A. Aplicaciones médicas

Icono IDevice Introducción

A finales del siglo XIX existía la gran incógnita de qué pasaba en el interior del cuerpo de los pacientes. Sin embargo, esta incógnita comenzaría a resolverse pocos meses antes de terminar 1895, cuando comenzaron a desarrollarse las técnicas de imagen médica. Casi simultáneamente con la introducción de la cinematografía en Francia por los hermanos Lumière, Wilhelm Conrad Röntgen descubría los llamados rayos X. Su nombre se debe a que eran desconocidos (de ahí la X), y "rayos" porque el agente observado por Röntgen se propagaba en línea recta, en todas las direcciones.

Como dato curioso, decir que dos meses después del descubrimiento de Röntgen, un eminente físico húngaro, Endre Högyes, publicó un trabajo en una revista médica de su país en el que sugería que la nueva técnica podría ser aplicada en el campo de la medicina. Su trabajo, titulado "Fotografía del esqueleto a través del cuerpo por el método de Röntgen" se ilustró con una serie de notables radiografías, entre ellas una de un esqueleto de rana.
 
 

A la izquierda, radiografía del esqueleto de rana que apareció en la publicación de Högyes. A la derecha Röntgen y su primera radiografía.

 

El descubrimiento de los rayos X marcó el principio de la segunda revolución científica: el nacimiento de la física moderna. De hecho fue el hallazgo de la física que mayor impacto directo ha tenido en la medicina. Con él nacieron la radiología, la medicina nuclear y comenzaron los estudios de los físicos sobre la estructura de la materia, los cuales han permitido desarrollar importantes herramientas para diagnosticar y tratar algunas enfermedades.

El diagnóstico y tratamiento de la enfermedad, así como la investigación de la causa de ésta mediante el uso de la radiación ionizante, ha aumentado enormemente nuestra esperanza de vida, salud y bienestar. Sin embargo, en medicina, como en otras áreas, siempre que se utilicen radiaciones ionizantes es imprescindible valorar tanto los beneficios esperados como los daños que éstas pudieran producir.




 

En el campo de la sanidad las radiaciones se usan tanto para el diagnóstico, ya que permiten ver el interior de las personas sin necesidad de recurrir a la cirugía, como para el tratamiento de algunas enfermedades, por la capacidad de la radiación a altas dosis para matar las células tumorales.

En los países desarrollados, la exposición a radiaciones ionizantes con fines médicos constituye la principal fuente de exposición a radiación artificial. Sin embargo, la situación es totalmente distinta en países en desarrollo, donde dos terceras partes de la población no tiene acceso ni siquiera a una radiografía básica.

Icono IDevice Aplicaciones de las radiaciones ionizantes en el diagnóstico y seguimiento de enfermedades
Las aplicaciones de las radiaciones ionizantes para diagnóstico son innumerables, ya que cada vez se desarrollan técnicas más avanzadas que permiten no sólo visualizar  los huesos, los dientes y las cavidades corporales, sino también obtener imágenes de cortes de tejidos que permiten detectar desarrollos aún incipientes de una enfermedad, por ejemplo, evaluar el estado de las paredes arteriales y detectar un tumor en una fase muy temprana de desarrollo.


 

 

En el siguiente vídeo tienes la posibilidad de aprender cómo funciona un equipo de rayos X y cómo se realizan las radiografías con este equipo. Además con él puedes practicar inglés. 

 

A partir de las clásicas radiografías utilizadas en traumatología o en la inspección del tórax, se han ido desarrollando nuevas técnicas y aplicaciones como las mamografías, el examen dental, la densitometría, la tomografía axial computarizada (TAC), etc. La tomografía computarizada permite la obtención de imágenes de cortes transversales del cuerpo humano, cuyo tratamiento informático posibilita la reconstrucción de la imagen en tres dimensiones, permitiendo visualizar con gran nitidez huesos, órganos y nervios, algo que no es posible con la radiografía convencional.

 

 

 

 

La integración de las diversas modalidades de diagnóstico por imagen mediante programas informáticos se está convirtiendo en una realidad clínica cotidiana, con la consiguiente mejora de la visualización, la sensibilidad y la especificidad. Las radiografías se digitalizan (se prescinde de la película) y como su recuperación se hace de forma instantánea, se pueden transferir sus imágenes a cualquier sitio. Así, por medio de la telerradiografía se puede obtener asesoramiento de especialistas eminentes de diferentes países para interpretar una imagen difícil.

La medicina nuclear, a diferencia de los métodos comentados anteriormente que emplean fuentes de radiación ionizante externas al organismo, utiliza sustancias radiactivas unidas a un fármaco (radiofármacos) que son incorporadas al cuerpo, para poder realizar el seguimiento de la actividad de un tejido u órgano. Por ejemplo, tras la administración de iodo radiactivo (I-131) se puede analizar su fijación en la glándula tiroides, midiendo la radiactividad en dicha glándula y así evaluar su actividad funcional desde un punto de vista morfológico.

 

 

 

Remontándonos en el tiempo, fue en 1934 cuando Irene y Fréderic Joliot Curie descubren la radiactividad artificial, lo que da impulso a sus aplicaciones médicas. Se aprende a fabricar isótopos radiactivos de la mayor parte de los elementos naturales y, gracias a la radiación que emiten, se puede seguir en el interior del organismo humano su destino o el de las moléculas en las que se han introducido.

Previamente, en 1913, Georg Von Heves inició el empleo de los marcadores con radioisótopos naturales. En 1922, Antoine Lacassagne descubre el principio de la autorradiografía. Con estos precursores se sientan las bases de la medicina nuclear, que experimenta un rápido desarrollo entre 1935 y 1939 y, sobre todo, a partir de 1945. Desde 1970, la escintigrafía y las cámaras de centelleo permiten una mejor exploración de numerosos tejidos y órganos. Luego surgen la cámara de positrones (PET siglas del término inglés Positron Emission Tomography) y el diagnóstico funcional por imagen, que hacen de la medicina nuclear una de las ramas más actualizadas de los estudios por imagen.
 
 

 

 

Los isótopos radiactivos que se utilizan en medicina nuclear deben cumplir ciertos requisitos:

  • Que emitan radiación que atraviese con facilidad los tejidos del cuerpo humano.
  • Que la radiación que emiten sea detectada con eficiencia por los dispositivos que formarán la imagen.
  • Que tengan una vida media adecuada para el tiempo de duración de la exploración (algunas horas).

Conviene recordar que los procedimientos diagnósticos por imágenes de medicina nuclear, son no invasivos y con la excepción de las inyecciones intravenosas, generalmente constituyen exámenes médicos indoloros que ayudan a los médicos a diagnosticar y evaluar problemas de salud. Además, la cantidad de radiactividad administrada es muy pequeña y de un isótopo, cuya vida media es muy corta.

Según el tipo de examen de medicina nuclear a realizar, el radiofármaco se puede inyectar dentro del cuerpo, ingerir por vía oral o inhalar en forma de gas. Las emisiones radiactivas del radiofármaco son detectadas por una cámara especial o aparato para tomar imágenes.

Las imágenes de medicina nuclear se pueden superponer con tomografía computarizada (TC) o resonancia magnética nuclear (RMN) para producir diversas vistas, una práctica conocida como fusión de imágenes o corregistro. Estas vistas permiten que la información correspondiente a dos exámenes diferentes se correlacione y se interprete en una sola imagen, proporcionando información más precisa y diagnósticos más exactos.

 

 

 


Icono IDevice Aplicaciones de las radiaciones ionizantes en el tratamiento de enfermedades

La otra gran aplicación de las radiaciones ionizantes en medicina surge de su capacidad para destruir células. Paradójicamente, esta capacidad que es el origen lógico del rechazo hacia la radiación cuando se recibe de forma incontrolada, puede convertirla en herramienta de curación cuando se dosifica y utiliza adecuadamente.

Junto a los tratamientos quirúrgicos y químicos, la aplicación selectiva de fuertes dosis de radiación en determinadas células se ha demostrado como una vía eficaz en ciertas modalidades de cáncer.

Existen dos métodos bien diferenciados para el tratamiento de enfermedades con radiaciones ionizantes. La radioterapia, que utiliza fuentes de radiación "encapsuladas" y la medicina nuclear, en la cual la sustancia radiactiva se administra al paciente a tratar (inyección, vía oral, inhalación), unida a un fármaco.

Radioterapia


 

La radioterapia es la especialidad médica que utiliza la administración de radiaciones ionizantes para la destrucción de tejidos malignos o tumores. Las radiaciones ionizantes empleadas en radioterapia comprenden tanto los rayos X, como las radiaciones emanadas de elementos radiactivos o de equipos productores de radiaciones, como los aceleradores.

Hace más de 90 años, dos médicos franceses formularon una ley que establecía que las células son tanto más sensibles a la radiación ionizante cuanto mayor es su capacidad de reproducción (división). Pues bien, los tejidos tumorales están formados generalmente por células con alto ritmo de crecimiento, por lo que su exposición a las radiaciones produce su destrucción, mientras que los tejidos sanos circundantes formados por células con un ritmo de crecimiento más lento, sólo son afectados mínimamente.

En el tratamiento de los tumores malignos, la radioterapia puede utilizarse sola o asociada a otros medios terapéuticos como la cirugía o la quimioterapia. La decisión del tipo de tratamiento se toma en función de una serie de factores como la radiosensibilidad del tumor, su localización y el volumen tumoral, el grado de evolución de la enfermedad,el estado general del paciente, la oportunidad de la irradiación y modalidad técnica empleada. Una vez decidida esta forma de tratamiento, se planifica el tipo de irradiación: cálculo de la dosis total, forma de administración y posible fraccionamiento, con intervalos de descanso que puedan facilitar la reducción progresiva del tumor. Además de con fines curativos, la radioterapia puede realizarse como terapéutica paliativa en casos de pacientes con tumores muy avanzados, en los cuales la masa tumoral produce obstrucciones o compresiones de órganos que empeoran la calidad de vida del paciente. En estos casos, la administración de radiación disminuye el volumen tumoral y alivia los síntomas del paciente.

Las modalidades de radioterapia reciben diferentes nombres en función de las características de la radiación y del equipo que las genera:

  • Teleterapia ("tele" significa "lejos"). Es la forma de radioterapia que utiliza la radiación procedente de un equipo generador situado a cierta distancia de la zona a irradiar. La radioterapia convencional o de ortovoltaje, de escasa utilización, usa equipos de rayos X de energías bajas o medias. Los equipos de alta energía o megavoltaje, más usados actualmente, son los irradiadores de cobalto y los aceleradores lineales.

  • Los irradiadores de cobalto contienen una fuente de cobalto-60 que se sitúa en una carcasa blindada que impide la salida de radiación salvo por un pequeño orificio diafragmado para proporcionar radiación dirigida. Produce radiación de alta energía (1,2 MeV) capaz de radiar tumores voluminosos y de localización profunda. Los aceleradores lineales son equipos de teleterapia de alta energía (mayor de 3 MeV) que trabajan habitualmente con electrones. Estos equipos permiten elegir la energía adecuada según el tipo de tumor o profundidad. Los tiempos de exposición son cortos. Tienen alto coste inicial y de mantenimiento. Existen algunos tipos de equipos muy sofisticados para aplicar técnicas especiales de radioterapia en lugares donde la cirugía tiene difícil acceso. Las técnicas se denominan radiocirugías y se aplican con aceleradores especiales o con equipos emisores de radiación con múltiples pastillas de cobalto-60 (gamma-knife). Los aceleradores, al igual que cualquier otro tipo de radioterapia, tienen gran número de dispositivos de seguridad, que son comprobados periódicamente por el personal del centro hospitalario.

  • Braquiterapia ("braqui" significa "corto, próximo"). Es la modalidad de radioterapia que utiliza fuentes cerradas o selladas de material radiactivo que se colocan en contacto con el tumor o se introducen en el seno del mismo. Se denomina braquiterapia superficial cuando las placas de material radiactivo se colocan sobre la zona tumoral; endocavitaria cuando el material radiactivo se introduce en la cavidad del organismo (vagina y cuello de útero); intersticial cuando se realiza la colocación quirúrgica de agujas, alambres o semillas radiactivas en el seno del propio tumor (mama, cuello, próstata) e intraluminal cuando la radiación se aplica por dentro de la luz de alguno de los conductos orgánicos (bronquio, esófago, vasos). Actualmente los materiales radiactivos más utilizados son el estroncio-90, cesio-137, cobalto-60 e iridio-192. Como uno de los problemas de la braquiterapia es la posible exposición innecesaria del paciente y del personal sanitario que prepara, transporta y manipula las fuentes radiactivas, se han ideado una serie de métodos como la utilización de fuentes simuladas no radiactivas para el cálculo de su posición correcta en el paciente, el uso de mandos de control a distancia de las fuentes radiactivas o la retirada automática de las mismas hasta un lugar protegido, en el caso de que surja alguna incidencia.

 


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Unidad Didáctica Integrada sobre Radiaciones Ionizantes y Protección Radiológica