Introducción
La Física Nuclear estudia los núcleos atómicos, sus propiedades y las fuerzas que actúan entre sus constituyentes, así como la radioactividad.
La radioactividad es un fenómeno natural por el que un núcleo atómico emite uno o varios tipos de partículas convirtiendose a un estado de menor energía. Los tipos más frecuentes son las desintegraciones a, b, y g , así como la fisión y fusión. El hecho de que un núcleo se desintegre emitiendo partículas tiene diversas aplicaciones y es indispensable en la medicina.
Usos Médicos
La radioactividad es uno de los fenómenos físicos que presenta más aplicaciones a la medicina moderna; esto se conoce como medicina nuclear, que utiliza cantidades muy pequeñas de sustancias radioactivas, o radiofármacos, para examinar la función y estructura de un órgano.
Esta rama de la radiología se utiliza a menudo para ayudar a diagnosticar y tratar anomalías muy temprano en la progresión de una enfermedad, como un cáncer.
Debemos comenzar por entender que la estructura de los átomos, sobre todo de los más complejos, no es estable; su composición puede alterarse por medio de la emisión espontánea de una partícula α (alfa), una β+ (beta positiva), una β- (beta negativa) o una γ (gamma), liberándose de esta manera una cantidad de energía que le permite lograr una configuración de mayor estabilidad.
Una partícula α es un átomo de helio doblemente ionizado, es decir, es un nucleo de heli0, su carga es 2+. Una partícula β+ es un positrón, una partícula igual al electrón pero de carga positiva, mientras que la β- es un electrón cuya carga eléctrica es 1-. Finalmente, una partícula γ es un fotón, esto es, energía electromagnética.
La actividad de una muestra de material radioactivo es la proporción en la que los núcleos de sus átomos constituyentes se desintegran.
Si N es el número total de núcleos de la muestra radioactiva en un detrminado instante, la actividad R de la muestra está dada por:
R=dN/dt
R se mide en Curies (Ci), un Ci equivale a 3.70X1010 desintegraciones por seg.
La mayor parte de las emisiones de elementos radioactivos son partículas beta y rayos gamma. Como las partículas beta no son muy penetrantes, el cuerpo las absorbe facilmente y en generl su uso en diagnosis es reducido.
Para detrminar la cantidad de radiación en el cuerpo se usan diferentes tipos de detectores de acuerdo con el tipo de radiación emitida, como son el tubo fotomultiplicador, el detector de centelleo o el detector de estado sólido.
En la actualidad han sido desarrolladas varias pruebas con material radioactivo: in vitro e in vivo.
En las técnicas in vitro una muestra de sangre del paciente se envía al laboratorio y se examina mediante técnicas nucleares tales como el radioinmunoanalisis (RIA) o el análisis inmunorradiométrico (IRMA). Estos análisis permiten medir con precisión la exposición pasada y presente a una infección evaluando los anticuerpos.
Mientras que las técnicas in vivo se basan en el principio de los trazadores. Un radionucleido con una forma química y una duración de la radioactividad seleccionadas se administra al paciente, generalmente por vía intravenosa, ingestión oral o inhalación. A través de un dispositivo de detección especial, por ejemplo una cámara gamma, se observa el recorrido del radiofármaco por todo el organismo hasta que se concentre en un tejido u órgano determinado. La cámara gamma detecta los fotones que escapan del cuerpo, creando una imagen bidimensional con la ayuda de una computadora. Estas imágenes permiten obtener información detallada como el vaciado del estómago o la actividad de bombeo del corazón.
Así, las pruebas in vitro no ocasionan ningún riesgo para el paciente, mientras que las in vivo si.
La mayor parte de los estudios hechos in vivo involucran imágenes. Los dispositivos más usados para producirlas son el scanner (dispositivo de barrido) y la cámara gamma.
El scanner
Cuenta con un detector de radioactividad que es un cristal de NaI:Tl, el cual se mueve en línea recta sobre el área de interés, haciendo un registro constante de la cantidad de radioactividad, con esto se va formando un mapa de la distribución de la radiación en el cuerpo que se lleva a una placa fotográfica o se imprime en papel con ayuda de un disposotivo eléctronico diseñado para ello.
La Cámara Gamma
Consta de un cristal detector de NaI:Tl, pero de un diámetro muy grande, entre 30 y 45 cm. Los centellos registrados pasan por cables de luz y son electrónicamente procesados para determinar las coordenadas (x,y) del centelleo. Los circuitos electrónicos deflectan un haz de electronesen un tubo de rayos catódicos para provocar que una luz brillante aparezca en el tubo en una localización correspondiente a (x,y). Esta información puede quedar grabada en una placa fotográfica o en una cinta de computadora y ser procesada por ella.
Lo que puede ser detectado, depende del tipo de material radioactivo que se use. Para huesos pueden usarse iones que puedan introducirse y queden atrapados en ellos. Si el problema es en riñones o cerebro, deben utilizarse los iones radioactivos adecuados para cada caso.
Terapéutica
También en ésta área es indispensable la radioactividad, por ejemplo, para cáncer de tiroides o para tiroides hiperactiva se puede suministrar por vía oral, para cicatrices queloides la radiación evita el crecimiento de la cicatriz, en caso de sobreproducción de globulos rojos también se puede utilizar cierta radiación, etc.
Sin embargo, sabemos que el uso de la radioactividad también presenta riesgos para la salud, es un arma de dos filos, y mal suministrada puede ocasionar problemas irreversibles como cáncer, esterilidad, mal funcionamiento, etc.
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