I materiali nucleari vengono utilizzati in tutto, dalle scansioni PET alla chemioterapia. JohnnyGreig/Getty Images Negli ospedali o in TV, probabilmente hai visto pazienti sottoposti a radioterapia per il cancro, e medici che ordinano scansioni PET per diagnosticare i pazienti. Questi fanno parte della specialità medica chiamata medicina nucleare . La medicina nucleare utilizza sostanze radioattive per visualizzare il corpo e curare le malattie. Esamina sia la fisiologia (funzionamento) che l'anatomia del corpo per stabilire diagnosi e trattamento.
In questo articolo, spiegheremo alcune delle tecniche e dei termini usati nella medicina nucleare. Imparerai come le radiazioni aiutano i medici a vedere più in profondità all'interno del corpo umano di quanto potrebbero mai.
Un problema con il corpo umano è che è opaco, e guardarsi dentro è generalmente doloroso. Nel passato, la chirurgia esplorativa era un modo comune di guardare all'interno del corpo, ma oggi i medici possono utilizzare una vasta gamma di non invasivo tecniche. Alcune di queste tecniche includono cose come i raggi X, scanner per risonanza magnetica, TAC, ultrasuoni e così via. Ognuna di queste tecniche presenta vantaggi e svantaggi che le rendono utili per diverse condizioni e diverse parti del corpo.
Tecniche di imaging di medicina nucleare dare ai medici un altro modo per guardare all'interno del corpo umano. Le tecniche combinano l'uso del computer, rilevatori, e sostanze radioattive. Queste tecniche includono:
Tutte queste tecniche utilizzano diverse proprietà degli elementi radioattivi per creare un'immagine. Vedi Come funziona la radioattività per i dettagli completi.
L'imaging di medicina nucleare è utile per rilevare:
L'uso di qualsiasi test specifico, o combinazione di test, dipende dai sintomi del paziente e dalla malattia diagnosticata.
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figura 2 PET produce immagini del corpo rilevando le radiazioni emesse da sostanze radioattive. Queste sostanze vengono iniettate nel corpo, e di solito sono etichettati con un atomo radioattivo, come il carbonio-11, fluoro-18, ossigeno-15, o Azoto-13, che ha un breve tempo di decadimento. Questi atomi radioattivi si formano bombardando sostanze chimiche normali con neutroni per creare isotopi radioattivi di breve durata. La PET rileva i raggi gamma emessi nel sito in cui un positrone emesso dalla sostanza radioattiva si scontra con un elettrone nel tessuto ( Figura 1 ).
In una scansione PET, il paziente viene iniettato con una sostanza radioattiva e posto su un tavolo piatto che si muove ad incrementi attraverso un alloggiamento a forma di "ciambella". Questo alloggiamento contiene la matrice circolare del rivelatore di raggi gamma ( figura 2 ), che ha una serie di cristalli di scintillazione, ciascuno collegato a un tubo fotomoltiplicatore. I cristalli convertono i raggi gamma, emesso dal paziente, ai fotoni di luce, ei tubi fotomoltiplicatori convertono e amplificano i fotoni in segnali elettrici. Questi segnali elettrici vengono poi elaborati dal computer per generare immagini. Il tavolo viene quindi spostato, e il processo si ripete, risultante in una serie di immagini di sezioni sottili del corpo sulla regione di interesse (ad esempio cervello, Seno, fegato). Queste immagini a fette sottili possono essere assemblate in una rappresentazione tridimensionale del corpo del paziente.
La PET fornisce immagini del flusso sanguigno o di altre funzioni biochimiche, a seconda del tipo di molecola che è marcata radioattivamente. Per esempio, La PET può mostrare immagini del metabolismo del glucosio nel cervello, o rapidi cambiamenti di attività in varie aree del corpo. Però, ci sono pochi centri PET nel paese perché devono essere situati vicino a un dispositivo acceleratore di particelle che produce i radioisotopi di breve durata utilizzati nella tecnica.
SPETTACOLO è una tecnica simile al PET. Ma le sostanze radioattive utilizzate nella SPECT (Xenon-133, Tecnezio-99, Iodio-123) hanno tempi di decadimento più lunghi rispetto a quelli utilizzati nel PET, ed emettono raggi gamma singoli anziché doppi. La SPECT può fornire informazioni sul flusso sanguigno e sulla distribuzione delle sostanze radioattive nel corpo. Le sue immagini hanno meno sensibilità e sono meno dettagliate delle immagini PET, ma la tecnica SPECT è meno costosa della PET. Anche, I centri SPECT sono più accessibili dei centri PET perché non devono essere situati vicino a un acceleratore di particelle.
Imaging cardiovascolare tecniche utilizzano sostanze radioattive per tracciare il flusso di sangue attraverso il cuore e i vasi sanguigni. Un esempio di una tecnica di imaging cardiovascolare è un stress tallio test , in cui al paziente viene iniettato un composto di tallio radioattivo, esercitato su un tapis roulant, e ripreso con una fotocamera a raggi gamma. Dopo un periodo di riposo, lo studio viene ripetuto senza l'esercizio. Le immagini prima e dopo l'esercizio vengono confrontate per rivelare i cambiamenti nel flusso sanguigno al cuore funzionante. Queste tecniche sono utili per rilevare arterie o arteriole bloccate nel cuore e in altri tessuti.
Scansione ossea rileva la radiazione di una sostanza radioattiva (tecnezio-pp metildifosfato) che, quando iniettato nel corpo, si accumula nel tessuto osseo, poiché il tessuto osseo è bravo ad accumulare composti di fosforo. La sostanza si accumula in aree ad alta attività metabolica, e quindi l'immagine prodotta mostra "punti luminosi" di alta attività e "punti scuri" di bassa attività. La scintigrafia ossea è utile per rilevare tumori, che generalmente hanno un'elevata attività metabolica.
Nei test di imaging di medicina nucleare, le sostanze radioattive iniettate non danneggiano il corpo. I radioisotopi utilizzati nella medicina nucleare decadono rapidamente, in minuti o ore, avere livelli di radiazioni inferiori rispetto a una tipica scansione a raggi X o TC, e vengono eliminati con le urine o con il movimento intestinale.
Ma alcune cellule sono gravemente colpite dalle radiazioni ionizzanti:alfa, beta, gamma e raggi X. Le cellule si moltiplicano a velocità diverse, e le celle che si moltiplicano rapidamente sono colpite più fortemente delle celle standard a causa di due proprietà:
Le cellule che si moltiplicano rapidamente hanno meno tempo per il meccanismo di riparazione di rilevare e correggere gli errori del DNA prima che si dividano, quindi è più probabile che si autodistruggano se corrotti dalle radiazioni nucleari.
Poiché molte forme di cancro sono caratterizzate da cellule in rapida divisione, a volte possono essere trattati con la radioterapia. Tipicamente, fili radioattivi o fiale sono posizionati vicino o intorno al tumore. Per i tumori profondi, o tumori in luoghi inoperabili, i raggi X ad alta intensità sono focalizzati sul tumore.
Il problema con questo tipo di trattamento è che le cellule normali che si riproducono rapidamente possono essere colpite insieme alle cellule anormali. cellule ciliate, cellule che rivestono lo stomaco e l'intestino, le cellule della pelle e le cellule del sangue si riproducono tutte rapidamente, quindi sono fortemente influenzati dalle radiazioni. Questo aiuta a spiegare perché le persone sottoposte a trattamento per il cancro soffrono spesso di perdita di capelli e nausea.
I materiali nucleari sono anche usati per creare traccianti radioattivi che possono essere iniettati nel flusso sanguigno. Una forma di tracciante scorre nel sangue, e consente di visualizzare la struttura dei vasi sanguigni. Questa forma di osservazione consente di rilevare facilmente coaguli e altre anomalie dei vasi sanguigni. Anche, alcuni organi del corpo concentrano alcuni tipi di sostanze chimiche:la ghiandola tiroide concentra lo iodio, quindi iniettando iodio radioattivo nel flusso sanguigno, alcuni tumori della tiroide possono essere rilevati. Allo stesso modo, i tumori cancerosi concentrano i fosfati. Iniettando l'isotopo radioattivo fosforo-32 nel flusso sanguigno, i tumori possono essere rilevati dalla loro maggiore radioattività.
