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La medicina nuclear es una especialidad médica que emplea sustancias radiactivas en cantidades cuidadosamente controladas con el propósito de diagnosticar, evaluar y, en determinados casos, tratar enfermedades. A diferencia de otras modalidades de diagnóstico por imagen que muestran principalmente la anatomía, la medicina nuclear se centra en el estudio de la función y del metabolismo de los órganos y tejidos. Su principio fundamental consiste en introducir en el organismo un compuesto que contiene un núcleo inestable capaz de emitir radiación detectable desde el exterior del cuerpo.
Un isótopo radiactivo es una variante de un elemento químico cuyo núcleo atómico presenta una configuración energética inestable debido a un desequilibrio entre el número de protones y neutrones. Esta inestabilidad surge cuando las fuerzas nucleares atractivas de corto alcance, responsables de mantener cohesionados a los nucleones, no compensan de manera suficiente las fuerzas repulsivas electrostáticas entre protones. Como consecuencia, el núcleo se encuentra en un estado de exceso energético y tiende espontáneamente a transformarse hacia configuraciones más estables mediante procesos de desintegración radiactiva.
Durante dicha desintegración, el núcleo emite partículas o radiación electromagnética de alta energía, tales como partículas alfa, partículas beta o fotones gamma, con el objetivo de alcanzar un estado de menor energía. Este fenómeno obedece a leyes estadísticas bien definidas y se caracteriza por una vida media específica, que representa el tiempo necesario para que la mitad de los núcleos presentes en una muestra se transformen. El resultado final del proceso es la formación de un núcleo más estable, que puede pertenecer a un elemento diferente si la transformación ha implicado un cambio en el número de protones. En última instancia, la materia evoluciona hacia configuraciones nucleares energéticamente favorables, cesando la emisión radiactiva cuando se alcanza la estabilidad.
Los radioisótopos pueden encontrarse en la naturaleza o generarse mediante procedimientos tecnológicos controlados. En el ámbito natural, ciertos elementos pesados, como el uranio y el torio, poseen núcleos intrínsecamente inestables debido a su elevado número atómico, lo que los conduce a largas cadenas de desintegración radiactiva. Sin embargo, los radioisótopos empleados en medicina rara vez proceden directamente de estas fuentes naturales.
En la práctica clínica, la mayoría de los radionúclidos se producen artificialmente en reactores nucleares o en aceleradores de partículas. En los reactores, la captura de neutrones por núcleos estables induce la formación de isótopos inestables mediante reacciones nucleares controladas. En los ciclotrones, por el contrario, partículas cargadas son aceleradas a altas energías e impactan contra núcleos diana, generando radioisótopos específicos. Esta producción artificial permite seleccionar radionúclidos con propiedades físicas idóneas, como una vida media adecuada y un tipo de emisión conveniente para el diagnóstico, optimizando así la seguridad y la calidad de imagen.
Un radiofármaco es una entidad molecular compuesta por un radionúclido unido químicamente a un compuesto con afinidad biológica específica. El componente farmacológico actúa como vector, dirigiendo el radionúclido hacia tejidos u órganos determinados, mientras que el componente radiactivo permite su detección externa. Esta combinación transforma un proceso fisiológico en una señal medible.
La especificidad tisular se basa en principios de bioquímica y fisiología celular. Diversos órganos presentan mecanismos de transporte, receptores o rutas metabólicas que reconocen selectivamente ciertas moléculas. La glándula tiroides concentra yodo para la síntesis de hormonas tiroideas; el tejido cerebral depende intensamente de la glucosa como fuente energética; el tejido óseo incorpora fosfatos en su matriz mineral; y los capilares pulmonares pueden retener partículas de tamaño determinado por fenómenos mecánicos de filtración. Al unir un radionúclido a estas moléculas o estructuras análogas, se logra que el radiofármaco se acumule en regiones específicas, reflejando procesos funcionales más que meramente anatómicos.
Modalidades
Una vez administrado, generalmente por vía intravenosa, el radiofármaco se distribuye a través del sistema circulatorio hasta alcanzar su órgano diana. Desde esa localización interna, el radionúclido emite radiación que atraviesa los tejidos corporales y puede ser detectada externamente.
La gammacámara es un dispositivo diseñado para captar fotones gamma emitidos desde el interior del cuerpo. Su funcionamiento se basa en la conversión de la energía de los fotones en señales luminosas dentro de un cristal centelleador, que posteriormente se transforman en señales eléctricas. Estas señales se procesan electrónicamente para determinar el punto de origen de la emisión, generando así imágenes que representan la distribución espacial del radiofármaco. De esta manera, la medicina nuclear permite visualizar la función fisiológica en tiempo real.
La tomografía computarizada por emisión de fotón único constituye una evolución técnica que amplía las capacidades de la gammacámara convencional. En este procedimiento, el detector rota alrededor del paciente, adquiriendo múltiples proyecciones bidimensionales desde distintos ángulos. Posteriormente, algoritmos matemáticos de reconstrucción transforman estos datos en un volumen tridimensional.
El resultado es un conjunto de cortes tomográficos que pueden analizarse en cualquier plano espacial, lo que mejora la localización anatómica de las áreas de captación anómala. Esta modalidad proporciona información funcional detallada, especialmente útil en cardiología, neurología y estudios óseos, donde la distribución regional del radiofármaco revela alteraciones fisiopatológicas.
La tomografía por emisión de positrones representa un nivel adicional de sofisticación, ya que explora procesos metabólicos a escala molecular. En este caso, el radionúclido emite positrones, que son antipartículas del electrón. Cuando un positrón interactúa con un electrón del tejido circundante, ambos se aniquilan mutuamente, generando dos fotones gamma que se desplazan en direcciones opuestas. La detección simultánea de estos fotones permite determinar con gran precisión el punto de origen del evento.
Uno de los radiofármacos más utilizados es la fluorodesoxiglucosa, un análogo estructural de la glucosa marcado con un radionúclido emisor de positrones. Dado que muchas células tumorales presentan un metabolismo glucolítico aumentado, captan mayores cantidades de esta sustancia. Por ello, la tomografía por emisión de positrones desempeña un papel central en oncología, tanto en el diagnóstico inicial como en la evaluación de la respuesta terapéutica y la detección de recurrencias o metástasis ocultas. Los tumores que muestran intensa captación se denominan ávidos por la fluorodesoxiglucosa, reflejando su elevada actividad metabólica.
Riesgos y principios de seguridad
Debido a que el radiofármaco se encuentra temporalmente dentro del organismo del paciente, este se convierte en una fuente emisora de radiación hasta que el radionúclido se desintegra o es eliminado. Aunque las dosis empleadas son cuidadosamente calculadas para minimizar riesgos, es fundamental aplicar principios de protección radiológica.
Estos principios se fundamentan en tres pilares: reducir el tiempo de exposición, aumentar la distancia respecto a la fuente emisora y utilizar blindajes adecuados. La intensidad de la radiación disminuye con el cuadrado de la distancia, por lo que incluso pequeños incrementos en la separación reducen significativamente la dosis recibida por el personal sanitario. Estas medidas garantizan un entorno seguro tanto para profesionales como para acompañantes.
En términos generales, los estudios de medicina nuclear suelen implicar dosis de radiación iguales o inferiores a las de otras técnicas diagnósticas basadas en rayos equis, como la tomografía computarizada o la fluoroscopia. Esto se debe a que la actividad administrada está optimizada para obtener información funcional con la menor exposición razonablemente posible.
No obstante, ciertos procedimientos, como los estudios de perfusión miocárdica y la tomografía por emisión de positrones, pueden asociarse a dosis relativamente mayores dentro del espectro de la medicina nuclear. A pesar de ello, el beneficio clínico derivado de la información metabólica y funcional obtenida suele superar ampliamente el riesgo radiológico, especialmente en contextos como la evaluación oncológica o cardiovascular.
Fuente y lecturas recomendadas:
- Herring, W. (2024). Radiología básica: Aspectos fundamentales (5.ª ed.). Elsevier España.
- Bushong, S. C. (2022). Manual de radiología para técnicos: Física, biología y protección radiológica (12.ª ed.). Elsevier.
- Formación en Radiología (FORA), Del Cura Rodríguez, J. L., Aquerreta Beola, J. D., Sendra Portero, F., & Carreira Villamor, J. (2021). Radiología básica: Método programado para el aprendizaje. Editorial Médica Panamericana.
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