Medicina Nuclear: Fundamentos Físicos, Aplicaciones Clínicas y Protección Radiológica

Fichas de vocabulario exhaustivas que cubren los fundamentos físicos de la medicina nuclear, estructura atómica, tipos de radiación, dosimetría, interacción con la materia, instrumentación diagnóstica (SPECT, PET, gammagrafía), terapia metabólica y normas de protección radiológica.

Medicina nuclear

Especialidad médica que utiliza elementos radiactivos con fines diagnósticos, terapéuticos y de investigación, obteniendo información funcional a partir de la radiación emitida desde el interior del organismo hacia el exterior.

Braquiterapia

Tipo de radioterapia interna y tratamiento local en el cual se colocan semillas, listones o cápsulas que contienen una fuente de radiación dentro del cuerpo, directamente en el tumor o cerca de él.

Densidades radiológicas

Escala de visualización en radiología basada en la atenuación tisular de los rayos X, clasificada en cinco niveles: objetos metálicos (muy brillante), calcio (hiperintensa o blanca), agua (gris), grasa (gris más oscura) y aire (hipointensa o negra).

Marcaje

Proceso químico consistente en unir un radionúclido a una molécula afín al órgano diana para dotarlo de especificidad biológica.

Radiofármaco (Radiotrazador)

Compuesto formado por la unión de un radionúclido y un trazador o molécula con afinidad celular, utilizado para registrar procesos biológicos en el organismo.

Número atómico ($Z$)

Número de protones que contiene el núcleo de un átomo, el cual en un átomo eléctricamente neutro coincide también con el número total de electrones.

Número másico ($A$)

Número total de nucleones que componen el núcleo atómico, correspondiente a la suma de protones ($Z$) y neutrones ($N$): $A = Z + N$.

Ion

Átomo desequilibrado eléctricamente por haber ganado electrones (anión, con carga neta negativa) o por haber perdido electrones (catión, con carga neta positiva).

Nucleido

Núcleo atómico caracterizado por un número definido de protones ($Z$), de neutrones ($N$) y por un estado energético específico de agrupación.

Isótopos

Átomos pertenecientes al mismo elemento químico que poseen idéntico número atómico ($Z$) pero diferente número másico ($A$), debido a una cantidad distinta de neutrones en sus núcleos.

Isóbaros

Átomos de diferentes elementos químicos que comparten el mismo número másico ($A$), pero difieren en su número atómico ($Z$) y en su número de neutrones ($N$).

Isótonos

Átomos correspondientes a distintos elementos químicos que presentan idéntica cantidad de neutrones ($N$), pero distinto número atómico ($Z$) y número másico ($A$).

Isómeros nucleares

Núcleos de un mismo elemento con iguales valores de $Z$, $A$ y $N$, que difieren en su estado energético o en la disposición espacial de sus nucleones por tratarse de estados excitados.

Tecnecio-99m ($^{99m}\text{Tc}$)

Isómero nuclear metaestable y emisor gamma puro que emite fotones monocromáticos de $140\,\text{keV}$ con un periodo de semidesintegración de aproximadamente $6\,\text{horas}$, empleado en la gran mayoría de procedimientos diagnósticos de medicina nuclear.

Defecto de masa ($\Delta m$)

Diferencia experimental entre la masa real de un núcleo atómico y la suma de las masas individuales de sus nucleones constituyentes libres: $\Delta m = [Z \cdot m_p + (A - Z)m_n] - M_n$.

Energía de enlace

Energía equivalente a la masa perdida en la formación del núcleo ($\Delta E = \Delta m \cdot c^2$), que determina la estabilidad nuclear y representa la cantidad mínima de energía necesaria para separar el núcleo en sus nucleones individuales.

Radiactividad

Propiedad física por la cual núcleos atómicos inestables sufren transformaciones espontáneas o desintegraciones con emisión de partículas o radiación electromagnética para alcanzar la estabilidad.

Radiación ionizante

Tipo de radiación dotada de energía suficiente para producir iones, de forma directa o indirecta, al interaccionar con los átomos del medio sobre el que actúa.

Fotón (o Quanto)

Unidad elemental o paquete de energía electromagnética desprovisto de masa y de carga eléctrica, cuya energía es directamente proporcional a la frecuencia de su onda asociada ($E = h \cdot \nu$).

Rayos X

Radiaciones electromagnéticas de alta energía producidas a nivel de la corteza atómica por desaceleración o transiciones electrónicas, con energías superiores a los $100\,\text{eV}$.

Rayos gamma ($\gamma$)

Radiación electromagnética de origen nuclear emitida cuando un núcleo inestable pasa de un estado excitado a otro de menor energía, con rangos energéticos habituales entre $10\,\text{keV}$ y $10\,\text{MeV}$.

Transición isomérica

Proceso de decaimiento radiactivo en el cual un núcleo atómico excitado pasa a un estado de menor energía emitiendo el excedente energético únicamente en forma de radiación gamma, sin alterar sus números $Z$ ni $A$.

Desintegración alfa ($\alpha$)

Emisión corpuscular propia de núcleos pesados ($A > 200$) constituida por núcleos de helio ($2\,\text{protones}$ y $2\,\text{neutrones}$), caracterizada por alta carga positiva, elevado poder de ionización y mínimo poder de penetración.

Desintegración beta negativa ($\beta^-$)

Proceso nuclear en el que un neutrón se transmuta en un protón, emitiendo un electrón rápido y un antineutrino; transforma el núcleo en un elemento con idéntico $A$ y un número atómico una unidad mayor ($Z + 1$).

Radiación de frenado

Radiación electromagnética penetrante que se origina secundariamente cuando partículas beta negativas colisionan con materiales de alto número atómico y sufren desviación o desaceleración brusca.

Desintegración beta positiva ($\beta^+$)

Transformación nuclear en la que un protón se convierte en un neutrón dentro de un núcleo con exceso de cargas positivas, emitiendo un positrón y un neutrino, lo que disminuye el número atómico en una unidad ($Z - 1$).

Reacción de aniquilación

Colisión destructiva entre un positrón emitido ($e^+$) y un electrón del medio ($e^-$), cuya masa se convierte en dos fotones gamma de $511\,\text{keV}$ emitidos en la misma dirección pero en sentidos opuestos a $180^\circ$.

Captura electrónica

Proceso nuclear competitivo con la emisión $\beta^+$ en el que el núcleo absorbe un electrón de una capa interna (K o L) para unirse a un protón formando un neutrón y emitiendo un neutrino, seguido de la emisión de rayos X característicos.

Excitación atómica

Interacción en la que se transfiere a un electrón orbital una cantidad de energía menor o igual a su energía de enlace, haciéndolo saltar a una capa más externa sin desligarse del átomo.

Par iónico

Conjunto formado por el electrón libre arrancado de su orbital y el átomo residual con carga eléctrica positiva que resulta de un suceso de ionización.

Efecto fotoeléctrico

Interacción en la cual un fotón incidente transfiere toda su energía a un electrón de capas internas, provocando su expulsión como fotoelectrón y la absorción completa del fotón inicial.

Efecto Compton

Dispersión inelástica donde un fotón incidente de alta energía choca con un electrón de la capa externa, cediéndole parte de su energía (electrón Compton) y desviándose como un fotón disperso de menor frecuencia.

Producción de pares

Mecanismo de interacción electromagnética donde un fotón pasa cerca del campo nuclear y se materializa en un par electrón-positrón, requiriendo una energía fotónica mínima de $1,022\,\text{MeV}$.

Atenuación

Disminución exponencial de la intensidad de un haz de radiación al atravesar la materia ($I = I_0 \cdot e^{-\mu x}$) debido a fenómenos sucesivos de absorción y dispersión.

Transferencia Lineal de Energía (TLE / LET)

Cantidad de energía que una partícula o haz de radiación deposita localmente en el medio absorbente por unidad de distancia recorrida en su trayecto.

Ionización específica

Número de pares de iones formados por una radiación por cada centímetro ($1\,\text{cm}$) de materia que atraviesa a lo largo de su recorrido.

Actividad radiactiva ($A$)

Tasa instantánea de desintegración nuclear por unidad de tiempo presente en una cantidad determinada de material radiactivo, expresada por la fórmula $A = -\lambda N$.

Becquerelio ($\text{Bq}$)

Unidad de medida de la actividad radiactiva en el Sistema Internacional, correspondiente exactamente a una desintegración nuclear por segundo ($1\,\text{d/s}$).

Curio ($\text{Ci}$)

Unidad histórica de actividad radiactiva equivalente a $3,7 \times 10^{10}\,\text{desintegraciones por segundo}$, con la equivalencia $1\,\text{Bq} = 2,7 \times 10^{-11}\,\text{Ci}$.

Periodo de semidesintegración ($T_{1/2}$)

Tiempo característico que tarda una muestra radiactiva en reducir su número inicial de núcleos activos a la mitad exacta mediante desintegración física.

Decaimiento biológico

Eliminación fisiológica natural de un radiofármaco del cuerpo humano a través de vías excretoras orgánicas, fundamentalmente por el sistema renal o gastrointestinal.

Radioinmunoensayo (RIA)

Procedimiento diagnóstico in vitro desarrollado por Berson y Yallow en 1959 que combina la especificidad de los anticuerpos con la sensibilidad de radionúclidos marcados para cuantificar sustancias en muestras biológicas.

Detección del ganglio centinela

Técnica diagnóstica sin imagen que utiliza una pequeña sonda detectora externa para localizar intraoperatoriamente el primer ganglio de drenaje linfático de una lesión tumoral tras la inyección de un trazador radiactivo.

Gammagrafía

Estudio diagnóstico por imagen planar obtenido al registrar la distribución espacial y temporal de fotones gamma procedentes de un radiotrazador administrado al paciente.

Gammacámara (Cámara de Anger)

Dispositivo detector inventado por Hal Anger en 1958, compuesto por cristales de centelleo y fotomultiplicadores diseñado para captar radiación gamma y generar imágenes de órganos funcionales.

Tomografía Computarizada por Emisión de Fotón Único (SPECT)

Variante tomográfica de la gammagrafía que emplea cabezales rotatorios para registrar cortes volumétricos sin superposición de planos anatómicos, esencial en estudios de perfusión cerebral y miocárdica.

Tomografía por Emisión de Positrones (PET)

Modalidad de imagen molecular tomográfica basada en la detección coincidente de pares de fotones de aniquilación ($511\,\text{keV}$) producidos por radionúclidos emisores de positrones acoplados a biomoléculas.

$^{18}\text{F-FDG}$ (Fluordesoxiglucosa)

Análogo de la glucosa marcado con flúor-18 que queda retenido intracelularmente en tejidos con alta tasa metabólica glicolítica, constituyendo el radiofármaco estándar para estudios PET en oncología.

Radioinmunoterapia (RIT)

Modalidad terapéutica que combina radioterapia metabólica e inmunoterapia al acoplar un radionúclido emisor beta a un anticuerpo monoclonal para irradiar selectivamente células tumorales.

Terapia metabólica

Tratamiento sistémico o dirigido por vía oral o endovenosa que aprovecha la afinidad biológica específica de un radiofármaco emisor beta (como el $^{131}\text{I}$ en patología tiroidea) para concentrar una dosis citotóxica en el tejido enfermo.

Sinoviortesis

Terapia intracavitaria consistente en la inyección de un radiofármaco directamente dentro de la cavidad articular patológica para el tratamiento local de derrames sinoviales.

Normas básicas de radioprotección

Tríada de medidas preventivas fundamentales frente a la radiación externa: maximizar la distancia a la fuente, minimizar el tiempo de exposición e interponer un blindaje adecuado.

Personal profesionalmente expuesto de Categoría A

Trabajadores que pueden recibir dosis superiores a ciertos límites reglamentarios por manipular fuentes no encapsuladas o preparar dosis, obligados a portar dosímetro personal TLD de solapa y dosímetro de muñeca.

Personal profesionalmente expuesto de Categoría B

Trabajadores con menor probabilidad de recibir dosis elevadas en instalaciones radiactivas, cuyo control dosimétrico obligatorio se realiza mediante dosímetro personal TLD de solapa.

Zona de permanencia limitada

Área clasificada con riesgo de exposición externa o contaminación donde no se puede permanecer indefinidamente y sólo se permite el acceso por periodos restringidos, como las habitaciones de terapia metabólica con pacientes ingresados.

Documentos básicos de la instalación radiactiva

Conjunto de cuatro textos normativos obligatorios en un servicio de medicina nuclear: Programa de Garantía de Calidad, Manual de Protección Radiológica, Reglamento de Funcionamiento y Plan de Emergencia.