Tecnecio-99m

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El tecnecio-99m (99mTc) es un isómero nuclear metaestable del tecnecio-99 (un isótopo del tecnecio), simbolizado como 99mTc, que se utiliza en decenas de millones de procedimientos de diagnóstico médico cada año, lo que lo convierte en el radioisótopo médico más utilizado en el mundo.

El tecnecio-99m se utiliza como trazador radiactivo y puede detectarse en el cuerpo mediante equipos médicos (cámaras gamma). Es muy adecuado para esta función, ya que emite rayos gamma fácilmente detectables con una energía fotónica de 140 keV (estos fotones de 8,8 pm tienen aproximadamente la misma longitud de onda que los emitidos por los equipos de diagnóstico por rayos X convencionales) y su vida media para la emisión gamma es de 6,0058 horas (lo que significa que el 93,7% se desintegra en 99Tc en 24 horas). La vida media física relativamente "corta" del isótopo y su vida media biológica de 1 día (en términos de actividad y metabolismo humanos) permiten procedimientos de escaneo que recopilan datos rápidamente pero mantienen baja la exposición total a la radiación del paciente. Las mismas características hacen que el isótopo no sea adecuado para uso terapéutico.

El tecnecio-99m se descubrió como un producto del bombardeo de molibdeno con ciclotrones. Este procedimiento produjo molibdeno-99, un radionúclido con una vida media más larga (2,75 días), que se desintegra en 99mTc. Este tiempo de desintegración más largo permite que el 99Mo se envíe a instalaciones médicas, donde se extrae 99mTc de la muestra a medida que se produce. A su vez, el 99Mo se crea generalmente de forma comercial mediante la fisión de uranio altamente enriquecido en un pequeño número de reactores nucleares de investigación y prueba de materiales en varios países.

Historia

Discovery

En 1938, Emilio Segrè y Glenn T. Seaborg aislaron por primera vez el isótopo metaestable tecnecio-99m, tras bombardear molibdeno natural con deuterones de 8 MeV en el ciclotrón de 37 pulgadas (940 mm) del laboratorio de Radiación de Ernest Orlando Lawrence. En 1970 Seaborg explicó que:

descubrimos un isótopo de gran interés científico, porque se descayó por medio de una transición isomerica con emisión de un espectro de línea de electrones provenientes de una transición de rayos gamma casi completamente convertido internamente. [realmente, sólo el 12% de las desintegraciones son por conversión interna] (...) Esta era una forma de desintegración radiactiva que nunca se había observado antes de este momento. Segrè y yo pudimos demostrar que este isótopo radiactivo del elemento con el número atómico 43 decaído con una media vida de 6.6 h [más tarde actualizado a 6.0 h] y que era la hija de un 67-h [más actualizado a 66 h] molibdeno padre radioactividad. Esta cadena de desintegración se mostró más tarde con la masa número 99, y (...) la actividad de 6.6 h adquirió la denominación 'tecnetium-99m.

Más tarde, en 1940, Emilio Segrè y Chien-Shiung Wu publicaron los resultados experimentales de un análisis de los productos de fisión del uranio-235, incluido el molibdeno-99, y detectaron la presencia de un isómero del elemento 43 con una vida media de 6 horas, posteriormente denominado tecnecio-99m.

Aplicaciones médicas tempranas en los Estados Unidos

Una inyección de tecnetio contenida en una jeringa blindada
El 99mTc siguió siendo una curiosidad científica hasta la década de 1950, cuando Powell Richards se dio cuenta del potencial del tecnecio-99m como radiotrazador médico y promovió su uso entre la comunidad médica. Mientras Richards estaba a cargo de la producción de radioisótopos en la División de Laboratorio Caliente del Laboratorio Nacional de Brookhaven, Walter Tucker y Margaret Greene estaban trabajando en cómo mejorar la pureza del proceso de separación del producto hijo eluido de vida corta, el yodo-132, de su progenitor, el telurio-132 (con una vida media de 3,2 días), producido en el Reactor de Investigación de Grafito de Brookhaven. Detectaron un contaminante traza que resultó ser 99mTc, que provenía de 99Mo y seguía al telurio en la química del proceso de separación de otros productos de fisión. Basándose en las similitudes entre la química del par padre-hija de telurio y yodo, Tucker y Greene desarrollaron el primer generador de tecnecio-99m en 1958. No fue hasta 1960 que Richards fue el primero en sugerir la idea de utilizar el tecnecio como trazador médico.

La primera publicación estadounidense que informaba sobre la exploración médica de 99mTc apareció en agosto de 1963. Sorensen y Archambault demostraron que el 99Mo sin portador inyectado por vía intravenosa se concentraba de forma selectiva y eficiente en el hígado, convirtiéndose en un generador interno de 99mTc. Después de la acumulación de 99mTc, pudieron visualizar el hígado utilizando la emisión de rayos gamma de 140 keV.

Expansión mundial

La producción y el uso médico del 99mTc se expandieron rápidamente por todo el mundo en la década de 1960, beneficiándose del desarrollo y las mejoras continuas de las cámaras gamma.

América

Entre 1963 y 1966, numerosos estudios científicos demostraron el uso del 99mTc como radiotrazador o herramienta de diagnóstico. Como consecuencia, la demanda de 99mTc creció exponencialmente y en 1966, el Laboratorio Nacional de Brookhaven no pudo satisfacerla. La producción y distribución de generadores de 99mTc se transfirieron a empresas privadas. El "generador TechneKow-CS", el primer generador comercial de 99mTc, fue producido por Nuclear Consultants, Inc. (St. Louis, Missouri) y Union Carbide Nuclear Corporation (Tuxedo, Nueva York). De 1967 a 1984, el 99Mo se produjo para Mallinckrodt Nuclear Company en el Reactor de Investigación de la Universidad de Missouri (MURR).

Union Carbide desarrolló activamente un proceso para producir y separar isótopos útiles como el 99Mo de los productos de fisión mixtos que resultaron de la irradiación de objetivos de uranio altamente enriquecido (HEU) en reactores nucleares desarrollados entre 1968 y 1972 en las instalaciones de Cintichem (anteriormente el Centro de Investigación de Union Carbide construido en el bosque Sterling en Tuxedo, Nueva York (41°14′6.88″N 74°12′50.78″O / 41.2352444, -74.2141056)). El proceso Cintichem originalmente utilizaba U-235 altamente enriquecido al 93%, depositado como UO2 en el interior de un blanco cilíndrico.

A finales de los años 1970, se extraían semanalmente 200.000 Ci (7,4×1015 Bq) de radiación total del producto de fisión de 20 a 30 cápsulas de HEU bombardeadas por reactores, utilizando el llamado proceso de "aislamiento químico" Cintichem. La instalación de investigación con su reactor de investigación tipo piscina de 5 MW de 1961 se vendió posteriormente a Hoffman-LaRoche y se convirtió en Cintichem Inc. En 1980, Cintichem, Inc. comenzó la producción/aislamiento de 99Mo en su reactor, y se convirtió en el único productor estadounidense de 99Mo durante los años 1980. Sin embargo, en 1989, Cintichem detectó una fuga subterránea de productos radiactivos que provocó la parada y el desmantelamiento del reactor, poniendo fin a la producción comercial de 99Mo en los EE.UU.

La producción de 99Mo comenzó en Canadá a principios de los años 70 y se trasladó al reactor NRU a mediados de esa década. En 1978, el reactor proporcionó tecnecio-99m en cantidades suficientemente grandes para que fueran procesadas por la división radioquímica de AECL, que se privatizó en 1988 como Nordion, ahora MDS Nordion. En los años 90 se planeó una sustitución del antiguo reactor NRU para la producción de radioisótopos. El Experimento Multipropósito de Física Aplicada en Red (MAPLE) fue diseñado como una instalación dedicada a la producción de isótopos. Inicialmente, se construirían dos reactores MAPLE idénticos en Chalk River Laboratories, cada uno capaz de abastecer el 100% de la demanda mundial de isótopos médicos. Sin embargo, los problemas con el reactor MAPLE 1, en particular su coeficiente de reactividad positivo, llevaron a la cancelación del proyecto en 2008.

Los primeros generadores comerciales de 99mTc se produjeron en Argentina en 1967, con 99Mo producido en el reactor RA-1 Enrico Fermi de la CNEA. Además de su mercado interno, la CNEA suministra 99Mo a algunos países sudamericanos.

Oceanía

En 1967, se llevaron a cabo los primeros procedimientos con 99mTc en Auckland, Nueva Zelanda. El 99Mo fue suministrado inicialmente por Amersham, Reino Unido, y luego por la Organización Australiana de Ciencia y Tecnología Nuclear (ANSTO) en Lucas Heights, Australia.

Europa

En mayo de 1963, Scheer y Maier-Borst fueron los primeros en introducir el uso de 99mTc para aplicaciones médicas. En 1968, Philips-Duphar (posteriormente Mallinckrodt, hoy Covidien) comercializó el primer generador de tecnecio-99m producido en Europa y distribuido desde Petten, Países Bajos.

Shortage

La escasez mundial de tecnecio-99m surgió a finales de la década de 2000 debido a que dos reactores nucleares antiguos (NRU y HFR) que proporcionaban alrededor de dos tercios del suministro mundial de molibdeno-99, que tiene una vida media de sólo 66 horas, fueron cerrados repetidamente para realizar largos períodos de mantenimiento. En mayo de 2009, la empresa Atomic Energy of Canada Limited anunció la detección de una pequeña fuga de agua pesada en el reactor NRU que permaneció fuera de servicio hasta que se completaron las reparaciones en agosto de 2010.

Tras la observación de chorros de burbujas de gas liberados de una de las deformaciones de los circuitos primarios de agua de refrigeración en agosto de 2008, el reactor HFR se detuvo para una investigación exhaustiva de seguridad. En febrero de 2009, NRG recibió una licencia temporal para operar el HFR sólo cuando fuera necesario para la producción de radioisótopos médicos. El HFR se detuvo para reparaciones a principios de 2010 y se reinició en septiembre de 2010.

Dos reactores canadienses de reemplazo (ver Reactor MAPLE) construidos en la década de 1990 se cerraron antes de comenzar a funcionar por razones de seguridad. En mayo de 2018 se emitió un permiso de construcción para una nueva instalación de producción que se construirá en Columbia, Missouri.

Propiedades nucleares

El tecnecio-99m es un isómero nuclear metaestable, como lo indica la "m" después de su número másico 99. Esto significa que es un nucleido en un estado excitado (metaestable) que dura mucho más de lo habitual. El núcleo finalmente se relajará (es decir, se desexcitará) hasta su estado fundamental mediante la emisión de rayos gamma o electrones de conversión interna. Ambos modos de desintegración reorganizan los nucleones sin transmutar el tecnecio en otro elemento.

El 99mTc se desintegra principalmente por emisión gamma, algo menos del 88% del tiempo. (99mTc → 99Tc + γ) Alrededor del 98,6% de estas desintegraciones gamma dan lugar a rayos gamma de 140,5 keV y el 1,4% restante a rayos gamma de una energía ligeramente superior, de 142,6 keV. Estas son las radiaciones que capta una cámara gamma cuando se utiliza el 99mTc como trazador radiactivo para la obtención de imágenes médicas. El 12% restante, aproximadamente, de las desintegraciones del 99mTc se produce por conversión interna, lo que da lugar a la expulsión de electrones de conversión interna de alta velocidad en varios picos agudos (como es típico de los electrones de este tipo de desintegración) también a unos 140 keV (99mTc → 99Tc+ + e−). Estos electrones de conversión ionizarán la materia circundante como lo harían los electrones de radiación beta, contribuyendo junto con los electrones gamma de 140,5 keV y 142,6 keV a la dosis total depositada.

La emisión gamma pura es el modo de desintegración deseable para la obtención de imágenes médicas porque otras partículas depositan más energía en el cuerpo del paciente (dosis de radiación) que en la cámara. La transición isomérica metaestable es el único modo de desintegración nuclear que se acerca a la emisión gamma pura.

La vida media del 99mTc de 6,0058 horas es considerablemente más larga (por 14 órdenes de magnitud, al menos) que la de la mayoría de los isómeros nucleares, aunque no es única. Esta sigue siendo una vida media corta en relación con muchos otros modos conocidos de desintegración radiactiva y se encuentra en el medio del rango de vidas medias de los radiofármacos utilizados para la obtención de imágenes médicas.

Después de la emisión gamma o la conversión interna, el tecnecio-99 en estado fundamental resultante se desintegra con una vida media de 211.000 años en rutenio-99 estable. Este proceso emite radiación beta suave sin rayos gamma. Esta baja radiactividad de los productos derivados es una característica deseable para los radiofármacos.

Producción

Producción de 99 Mo en reactores nucleares

Radiación de neutrones de objetivos de uranio-235

El nucleido original del 99mTc, el 99Mo, se extrae principalmente con fines médicos a partir de los productos de fisión creados en blancos de uranio-235 irradiados con neutrones, la mayoría de los cuales se producen en cinco reactores de investigación nuclear en todo el mundo que utilizan blancos de uranio altamente enriquecido (HEU). Se producen cantidades más pequeñas de 99Mo a partir de uranio poco enriquecido en al menos tres reactores.

reactores nucleares que producen 99Mo de 235U objetivos. El año indica la fecha de la primera crítica del reactor.
Tipo Reactor Ubicación Objetivo/Fuel Año
Principales productoresNRU (Decommissioned)CanadáHEU/LEU1957
BR2BélgicaHEU/HEU1961
SAFARI-1SudáfricaLEU/LEU1965
HFRPaíses BajosHEU/LEU1961
Reactor de Osiris (decomisado 2015)FranciaLEU/HEU1966
Productores regionalesOPALAustraliaLEU/LEU2006
MPR RSG-GASIndonesiaLEU/LEU1987
RA-3ArgentinaLEU/LEU1961
MARIAPoloniaHEU/HEU1974
LVR-15República ChecaHEU/HEU1957

Neutron activation of 98Mo

La producción de 99Mo mediante la activación neutrónica del molibdeno natural o del molibdeno enriquecido en 98Mo es otra vía de producción, actualmente más pequeña.

Producción de 99mTc/99 Mo en aceleradores de partículas

Producción de "Instant" 99mTc

La viabilidad de la producción de 99mTc con el bombardeo de protones de 22 MeV de un objetivo de 100Mo en ciclotrones médicos se demostró en 1971. La reciente escasez de 99mTc reavivó el interés en la producción de 99mTc "instantáneo" mediante bombardeo de protones de objetivos de 100Mo isotópicamente enriquecidos (>99,5%) tras la reacción 100Mo(p,2n)99mTc. Canadá está poniendo en funcionamiento ciclotrones de este tipo, diseñados por Advanced Cyclotron Systems, para la producción de 99mTc en la Universidad de Alberta y la Universidad de Sherbrooke, y está planeando instalar otros en la Universidad de Columbia Británica, TRIUMF, la Universidad de Saskatchewan y la Universidad de Lakehead.

Un inconveniente particular de la producción de ciclotrones a través de (p,2n) en 100Mo es la coproducción significativa de 99gTc. El crecimiento interno preferencial de este nucleido ocurre debido a la vía de sección transversal de reacción más grande que conduce al estado fundamental, que es casi cinco veces mayor en el máximo de la sección transversal en comparación con el metaestable a la misma energía. Dependiendo del tiempo requerido para procesar el material objetivo y la recuperación de 99mTc, la cantidad de 99mTc en relación con 99gTc continuará disminuyendo, lo que a su vez reducirá la actividad específica de 99mTc disponible. Se ha informado que el crecimiento interno de 99gTc, así como la presencia de otros isótopos de Tc, pueden afectar negativamente el etiquetado y/o la formación de imágenes posteriores; Sin embargo, el uso de blancos de 100Mo de alta pureza, energías de haz de protones específicas y un tiempo de uso apropiado han demostrado ser suficientes para producir 99mTc a partir de un ciclotrón comparable al de un generador comercial. Se han propuesto blancos que contienen molibdeno de metal líquido que ayudarían a agilizar el procesamiento, asegurando mejores rendimientos de producción. Un problema particular asociado con la reutilización continua de blancos de 100Mo reciclados y enriquecidos es la transmutación inevitable del blanco, ya que se generan otros isótopos de Mo durante la irradiación y no se pueden eliminar fácilmente después del procesamiento.

Rutas indirectas de producción de 99Mo

Se han investigado otras técnicas de producción de isótopos basadas en aceleradores de partículas. Las interrupciones del suministro de 99Mo a finales de la década de 2000 y el envejecimiento de los reactores nucleares en producción obligaron a la industria a buscar métodos alternativos de producción. Se ha investigado más a fondo el uso de ciclotrones o aceleradores de electrones para producir 99Mo a partir de 100Mo mediante reacciones (p,pn) o (γ,n), respectivamente. La reacción (n,2n) en 100Mo produce una sección transversal de reacción más alta para neutrones de alta energía que la de (n,γ) en 98Mo con neutrones térmicos. En particular, este método requiere aceleradores que generen espectros de neutrones rápidos, como los que utilizan D-T u otras reacciones basadas en la fusión, o reacciones de espalación o knock out de alta energía. Una desventaja de estas técnicas es la necesidad de utilizar blancos enriquecidos con 100Mo, que son significativamente más caros que los blancos isotópicos naturales y normalmente requieren el reciclado del material, lo que puede ser costoso, lento y arduo.

Generadores de Technetium-99m

La corta vida media del tecnecio-99m, de 6 horas, hace imposible su almacenamiento y encarece enormemente su transporte. En su lugar, su nucleido original, el 99Mo, se suministra a los hospitales tras su extracción de los blancos de uranio irradiados con neutrones y su purificación en instalaciones de procesamiento especializadas. Se envía por empresas radiofarmacéuticas especializadas en forma de generadores de tecnecio-99m a todo el mundo o se distribuye directamente al mercado local. Los generadores, conocidos coloquialmente como vacas de molibdeno, son dispositivos diseñados para proporcionar protección contra la radiación durante el transporte y minimizar el trabajo de extracción realizado en el centro médico. Una tasa de dosis típica a 1 metro del generador de 99mTc es de 20-50 μSv/h durante el transporte. La producción de estos generadores disminuye con el tiempo y debe reemplazarse semanalmente, ya que la vida media del 99Mo sigue siendo de sólo 66 horas.

El molibdeno-99 se desintegra espontáneamente en estados excitados de 99Tc mediante desintegración beta. Más del 87 % de las desintegraciones conducen al estado excitado de 99mTc de 142 keV. A
β−
 electrón y un
ν
e antineutrinos electrónicos se emiten en el proceso (99Mo → 99mTc +
β−
 +

e). El
β−
 Los electrones se protegen fácilmente para su transporte y los generadores de 99mTc solo presentan riesgos de radiación menores, principalmente debido a los rayos X secundarios producidos por los electrones (también conocidos como Bremsstrahlung).

En el hospital, el 99mTc que se forma a través de la desintegración del 99Mo se extrae químicamente del generador de tecnecio-99m. La mayoría de los generadores comerciales de 99Mo/99mTc utilizan cromatografía en columna, en la que el 99Mo en forma de molibdato soluble en agua, MoO42−, se adsorbe sobre alúmina ácida (Al2O3). Cuando el 99Mo se desintegra, forma pertecnetato TcO4−, que, debido a su carga única, está menos unido a la alúmina. Al introducir una solución salina normal a través de la columna de 99MoO42− inmovilizado, se eluye el 99mTcO4− soluble, lo que da como resultado una solución salina que contiene el 99mTc como sal sódica disuelta del pertecnetato. Un generador de tecnecio-99m, que contiene solo unos pocos microgramos de 99Mo, puede diagnosticar potencialmente a 10.000 pacientes porque producirá 99mTc en forma intensa durante más de una semana.

Escintigrafía de tecnetio de un cuello de un paciente de enfermedad de Graves

Preparación

El tecnecio sale del generador en forma de ion pertecnetato, TcO4−. El estado de oxidación del Tc en este compuesto es +7. Esto es directamente adecuado para aplicaciones médicas solo en exploraciones óseas (es absorbido por osteoblastos) y algunas exploraciones tiroideas (es absorbido en lugar del yodo por los tejidos tiroideos normales). En otros tipos de exploraciones que dependen del 99mTc, se agrega un agente reductor a la solución de pertecnetato para reducir el estado de oxidación del tecnecio a +3 o +4. En segundo lugar, se agrega un ligando para formar un complejo de coordinación. El ligando se elige para que tenga afinidad por el órgano específico al que se dirige. Por ejemplo, el complejo exametazima de Tc en estado de oxidación +3 puede atravesar la barrera hematoencefálica y fluir a través de los vasos del cerebro para obtener imágenes del flujo sanguíneo cerebral. Otros ligandos incluyen sestamibi para imágenes de perfusión miocárdica y mercapto acetil triglicina para la exploración MAG3 para medir la función renal.

Usos médicos

En 1970, Eckelman y Richards presentaron el primer "kit" que contenía todos los ingredientes necesarios para liberar el 99mTc, "ordeñado" del generador, en la forma química que se debe administrar al paciente.

El tecnecio-99m se utiliza en 20 millones de procedimientos médicos nucleares de diagnóstico cada año. Aproximadamente el 85% de los procedimientos de diagnóstico por imágenes en medicina nuclear utilizan este isótopo como trazador radiactivo. El libro de Klaus Schwochau, Tecnecio, enumera 31 radiofármacos basados en 99mTc para estudios funcionales y de imágenes del cerebro, el miocardio, la tiroides, los pulmones, el hígado, la vesícula biliar, los riñones, el esqueleto, la sangre y los tumores. También está disponible una revisión más reciente.

Dependiendo del procedimiento, el 99mTc se etiqueta (o se une) a un fármaco que lo transporta a la ubicación requerida. Por ejemplo, cuando el 99mTc se une químicamente a la exametazima (HMPAO), el fármaco puede atravesar la barrera hematoencefálica y fluir a través de los vasos del cerebro para obtener imágenes del flujo sanguíneo cerebral. Esta combinación también se utiliza para marcar los glóbulos blancos (99mWBC marcados con Tc) para visualizar los sitios de infección. El 99mTc sestamibi se utiliza para obtener imágenes de perfusión miocárdica, que muestra qué tan bien fluye la sangre a través del corazón. Las imágenes para medir la función renal se realizan uniendo el 99mTc a la mercaptoacetil triglicina (MAG3); este procedimiento se conoce como exploración MAG3.

El tecnecio-99m (Tc-99m) puede detectarse fácilmente en el cuerpo mediante equipos médicos porque emite rayos gamma de 140,5 keV (que son aproximadamente la misma longitud de onda que emiten los equipos de diagnóstico de rayos X convencionales) y su vida media para la emisión gamma es de seis horas (lo que significa que el 94% de su desintegración en 99Tc en 24 horas). Además, prácticamente no emite radiación beta, lo que mantiene baja la dosis de radiación. Su producto de desintegración, 99Tc, tiene una vida media relativamente larga (211.000 años) y emite poca radiación. La corta vida media física del 99mTc y su vida media biológica de 1 día, junto con sus otras propiedades favorables, permiten que los procedimientos de escaneo recopilen datos rápidamente y mantengan baja la exposición total del paciente a la radiación. Químicamente, el tecnecio-99m se concentra selectivamente en el estómago, la tiroides y las glándulas salivales, y se excluye del líquido cefalorraquídeo; al combinarlo con perclorato se elimina su selectividad.

Efectos secundarios de radiación

El tratamiento diagnóstico con tecnecio-99m implica la exposición a la radiación de técnicos, pacientes y transeúntes. Las cantidades típicas de tecnecio administradas para pruebas de inmunogammagrafía, como las pruebas SPECT, varían de 400 a 1100 MBq (11 a 30 mCi) (milicurios o mCi; y megabecquerelios o MBq) para adultos. Estas dosis dan como resultado exposiciones a la radiación del paciente de alrededor de 10 mSv (1000 mrem), el equivalente a unas 500 exposiciones a radiografías de tórax. El modelo lineal sin umbral estima que este nivel de exposición a la radiación conlleva un riesgo de 1 en 1000 de desarrollar un cáncer sólido o leucemia en el paciente durante toda su vida. El riesgo es mayor en pacientes más jóvenes y menor en los mayores. A diferencia de una radiografía de tórax, la fuente de radiación está dentro del paciente y la llevará consigo durante unos días, exponiendo a otras personas a la radiación de segunda mano. De esta manera, un cónyuge que permanezca constantemente al lado del paciente durante este tiempo podría recibir una milésima parte de la dosis de radiación del paciente.

La corta vida media del isótopo permite realizar procedimientos de escaneo que recopilan datos rápidamente. El isótopo también tiene un nivel de energía muy bajo para un emisor de rayos gamma. Su energía de ~140 keV lo hace más seguro para su uso debido a la ionización sustancialmente reducida en comparación con otros emisores de rayos gamma. La energía de los rayos gamma del 99mTc es aproximadamente la misma que la radiación de una máquina de rayos X de diagnóstico comercial, aunque la cantidad de rayos gamma emitidos da como resultado dosis de radiación más comparables a los estudios de rayos X como la tomografía computarizada.

El tecnecio-99m tiene varias características que lo hacen más seguro que otros isótopos posibles. Su modo de desintegración gamma puede detectarse fácilmente con una cámara, lo que permite el uso de cantidades más pequeñas. Y como el tecnecio-99m tiene una vida media corta, su rápida desintegración en el mucho menos radiactivo tecnecio-99 da como resultado una dosis total de radiación relativamente baja para el paciente por unidad de actividad inicial después de la administración, en comparación con otros radioisótopos. En la forma administrada en estas pruebas médicas (normalmente pertecnetato), el tecnecio-99m y el tecnecio-99 se eliminan del cuerpo en unos pocos días.

Técnica de escaneo 3-D: SPECT

La tomografía computarizada por emisión monofotónica (SPECT) es una técnica de obtención de imágenes de medicina nuclear que utiliza rayos gamma. Puede utilizarse con cualquier isótopo emisor de rayos gamma, incluido el 99mTc. En el uso del tecnecio-99m, el radioisótopo se administra al paciente y los rayos gamma que escapan inciden sobre una gammacámara en movimiento que calcula y procesa la imagen. Para adquirir imágenes SPECT, la gammacámara se gira alrededor del paciente. Las proyecciones se adquieren en puntos definidos durante la rotación, normalmente cada tres a seis grados. En la mayoría de los casos, se utiliza una rotación completa de 360° para obtener una reconstrucción óptima. El tiempo que se tarda en obtener cada proyección también es variable, pero lo habitual es que sean entre 15 y 20 segundos. Esto da un tiempo total de exploración de entre 15 y 20 minutos.

El radioisótopo tecnecio-99m se utiliza predominantemente en exploraciones óseas y cerebrales. En las exploraciones óseas, el ion pertecnetato se utiliza directamente, ya que es absorbido por los osteoblastos que intentan curar una lesión esquelética o (en algunos casos) como reacción de estas células a un tumor (primario o metastásico) en el hueso. En las exploraciones cerebrales, el 99mTc se une al agente quelante HMPAO para crear exametazima de tecnecio (99mTc), un agente que se localiza en el cerebro según el flujo sanguíneo regional, lo que lo hace útil para la detección de accidentes cerebrovasculares y enfermedades demenciales que disminuyen el flujo y el metabolismo cerebral regional.

Más recientemente, la gammagrafía con tecnecio-99m se ha combinado con la tecnología de registro conjunto de TC para producir exploraciones SPECT/TC. Estas emplean los mismos radioligandos y tienen los mismos usos que la exploración SPECT, pero pueden proporcionar una localización tridimensional aún más precisa de los tejidos de alta captación, en los casos en que se necesita una resolución más precisa. Un ejemplo es la exploración paratiroidea con sestamibi, que se realiza utilizando el radioligando 99mTc sestamibi, y se puede realizar tanto en máquinas SPECT como SPECT/TC.

Escaneos de huesos

La técnica de medicina nuclear comúnmente llamada gammagrafía ósea generalmente utiliza 99mTc. No debe confundirse con la "densitometría ósea", DEXA, que es una prueba de rayos X de baja exposición que mide la densidad ósea para detectar osteoporosis y otras enfermedades en las que los huesos pierden masa sin actividad de reconstrucción. La técnica de medicina nuclear es sensible a las áreas de actividad de reconstrucción ósea inusual, ya que el radiofármaco es absorbido por las células osteoblásticas que forman el hueso. Por lo tanto, la técnica es sensible a las fracturas y la reacción ósea a los tumores óseos, incluidas las metástasis. Para una gammagrafía ósea, se inyecta al paciente una pequeña cantidad de material radiactivo, como 700–1100 MBq (19–30 mCi) de ácido medrónico-99mTc y luego se escanea con una cámara gamma. El ácido medrónico es un derivado del fosfato que puede intercambiar lugares con el fosfato óseo en regiones de crecimiento óseo activo, anclando así el radioisótopo a esa región específica. Para ver lesiones pequeñas (de menos de 1 centímetro (0,39 pulgadas)), especialmente en la columna vertebral, puede ser necesaria la técnica de imágenes SPECT, pero actualmente en los Estados Unidos, la mayoría de las compañías de seguros exigen una autorización por separado para las imágenes SPECT.

Imágenes por perfusión miocárdica

La imagen de perfusión miocárdica (MPI) es una forma de imagen cardíaca funcional que se utiliza para el diagnóstico de la cardiopatía isquémica. El principio subyacente es que, en condiciones de estrés, el miocardio enfermo recibe menos flujo sanguíneo que el miocardio normal. La MPI es uno de los varios tipos de prueba de esfuerzo cardíaco. Como prueba de esfuerzo nuclear, la exposición media a la radiación es de 9,4 mSv, que, en comparación con una radiografía de tórax típica de 2 vistas (0,1 mSv), equivale a 94 radiografías de tórax.

Para ello se pueden utilizar varios radiofármacos y radionúclidos, cada uno de los cuales proporciona información diferente. En las exploraciones de perfusión miocárdica con 99mTc, se utilizan los radiofármacos 99mTc-tetrofosmina (Myoview, GE Healthcare) o 99mTc-sestamibi (Cardiolite, Bristol-Myers Squibb). A continuación, se induce estrés miocárdico, ya sea mediante ejercicio o farmacológicamente con adenosina, dobutamina o dipiridamol (Persantine), que aumentan la frecuencia cardíaca, o con regadenosón (Lexiscan), un vasodilatador. (Se puede utilizar aminofilina para revertir los efectos del dipiridamol y el regadenosón). A continuación, la exploración se puede realizar con una gammacámara convencional o con SPECT/CT.

Ventriculografía cardiaca

En la ventriculografía cardíaca, se inyecta un radionúclido, generalmente 99mTc, y se toman imágenes del corazón para evaluar el flujo a través de él, para evaluar la enfermedad de la arteria coronaria, la enfermedad cardíaca valvular, las enfermedades cardíacas congénitas, la miocardiopatía y otros trastornos cardíacos. Como prueba de esfuerzo nuclear, la exposición media a la radiación es de 9,4 mSv, que en comparación con una radiografía de tórax típica de 2 vistas (0,1 mSv) es equivalente a 94 radiografías de tórax. Expone a los pacientes a menos radiación que los estudios de radiografías de tórax comparables.

Imagen cerebral funcional

Por lo general, el trazador emisor de rayos gamma que se utiliza en la obtención de imágenes cerebrales funcionales es el 99mTc-HMPAO (oxima de hexametilpropileno amina, exametazima). También se puede utilizar el trazador similar 99mTc-EC. Estas moléculas se distribuyen preferentemente en las regiones de alto flujo sanguíneo cerebral y actúan para evaluar el metabolismo cerebral a nivel regional, en un intento de diagnosticar y diferenciar las diferentes patologías causales de la demencia. Cuando se utilizan con la técnica SPECT 3-D, compiten con las exploraciones FDG-PET cerebrales y las exploraciones fMRI cerebrales como técnicas para mapear la tasa metabólica regional del tejido cerebral.

Identificación centinela-nodo

Las propiedades radiactivas del 99mTc se pueden utilizar para identificar los ganglios linfáticos predominantes que drenan un cáncer, como el cáncer de mama o el melanoma maligno. Esto se realiza generalmente en el momento de la biopsia o la resección. El coloide de azufre filtrado marcado con 99mTc o el tilmanocept de tecnecio (99mTc) se inyectan intradérmicamente alrededor del sitio de la biopsia prevista. La ubicación general del ganglio centinela se determina con el uso de un escáner portátil con una sonda de sensor gamma que detecta el trazador marcado con tecnecio-99m que se inyectó previamente alrededor del sitio de la biopsia. Al mismo tiempo, se realiza una inyección de azul de metileno o azul de isosulfán para teñir de azul visiblemente cualquier ganglio que drene. Luego se realiza una incisión sobre el área de mayor acumulación de radionúclidos y se identifica el ganglio centinela dentro de la incisión mediante inspección; El colorante azul de isosulfán generalmente tiñe de azul los ganglios linfáticos que drenan del área alrededor del tumor.

Inmunoscintigraphy

La inmunogammagrafía incorpora el 99mTc en un anticuerpo monoclonal, una proteína del sistema inmunitario, capaz de unirse a las células cancerosas. Unas horas después de la inyección, se utilizan equipos médicos para detectar los rayos gamma emitidos por el 99mTc; las concentraciones más altas indican dónde se encuentra el tumor. Esta técnica es especialmente útil para detectar cánceres difíciles de encontrar, como los que afectan a los intestinos. Estos anticuerpos modificados son comercializados por la empresa alemana Hoechst (ahora parte de Sanofi-Aventis) bajo el nombre de Scintimun.

Etiquetas de la piscina de sangre

Cuando el 99mTc se combina con un compuesto de estaño, se une a los glóbulos rojos y, por lo tanto, se puede utilizar para mapear trastornos del sistema circulatorio. Se utiliza comúnmente para detectar sitios de sangrado gastrointestinal, así como la fracción de eyección, anomalías del movimiento de la pared cardíaca, derivaciones anormales y para realizar ventriculografías.

Pirofosfato por daño cardíaco

Un ion pirofosfato con 99mTc se adhiere a los depósitos de calcio en el músculo cardíaco dañado, lo que lo hace útil para medir el daño después de un ataque cardíaco.

Colloide de azufre para escaneo de bazo

El coloide de azufre de 99mTc es eliminado por el bazo, lo que permite obtener imágenes de su estructura.

Meckel's diverticulum

El pertecnetato se acumula y secreta activamente en las células mucoides de la mucosa gástrica y, por lo tanto, el tecnetato (VII) radiomarcado con Tc99m se inyecta en el cuerpo cuando se busca tejido gástrico ectópico como el que se encuentra en un divertículo de Meckel con gammagrafías de Meckel.

Pulmonar

El aerosol de inhalación de carbono marcado con tecnecio-99m (Technegas) está indicado para la visualización de la ventilación pulmonar y la evaluación de la embolia pulmonar.

Véase también

  • Cholescintigraphy
  • Isotopes of technetium
  • Equilibrio transitorio

Notas

  1. ^ El 99Tc formado por decaimiento 99Mo y 99mTc durante el tiempo del procesamiento se elimina, junto su isómero 99mTc, al final del proceso de fabricación del generador.

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Más lectura

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  • simulador de producción 99mTc – OIEA


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