Aplicații în medicină

Radioizotopi şi radiofarmaceutice

Aplicaţiile ştiinţei nucleare sunt larg răspândite în medicină, îndeosebi ca metode de diagnoză şi tratament. Numeroase tehnici de medicină nucleară au la bază substanţe care conţin radioizotopi, denumite curent substanţe radiofarmaceutice.

Radiofarmaceuticele acţionează în principal ca substanţe trasoare. O gamă largă de compuşi specifici corpului uman pot fi puşi în evidenţă şi urmăriţi prin intermediul substanţelor radiofarmaceutice. O substanţă radiofarmaceutică este, în principiu, un compus chimic obişnuit care a fost “marcat” radioactiv şi al cărui traseu poate fi astfel urmărit cu dispozitive de măsurare a radiaţiei.

De asemenea, radioizotopii pot fi utilizaţi la evaluarea permeabilităţii membranei celulare, la determinarea activităţii anumitor organe etc. Odată ajunşi în organism, distribuţia compuşilor “marcaţi” radioactiv este monitorizată printr-o reţea de detectoare gamma plasate în jurul pacientului. Datele colectate sunt procesate de computer, iar medicii interpretează rezultatele: concentraţii mari de compuşi marcaţi radioactiv în interiorul sau în jurul unui organ indică hiperactivitate, iar concentraţiile scăzute pot indica o hipoactivitate a organului respectiv.

Imagistica de rezonanţă magnetică are la bază vibraţiile pe care le produc nucleele când sunt bombardate cu unde radio într-un câmp magnetic (Rezonanţa Magnetică Nucleară – RMN).

Imagistica de rezonanţă magnetică este utilizată ca un instrument analitic în scanarea diferitelor părţi ale corpului, cu predilecţie în scanarea creierului.

De asemenea, se pot obţine imagini de rezoluţie avansată ale diferitelor ţesuturi din organismul uman, mult mai precise decât prin tomografia computerizată (CAT) sau prin ecografie (cu ajutorul ultrasunetelor). Rezoluţia imaginilor de rezonanţă magnetică este una dintre cele mai avansate, de ordinul 0,5-1 mm.

O instalaţie de imagistică RMN este alcătuită dintr-un cilindru gol la interior în care este plasat pacientul. Pereţii cilindrului sunt străbătuţi de o bobină cu reactanţă foarte mare. Când bobina este alimentată cu energie electrică, un câmp magnetic foarte puternic, concentrat în centrul cilindrului, asigură rezonanţa nucleelor din zonele investigate ale organismului. Semnalele detectate sunt convertite în imagini prin intermediul computerului, iar imaginile finale sunt interpretate de către medicii specialişti.

Substanţe trasoare

Radioizotopii emit radiaţii, care pot fi detectate şi măsurate, utilizând detectoare specifice (Geiger, cu scintilatie etc.). Detectarea radiaţiilor emise permite localizarea cu precizie a radioizotopilor şi a traseului străbătut de aceştia.

Tehnica poartă denumirea de tracing iar radioizotopii utilizati astfel se numesc substanţe trasoare (tracers).

Această tehnică poate fi utilizată pentru a determina circulaţia unui compus în corpul plantelor sau animalelor. Aceasta se realizează prin administrarea radioizotopului (în alimente sau injectabil), urmată de monitorizarea parcursului acestuia în interiorul plantei sau organismului.

Terapia prin iradiere

Celulele canceroase cu multiplicare rapidă sunt şi ele sensibile la radiaţii. Regimuri de iradiere riguros determinate (fascicule foarte înguste, concentrate pe zonele afectate) pot distruge celulele canceroase, cu efecte secundare controlabile la nivelul întregului organism.

Radiaţia mai poate fi utilizată la sterilizarea instrumentarului chirurgical reutilizabil din spitale, prin iradierea bacteriilor şi viruşilor, îndeosebi în cazul materialelor sensibile la căldură şi abur, precum şi la sterilizarea sângelui destinat transfuziilor.

Tomografia de emisie

SPET

Tehnica single photon emission tomography (SPET) presupune administrarea unei substanţe radiofarmaceutice în corpul pacientului, urmată de rotirea unui detector de radiaţii în jurul pacientului, pentru a detecta din diferite unghiuri radiaţia emisă de organism. Aceste achiziţii de date la diferite unghiuri sunt prelucrate de computer, rezultând imaginile pe care le interpretează medicul de specialitate.

CAT

Computer aided tomography (CAT) – conceptul general de achiziţie şi prelucrare de date prin rotirea unui detector în jurul pacientului, pentru a detecta radiaţia emisă la unghiuri diferite poartă denumirea de tomografie computerizată. În acest sens, SPET poate fi considerată o variantă de CAT.

PET

O nouă metodă foarte eficienta de diagnostic medical este Tomografia Pozitronica (Positron Emission Tomography-PET), care permite obţinerea unor imagini morfo-functionale de mare rezoluţie, bazate pe captarea unui radiotrasor în funcţie de metabolismul diferitelor organe şi structuri.

Metoda constă în marcarea unor substanţe biologice (de ex. glucoză, aminoacizi, ligandoreceptori etc.), cu izotopi care emit pozitroni (11C, 18F, 13N, 15O), după care materialul marcat este introdus în organismul bolnavului, urmând stabilirea imaginii distribuţiei acestuia.

Dezintegrarea beta a izotopilor face ca un pozitron emis să interacţioneze în interiorul corpului cu un electron, rezultând două cuante gamma.

Imagistica de fuziune PET-CT (emisie tomografica de pozitroni)/ CT (tomograf computerizat) poate localiza exact afecţiunea şi poate spune cu precizie despre ce patologie este vorba. În cazul cancerului, celulele canceroase încep de la nivelul unei gene care îşi modifică comportamentul şi determină o creştere celulară anarhică. Celulele canceroase au nevoie de suport energetic mai mare decât o celulă normală, care este asigurat de glucoză.

Cu ajutorul PET-CT se introduce în corp glucoza marcată de un izotop, care se împrăştie în tot organismul, iar leziunea apare ca o pată albă, fierbinte. Până acum, pacientul făcea examenul CT sau RMN, iar cu ajutorul substanţei de contrast se observa o pată la un organ, dar acest examen nu-i spunea chirurgului unde trebuie să intervină şi dacă celula este canceroasă sau nu. Cu ajutorul PET/CT putem depista cancerul înainte să ajungă la nivelul ţesuturilor, adică cu patru-şase ani înainte de a se manifesta, celula canceroasa putând fi astfel identificată şi omorâtă. Se distrug numai celulele patologice, de aceea tehnica a căpătat numele de „radioterapie ţintită”.

Principalele aplicaţii ale metodei imagistice PET-CT:

• depistarea, în faza incipientă, a cancerelor primitive şi metastazice;
• diagnosticul de malignitate al tumorilor
• evaluarea eficienţei chimioterapiei şi radioterapiei în oncologie, prin aprecierea metabolismului ţesuturilor restante
• aplicaţii neinvazive în diagnosticul bolilor cardiovasculare, cu rezultate superioare coronarografiei
• boli psihice si neurologice (Alzheimer, demenţa senilă etc.)
• determinari septice nelocalizabile prin alte metode