característica. Durante este proceso de desintegración los isótopos pueden emitir rayos gamma, específicos para cada radionúclido, elemento importante para su identificación inequívoca (1,3).

Algunos núclidos emiten partículas beta (electrones) al mismo tiempo que rayos gamma (fotones). Estas partículas beta, cargadas negativamente, pueden emplearse en algunos métodos de análisis in vitro como el RIA (radioinmunoanálisis), pero las partículas beta no deben introducirse en el cuerpo con fines diagnósticos (2).

Los radioisótopos pueden utilizarse en forma de sales simples de un elemento o estar químicamente unidas a otra molécula para producir un compuesto marcado al que se le denomina radiofármaco.

Métodos de detección de radiaciones

El tubo de centelleo fue el primer detector de radiaciones de importancia (2), el cual consiste en un tubo cristalino preparado de yoduro sódico con trazas de talio, muy sensible a la radiación gamma, que es absorbida por el cristal y reflejada en forma de luz y convertida en corriente eléctrica por un fotocátodo, colocado detrás del cristal. Esta corriente eléctrica se amplifica, cuantificándose de esta forma la cantidad y energía de los rayos gamma (1,3).

La cámara de centelleo permite obtener imágenes mediante la combinación de varios tubos fotomultiplicadores, unidos a un cristal muy ancho. Este sistema analiza el número de rayos gamma, su energía y localización en el cristal, correspondiendo cada punto a una sola localización en el cuerpo del paciente (2). Esto permite interpretar las imágenes, tanto desde el punto de vista morfológico (basándose en su apariencia), como fisiológico, respecto a las relaciones entre actividad, tiempo de acumulación, desaparición del trazador y mecanismo de captación, metabolismo y excreción (2,3).

Captación, biotransformación y excreción de sustancias radiactivas

Los radionúclidos pueden administrarse por vía oral, parenteral o intracavitaria (1,3).

Las sustancias administradas deben ser estériles, libres de pirógenos y de partículas, deben tener un pH adecuado y ser solubles en un medio acuoso (3). Además de esto, la cantidad administrada tiene que ser mínima, para evitar efectos radiactivos. Asimismo, será necesario conocer la química y la toxicidad del compuesto, así como sus metabolitos(1).

Existe una amplia variedad de mecanismos por los que los radiofármacos pueden llegar al órgano que se pretende estudiar. La distribución tisular de los radiofármacos está determinada por muchos factores, como son: las características del área donde ocurre la captación, el tipo de capilar endotelial, la población local de receptores y la fracción del gasto cardíaco total que es impulsado hacia el órgano, entre otros (3). También el grado de solubilidad en los lípidos, los canales de membrana y el peso molecular de la sustancia, son determinantes en la localización radiofarmacéutica (3).

La glándula tiroides, mediante la captación del radioyodo y los riñones, que concentran de forma selectiva el ortoyodohipurato marcado con I 131, son ejemplos ilustrativos del mecanismo de transporte activo.

La fagocitosis se utiliza para obtener imágenes del hígado y bazo, órganos donde los macrófagos captan partículas como ocurre con el sulfuro coloidal de 99 mTc (2). El secuestro celular es utilizado para obtener imágenes del bazo, alterando mediante altas temperaturas, hematíes marcados con 99 mTc, para dañarlos, de forma que el bazo los retire del torrente sanguíneo (4).

El intercambio por difusión, en el que se inhala un elemento radiactivo, como el 133 Xe (en forma de gas), es utilizado para obtener la imagen de ventilación de los pulmones. La gammagrafía pulmonar se basa en el atrapamiento de partículas radiactivas en la luz de los capilares (2,5).

Los fosfonatos de 99 mTc quedan atrapados en el hueso por intercambio con sus constituyentes normales en la capa de hidratación, constituyendo la absorción físico-química la base de la gammagrafía ósea(2).

La biotransformación de los radiofármacos se lleva a cabo en el hígado por el sistema de enzimas microsomales. Es importante señalar que el uso de drogas que activan este sistema (fenobarbital, hormonas esteroides, fenilbutazona) o aquellas que lo inactivan (metilfenidato, halopurinol) debe evitarse antes o durante el procedimiento, ya que puede afectar los resultados(1,3).

Exploración de los distintos órganos por métodos radiactivos

Tiroides

Captación tiroidea de yodo

Es la prueba de Medicina Nuclear más conocida y se basa en la concentración del radioyodo por parte de la glándula para incorporarlo a las hormonas tiroideas (2). Se mide la captación precoz a las 2 horas y la estándar a las 24; lo normal es que se haya captado el 15-50 % de la dosis administrada(6).

La captación puede estar incrementada en las siguientes circunstancias:

Las diversas situaciones en las que la captación puede estar disminuida se exponen a continuación: Esta prueba es útil para el diagnóstico del hipertiroidismo, pero carece de valor en el diagnóstico del hipotiroidismo, ya que la captación de yodo radiactivo en 24 horas puede ser sólo del 1 % debido a la ingesta de yodo en la dieta (2).

La prueba de descarga del I 131 con perclorato o tiocianato permite diagnosticar alteraciones de la organificación como es el caso de algunos bocios dishormonogenéticos, la enfermedad de Hashimoto, la enfermedad de Graves en tratamiento con tiuracílicos, entre otras alteraciones(6).

Gammagrafía tiroidea

Cuando además de la información funcional se requiere información morfológica se indica esta prueba, la cual permite valorar anomalías estructurales del tiroides por ejemplo: diferenciar la enfermedad de Graves del bocio multinodular o de un adenoma tóxico único. También nos permite diferenciar un nódulo "caliente" de uno "frío"(2,3).

Sistema Urogenital

Los radiofármacos pueden utilizarse para medir el IFG (índice de filtrado glomerular) mediante el DTPA 99 m Tc; el flujo plasmático renal con ortoyodohipurato- 131, mertiatida 99 m TcI; la perfusión renal con pertecnetato 99 m Tc y la morfología renal con DMSA 99m Tc y glucoheptanato 99 m Tc(2,3).

Estas exploraciones de Medicina Nuclear son seguras y fiables y tienen utilidad en pacientes con hipersensibilidad conocida a los medios de contraste. Además, dichas pruebas ofrecen información morfológica y funcional, mientras que la pielografía intravenosa o la arteriografía brindan principalmente información morfológica(2).

El urograma isotópico con administración de diuréticos es muy valioso en la distinción entre dilataciones obstructivas y no obstructivas del tracto urinario y con el mismo es posible estudiar la insuficiencia renal grave y la presencia o ausencia de reflujo vésico-ureteral mediante estudios isotópicos.

Sistema digestivo

Las sustancias radiofarmacéuticas que se usan para la evaluación del hígado incluyen suspensiones coloidales que sufren fagocitosis en la células Kepffer (coloide sulfuro marcado con tecnecio 99m) y sustancias que excretan las células poligonales (rosa de bengala marcada con yodo 131) (2,4).

La gammagrafía hepática es útil para evaluar el tamaño, la forma y posición del hígado, diagnosticar masas hepáticas como tumores, abscesos y hematomas, evaluar la extensión de una enfermedad hepatocelular, en trastornos como cirrosis y para conocer la causa de la ictericia.

También es posible estudiar las metástasis hepáticas mediante la combinación de imágenes con radionúclidos y pruebas biomédicas como la fosfatasa alcalina y la albúmina sérica.

El "desplazamiento del coloide" es posible observarlo en pacientes con hepatopatías graves y consiste en que la médula ósea y el bazo captan la mayor cantidad de coloide debido a la reducción de la función hepática (1,2,6).

Para la exploración isotópica de las vías biliares se utilizan los derivados del ácido iminodiacético que se puede marcar fácilmente con 99mTc(2). El hígado concentra y secreta estos compuestos de forma activa, lo que proporciona información fisiológica y morfológica acerca de los conductos y vesícula biliares. Son útiles en el diagnóstico de la colecistitis aguda en la cual no se visualiza la vesícula biliar con dichos fármacos, señalando un déficit funcional (3,4,6).

Es posible evaluar con el uso de estas sustancias el vaciamiento de la vesícula biliar, las obstrucciones postoperatorias, así como la producción y el flujo de bilis(2).

El estudio de las glándulas salivales, las alteraciones motoras del esófago, la detección de las hemorragias digestivas y de malformaciones vasculares (angiodisplasia del colon) y la búsqueda de mucosa gástrica ectópica, son sólo algunos ejemplos de las aplicaciones de la Medicina Nuclear en el tubo digestivo(7).

SOMA (Sistema Osteo – Mioarticular)

La gammagrafía ósea consiste en la obtención de imágenes del esqueleto, tras la fijación en los huesos de un trazador que se ha introducido en el recambio iónico mineral(1,2). Esta técnica nos ofrece la posibilidad de detección precoz de la afectación ósea, tanto benignas como malignas, primarias y secundarias.

El hallazgo normal en un patrón gammagráfico óseo de un adulto muestra mayor captación en aquellas zonas óseas donde existe elevada vascularización, tales como: columna vertebral, sacro, pelvis y epífisis de huesos largos (1,3).

Los patrones patológicos de la gammagrafía ósea se caracterizan porque las lesiones son hiper o hipocaptadoras, únicas o múltiples y porque se acompañan o no de deformación de la morfología normal del hueso(1). En el siguiente esquema se exponen algunos ejemplos de enfermedades óseas y los hallazgos en la gammagrafía, así como su diagnóstico diferencial.
 
Alteración 
Captación 
Deformación ósea 
Diagnóstico diferencial 
Osteoma  Aumentada, única, bien delimitada 
No 
Metástasis única. 
Osteocondroma  Aumentada, única, bien delimitada en huesos distales  Gran deformación  Osteocondrosarcoma 
Osteítis fibrosa (por hiperparatiroidismo)  Aumentada, difusa en todos los huesos del esqueleto  "tumores pardos" a nivel de huesos distales y calcificaciones en partes blandas 
Osteoporosis  Disminuida en todo el esqueleto e hipercaptación en columna vertebral por aplastamiento. 
Osteomalacia 
Osteoartropatía simpático refleja  Aumentada 
Osteomielitis  Aumentada 
Deformado 
Artritis aguda 
Es importante señalar que esta prueba es también utilizada para detectar no sólo enfermedades primarias del hueso, sino también secundarias a alteraciones de otros sistemas, como por ejemplo la insuficiencia renal crónica y enfermedades endocrinometabólicas como la osteoporosis secundaria a Diabetes Mellitus, hiperparatiroidismo, hipertiroidismo o hipogonadismo (1,3).

Sistema Respiratorio

La gammagrafía pulmonar de perfusión, realizada con microsferas marcadas con 99mTc permite visualizar el flujo sanguíneo arteriolar pulmonar y la gammagrafía de ventilación que utiliza gases radiactivos, son dos técnicas muy útiles para detectar embolias pulmonares (2).

Las gammagrafías pulmonares de perfusión son efectivas tras la inyección IV (intravenosa) de partículas de albúmina marcadas con 99mTc las cuales se alojan en las pequeñas arteriolas precapilares. La actividad visible es mayor en la base pulmonar y disminuye de forma gradual en dirección al vértice (1,3).

Puede producirse un déficit de perfusión con reducción o ausencia de radiactividad a consecuencia de una obstrucción vascular, del desplazamiento del pulmón por líquido o masas torácicas y de cualquier circunstancia que provoque hipertensión pulmonar, arterial o venosa.

El hallazgo en la gammagrafía de defectos marginales en forma de cuña única o múltiple, de distribución segmentaria o lobar es sugestivo de obstrucción vascular (3).

Sistema cardiovascular

Durante los últimos 20 años la aplicación de los procedimientos basados en el diagnóstico por isótopos en Cardiología ha tenido un desarrollo progresivo (5).

Los estudios radioisotópicos cardíacos son bien tolerados, de realización sencilla y exponen al paciente a menor radiación que los estudios radiológicos (2).

Las técnicas utilizadas se dividen en dos grandes grupos: los estudios de perfusión, los cuales ponen de manifiesto el propio miocardio o las zonas de infarto y la ventriculografía, que permite valorar la función y el movimiento parietal de los ventrículos (2). Son utilizadas para valorar pacientes con cardiopatía coronaria, valvulopatías, cardiopatías congénitas y miocardiopatías(5).

En los estudios de perfusión miocárdica habitualmente se utiliza el talio 201, catión radiactivo que actúa como un análogo del K. Esta sustancia sale del espacio vascular, introduciéndose en las células, proporcionalmente al flujo sanguíneo existente. Cerca del 4 % de la dosis penetra de forma transitoria en el miocardio. Una vez que el talio 201 alcanza su distribución inicial se registra un equilibrio entre el radionúclido acumulado en el miocardio y el contenido en la sangre y otras estructuras (hígado, riñones, músculo esquelético) (2).

Al inyectar el talio 201 a un paciente mientras efectúa ejercicios se registrarán defectos en la distribución miocárdica del radionúclido en las áreas no viables (infarto, cicatriz) y en las regiones viables con disminución del flujo sanguíneo (zona isquémica distal a una estenosis coronaria).

En comparación con la angiografía coronaria, ante una cardiopatía coronaria, la exploración con talio 201 tiene una sensibilidad de un 80-85 % y una especificidad de más de un 90 %. Sumando los resultados obtenidos con el talio 201 y los conseguidos mediante la prueba de esfuerzo electrocardiográfica, la sensibilidad para detectar cardiopatía coronaria aumenta a más del 90 % (2).

La exploración con talio 201 puede utilizarse además para la evaluación inicial de algunos pacientes con dolor torácico (de origen dudoso); además es útil para valorar el pronóstico luego de un IMA (infarto agudo del miocardio), aunque no es el isótopo más utilizado para estos casos(5).

La confirmación del diagnóstico del IMA mediante la captación de radioisótopos depende de la acumulación de radiotrazadores en las áreas del miocardio lesionado (2). En las situaciones en que el diagnóstico es incierto (bloqueo de rama izquierda, infarto previo, infarto sin onda Q, infarto perioperatorio) puede estar indicada la realización de una gammagrafía miocárdica, siendo el PYP 99mTc el radioisótopo más utilizado por su mayor disponibilidad y menor costo. Esta sustancia es capaz de fijarse en las zonas del miocardio lesionado, debido quizás a la lisis y microcalcificación de la membrana (2,8).

La ventriculografía con radioisótopos valora la función cardíaca, la cual se evidencia por la función del ventrículo izquierdo y derecho. Tres métodos son utilizados : estudios del primer paso, estudios de imagen sincronizada en el ECG y estudios de exploración sincronizada sin imagen. De estos tres métodos los estudios de imagen sincronizada aportan una delimitación mejor del volumen cardíaco y la movilidad parietal ventricular. En esta técnica se utilizan varios índices, de ellos el más usado es la FE (fracción de eyección) que al igual que la movilidad parietal, se miden en reposo y permiten valorar las alteraciones producidas durante el ejercicio, obteniendo imágenes sincronizadas con el ECG, mientras el paciente monitorizado pedalea en una bicicleta fija. La disfunción ventricular de etiología diversa (cardiopatía valvular, miocardiopatías, cardiopatía coronaria) puede ocasionar una disminución de la FE durante el ejercicio(2).

La ventriculografía isotópica es útil asimismo en la detección de los aneurismas del ventrículo izquierdo, con una sensibilidad y especificidad en la detección de aneurismas anteriores de más del 90 %. También es muy útil en el control de pacientes que han tomado medicamentos cardiotóxicos, de cardiopatías coronarias, con el fin de valorar los efectos de la angioplastia o de una cirugía de derivación coronaria (8).

Otros radioisótopos son utilizados con otros fines, por ejemplo, el citrato de galio-67, que se acumula en los focos de inflamación activa, razón por la que se ha utilizado en la detección y determinación de la gravedad de las miocardiopatías inflamatorias.

Conclusiones

La mejoría progresiva en las sustancias radiofarmacéuticas y en los dispositivos formadores de imágenes, durante los últimos 20 años, han producido una mayor exactitud en las imágenes por radionúclidos. Esta evolución favorable no hubiera sido posible sin contar con la íntima colaboración entre físicos, químicos, médicos, farmacólogos, ingenieros y técnicos, cuyo trabajo en equipo ha sido el verdadero artífice del creciente desarrollo de la Medicina Nuclear (9).

En los próximos años muchas investigaciones seguirán demostrando óptimas perspectivas para las técnicas radioisotópicas, con nuevas tecnologías, que jugarán un papel importante en el diagnóstico precoz, el tratamiento oportuno y la evolución ulterior de cada paciente.

Referencias

  1. F.M. Domenech – Torne, J. Setoain. Medicina Nuclear. Aplicaciones diagnósticas de los isótopos radiactivos. Ed. Científico – Médica 1994: 1-7.
  2. Manual Merck. Medicina Nuclear. Ed. Océano Centrum. Novena edición en español, 1994: 2815-2820.
  3. A. Desgrez, J C Moretti, J Robert, J M Vinot. Compendio de Medicina Nuclear. Editorial AC Madrid, 1997:139-140.
  4. Cecil. Tratado de Medicina Interna. Principios de evaluación y tratamiento, 1996: 149-156.
  5. J. Rodes Teixidor, J Guardia Masso. Medicina Interna. Métodos generales de diagnóstico de las enfermedades, 1997: 555-558.
  6. A. Timon, G Laguens, J Mozota, C Ceballos. Temario para médicos residentes. Exploración del tiroides mediante isótopos radiactivos, 1999: 639-640.
  7. Rodes Teixidor, J Guardia Masso. Medicina Interna. Técnicas isotópicas, 1997: 850-852.
  8. Candell J Ortega D. Cardiología Nuclear. Barcelona, 1992.
  9. A. Marcia, PK Kassirer, A. Relman. Looking back on the Millenium in Medicine. N.Engl J Med, 2000; 1:42-49.
 
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