El tecnecio-99m ( 99mTc ) es un isómero nuclear metaestable del tecnecio-99 (en sí mismo un isótopo del tecnecio ), simbolizado como 99mTc , que se utiliza en decenas de millones de procedimientos de diagnóstico médico anualmente, 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% de su emisión se desintegra en 99 Tc 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 99m Tc. Este tiempo de desintegración más largo permite que el 99Mo se envíe a instalaciones médicas, donde se extrae 99m Tc 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.
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 . [2] En 1970 Seaborg explicó que: [3]
Descubrimos un isótopo de gran interés científico, porque se desintegraba mediante una transición isomérica con emisión de un espectro de líneas de electrones provenientes de una transición de rayos gamma casi completamente convertida internamente [de hecho, sólo el 12% de las desintegraciones se producen por conversión interna] (...) Se trataba de una forma de desintegración radiactiva que nunca se había observado hasta ese momento. Segrè y yo pudimos demostrar que este isótopo radiactivo del elemento con el número atómico 43 se desintegraba con una vida media de 6,6 h [posteriormente actualizada a 6,0 h] y que era el hijo de una radiactividad parental de 67 h [posteriormente actualizada a 66 h], el molibdeno. Más tarde se demostró que esta cadena de desintegración tenía el número másico 99, y (...) la actividad de 6,6 h recibió la designación de 'tecnecio-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 etiquetado como tecnecio-99m. [4] [5]
El 99m Tc 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 Hot Lab Division del Brookhaven National Laboratory , 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 Brookhaven Graphite Research Reactor. [6] Detectaron un contaminante traza que resultó ser 99m Tc, que provenía del 99 Mo 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 telurio-yodo, Tucker y Greene desarrollaron el primer generador de tecnecio-99m en 1958. [7] [8] No fue hasta 1960 que Richards fue el primero en sugerir la idea de usar el tecnecio como trazador médico. [9] [10] [11] [12]
La primera publicación estadounidense que informaba sobre la exploración médica de 99m Tc apareció en agosto de 1963. [13] [14] Sorensen y Archambault demostraron que el 99Mo sin portador inyectado por vía intravenosa se concentraba de manera selectiva y eficiente en el hígado, convirtiéndose en un generador interno de 99m Tc. Después de la acumulación de 99m Tc, pudieron visualizar el hígado utilizando la emisión de rayos gamma de 140 keV.
La producción y el uso médico del 99m Tc se expandieron rápidamente por todo el mundo en la década de 1960, beneficiándose del desarrollo y las mejoras continuas de las cámaras gamma .
Entre 1963 y 1966, numerosos estudios científicos demostraron el uso de 99m Tc como radiotrazador o herramienta de diagnóstico. [15] [16] [17] [18] Como consecuencia, la demanda de 99m Tc creció exponencialmente y en 1966, el Laboratorio Nacional de Brookhaven no pudo hacer frente a la demanda. La producción y distribución de generadores de 99m Tc se transfirieron a empresas privadas. El "generador TechneKow-CS" , el primer generador comercial de 99m Tc, fue producido por Nuclear Consultants, Inc. (St. Louis, Missouri) y Union Carbide Nuclear Corporation (Tuxedo, Nueva York). [19] [20] De 1967 a 1984, se produjo 99 Mo 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 )). [21] El proceso Cintichem originalmente utilizaba U-235 altamente enriquecido al 93% depositado como UO 2 en el interior de un objetivo cilíndrico. [22] [23]
A finales de los años 1970, se extraían semanalmente 200.000 Ci (7,4 × 10 15 Bq) de radiación total del producto de fisión de 20 a 30 cápsulas de HEU bombardeadas por reactores, utilizando el llamado "proceso Cintichem [aislamiento químico]". [24] 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. [25] En 1980, Cintichem, Inc. comenzó la producción/aislamiento de 99 Mo en su reactor, y se convirtió en el único productor estadounidense de 99 Mo durante los años 1980. Sin embargo, en 1989, Cintichem detectó una fuga subterránea de productos radiactivos que llevó al cierre y desmantelamiento del reactor, poniendo fin a la producción comercial de 99 Mo en los EE. UU. [26]
La producción de 99 Mo comenzó en Canadá a principios de los años 1970 y se trasladó al reactor NRU a mediados de esa década. [27] En 1978, el reactor proporcionó tecnecio-99m en cantidades suficientemente grandes que fueron procesadas por la división radioquímica de AECL, que se privatizó en 1988 como Nordion, ahora MDS Nordion . [28] En la década de 1990 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 un coeficiente de reactividad de potencia positivo , llevaron a la cancelación del proyecto en 2008.
Los primeros generadores comerciales de 99m Tc se produjeron en Argentina en 1967, con 99 Mo producido en el reactor RA-1 Enrico Fermi de la CNEA . [29] [30] Además de su mercado interno, la CNEA suministra 99 Mo a algunos países sudamericanos. [31]
En 1967, se llevaron a cabo los primeros procedimientos con 99m Tc en Auckland , Nueva Zelanda . [32] El 99 Mo fue suministrado inicialmente por Amersham, Reino Unido, y luego por la Organización Australiana de Ciencia y Tecnología Nuclear ( ANSTO ) en Lucas Heights, Australia. [33]
En mayo de 1963, Scheer y Maier-Borst fueron los primeros en introducir el uso de 99m Tc para aplicaciones médicas. [13] [34] En 1968, Philips-Duphar (más tarde Mallinckrodt, hoy Covidien ) comercializó el primer generador de tecnecio-99m producido en Europa y distribuido desde Petten, Países Bajos.
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 solo 66 horas, fueron cerrados repetidamente por períodos de mantenimiento prolongados. [35] [36] [37] En mayo de 2009, 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 la finalización de 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 realizar 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 por reparaciones a principios de 2010 y se reinició en septiembre de 2010. [38]
Dos reactores canadienses de reemplazo (ver Reactor MAPLE ) construidos en la década de 1990 se cerraron antes de comenzar a operar, por razones de seguridad. [35] [39] En mayo de 2018 se emitió un permiso de construcción para una nueva instalación de producción que se construirá en Columbia, Missouri. [40]
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) a su estado fundamental a través de 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 99m Tc se desintegra principalmente por emisión gamma, algo menos del 88% del tiempo. ( 99m Tc → 99 Tc + γ) Alrededor del 98,6% de estas desintegraciones gamma dan como resultado rayos gamma de 140,5 keV y el 1,4% restante son rayos gamma de una energía ligeramente superior a 142,6 keV. Estas son las radiaciones que capta una cámara gamma cuando se utiliza 99m Tc como trazador radiactivo para imágenes médicas . El 12% restante aproximadamente de las desintegraciones del 99m Tc se producen por conversión interna , lo que da como resultado 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 ( 99m Tc → 99 Tc + + e − ). Estos electrones de conversión ionizarán la materia circundante como lo harían los electrones de radiación beta , contribuyendo junto con los rayos 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 aproxima a la emisión gamma pura.
La vida media del 99m Tc , 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.
El nucleido original del 99m Tc, el 99 Mo, 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 utilizando blancos de uranio altamente enriquecido (HEU). [41] [42] Se producen cantidades más pequeñas de 99 Mo a partir de uranio poco enriquecido en al menos tres reactores.
La producción de 99Mo mediante activación neutrónica de molibdeno natural o molibdeno enriquecido en 98Mo , [46] es otra ruta de producción, actualmente más pequeña. [47]
La viabilidad de la producción de 99m Tc con el bombardeo de protones de 22 MeV de un objetivo de 100 Mo en ciclotrones médicos se demostró en 1971. [48] La reciente escasez de 99m Tc reavivó el interés en la producción de 99m Tc "instantáneo" mediante bombardeo de protones de objetivos de 100 Mo enriquecidos isotópicamente (>99,5%) después de la reacción 100 Mo(p,2n) 99m Tc. [49] Canadá está poniendo en servicio dichos ciclotrones, diseñados por Advanced Cyclotron Systems , para la producción de 99m Tc en la Universidad de Alberta y la Universidad de Sherbrooke , y está planeando otros en la Universidad de Columbia Británica , TRIUMF , la Universidad de Saskatchewan y la Universidad Lakehead . [50] [51] [52]
Un inconveniente particular de la producción de ciclotrón a través de (p,2n) en 100 Mo es la coproducción significativa de 99g Tc. 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 99m Tc, la cantidad de 99m Tc en relación con 99g Tc continuará disminuyendo, lo que a su vez reducirá la actividad específica de 99m Tc disponible. Se ha informado que el crecimiento interno de 99g Tc, así como la presencia de otros isótopos de Tc, pueden afectar negativamente el etiquetado y/o la formación de imágenes posteriores; [53] sin embargo, el uso de objetivos de 100 Mo de alta pureza, energías de haz de protones específicas y un tiempo de uso apropiado han demostrado ser suficientes para producir 99m Tc a partir de un ciclotrón comparable al de un generador comercial. [54] [55] Se han propuesto objetivos que contienen molibdeno metálico líquido que ayudarían a agilizar el procesamiento, asegurando mejores rendimientos de producción. [56] Un problema particular asociado con la reutilización continua de objetivos de 100 Mo enriquecidos y reciclados es la transmutación inevitable del objetivo, ya que se generan otros isótopos de Mo durante la irradiación y no se pueden eliminar fácilmente después del procesamiento.
Se han investigado otras técnicas de producción de isótopos basadas en aceleradores de partículas. Las interrupciones del suministro de 99 Mo a finales de la década de 2000 y el envejecimiento de los reactores nucleares productores obligaron a la industria a buscar métodos alternativos de producción. [57] Se ha investigado más a fondo el uso de ciclotrones o aceleradores de electrones para producir 99 Mo a partir de 100 Mo mediante reacciones (p, pn) [58] [59] [60] o (γ, n) [61] , respectivamente. La reacción (n, 2n) en 100 Mo produce una sección transversal de reacción más alta para neutrones de alta energía que la de (n, γ) en 98 Mo con neutrones térmicos. [62] En particular, este método requiere aceleradores que generen espectros de neutrones rápidos, como los que utilizan DT [63] u otras reacciones basadas en la fusión, [64] o espalación de alta energía o reacciones de knock out. [65] Una desventaja de estas técnicas es la necesidad de utilizar objetivos enriquecidos con 100 Mo, que son significativamente más caros que los objetivos isotópicos naturales y normalmente requieren el reciclaje del material, lo que puede ser costoso, llevar mucho tiempo y ser arduo. [66] [67]
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 99 Mo, se suministra a los hospitales tras su extracción de los blancos de uranio irradiados con neutrones y su purificación en instalaciones de procesamiento especializadas. [notas 1] [69] 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 99m Tc es de 20-50 μSv/h durante el transporte. [70] La producción de estos generadores disminuye con el tiempo y debe reemplazarse semanalmente, ya que la vida media del 99 Mo sigue siendo de solo 66 horas.
El molibdeno-99 se desintegra espontáneamente en estados excitados de 99 Tc mediante desintegración beta . Más del 87 % de las desintegraciones conducen a laEstado excitado de 142 keV de 99m Tc.
β−
electrón y un
no
mi En el proceso se emiten antineutrinos electrónicos ( 99 Mo → 99m Tc +
β−
+
no
mi). El
β−
Los electrones se protegen fácilmente para su transporte y los generadores de 99m Tc solo presentan riesgos de radiación menores, debido principalmente a los rayos X secundarios producidos por los electrones (también conocidos como Bremsstrahlung ).
En el hospital, el 99m Tc que se forma a través de la desintegración del 99 Mo se extrae químicamente del generador de tecnecio-99m. La mayoría de los generadores comerciales de 99 Mo/ 99m Tc utilizan cromatografía en columna , en la que el 99 Mo en forma de molibdato soluble en agua, MoO 4 2−, se adsorbe sobre alúmina ácida (Al 2 O 3 ). Cuando el 99 Mo se desintegra, forma pertecnetato TcO 4 − , que, debido a su carga única, está menos fuertemente unido a la alúmina. Al hacer pasar una solución salina normal a través de la columna de 99 MoO 4 2− inmovilizado, se eluye el 99m TcO 4 − soluble , lo que da como resultado una solución salina que contiene el 99m Tc como la sal sódica disuelta del pertecnetato . Un generador de tecnecio-99m, que contiene sólo unos pocos microgramos de 99 Mo, puede potencialmente diagnosticar a 10.000 pacientes [ cita requerida ] porque producirá 99m Tc en forma intensa durante más de una semana.
El tecnecio sale del generador en forma de ion pertecnetato, TcO 4 − . 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 99m Tc, 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 exametazime 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. [71]
En 1970, Eckelman y Richards presentaron el primer "kit" que contenía todos los ingredientes necesarios para liberar el 99m Tc, "ordeñado" del generador, en la forma química para ser administrada al paciente. [71] [72] [73] [74]
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 Technetium de Klaus Schwochau enumera 31 radiofármacos basados en 99m Tc para estudios de imagen y funcionales del cerebro , miocardio , tiroides , pulmones , hígado , vesícula biliar , riñones , esqueleto , sangre y tumores . [75] También está disponible una revisión más reciente. [76]
Dependiendo del procedimiento, el 99m Tc se etiqueta (o se une) a un fármaco que lo transporta a su ubicación requerida. Por ejemplo, cuando el 99m Tc 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 glóbulos blancos ( WBC marcados con 99m Tc ) para visualizar los sitios de infección. El 99m Tc 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 99m Tc a 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 a 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 a la radiación del paciente. 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. [77]
El tratamiento diagnóstico con tecnecio-99m provocará exposición a la radiación para 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) ( milicurio o mCi; y megabecquerelios o MBq) para adultos. [78] [79] Estas dosis resultan en exposiciones a la radiación del paciente de alrededor de 10 mSv ( 1000 mrem ), el equivalente a aproximadamente 500 exposiciones a rayos X de tórax . [80] El modelo lineal sin umbral estima que este nivel de exposición a la radiación conlleva un riesgo de por vida de 1 en 1000 de desarrollar un cáncer sólido o leucemia en el paciente. [81] El riesgo es mayor en pacientes más jóvenes y menor en los mayores. [82] 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 una radiación pasiva. Un cónyuge que permanezca constantemente al lado del paciente durante este tiempo podría recibir de esta manera 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 99m Tc 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 debido a que 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 (generalmente pertecnetato), el tecnecio-99m y el tecnecio-99 se eliminan del cuerpo en unos pocos días. [ cita requerida ]
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 99m Tc. En el caso 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 obtener 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. Para 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 una reacción de estas células a un tumor (primario o metastásico) en el hueso. En la exploración cerebral, el 99m Tc se une al agente quelante HMPAO para crear exametazima de tecnecio ( 99m Tc) , 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 corregistro 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 fina. Un ejemplo es la exploración paratiroidea con sestamibi , que se realiza utilizando el radioligando 99m Tc sestamibi , y se puede realizar tanto en máquinas SPECT como SPECT/TC.
La técnica de medicina nuclear comúnmente llamada gammagrafía ósea generalmente utiliza 99m Tc. No debe confundirse con la "densitometría ósea", DEXA , que es una prueba de rayos X de baja exposición que mide la densidad ósea para buscar 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 99m Tc-ácido medrónico 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 (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 requieren una autorización separada para las imágenes SPECT.
La imagen de perfusión miocárdica (MPI) es una forma de imagen cardíaca funcional, utilizada 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) es equivalente a 94 radiografías de tórax. [83]
Para ello se pueden utilizar varios radiofármacos y radionúclidos, cada uno de los cuales proporciona información diferente. En las exploraciones de perfusión miocárdica con 99m Tc, se utilizan los radiofármacos 99m Tc- tetrofosmina (Myoview, GE Healthcare ) o 99m Tc- 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. ( La aminofilina se puede utilizar para revertir los efectos del dipiridamol y el regadenosón). A continuación, la exploración puede realizarse con una gammacámara convencional o con SPECT/CT.
En la ventriculografía cardíaca , se inyecta un radionúclido, generalmente 99m Tc, 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. [83] [84] Expone a los pacientes a menos radiación que los estudios de radiografías de tórax comparables . [84]
Por lo general, el trazador emisor de rayos gamma que se utiliza en las imágenes cerebrales funcionales es el 99m Tc-HMPAO (oxima de hexametilpropilenamina, exametazima ). También se puede utilizar el trazador similar 99m Tc-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 cerebrales fMRI como técnicas para mapear la tasa metabólica regional del tejido cerebral.
Las propiedades radiactivas del 99m Tc se pueden utilizar para identificar los ganglios linfáticos predominantes que drenan un cáncer, como el cáncer de mama o el melanoma maligno . Esto generalmente se realiza en el momento de la biopsia o la resección . El coloide de azufre filtrado marcado con 99m Tc o el tilmanocept de tecnecio (99mTc) se inyectan intradérmicamente alrededor del sitio de la biopsia previsto. La ubicación general del ganglio centinela se determina con el uso de un escáner de mano 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 tinte azul de isosulfán generalmente teñirá de azul cualquier ganglio linfático que esté drenando del área alrededor del tumor. [85]
La inmunogammagrafía incorpora 99m Tc en un anticuerpo monoclonal , una proteína del sistema inmunitario , capaz de unirse a las células cancerosas . Unas horas después de la inyección, se utiliza un equipo médico para detectar los rayos gamma emitidos por el 99m Tc; las concentraciones más altas indican dónde se encuentra el tumor. Esta técnica es particularmente útil para detectar cánceres difíciles de encontrar, como los que afectan a los intestinos . Estos anticuerpos modificados son vendidos por la empresa alemana Hoechst (ahora parte de Sanofi-Aventis ) bajo el nombre de Scintimun . [86]
Cuando el 99m Tc 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 .
Un ion pirofosfato con 99m Tc 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 . [ cita requerida ]
El coloide de azufre de 99m Tc es eliminado por el bazo , lo que permite obtener imágenes de la estructura del bazo. [87]
El pertecnetato se acumula y secreta activamente por las células mucoides de la mucosa gástrica, [88] 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 exploraciones de Meckel. [89]
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. [90] [91] [92]
![{\displaystyle {\ce {^{99\!m}_{43}Tc->[{\ce {\gamma \ 141keV}}][{\ce {6h}}]{}_{43}^{99}Tc->[{\ce {\beta ^{-}\ 249keV}}][211,000\ {\ce {y}}]\overbrace {\underset {(estable)}{^{99}_{44}Ru}} ^{rutenio-99}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8216cabc609fe3a81bc58bb85c664bd852c4c736)
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