1.
Antecedentes y desarrollo
2. Introducción a la
química nuclear
4. Producción de
radioisótopos
5. Medición de
radioisótopos
6. Equipos productores de
imágenes
7.
Radiofármacos
8. Radionúclidos de vida media
corta
9. Imagen
radiológica
10. Exploración
radiológica
11.
Tomografía
12. Exámenes de
aliento
13.
Radioterapia
14. Uso de los radionúclidos en
la terapia interna
15.
Radioligandos
16.
Introducción
17. Radioinmunoanálisis para
la Hepatitis
18.
Bibliografía
Leucipo de Mileto(Asia Menor)
concibió en el año 500 a de C. La posibilidad de
dividir cada cosa en dos partes (dicotomía), cada una de
esas dos partes en otras dos, y así sucesivamente; pero la
dicotomía no es repetible al infinito. Tiene un
límite más allá del cual resulta imposible,
y a ese limite se llega cuando los fragmentos se identifican con
el átomo.
Átomo significa imposible de dividir, indivisible, y en
ese contexto la materia
está formada por átomos, cada uno de ellos rodeado
de vacío. Átomos y vacío son los dos
componentes fundamentales de toda materia. La visionaria
concepción de la teoría
atómica de Leucipo, basada puramente en especulaciones
metafísicas, constituyo una preciosa sugerencia para
quienes, veinte siglos después, habrían de
confirmar científicamente en su esencia la teoría
del átomo.
Después de los griegos, el primer hito que
marcó el comienzo de las investigaciones
científicas ocurrió a mediados del siglo XVII.
Robert Boyle, químico y físico, concibió la
idea del elemento, sustancia que no puede ser descompuesta en
constituyentes más simples. Un siglo después,
Lavoisier estableció la diferencia entre elementos y
compuestos. El hidrógeno es un elemento, el cloruro de
sodio un compuesto. Poco después, John Dalton,
químico ingles, transportó el concepto del
átomo desde el terreno especulativo de la filosofía
al campo objetivo de
la ciencia,
dando a conocer en 1808 sus célebres postulados, de los
que perduran dos: Toda materia está compuesta de
átomos; y todas las combinaciones químicas tienen
lugar entre átomos.
Sin duda, pocos descubrimientos han producido la
fascinación y el interés
inmediato, tanto entre los científicos como en el
público, que despertó el hallazgo reportado por
Roentgen los primeros días de 1896: una nueva forma de
energía, que no se podía sentir, ni degustar, ni
ver, ni oír, pero capaz de atravesar no sólo la
carne humana, sino hasta las paredes, amenazando con acabar para
siempre con la vida privada y la intimidad. Muchos investigadores
cambiaron el curso de sus trabajos y se dedicaron con furor al
estudio y utilización de los rayos del físico
alemán de modo tal que un mes después del anuncio,
algunos cirujanos de Estados Unidos y
de Europa se guiaban
por radiografías para realizar su trabajo. Pero los usos
no se limitaron al campo de la Medicina, hubo
otros más disparatados, incluyendo sesiones de ocultismo,
que fueron ideados en todo el mundo para divertir a los curiosos
y engordar los bolsillos de los feriantes: el mismo Roentgen
estaba indignado ante el uso desaprensivo que se hacía de
su descubrimiento.
Wilhelm Conrad Roentgen, de 50 años, rector de la
Universidad de
Würtzburgo era, a fines del año 1895, uno de los
físicos dedicados a investigar el comportamiento
de los rayos catódicos en un tubo de descarga gaseosa de
alto voltaje. Para evitar la fluorescencia que se producía
en las paredes de vidrio del tubo,
lo había envuelto con una cubierta de cartón negro.
Entre los objetos que estaban en su laboratorio
figuraba una pequeña lámina impregnada con una
solución de cristales de platino-cianuro de bario, que por
la luminiscencia amarillo-verdosa que producía al ser
tocada por la luz de los rayos
catódicos, era una sustancia frecuentemente empleada por
los investigadores.
Una tarde, al conectar por última vez el carrete
de Ruhmkorff a su tubo, descubrió que se iluminaba el
cartón con platino-cianuro de bario que se hallaba fuera
del alcance de los rayos emitidos, los cuales, en el mejor de los
casos, se atenuaban a unos 8 cm de la placa obturadora. Esta
débil luminiscencia seguía siendo visible
aún en el otro extremo del laboratorio, a casi dos metros
del tubo envuelto en cartón negro.
Roentgen era daltónico y no distinguía los
colores de las
insignias de sus alumnos en las fiestas de la Universidad, pero
eso no le impidió ver claramente la luz verde emitida por
el cartón, y, dada su mentalidad de investigador
meticuloso, no podía dejar pasar este fenómeno sin
tratar de averiguar la causa. Supuso que interponiendo un objeto
entre la luz invisible y el cartón fluorescente que la
reflejaba, debería verse su sombra. Tenía un mazo
de cartas en el
bolsillo; descubrió, para su sorpresa, que aún
poniéndolo entero, apenas se producía una sombra.
Un libro grueso
de mil páginas sólo redujo levemente la
luminiscencia del cartón con platino-cianuro de bario. De
modo que esta nueva radiación no sólo era
invisible, sino que además tenía la facultad de
atravesar los cuerpos opacos. Como diría años
después el propio Roentgen, aquél fue "un regalo
maravilloso de la naturaleza".
Con el paso de los días Roentgen tuvo la
necesidad de documentar sus experimentos y
pensó en fotografiar la pantalla fluorescente donde se
reproducía en forma curiosa la silueta de los objetos
interpuestos: el cuadrante y la aguja magnética de su
brújula, el cañón de la escopeta arrinconada
contra la pared, la moldura y los goznes de la puerta del
laboratorio. Entonces hizo un nuevo descubrimiento: la caja de
placas fotográficas que tenía sobre la mesa estaba
completamente velada. Su intuición le dijo que los nuevos
rayos habían atravesado la caja y el envoltorio que
protegían a las placas de la luz y habían actuado
también sobre la emulsión. Para comprobarlo
colocó la caja de madera que
contenía las pesas de bronce de su balanza de
precisión sobre una placa fotográfica envuelta en
su papel negro
protector, conectó su tubo y esperó. Al revelarla,
encontró la reproducción exacta de las pesas
metálicas, sin embargo, la caja de madera había
desaparecido.
El descubrimiento más excitante se produjo cuando
Roentgen interpuso su propia mano entre el tubo y la pantalla y
comprobó que, si bien los tejidos blandos
eran atravesados por la radiación, el esqueleto se
representaba nítidamente. El 22 de diciembre de 1895 le
pidió a su esposa Bertha que colocase la mano sobre la
placa de cristal y luego de 15 minutos de exposición, los
huesos de la
mano y el anillo de casada de Bertha aparecieron en la placa
recién revelada. Ver su esqueleto le produjo a Frau
Roentgen un gran impacto y temor, lo sintió como una
premonición de la
muerte.
Roentgen había apuntado todas sus experiencias
concienzudamente y entregó un manuscrito con sus
investigaciones el 28 de diciembre de 1895 a la Academia de
Ciencias
Físicas y Médicas de Würtzburgo. La
publicación apareció en el número 9 de la
Sitzungs Berichte der Physikalisch Medizinischen Gessellschaft zu
Würtzburg la primera semana de 1896.
¿Cuál fue en realidad el mérito de
Roentgen?. Muchos de los físicos que trabajaban con los
tubos de Geissler o de Crookes, incluyendo a su propio ayudante
Zehnder, habían observado la luminiscencia de algunos
materiales
próximos al tubo, pero ninguno de ellos reconoció
este fenómeno como algo especial, y por cierto ninguno se
dedicó a investigarlo. Curiosamente varios años
antes, el propio Geissler trabajando en su laboratorio,
había reclamado a la casa de materiales
fotográficos Ilford porque le habían mandado placas
totalmente veladas. Los rayos X de su
tubo habían sido con toda seguridad la
causa de este fallo, pero solamente Roentgen tuvo la mezcla
suficiente de intuición y genio para comprender que se
enfrentaba a un tipo de energía desconocida y de características tan sorprendentes que ni
siquiera hubieran podido imaginar las mentes más
fértiles de la época.
Un antiguo condiscípulo, Franz Exner, profesor de
física de
Viena, mantenía una afectuosa amistad y una
nutrida correspondencia con Roentgen, y fue uno de los primeros
en tener noticias del descubrimiento. Hasta poseía copias
de las precarias fotografías: la brújula, las pesas
de bronce, el cañón de la escopeta, e incluso la
mano de Bertha. Exner estaba tan entusiasmado con el
descubrimiento de su amigo, que no dudó en compartirlo con
el profesor Lecher, de Praga, cuyo padre era el redactor en jefe
de Die Presse, un periódico
de Viena. Así fue como, el 5 de enero de 1896, los
vieneses podían leer en la primera página del
diario acerca de los extraordinarios rayos X del Dr. Roentgen y
contemplar la reproducción de sus imágenes.
A partir de aquí la noticia se difundió por todo el
mundo en forma veloz, siendo acogida con alabanzas y entusiasmo
por algunos, y con críticas y escepticismo por otros, como
era de esperarse. En 1901, Roentgen, que en toda su vida
solamente aceptó las distinciones de carácter
científico, recibió el primer premio Nobel de
Física, siendo él el único
nominado.
Sólo dos meses después del anuncio del
descubrimiento de los rayos X, un físico francés
comunicó al mundo que había encontrado unos rayos
penetrantes similares, pero emitidos por sales de uranio. Henri
Becquerel, físico y académico como su padre y su
abuelo, y, como ellos, profesor en el Museo de Historia Natural,
publicó tres notas sucesivas a la Academia de Ciencias de
París, el 24 de febrero, el 2 y el 9 de marzo de 1896. Son
las primeras aplicaciones de los rayos X las que le incitaron a
preguntarse si los cristales de uranio que impresionaban sus
placas fotográficas no emitirían también
rayos X. El anuncio del descubrimiento de la radioactividad, a
diferencia del de los rayos X, pasó totalmente
desapercibido, no sólo para el público, sino
también para la comunidad
científica. Este hallazgo fue confirmado por Marie
Sklodowska Curie. Al investigar si en la naturaleza existen otros
elementos también dotados de la propiedad de
emitir lo que ella denominó "los rayos de Becquerel",
descubrió dicha propiedad en el torio, Becquerel y los
esposos Curie recibieron el premio Nobel de Física en
1903, y Marie Curie recibió también en 1911, el
premio de química. Vale decir
que el fenómeno comprobado, o exclusivo del uranio,
configura una forma de energía específica, que ella
propuso designar radiactividad. Por tanto, el uranio y el torio,
elementos dotados de esa capacidad radiante natural se llaman
radioelementos. En 1903 Ernest Rutherford demostró que los
rayos a y b constan de partículas que se mueven con
rapidez, las cuales se llamaron partículas a y b . De
echo, las partículas b son electrones de alta velocidad y se
pueden considerar el equivalente radiactivo de los rayos
catódicos. Después llegó a la
conclusión de que la radiación g es
radiación de velocidad elevada similar a los rayos X; no
compuesta de partículas.
La estructura del
átomo, tal como la concebimos hoy, fue evidenciada
paulatinamente durante 35 años. En 1897, Joseph Jhon
Thompson (premio Nobel de física en 1906)
identificó el electrón. En 1911, Rutherford
descubrió el protón y, en 1932, James Chadwick
(premio Nobel de física 1935) el neutrón, si bien
su existencia había sido prevista teóricamente 17
años antes por Rutherford. Hasta 1911, el átomo se
concebía como una esfera electropositiva, hueca, que
encerraba los electrones electronegativos. La realidad es otra.
De echo, el átomo se asemeja a un sistema
planetario con un sol central (el núcleo), integrado por
protones electropositivos y por neutrones sin carga y, a su
alrededor, girando en órbitas, los electrones
electronegativos. Tal es la "imagen de Niels
Bohr"(premio Nobel de física 1922) que actualmente se
acepta.
Reconocida la verdadera estructura del átomo,
recordamos que Dalton había enseñado que los
átomos de los diferentes elementos tienen pesos y
propiedades diferentes. Hoy sabemos que eso no es totalmente
exacto, pero esa afirmación lleva implícita un
concepto que, expresado a la luz de los conocimientos actuales,
equivale a decir que cada elemento tiene un número de
protones que le es propio, lo identifica y lo define
químicamente, a los que se agrega un número
variable de neutrones. Frederick Soddy (premio Nobel de
química de 1921) propuso denominar isótopos
(iso: igual;
topos: lugar) a las variantes de cada elemento configuradas por
un número igual de protones y distinto de neutrones.
Aquellos que emiten radiaciones son isótopos radiactivos o
radioisótopos (en la nomenclatura
actual, radionucleidos o radionúclidos)
Hasta 1933, solo se conocían los elementos
radiactivos que ofrece la naturaleza; es decir, los elementos
provistos de radiactividad natural. Entonces el matrimonio
Frederic Joliot e Irene Curie (premio Nobel de química
1935) descubrió la posibilidad de su creación
artificial. Lograron mediante el bombardeo con partículas
a la transmutación del aluminio y el
boro estables en el fósforo y ázoe radiactivos,
respectivamente, acontecimiento trascendental que comunicaron a
la Academia Francesa el 15 de enero de 1934, diciendo que "por
primera vez ha sido posible crear la radiactividad en
núcleos atómicos estables mediante una causa
exterior" y proponiendo llamar a los elementos así creados
radiofósforo y radioázoe,
respectivamente. Semanas después, Enrico Fermi (premio
Nobel de física de 1938) realizó en Roma igual
hazaña, pero él bombardeó con neutrones
–idea genial, pues la neutralidad del neutrón hace
de éste el proyectil ideal, porque no lo rechaza la carga
positiva del núcleo—. Desde entonces se ha podido
crear artificialmente isótopos radiactivos y es de
éstos que se vale la práctica de la medicina
nuclear. La introducción de los radioisótopos en el
campo de la biología se debe a
George von Hevesy (premio Nobel de química de 1943) quien,
en 1923 utilizando un isótopo natural de plomo,
investigó sobre el metabolismo
del calcio en las plantas
(32P), con el cual realizó en ratas la primera
investigación biológica animal de la
historia con un radioisótopo artificial. Dicha
investigación demostró que la radiactividad
proporciona una "marca" que
permite su detección donde sustancias trazadoras
radiactivas o trazadores radiactivos.
La creación artificial del radioyodo y el papel
trascendente que juega la tiroides en el metabolismo del yodo
fueron factores determinantes en la orientación de las
primeras investigaciones radioisotópicas. Herz, Roberts y
Evans (1939) inyectaron a conejos con yodo radiactivo y
comprobaron que se acumula en la tiroides. Hamilton y Soley
(1940) administraron 131I a pacientes, midieron la
tasa de radioyodo acumulada en la tiroides, Hamilton y Lawrence
aplicaron el 131I al tratamiento del hipertiroidismo,
tratamiento que, posteriormente se hizo extensivo y sus
metástasis.
Coincidió con el desarrollo de
los progresos enunciados una serie de aplicaciones en el campo de
la hematología. Hahn (1941) utilizó 59Fe
y verificó su captación por la médula
ósea, su incorporación a los glóbulos rojos,
como integrante de la hemoglobina y su pasaje ulterior a la
sangre
circulante, lo que permitía la exploración
funcional de la médula ósea. Sterling y Gray(1950)
utilizaron el 51Cr y, sirviéndose de la
propiedad de éste de incorporarse a los glóbulos
rojos maduros, que así quedaron marcados, procuraron
determinar su vida media, parámetro que pasó a ser
valioso para el diagnóstico de las anemias
hemolíticas. Heinle y col. (1952) introdujeron el uso de
la vitamina B-12 marcada con 60Co para el
diagnóstico de la anemia perniciosa, método que
Schilling (1953) perfeccionó.
Con anterioridad a los estudios referidos, Blumgart y
Weiss (1927) utilizaron radon-C para determinar la velocidad de
la corriente sanguínea. Posteriormente, Prinzmetal y col.
(1948) registraron la curva del radiocardiograma, y Veall y col.
(1948) midieron el volumen / minuto
cardíaco.
Por ese entonces, la radiología convencional no
ofrecía nuevas posibilidades para la reproducción
de imágenes resultantes de contrastes de densidades. En
cambio, los
trazadores radiactivos, en función de las emisiones g ,
brindaban a los mismos fines una posibilidad inédita,
salvo que su objetivación requería el medio
apropiado. La creación del equipo "ad hoc" se debe a
Cassen y col. (1949), quienes empezaron por utilizarlo
exitosamente en conejos. Poco después, lo empleó
Herbert Allen, Jr., en el hombre para
obtener las primeras imágenes de la tiroides previa
inyección de 100-200 m Ci de 131I . Así
nació la centellografía, imagen estática
que configura una expresión morfológica. El equipo,
registrado bajo el nombre scintiscanner, se difundió
rápidamente por el mundo, conservando hasta hoy su
vigencia. Es el centellógrafo lineal o de detector
móvil.
Con la invención del centellógrafo se
iniciaron investigaciones que tenían por fin, la
reproducción de la imagen de órganos o sistemas. La
esencia de la cuestión residía en el hallazgo del
radionúclido primario o del compuesto marcado que,
reuniendo apropiadas condiciones físicas y de inocuidad,
tuviera afinidad selectiva por la estructura del cuerpo que
interesaba explorar (órgano de interés).
Nació entonces la época de los agentes productores
de imágenes que dieron impulso a una actividad nueva, la
de los radiofármacos. Rejalí (1958), utilizando
albúmina 131I , evidenció los pulsos
sanguíneos. McAfee y Wagner (1960) visualizaron el
parénquima renal con Neohydrina 203Hg,
compuesto que Blau y Bender (1960) emplearon para comparar su
eficacia en la
localización de tumores cerebrales con la de la
albúmina radioyodo. Johnson y col. (1960) obtuvieron
centellogramas de bazo con 51Cr, Tubis (1960)
preparó Hipurán 131I con el que
inició un tipo de exploración renal funcional, el
renograma radioisotópico. Corey y col., con
47Ca, y Fleming y col., con 85Sr (1961)
realizaron la centellografía ósea, y Blau y Bender
(1962) la del páncreas con 75selenio metionina.
Taplin(1963) creó las partículas de
suero-albúmina marcadas con 131I e
inició la centellografía pulmonar por
perfusión. Para concluir este resumen fragmentario,
corresponde destacar el uso del tecnecio-99m, introducido por
Hasper y col.(1964)para la centellografía de tiroides,
bazo y cerebro.
Después, se extendió el campo de sus aplicaciones
como agente productor de imágenes están las
expresiones de la economía.
La imagen de la centellografía lineal,
estática por definición, había satisfecho
sus posibilidades y finalidad. Entretanto, Hal Oscar Anger
concibió (1956) la cámara gamma (o de centelleo),
que alcanzó su industrialización en 1964. Con la
cámara de Anger de detector fijo, la obtención
prácticamente instantánea de la imagen, sea en
serie continua o selectiva, posibilitó, además, el
registro de
fenómenos dinámicos.
Después de comprobar que la insulina tiene
propiedades antígenicas y produce anticuerpos, Berson y
Yalow desarrollaron en 1956 el radioinmunoanálisis (RIA)
que, conjugando técnicas inmunológicas y
bioquímicas con las radioisotópicas, posibilita la
medida de cantidades infinitamente pequeñas en
concentraciones que van del nanogramo(10-9g) hasta el
picogramo(10-12g).Mediante el RIA, es dado hoy
precisar el valor de
más de 200 compuestos de interés biológico,
entre ellos hormonas,
enzimas, virus,
alcaloides, fármacos, etc.
Terminamos aquí la recordación, que aunque
incompleta, abarca en lo esencial los antecedentes, la
concepción, el alumbramiento y el desarrollo de una nueva
disciplina
científica y técnica. Con sus raíces en el
siglo XIX, hace eclosión a mediados del XX con una
fuerza que
avanza constantemente en nuevas adquisiciones en todos los campos
de la investigación básica y aplicada y aún
ofrece perspectivas trascendentes.
2.
Introducción a la química
nuclear
La materia que nos rodea está constituida por
sustancias simples y compuestas. Las sustancias son los llamados
elementos, de los cuales existen 98 en estado natural
y que van desde el hidrógeno, el más liviano, hasta
el uranio el más pesado. Se conocen también otros
13 elementos que constituyen el grupo
transuranio, que abarca desde el elemento 93 (neptunio) hasta el
elemento 105 (hahnio), recién descubierto. Las sustancias
compuestas, inorgánicas u orgánicas, son el
resultado de combinaciones definidas de dos o más
elementos.
Los elementos están constituidos por
átomos idénticos entre sí, que son la menor
fracción de la materia posible de aislar por métodos
químicos y que poseen todas las características
físicas y químicas del propio elemento al que
pertenecen. Esta definición no se ajusta literalmente a
los elementos biatómicos: oxígeno (O2),
hidrógeno (H2), cloro (Cl2), yodo
(I2), fluor (F2) y bromo(Br2),
cuyas propiedades son las de las moléculas
respectivas.
Los átomos están constituidos por un
núcleo integrado por la asociación de
partículas elementales, llamada genéricamente
nucleones, que son los protones, de carga eléctrica
positiva, y los neutrones, que no tienen carga. Girando alrededor
del núcleo, en igual número que los protones,
están los electrones, con carga eléctrica negativa,
los cuales neutralizan la positividad del núcleo. De este
modo, el átomo, eléctricamente neutro, configura un
sistema planetario en el cual el núcleo cumple el papel
del sol y los electrones los de los planetas. Tal
es la llamada "imagen de Bohr" actualmente aceptada.
El protón es básicamente el núcleo
del elemento hidrógeno; su mas en reposo es de 1,007277663
u.m.a. (unidad de masa atómica), que, expresada en gramos,
es igual a 1,67252 x 10-24 g. Su carga, que es
positiva, es de 4,80298 x 10-10 u.e.s. (unidades
electrostáticas de carga). El neutrón tiene una
masa en reposo de 1,0086654 u.m.a., que equivale a 1,67482 x
10-24 g, y es, por tanto, aproximadamente igual a la
del protón.
No son muy conocidas las fuerzas que mantienen unidos a
los nucleones entre sí. Hoy en día se supone que la
unión de los nucleones se complementa mediante el
intercambio de partículas intranucleares llamadas mesones,
cuya masa es del orden de 0,05 a 0,15 u.m.a..
Considerando que la medida de los radios nucleares
varía entre 1,4 x 10-13 cm y 9,5
x10-13 cm y que el peso del núcleo intermedio
es de alrededor de 10-22 g, la densidad nuclear
será del orden de 1014 g/cm3, o sea,
108 ton/cm3 valor que por su elevada
magnitud no admite comparación con ninguna otra densidad
de materia. Teniendo en cuenta, además, que las
energías nucleares tienen muy poco radio de acción
(aproximadamente 10-3 cm), debe admitirse que existe
entre los nucleones algún tipo de fuerzas de
atracción muy particular.
La letra Z designa él numero de protones
integrantes de un núcleo y este número identifica
químicamente los diferentes elementos. Este valor se
denomina numero atómico o de orden y es diferente para
cada elemento. Así, si un elemento tiene Z = 20, es
calcio; Z = 53, es yodo; Z = 80, mercurio, etc. El número
de neutrones se designa con la letra N y la suma de Z+N da A, que
se denomina numero másico o de masa.
Con estos valores del
núcleo, el átomo correspondiente queda
identificado. Convencionalmente, se utiliza la siguiente
notación: AX, o sea, el símbolo del
elemento precedido por A (cifra superior) y por Z (cifra
inferior).
El resto del átomo está integrado
según se dijo antes, por los electrones orbitales (en
igual numero que los protones) que, como los nucleones, son
consideradas partículas elementales. Su masa es
aproximadamente 1850 veces menor que la del protón o del
neutrón (masa en reposo del electrón 5,4860 x
10-4 u.m.a., que equivale a 9,1091 x10-28
g). Su carga es igual pero contraria a la del protón y su
radio es del orden de 3 x 10-13 cm.
Los electrones, giran alrededor del núcleo
describiendo orbitas elípticas, se encuentran ubicados en
capas perfectamente definidas. Las capas difieren entre sí
por su nivel energético y se designan en orden desde la
más interna hacia fuera, con las letras K, L, M, etc. Los
electrones de las capas externas tienen a su cargo las uniones
químicas con otros elementos. Salvo en dos situaciones
definidas que serán vistas más adelante, los
electrones orbitales no intervienen en fenómenos
nucleares.
El radio del átomo así constituido es del
orden de 10-8 cm y su masa está
prácticamente concentrada en el núcleo. Entonces si
a modo de hipótesis imaginamos que el núcleo
tiene un radio de un milímetro, el radio del átomo
será aproximadamente 10 metros. De esto se deduce que los
cuerpos que nos rodean son virtualmente huecos (pese a la gran
solidez propia de algunos) aunque no lo parezcan, ya que la
materia de la cual se componen se halla concentrada en puntos
aislados, separados por vacíos enormes en relación
con sus dimensiones.
Se entiende por especie atómica, también
llamada nuclido o nucleido, una determinada clase de
átomos caracterizada por una estructura típica y
contenido energético propios de una especie, siendo los
parámetros que la definen Z, A, Q (contenido
energético).
Se dijo que el número atómico, Z,
identifica químicamente al elemento, de modo que cuando Z
= 1 sabemos que se trata de hidrógeno y cuando Z = 53 se
trata de yodo. Sin embargo, los nucleidos pueden tener igual Z y
diferente A porque difieren en el número de neutrones. Por
ejemplo, se sabe del yodo existen 23 variedades, que van desde el
117I hasta el 139I, todas con igual
comportamiento químico (hasta tal punto que el organismo
no las discrimina), pero se diferencian en algunas de sus
propiedades físicas. Decimos en este caso que los
nucleidos de igual Z son isótopos (de iso, igual, y topos,
lugar, en la tabla
periódica de Mendeleiev).
Aquellos nucleidos que tienen igual A y diferente Z son
isóbaros entre sí. Según se verá los
productos de
desintegración son isóbaros. Son
isómeros los nucleidos que tienen igual Z y A, pero que
difieren por el contenido energético del núcleo.
Los nucleidos que tienen igual N se llaman isótonos.
Finalmente se llaman isodiáferos los nucleidos en los
cuales la diferencia N – Z es constante
.
Al referirnos a la masa de las partículas
elementales – protón, neutrón y
electrón – se ha empleado como unidades de la unidad
de masa atómica o el gramo-masa. Pero de acuerdo con la
teoría de la relatividad de Einstein, la relación
entre la masa (m) y la energía (E) es: E = mc2,
donde c es la velocidad de la luz. Entonces, conforme a esta
ley, podemos
expresar la masa en unidades de energía.
En física nuclear, la unidad de energía
más empleada es el electrovolt (eV), que equivale a la
energía que adquiere un electrón cuando es
acelerado dentro de un campo eléctrico cuya diferencia de
potencial es un volt. Un eV tiene su equivalente en unidades de
energía en el sistema sexagesimal (c.g.s.): 1eV = 1,6 x
10-12 erg.
También se emplean comúnmente el MeV
(megaelectrónvolt), igual a 106 eV, y el keV
(kiloelectrónvolt), igual a 103 eV. A modo de
ejemplo, puede calcularse el equivalente en energía de la
unidad de masa atómica. Si toda la masa equivalente a 1
u.m.a. se transformara en energía, se obtendría
0,0014 g ergios, o sea, 931 MeV. Haciendo el cálculo
para la masa de un electrón, se obtiene me = 0,51 MeV,
valor que importa recordar cuando se habla de emisión de
positrones.
Los primeros estudios efectuados con sustancias
radiactivas revelaron que las mismas emitían tres tipos de
radiaciones diferentes que fueron llamadas, respectivamente. En
investigaciones posteriores sobre la naturaleza de estas
radiaciones, se comprobó que las partículas
eran átomos de helio desprovistos de sus
electrones, o sea, la asociación de dos protones y dos
neutrones. Las partículas fueron
identificadas como electrones dotados de alta velocidad, esto es,
con una energía superior a la de su masa en reposo (como
se verá más adelante, existen partículas
- negativas y + positivas).
Finalmente, la radiación fue identificada como
una radiación electromagnética sin masa ni
carga.
Progresivos descubrimientos vinculados con la
radiactividad revelaron que la presencia del neutrón
está directamente relacionada con la estabilidad nuclear,
de manera tal que cuando la relación Z/N es igual o
próxima a 1, el núcleo es estable.
Esta relación se cumple casi estrictamente en los
núcleos livianos, mientras que a medida que aumenta Z la
línea de estabilidad va alejándose de la
relación teórica, hasta tal punto que a partir de Z
= 83 ya no hay núcleos estables; es decir, que de
allí en adelante todos son radiactivos. En suma, la
estabilidad o inestabilidad del núcleo que sea está
determinada por su mayor o menor proximidad a la línea de
estabilidad y, en definitiva, es función de la
relación protones-neutrones.
Cuanto más alejado de la línea de
estabilidad esté un nucleido, tanto más inestable
será. Dicha inestabilidad se manifestará por una
mayor energía de las partículas emitidas y por un
período de semidesintegración menor. A la inversa,
cuanto más cerca de la línea de inestabilidad se
encuentre, tanto mayor será su estabilidad, tanto menor la
energía de las partículas emitidas y tanto
más largo el período de semidesintegración.
Estos conceptos corresponden a una generalización de la
ley de Geiger y Nuttal.
La inestabilidad del núcleo (y, por tanto, la del
átomo correspondiente) se pone de manifiesto por la
emisión de partículas y esta emisión lo hace
tender hacia la estabilidad, a través de una o más
transformaciones sucesivas. Si tenemos cierto número
N0 de átomos radiactivos en el instante t = 0,
al cabo de cierto tiempo, en el
instante t1, tendremos el número de
átomos Nt menor que el anterior, pues algunos de ellos se
habrán transformado en otros, por emisión de
partículas.
El período de semidesintegración es el
tiempo en que un número de átomos de una especie
radiactiva se reduce a la mitad por desintegración.
Así, si en un instante dado existen 100 átomos de
131I y al cabo de 8,05 días encontramos 50,
decimos que el período de semidesintegración del
131I es igual a 8,05 días:
T½ (131I) = 8,05
días.
También podemos definir el período de
semidesintegración como el tiempo en que la actividad de
una fuente radiactiva se reduce a la mitad. Los períodos
de semidesintegración de los nucleidos conocidos van desde
microsegundos hasta valores de más de 1015
años.
De acuerdo a lo expresado, se puede decir que la
velocidad de desintegración, o sea, el número de
átomos dN que se desintegran en un instante dt es
proporcional al número de átomos activos
presentes.
La expresión vida media significa el promedio de
vida de todos los núcleos radiactivos de una fuente dada y
se representa por constante de proporcionalidad o de
desintegración
Semiperíodo efectivo, en contraste con el
semiperíodo físico, es el tiempo medio
(T½ ) de la permanencia del radionúclido
en el organismo.
La actividad de una fuente suele expresarse por el
numero de desintegraciones por minuto o segundo. Cuando se habla
de "actividad" en términos de desintegraciones por unidad
de tiempo, se está refiriendo a la actividad absoluta de
esa fuente. En general, cuando se mide una fuente, la actividad
que se determina no es la actividad absoluta, puesto que, a menos
que la medición se realice con un contador envolvente y en
condiciones rigurosas, la medición no tendrá un
rendimiento del 100%. Por lo tanto la actividad media por un
equipo corriente es la denominada actividad relativa, que se
expresa en cuentas por unida
de tiempo (cuentas/min o cuentas/seg).
Otra manera de expresar la actividad es la unidad Curie
(Ci). Esta unidad se originó en 1910 en el Congreso
Internacional de Radiología de Bruselas y se basa en el
número de desintegraciones por segundo de 1 g de radio en
equilibrio con
radón. El valor determinado entonces era de 3,61 x
1010 desintegraciones/seg. Mediciones posteriores
dieron valores ligeramente diferentes, por lo que en 1930 se
decidió establecer por definición que:
1 Ci = 3,7 x1010 desintegraciones
/seg.
En general, sobre todo en aplicaciones de la medicina
nuclear, el Curie resulta una unida demasiado grande, por lo que
se utilizan los submúltiplos: el milicurie (mCi) y el
microcurie (Ci):
1 Ci = 103 mCi = 106
Ci
Ahora bien cuando se mide una fuente, ha de saberse que
solo una pequeña fracción de átomos, y no
todos ellos, son radiactivos. Esto se debe a factores vinculados
a su producción y/o preparación. A modo
de ejemplo se considerará la producción de
60Co (cobalto 60)en un reactor:
59Co + N 60Co +
Es decir, el elemento estable cobalto 59, al capturar un
neutrón, produce cobalto 60 y un fotón, o sea, un
rayo
Al exponer cierta cantidad de cobalto 59 al flujo de
neutrones en un reactor, no todos sus átomos
captarán neutrones y el número de los que lo hagan
dependerá de la intensidad del flujo de neutrones
incidente (numero de neutrones /cm2 seg) y del tiempo
en que estén expuestos a él. Además, como es
imposible separar químicamente 59Co de
60Co, resulta que en las fuentes de
60Co siempre habrá también
59Co.
En otros casos que es posible obtener una especie
radiactiva pura, esta es en general una cantidad realmente tan
pequeña que es imposible manipularla en su uso posterior,
de modo que se hace necesario agregarle una cantidad adecuada del
elemento estable correspondiente, que actúa como portador
o vehículo ("carrier")de los átomos
activos.
Esta circunstancia hace necesario introducir un nuevo
concepto, que es el de la actividad específica, que se
define para una determinada fuente radiactiva como la actividad
por unidad de peso.
Act. Específica = A/peso
Y se expresa, por ejemplo, como mCi/g; desintegraciones
/seg mg; etc.
El concepto de actividad específica adquiere
particular importancia en medicina nuclear, donde en general
deben usarse altas actividades específicas. Por ejemplo
sería imposible diagnosticar un tumor cerebral utilizando
un nucleido 74As (arsénico 74) si, teniendo que
aplicar a un paciente 50 Ci del mismo, se utilizara una
actividad específica de 74As de 10
Ci/g, puesto que se tendría que inyectar 5g de
arsénico, dosis altamente tóxica. Sí por el
contrario, se dispone de una fuente con una activación
específica de 100 Ci/mg, ésta no
causará ningún problema, ya que 50 mCi, la dosis
requerida está contenida en 0,5 Mg de
arsénico.
Desintegración
La desintegración se presenta, salvo
algunas excepciones, en los núcleos pesados
(Z > 82). Los períodos de
desintegración de los emisores varían
entre 10-7 y 10-15 años, y sus
energías entre 1,80 MeV y 9,02 MeV. Cuando un
núcleo emite una partícula
(asociación de 2 protones y 2 neutrones), Z baja en dos
unidades y A en cuatro:
AX ++ A-4 Y
213At ++ 209Bi
Por consiguiente, desde el punto de vista de la
relación Z/N, la situación no cambia, ya que no hay
un acercamiento a la línea de estabilidad. Sin embargo, en
los núcleos pesados, la emisión de una
partícula significa una pequeña ganancia
de energía para el núcleo resultante, lo cual
favorece en parte su estabilidad y puede colocarlo en condiciones
de producir otro tipo de emisión, según se
verá más adelante.
Una de las características de las
partículas a emitidas por un radionúclido es que
son monoenergéticas, lo que implica que, si la diferencia
entre los dos estados energéticos de los núcleos
madre e hija es de 6 MeV (cuando tenemos A B C denominamos a A
madre, B hija, C nieta, etc.), todas las partículas
emitidas por la madre tendrán 6 MeV de
energía.
No obstante nos encontramos con emisores a en los cuales
las partículas no tienen la energía correspondiente
a la transición de un estado al otro; o sea que tomando el
caso anterior, cierto porcentaje de las partículas a, en
lugar de tener 6 MeV, tendrán, por ejemplo, 5,5 MeV. En
ese caso la diferencia de energía entre 5,5 MeV y 6 MeV es
completada por un fotón que completará la
cantidad restante de energía.
Es debido a este mecanismo que, en general, las
partículas y (como se verá
más adelante) las van acompañadas de
fotones .
Las partículas por su gran masa y su
doble carga positiva, tienen a lo largo de su trayecto un alto
poder de
ionización y, por tanto un rango de penetración muy
limitado en la materia. Una simple hoja de papel frena las
partículas de los emisores
conocidos.
Desintegración
Cuando un núcleo tiene exceso de neutrones, emite
una partícula que, como
se definió, es un electrón dotado de alta
energía. Dado que el electrón no es constituyente
del núcleo, esta emisión puede ser explicada como
si se tratara de un neutrón en exceso que se transformara
en protón más una -,
según la ecuación:
N = p+ + - + Q
Q es la energía de la reacción, que puede
ser tomada o cedida al núcleo.
El núcleo hija resultante de una
desintegración - tendrá Z una
unidad mayor que la madre, puesto que ha ganado un protón,
mientras A permanecerá constante. Por ende,
tenemos:
AX - AY; 99Mo
99Tc
( Molibdeno) (Tecnecio)
X e Y son isóbaros, así como
también lo son el molibdeno 99 y el tecnecio 99. En la
figura 2-3 se puede observar que la desintegración
hace tender al núcleo hacia la
estabilidad.
A diferencia de las partículas a, las -
no son monoenergéticas, sino que presentan un espectro de
energías que va desde el 0 hasta la energía
máxima del núcleo correspondiente
(E-máx.) que figura en tablas de las
mismas. Por tanto, si tomamos como ejemplo la
desintegración del fósforo 32:
32P -
32S
(fósforo) (azufre)
La diferencia de energía entre los dos estados (P
y S) es de 1,7 MeV. Dado que el fósforo 32 no tiene
, toda la energía de transformación debe
ser llevada por las partículas
. No obstante, solo poco de ellas
alcanzan dicha energía (1,7 MeV) y por tanto, debe existir
algún mecanismo mediante el cual se emita la
energía restante. Ese mecanismo consiste en la
emisión simultánea con la
de un neutrino (0
), partícula de masa despreciable (aproximadamente 0,5% de
la de un electrón) y sin carga, pero con una
energía igual a la energía máxima de
transición y la de la partícula
- correspondiente. En consecuencia, para un
nucleido emisor b la energía de los neutrinos
variará entre la energía máxima y cero de la
siguiente manera:
E máx. =
E- + E
Por otra parte, y al igual que con las partículas
, si la energía máxima de una
transición no alcanza
el valor de la diferencia entre los dos estados fundamentales,
será acompañada por un fotón
.
De manera que si tenemos:
AX b- AY,
entonces
Ex – Ey =
E- + E +
E
E máx
Existen emisores
naturales, aunque la
mayoría son todos artificiales y, a diferencia de los
emisores a, se encuentran a todo lo largo de la tabla
periódica. Sus períodos de
semidesintegración varían entre algunos
milisegundos y 1012 años y sus energías
entre 0,01 a 10 MeV. Las partículas
por su menor
carga y masa, tienen menor poder de ionización y mayor
poder de penetración que las partículas
.
Desintegración
Cuando un núcleo tiene déficit de
neutrones respecto a la relación Z/N correspondiente,
emite una partícula . El
fenómeno en este caso se interpreta como si uno de los
protones en exceso se transformara en un neutrón
más una partícula
:
p+ = N +
+Q
En la desintegración
se tiene
Ax
AY 102Ag
102Pd,
(plata) (paladio)
por lo cual X e Y son isóbaros y este proceso
tenderá a la línea de estabilidad.
La desintegración , al
igual que la , no es
monoenergética y, en consecuencia, también genera
neutrinos. Cuando la energía máxima de
(E
máx.) es menor que la diferencia de energía de
transición entre los dos estados fundamentales, se emiten
fotones en cascada según se explicó para la
desintegración
y
La diferencia fundamental con la
desintegraciónes
que la partícula ,
también llamada positrón, una vez emitida, tiene
escasa posibilidad de vida. Puesto que es un electrón
positivo, encontrará enseguida un electrón negativo
en la materia circundante y éstos se aniquilarán
entre sí, transformando sus masas en energía, en
forma de fotones g de 0,51 MeV cada uno y de dirección opuesta en 180º. Por
consiguiente, en la práctica, los emisores de positrones
se utilizan en función de los fotones de
aniquilación, y no de las partículas
.
Los nucleidos emisores no se encuentran en la
naturaleza, sino que son obtenidos artificialmente mediante
diversas reacciones nucleares.
Emisión
Dijimos que los fotones acompañan a la
desintegración y cuando estas
partículas no llevan consigo toda la energía
correspondiente a la transición entre dos estados
fundamentales. Entonces dichos fotones son emitidos
simultáneamente con las partículas
correspondientes.
Sin embargo hay estados "exitados" de los núcleos
que tienen cierto tiempo de vida, el cual depende de su
inestabilidad. Estos estados "exitados" también llamados
isoméricos o isómeros, pasan al estado fundamental
por emisión de fotones:
AXm
AX
125mTe
125Te
(telurio)
La m simboliza el estado
metaestable, es decir, de alta inestabilidad.
El período de semidesintegración de los
isómeros y la energía de los fotones emitidos
dependen de la energía de exitación de los mismos.
Los fotones por no poseer ni masa ni carga, tienen muy
bajo poder de ionización y, por tanto, un gran poder de
penetración en la materia.
Fisión nuclear
Cuando sobre el núcleo de un átomo pesado
chocan partículas aceleradas (por ejemplo neutrones),
aquel se fracciona en dos grandes núcleos. Se produce la
fisión nuclear, liberándose gran cantidad de
energía. Por ejemplo la fisión de un átomo
de uranio produce uno de bario y otro de
kriptón:
235U + 1n 143Ba +
90Kr + 3 1n;
Q = 4,6 x 109 kcal/mol
En la fisión nuclear se producen reacciones
exotérmicas. Un gramo de uranio desprende 20.000.000 kcal.
Durante la fisión nuclear se liberan neutrones, que pueden
a su vez chocar con otros núcleos de uranio,
desintegrándolos. Este proceso se repite,
produciéndose una reacción en cadena, casi
instantáneamente. La energía liberada y no
controlada tiene carácter explosivo (como en el caso de la
bomba atómica).
La velocidad de la reacción en cadena puede ser
regulada con moderadores (capaces de sustraer la energía a
los neutrones) tales como grafito, barras de cadmio y agua pesada.
La energía liberada en esta reacción controlada se
manifiesta en forma de calor
(fundamento de los reactores atómicos).
Para producir un radionúclido a partir de un
isótopo estable, es necesario provocar en éste una
alteración en la relación Z/N. En otras palabras,
es necesario agregar o quitar protones o neutrones del
núcleo, de tal manera que éste se transforme en
otra entidad, física y, a veces químicamente
diferente. Esto se logra mediante reacciones nucleares adecuadas,
provocadas por el bombardeo del núcleo con un determinado
tipo de partículas. Al núcleo bombardeado se le
llama blanco y a la partícula bombardeante, proyectil.
Entre los proyectiles más usados figuran los neutrones,
protones, deutrones, fotones gama, etc.
Al ser atravesada la materia por partículas
y
, se produce en ella una serie de fenómenos de
ionización cuya magnitud es proporcional al número
y a la energía de las partículas incidentes. Los
equipos de medición se basan esencialmente en éste
fenómeno.
Película fotográfica
El dispositivo más simple para la
detección de radiaciones ionizantes es la película
fotográfica, cuyo ennegrecimiento es proporcional a la
radiación absorbida. El resultado así obtenido no
es muy exacto, pero da una idea aproximada del fenómeno,
si bien tiene el inconveniente de que la visualización
sólo es posible después de haberse revelado la
película. Vale decir que éstos dispositivos
informan de la energía total acumulada y, aunque
obviamente no sirven para el seguimiento de un proceso
dinámico, son sumamente útiles, por ser, para el
control de las
dosis de radiación recibidas por personas que trabajan con
material radiactivo o con campos de radiación (films
monitores).
Cámaras de ionización
El dispositivo ilustrado consta de un filamento central
(ánodo) y una pared envolvente (cátodo). Entre el
ánodo y el cátodo se establece por medio de una
batería una diferencia de potencial perceptible en un
medidor de corriente intercalado en el circuito. Generalmente, el
interior de la cámara contiene aire a
presión y temperatura
ambientes.
Cuando las partículas provenientes de una fuente
radiactiva interaccionan con el aire contenido en la
cámara, producen una serie de pares de iones que son
atraídos hacia el ánodo (los electrones) y hacia el
cátodo (el resto de la molécula). Estos iones
transportan cierta cantidad de corriente que circula por el
circuito y es revelada por el medidor intercalado. Dicha
corriente será proporcional al número de pares de
iones formados y, en consecuencia, a la actividad de la fuente
que se quiere medir.
La diferencia de potencial aplicada a una cámara
de ionización debe ser la adecuada para asegurar que todos
los iones formados sean descargados en el ánodo y en el
cátodo (impidiendo su recombinación), pero no
excesivamente alta para que no provoque una aceleración
indebida de los iones formados y, con ello, la producción
de ionizaciones secundarias. Dicha diferencia de potencial
varía según los modelos, entre
50 y 200 volts.
Las cámaras de ionización son
particularmente útiles para la cuenta de las
partículas , y aún para las cuando
la muestra puede
introducirse en la cámara. Tratándose de fotones
se requieren cámaras de paredes gruesas en las
que los fotones puedan arrancar electrones secundarios, mediante
los cuales se realiza su detección.
Tubo de Geiger Muller (G.M.)
Al igual que la cámara de ionización,
consta de un filamento central, o ánodo, rodeado de una
pared o cátodo; pero a diferencia de ésta, contiene
gas a baja
presión que, en general, es una mezcla de argón y
alcohol. La
diferencia de potencial aplicada entre el ánodo y el
cátodo es superior a la de la cámara de
ionización y suele ser alrededor de 1000 volts.
Cuando una partícula entra en el tubo G.M.
produce, al igual que en la cámara de ionización,
cierto número de pares de iones; pero en razón de
la alta diferencia de potencial existente, éstos son
acelerados hacia el ánodo y hacia el cátodo,
produciendo gran número de iones secundarios que, a su
vez, reproducen el fenómeno, provocando una avalancha de
iones que siguen igual suerte, y así se origina un pulso
de corriente que es registrado en un contador que puede ser un
escalímetro (equipo contador que registra los eventos
individualmente en forma digital, acumulándolos uno a uno)
o un integrador (equipo que integra cierto número de
cuentas y da la lectura
directa de ese valor por medio de un instrumento de aguja). Hay
dos tipos de tubos G.M.: los llamados de inmersión y los
de ventana de mica (ilustrados en las figuras a y b). Ambos se
usan principalmente para llevar la cuenta de partículas b.
Las a son prácticamente detenidas por la ventana del tubo,
mientras que los fotones g son registrados tan solo en una
proporción del 1 a 2 % en relación con las
partículas b de igual energía, debido a la baja
probabilidad
de interacción del fotón con los componentes del
tubo.
Contadores de centelleo
Para la detección de fotones se emplean,
fundamentalmente, los llamados centelleadores, que pueden ser
sustancias sólidas o líquidas, orgánicas o
inorgánicas. Estas sustancias tienen la propiedad de
emitir un pequeño destello luminoso toda vez que un
fotón interaccione dentro de ellas. El
más empleado es el cristal de yoduro de sodio, al que se
incorpora una pequeña impureza de talio que produce
deformación en la red del cristal y le permite
emitir luz a temperatura ambiente.
Los cristales son de forma cilíndrica y
están revestidos en toda su superficie, menos en una de
las bases, por una cubierta de aluminio que los protege de la
humedad, de la luz exterior y de los golpes. Dicha cubierta tiene
un depósito de óxido de magnesio en la superficie
en contacto con el cristal, a fin de reflejar al máximo
los fenómenos luminosos. La base no recubierta por el
aluminio se sella con un disco plástico transparente, al
cual se apoya un fotomultiplicador que visualiza los
fenómenos que ocurren dentro del cristal.
El fotomultiplicador consta de una fotocélula
(fotocátodo) que transforma el destello luminoso en una
pequeña corriente de electrones. A continuación de
la fotocélula hay una serie de dinodos con una diferencia
de potencial creciente. Los dinodos están hechos de un
material que, por exitación, cede fácilmente
electrones; entonces, cada uno de los electrones provenientes de
la fotocélula y atraídos hacia el primer dinodo, al
chocar contra él, arranca por lo menos dos electrones.
Ésta nueva corriente de electrones es atraída hacia
el segundo dinodo, donde se reproduce el fenómeno
anterior, y así sucesivamente hasta que a la salida del
fotomultiplicador se tiene cierto pulso de electrones que puede
ser registrado como una cuenta en un equipo contador. Dicho pulso
es proporcional a la energía del fotón incidente
original, por lo que coma, mediante el cristal de centelleo,
podemos medir no solo el número de eventos, sino
también su energía.
La unidad cristal-fotomultiplicador se llama cabezal de
centelleo o sonda y es de gran aplicación en la medicina
nuclear, sobre todo para localizar la distribución de radioisótopos en el
cuerpo. Toda vez que se emplee como detector, el cristal debe
contar con un colimador adecuado.
Contador de pozo
Consta de un cristal de centelleo provisto de un
orificio a lo largo del eje del cilindro que permite introducir
"viales" con muestras radiactivas y medirlas en una geometría
casi envolvente, con lo cual aumenta el rendimiento de la
medición.
Contador de cuerpo total
Algunas veces es necesario hacer un barrido total del
cuerpo para localizar metástasis funcionantes o para
determinar el perfil de distribución de cierto elemento.
Para estos casos se utiliza un contador de cuerpo total, que
consiste en un cristal de centelleo de gran tamaño (20cm
de diámetro por 10cm de altura), el cual transmite la
información a tres fotomultiplicadores. El
paciente se ubica en de cubito sobre la camilla que se desplaza a
velocidad regulada debajo del cristal. De esta manera se pueden
efectuar las localizaciones deseadas. Según el caso, el
cristal puede usarse con o sin colimadores, de acuerdo con el
radioisótopo utilizado y la zona a localizar.
La información enviada por el cristal a
través de los fotomultiplicadores se registra mediante un
espectrómetro que puede discriminar diferentes
energías, con lo cual se puede hacer una
localización usando simultáneamente varios
isótopos de distinta energía, si es
necesario.
6. Equipos Productores De
Imágenes
Centellógrafo de detector móvil o
lineal
Consta de un cabezal adosado a un sistema
mecánico mediante el cual se puede rastrear
automáticamente sobre el área corporal de
interés e ir registrando en cada punto la actividad,
obteniendo imágenes que reproducen la distribución
topográfica del radioisótopo. El equipo así
constituido es el centellógrafo de detector móvil o
lineal, cuya finalidad principal es la obtención de
imágenes estáticas que informan sobre la
morfología, la estructura y la función de
órganos o sistemas.
Cámara gama o cámara de
centelleo
Es actualmente uno de los equipos más
sofisticados de la medicina nuclear para la reproducción
de imágenes. Está constituido por un gran cristal
de yoduro de sodio activado con talio, de 30 a 40 cm de
diámetro y 12mm de espesor. Treinta y siete
fotomultiplicadores están adosados al cristal y son los
encargados de registrar la posición y la energía de
las señales que llegan. El cabezal está blindado
con aproximadamente 4 cm de plomo y, frente al cristal, un
dispositivo "ad hoc" posibilita colocar el colimador adecuado a
cada estudio. La información enviada por los
fotomultiplicadores es procesada en la consola de comando,
visualizada en la pantalla de rayos catódicos y registrada
en película fotográfica o radiográfica.
Además, como opción, se pueden conectar un grabador
de cinta magnética en el cual se acumula toda la
información ofrecida por la cámara y,
eventualmente, comentarios dictados verbalmente, tales como
datos
clínicos del paciente en estudio, electrocardiogramas,
etc., información que puede ser revista en
cualquier momento. También puede ser conectada a una
computadora
para procesar toda la información obtenida.
Así mismo, con un dispositivo adecuado, puede
efectuarse un rastreo total del cuerpo por sectores que luego se
integran a la imagen total. Los modelos de camas más
recientes posibilitan la obtención de imagen del cuerpo
total, abarcada en una placa radiográfica. Esta imagen
total supera a la técnica del rastreo con detector
móvil.
Entre el centellógrafo lineal y la cámara
gama existen diferencia que importa mencionar. Con el
centellógrafo lineal la inscripción de la imagen,
condicionada a la duración del rastreo, demanda cierto
tiempo (en promedio alrededor de la media hora) y la imagen
reproduce el órgano o sistema en estudio al tamaño
natural. Con la cámara la imagen es de tamaño
reducido, pero su ejecución en tiempos de segundos permite
realizar, con registros
seriados, estudios dinámicos y también, con mayor
tiempo de exposición, una imagen estática.
Definitivamente, todos los logros del centellógrafo lineal
pueden obtenerse también con la cámara gama. Esta
ofrece también la ventaja de estudios dinámicos, lo
cual le otorga una neta superioridad; pero la gran diferencia de
costo de los
equipos explica la más fácil accesibilidad del
centellógrafo lineal, que sigue siendo un arma muy eficaz
de la medicina nuclear para un sin numero de
diagnósticos.
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