Fisica Nuclear

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Temas de Física

Temas de Física

Física Nuclear y Medicina
Facundo Ballester y José Manuel Udías
Applications of Physics to Medicine are reviewed in two main areas: Radiotherapy and Nuclear Imaging. The basic principles of external Radiotherapy as well as Brachytherapy, two powerful weapons against tumours, are reviewed. In Nuclear Imaging, SPECT and PET techniques are presented andthe importance of functional imaging provided by Nuclear Medicine is stressed.

1. Introducción e historia
La Física Médica es la rama de la Física que tiene que ver con la aplicación de la Física a la Medicina. Se ocupa principal pero no exclusivamente de la aplicación de las radiaciones ionizantes al diagnóstico y tratamiento de enfermedades. La Física Atómica y Nuclear ha jugado un papelclave durante el siglo XX en el desarrollo de instrumentación, teorías y técnicas aplicadas en este campo. En diagnóstico se usan rayos X de baja energía (Radiología diagnóstica) y rayos γ (Medicina Nuclear). En procedimientos terapéuticos se usan rayos X y rayos γ o electrones de megavoltaje (Radioterapia). La imagen por resonancia magnética (MRI) ha sido otra aportación importante de la FísicaNuclear a la Medicina. Las cuatro sub-especialidades a las que la investigación en Física Atómica y Nuclear han aportado más son las siguientes: (1) Imagen diagnóstica con rayos X. (2) Imagen diagnóstica con radionucleidos. (3) Tratamiento del cáncer con radiaciones ionizantes. (4) Estudio de los riesgos de las radiaciones ionizantes y protección radiológica [1]. El estudio y uso de las radiacionesionizantes en Medicina empezó con tres importantes descubrimientos: los rayos X por W. Roentgen en 1895 (primer premio Nobel de Física, en 1901), la radiactividad natural por H. Becquerel en 1896, y el radio por Pierre y Marie Curie en 1898 [2]. Desde entonces, las radiaciones ionizantes han jugado un papel destacado en Física Atómica y Nuclear, proporcionando las bases para el desarrollo de laRadiología y la Radioterapia como especialidades médicas y de la Física Médica como una especialidad en Física [1]. En Imagen Médica se utilizan radiaciones ionizantes compuestas por fotones (rayos X y radiación γ) de mucha mayor energía que la radiación visible, que son capaces de atravesar los tejidos y que, al ser absorbidas en mayor o menor medida en función de la densidad de los tejidos, permitenobtener imágenes del interior del cuerpo humano. Se pueden obtener imágenes proyectivas (es decir, en dos dimensiones) de los órganos internos del cuerpo con una fuente externa y un detector de rayos X, en la radiografía por rayos X (ver Figura 1). Además de las imágenes obtenidas con fuentes externas, en Imagen Nuclear se utilizan moléculas marcadas con núcleos radioactivos emisores de rayos γ.Dichas moléculas (radiofármacos) se introducen en el paciente para fijarse en distintos órganos según la función biológica del fármaco. La distribución de núcleos radioactivos puede medirse con detectores de radiación que rodeen al paciente. La Imagen
REF Enero-Marzo 2008

Nuclear comenzó a utilizarse a finales de los años 40 y la primera gamma cámara electrónica fue presentada por Anger en 1952[3]. En 1971 se produjo una revolución en Imagen Médica con la implementación de la tomografía computerizada (CT) por la cual Godfrey N. Hounsfield, ingeniero electrónico, y Allan M. Cormack, físico nuclear, recibieron el premio Nobel de Medicina en 1979. La tomografía computerizada permite combinar varias proyecciones en 2D y obtener imágenes tridimensionales de los órganos.

Figura 1. Esquemade la obtención de imagen plana (proyectiva) como mapa de atenuación de los rayos X de la fuente puntual (arriba a la izquierda) recogidos en la placa fotográfica. Abajo a la derecha, resultado obtenido tras revelar la placa.

En los años 80 se generalizaron otras dos técnicas de imagen: la imagen por resonancia magnética nuclear, RMN, más conocida en la actualidad como imagen por resonancia...