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MEDICINA NUCLEAR (MN):

La Medicina Nuclear en algunas escuelas la consideran una subespecialidad de la Medicina Interna, en otras la consideran una subespecialidad de la radiología y otras la consideran una especialidad independiente, la cual se define como la rama de la medicina en la que se utiliza las propiedades de materiales radioactivos (radionúclidos) y estables (fármaco o molécula trasporte) para investigar procesos fisiológicos – bioquímicos normales y anormales, lográndose obtener imágenes de la distribución de estas sustancias (radiofármacos) que permite realizar una evaluación funcional de células, tejidos, órganos y/o sistemas donde el radiofármaco se distribuye.

 

De esta forma, el fármaco actúa como un vehículo que lleva la sustancia radiactiva al tejido diana objeto del estudio.  Los estudios se pueden realizar gracias a que los radiofármacos se incorporan al metabolismo normal del órgano que se quiere estudiar.

 

Las escuelas que la consideran una especialidad se basan en que la MN además del proceso diagnóstico también lleva a cabo proceso terapéutico y de la investigación.

 

El fundamento de la MN consiste en incorporar al organismo bien sea por vía oral, vía IV, inhalado, intratecal, subdérmica o intradérmica  un radiofármaco que es metabolizado por uno o más tejidos (órganos), donde se acumula y emite radiaciones que son detectadas y medidas, obteniéndose una imagen de la distribución del radiofármaco en el tejido que lo captó.

 

Con la MN se puede evaluar de un tejido u órgano:

1.- Su función fisiológica, dependiendo de la velocidad con que capta y acumula un radiofármaco. Las alteraciones funcionales pueden visualizarse en forma anticipada incluso hasta 6 meses antes, que las morfológicas.

2.- Su imagen morfológica – anatómica, dado por la cantidad de radiofármaco acumulado, lo cual depende en gran medida de la figura de mérito (ver adelante).

Tiene de desventaja que el poder de resolución de las imágenes es poca (la imagen mínima perceptible es de 5 mm) comparada con la radiología (que la imagen mínima perceptible es de 0,3 mm).

 

Las técnicas utilizadas para los estudios de medicina nuclear son técnicas no invasivas.

La MN tiene estrecha relación con otras ciencia puras (física, química, electrónica, la cibernética), aplicadas (farmacología, la bioquímica, la fisiología, la anatomía, la histología) y con clínicas como la patología, la radiología, la medicina interna, la oncología, etcétera, en resumen es una especialidad médica de corte trasversal.

 

HISTORIA DE LA MEDICINA NUCLEAR :

No hay un acuerdo claro sobre el nacimiento de la medicina nuclear existiendo tres propuestas:

  • La primera la ubican con del descubrimiento de la radioactividad por Becquerel el 24 de febrero de 1886, con lo cual ya tendría más de 100 años.
  • La segunda, la ubica con la publicación de los estudios de George Hevesy de la absorción, transporte e incorporación del plomo en plantas, lo cual realizó en la revista Bioch (volumen XVII pp 29-35) el 4 de mayo de 1923, con lo cual estaría próxima  a cumplir 100 años.
  • La tercera propuesta, ubica el nacimiento de la medicina nuclear en el Instituto de Estudios Nucleares de Oak Ridge en Tennessee, con la publicación del artículo “Availability of Radicative Isótopos” publicado en la revista “Science” el viernes 14 de febrero de 1946, en la cual se indicaba como se podían obtener isótopos producidos por la división de investigación del Proyecto Manhattan, en Oak Ridge.

 

Tampoco existe unidad en cuanto investigador a quien se le considere el “padre” de la medicina nuclear, compartiéndose este honor entre el Químico y físico Húngaro George Hevesy (1885 - 1966)  como padre de la medicina NUCLEAR (resalta su aporte en el método trazador) y el médico estadunidense Hermann Blumgart (1895 – 1977) como el padre de la MEDICINA nuclear (resalta su aporte en las aplicaciones clínicas y fisiológicas).

 

En cuanto al nombre de Medicina Nuclear, este se le debe a médico radiólogo Marshall Brucer quien fue encargado de dar un viraje hacia el uso pacífico de los radioisótopos y en su posesión como Director médico en 1948 del Instituto de Estudios Nucleares del Laboratorio Nacional de Oak Ridge en Tennessee (nacido del proyecto Manhattan) y adjunto al hospital de Oak Ridge uso la frase “los radioisótopos no están para matar a la gente sino, por el contrario para curar el cáncer mediante la MEDICINA NUCLEAR”.

 

El nacimiento oficial de la especialidad en Colombia data del  28 de julio de 1955 cuando el Dr. Jaime Cortazar utilizó 131I en el Instituto Nacional de Cancerología por primera vez en Colombia para el estudio de la función tiroidea en una paciente, por eso el 28 de Julio se estableció como el día la especialidad de Medicina Nuclear en Colombia. Sin embargo hay registro que el 16 de marzo de 1950 en el Instituto Nacional de Cancerología el Dr. Mario Gaitán Yanguas aplicó por primera vez en Colombia un radionúclido (198Au a una paciente con ascitis de origen oncológico).

 

Se consideran los pioneros de la MN en Colombia:

  • Dr. Jaime Cortazar,
  • Dr. Mario Gaitán Yanguas y
  • Dr. Jaime Ahumada.

 

Debido a que la medicina nuclear es una especialidad médica de corte trasversal, la cual tiene estrecha relación con ciencia puras (física, química, electrónica, cibernética, etc.), ciencias aplicadas (farmacología, la bioquímica, la fisiología, la anatomía, la histología, etc.) y con muchas de las especialidades y subespecialidades medicas clínicas y quirúrgicas (patología, la radiología, la medicina interna, la oncología, la urología, la cirugía, la gastroenterología, la cardiología etcétera), es difícil realizar un listado completo de los descubrimientos, las investigaciones e las invenciones que han permitido el desarrollo de la MN hasta nuestros días, eventos estos que han sido muy numerosos y desarrollados en forma vertiginosa en los últimos 50 años; sin embargo intentaré realizar un listado con los hechos más importantes. Damos crédito al médico residente de medicina nuclear Dr. César Augusto García Q. quien realizó la revisión bibliográfica que permite poner a disposición de la comunidad médica y público en general está completa revisión del tema.

 

Listado cronológico de los principales acontecimientos relacionados:

  • Wilhelm Conrad Röentgen describió los rayos X en noviembre 8 de 1895 (Premio nobel física en 1901).
  • Antoine Henri Becquerel descubrió la capacidad que tenían las sales de uranio de emitir rayos que impresionaban papel fotográfico (capacidad que era llamada fosforescencia) así estuviera protegida por una placa en febrero 24 de 1896 (Premio nobel de física en 1903).
  • Marie y Pierre Curie describieron el fenómeno de la radiactividad natural (1898) y descubrieron el radio y el polonio (Premio nobel de física en 1903).
  • Niels Bohr, propuso las bases del átomo, explicando que la masa se concentra en el núcleo con los electrones alrededor en órbitas (1.913)
  • Ernest Rutherford y F. Soddy, en Cambridge, desarrollaron en concepto de desintegración alfa y beta, así como el concepto de la transformación de un elemento en otro lo cual llamaron isotopo, en 1913 (Premio nobel de química en 1921).
  • A. Einstein, presentó la teoría de la relatividad en la Academia de Ciencias Prusiana el 25 noviembre de 1.915.
  • Gilbert Lewis, propuso el modelo de Lewis del átomo en 1.916.
  • George Hevesy (Q) y F. Paneth, llevaron a cabo la primera utilización de trazadores en la exploración biológica, evidenciando la captación y distribución de isótopos de plomo en plantas, en 1923.
  • Gilbert Lewis, definió el término de fotón, para la menor unidad de energía radiante en 1.926.
  • Hans Geiger y Walter Müller, desarrollaron un tubo (Tubo G-M) que contenía un gas inerte a baja presión con un electrodo en cada extremo que detectaba radiación (gamma y Rx) y partículas (alfa y beta) produciendo pulsos eléctricos, era pocos sensible y eficiente con la radiación gamma, en 1928.
  • Hermann Blumgart y Otto C. Weiss, realizaron en el Boston City Hospital y el Departamento de Medicina de la U. de Harvard, el primer estudio diagnóstico de utilidad clínica en humanos con 128Bi, estudiando la velocidad de la sangre, determinando el tiempo que tardaba el trazador inyectado en un brazo en llegar al otro brazo, encontrando diferencias entre pacientes sanos y con falla cardiaca, utilizando el tubo G-M, en 1.928.
  • Ernest Orlando Lawrence construye en la U. de California el primer ciclotrón acelerador de partículas en 1931.
  • J. Chadwick, descubre el neutrón en 1.932.
  • Carl Anderson, (físico), descubre el positrón en los rayos cósmicos en 1.932.
  • Frédéric Joliot-Curie e Iréne Joliot-Curie, Descubrimiento de la radioactividad artificial, realizaron la primera producción de un radionúclido artificial, 30P, bombardeando aluminio con neutrones de una fuente de radio – berilio, en 1934 (Premio nobel de química en 1935).
  • George Hevesy y  0. Chievitz (MD), publicaron en la revista “Nature” descubrimientos sobre el metabolismo óseo utilizando por primera vez el radionúclido (32P), en septiembre de 1.935.
  • Hamilton y Stone, en California, utilizaron por primera vez el 24Na en el tratamiento de la leucemia en 1.936.
  • J.H. Lawrence y Berkeley,   utilizaron por primera vez el 32P en el tratamiento de la leucemia y policitemia vera en 1.936.
  • Carlo Perrier y Emilio Segre, llevaron a cabo la síntesis del primer elemento químico artificial sintetizado al que llamaron Tecnecio (derivado del griego “technetos” que quiere decir artificial), inicialmente como 95Tc y 97Tc, en el año 1937.
  • A. Roberts y S. Evans, así como  J. G. Hamilton y M.H. Soley  realizaron simultáneamente estudios de fisiología de la tiroides usando radioisótopos de yodo (131I) en 1938.
  • S. Hertz, administró  128I a conejos evidenciando que la tiroides concentraba 9 veces más el radiotrazador que el hígado, en 1938.
  • Otto Hanh y Fritz Strassman, químicos alemanes, logran realizar por primera vez la fisión del Uranio-235, en 1.939.
  • Saul Hertz y Arthur Roberts, utilizaron por primera vez el 131I en el tratamiento del hipertiroidismo en el Hospital General de Massachusetts en 1941.
  • Enrico Fermi, logra la primera reacción de fisión en cadena automantenida y controlada, siendo el principio del funcionamiento de los reactores nucleares (desarrollado dentro del proyecto Manhattan), en 1942
  • G. Hevesy, llevo a cabo estudios moleculares de los ácidos nucleicos utilizando el radiotrazador 32P, siendo el pionero del estudio de  los radionúclidos por lo que es considerado el padre de la medicina nuclear (reconocido por la AEMN) y recibió el premio Novel de Química, en 1943.
  • Frantz, realizó el primer tratamiento de cáncer de tiroides en un niño pos-tiroidectomía, en 1943.
  • Oppenheimer y Enrico Fermi, desarrollan el primer reactor nuclear (desarrollado dentro del proyecto Manhattan), en 1944
  • Uso paliativo en derrame plural y ascitis por malignidades, con coloides marcados con  32P o 198Au, usado por primera vez en 1945.
  • E. Fermi, logra desarrollar la primera reacción nuclear en cadena controlada y automantenida con la construcción del primer reactor nuclear en diciembre de 1946.
  • Oak Ridge National Laboratory,  permite la disponibilidad comercial para uso médico de los radionúclidos 32P, 24Na y 131I, en 1946.
  • Low-Beer BVA y Bell HG, evidenciaron una captación aumentada del 32P por tumores de mama, cerebrales e intraoculares, en 1946.
  • Sam Seidlin publicó en el Journal of the American Medical Association el tratamiento de cáncer de tiroides con yodo radiactivo en diciembre de 1946.
  • Prinzmetal, usando 24Na y un tubo G-M registró el llamado radiocardiograma en el cual determinó el tiempo de circulación entre el VI y VD, en 1.948.
  • Engstedt, realizo la primera gammagrafía de medula ósea utilizando coloides marcados con 198Au, en 1948.
  • Benedict Cassen, diseño y construyó el primer contador de centelleo en la U. de California (los Ángeles) el cual era un tubo fotomultiplicador del centelleo de la radiación ionizante, que convertía en energía y luego dibujaba en un papel, en 1949.
  • Nylin y Celander, en Estocolmo utilizando 32P determinaron el gasto cardiaco, en 1950.
  • Storaasli y  Maxfield, utilizaron 32P para el tratamiento de metástasis óseas (que fue rápidamente abandonado por la aplasia medular que causa), en 1950.
  • W. Sweet y G. Brownell (físico), en el Hospital General de Massachusetts, desarrollaron el antecesor de la cámara de PET (con un equipo conformado con 2 detectores de yoduro de sodio (NaI) opuestos), y utilizando 74As (desintegración B+ o por emisión de positrones) pudieron obtener imágenes la concentración del radiotrazador en un tumor cerebral, en 1950.
  • W. Sweet (MD), publicó por primera vez en el NEJM una imagen de PET cerebral en dic de 1.951.
  • Reed y Willard Frank Libby Construcción del Scanner con cristal de centelleo de yoduro sódico, que permite realizar las primeras gammagrafías en 1951
  • El término “Medicina Nuclear” sustituye al de “Medicina Atómica” que se había empleado hasta entonces en el año 1952.
  • L.G. Larson, utilizaron por primera vez el 32P en el tratamiento de micosis fungoide en 1.952.
  • Love y Carr et al. iniciaron los estudios cardiovasculares al evidenciar la captación del  K, 86Rb y 131Cs y detectando infartos experimentales en animales, en 1954.
  • Lars Jonsson y Ragnhult, en Estocolmo desarrollaron el primer scanner cuerpo entero en 1953, y se ealizan las primeras imágenes de escintigrafia en 1955
  • Taplin y Winter, realizaron el primer renograma usando didrasto (que luego fue reemplazado por hipurán) marcado con 131I en 1.956
  • David Kuhl, desarrollo las películas de rayos X que detectaba la radioactividad y se impresionaba con
  • Hal Oscar Anger (Ing. electrónico), construyó la primera cámara gammagráfica o cámara de centelleo en 1958.
  • Taplin, utilizando albumina humana marcada con 131I, realizó la primera perfusión pulmonar en 1960.
  • Sinovectomias con coloides marcados con  32P, 90Y y 198Au, se realizaron por primera vez en 1960.
  • Gynning, Cederqvist y Fleming, utilizaron 32P, 45Ca y 85Sr para realizar gammagrafía ósea en busca de detectar metástasis óseas, en 1961.
  • P.V. Harper, en la Laboratorio Nacional de Argonne (EU) obtuvo el 99mTc y lo propuso como  trazador con cualidades ideales y con la posibilidad de unión a diversos fármacos, en 1962.
  • David E. Kuhl y Roy Q.  Edwards, introducen el concepto de tomográfica longitudinal y transaxial que luego aplican a la tomografía computarizada por emisión de un fotón, en 1963.
  • Taplin, utilizando  133Xe, realizó la primera ventilación pulmonar en 1965.
  • Muehllehner, fue el primero que utilizó una cámara de Anger para investigar un enfoque tomográfico transaxial para lo cual usó una silla giratoria colocada frente a una cámara de Anger estática, en 1968.
  • Subramanian & McAfee, realizaron la primera gammagrafía ósea con derivados de los difosfonatos marcados con 99mTc, en 1971.
  • Bröchner – Mortensen: realizó el primer renograma con el radiofármaco 51Cr-EDTA en 1.972.
  • Michael E. Phelps (Q), construyó el primer el primer escáner de PET, como un prototipo con diseño hexagonal, en la U. de Washington, llamado Positrón Emisión Transaxial Tomography - PETT I (que no fue exitoso), en 1.973
  • El 89Sr, es utilizado para el dolor óseo oncológico, por primera vez en 1.974
  • Budinger y Gullberg, usaron una silla rotatoria frente a una cámara de Anger para realizar un SPECT, en 1974.
  • Michael E. Phelps y Ed Hoffman, en la U. de Washington, construyeron el PETT II y luego el primer PET para uso en humanos llamado PETT III  (con éxito) en 1.975.
  • Strauss, introdujo el 201Tl en estudios cardiovasculares en 1975.
  • David Kuhl, diseño un tomógrafo (llamado Mark II) que poseía dos detectores de centello con movimiento de rotación, en 1976.
  • Louis Sokoloff, Alfred Wolf y Joanna Fowler, desarrollaron la FDG en 1976.
  • Ronald J. Jaszczak, desarrolló el primer SPECT de cuerpo entero que usaba múltiples cámaras Anger, en 1977.
  • Godfrey Hounsfield y Alan Cormack, recibieron el premio Nobel por el desarrollo de la TC que
  • D. W. Townsend en la Universidad de Pittsburgh lideró la implementación del primer PET/CT para uso clínico en el año de 1998.
  • Bruce Hasegawa de la Universidad de California en San Francisco (UCSF) ideo la imagen de fusión con SPECT y CT, en 1.999..

A continuación se presenta la secuencia cronológica que ha permitió desarrollar las actuales cámaras gammagráficas, el SPECT y el PET (esta secuencia es extraída de la anterior lista).

 

HISTORIA DE LAS GAMMACAMARAS PLANARES, EL SPECT Y EL SPEC-CT.

  • Hans Geiger y Walter Müller, desarrollaron un tubo (Tubo G-M) que contenía un gas inerte a baja presión con un electrodo en cada extremo que detectaba radiación (gamma y Rx) y partículas (alfa y beta) produciendo pulsos eléctricos, era pocos sensible y eficiente con la radiación gamma, en 1928.
  • Benedict Cassen, diseño y construyó el primer contador de centelleo en la U. de California (los Ángeles) el cual era un tubo fotomultiplicador del centelleo de la radiación ionizante, que convertía en energía y luego dibujaba en un papel, en 1949.
  • Reed y Willard Frank Libby Construcción del Scanner con cristal de centelleo de yoduro sódico, que permite realizar las primeras gammagrafías en 1951
  • Lars Jonsson e Inger Ragnhult, en Estocolmo desarrollaron el primer scanner cuerpo entero en 1953 y se realizan las primeras imágenes de escintigrafia en 1955
  • Hal Oscar Anger (Ing. electrónico), construyó la primera cámara gammagráfica o cámara de centelleo en 1958.
  • David E. Kuhl y Roy Q.  Edwards, introducen el concepto de tomográfica longitudinal y transaxial que luego aplican a la tomografía computarizada por emisión de un fotón, en 1963.
  • Muehllehner, fue el primero que utilizó una cámara de Anger para investigar un enfoque tomográfico transaxial para lo cual usó una silla giratoria colocada frente a una cámara de Anger estática, en 1968.
  • Budinger y Gullberg, usaron una silla rotatoria frente a una cámara de Anger para realizar un SPECT, en 1974.
  • David Kuhl, diseño un tomógrafo (llamado Mark II) que poseía dos detectores de centello con movimiento de rotación, en 1976.
  • Ronald J. Jaszczak, desarrolló el primer SPECT de cuerpo entero que usaba múltiples cámaras Anger, en 1977.
  • Godfrey Hounsfield y Alan Cormack, recibieron el premio Nobel por el desarrollo de la TC que empleaba los rayos x, en 1979.
  • Bruce Hasegawa de la Universidad de California en San Francisco (UCSF) ideo la imagen de fusión con SPECT y CT.

 

HISTORIA DEL PET Y DEL PET-CT:

  • W. Sweet y G. Brownell (físico), en el Hospital General de Massachusetts, desarrollaron el antecesor de la cámara de PET (con un equipo conformado con 2 detectores de yoduro de sodio (NaI) opuestos), y utilizando 74As (desintegración B+ o por emisión de positrones) pudieron obtener imágenes la concentración del radiotrazador en un tumor cerebral, en 1950.
  • W. Sweet (MD), publicó por primera vez en el NEJM una imagen de PET cerebral en dic de 1.951.
  • Michael E. Phelps (Q), construyó el primer el primer escáner de PET, como un prototipo con diseño hexagonal, en la U. de Washington, llamado Positrón Emisión Transaxial Tomography - PETT I (que no fue exitoso), en 1.973
  • Michael E. Phelps y Ed Hoffman, en la U. de Washington, construyeron el PETT II y luego el primer PET para uso en humanos llamado PETT III  (con éxito) en 1.975.
  • Godfrey Hounsfield y Alan Cormack, recibieron el premio Nobel por el desarrollo de la TC que empleaba los rayos x, en 1979.
  • D. W. Townsend en la Universidad de Pittsburgh lideró la implementación del primer PET/CT para uso clínico en el año de 1998.