jueves, 30 de junio de 2011

LOS BENEFICIOS DE LA RADIACIÓN EN LA MEDICINA

LA MEDICINA es el área que más se ha beneficiado con las propiedades de la radiación. En este capítulo se explican algunas de las múltiples técnicas de diagnóstico y de tratamiento de enfermedades en que se usa radiación. Se describen las bases físicas de las radiografías, la medicina nuclear y la radioterapia, así como sus principales ventajas clínicas. Debido a que la cantidad de radiación necesaria para la mayoría de los exámenes de diagnóstico o los tratamientos de radioterapia es mucho mayor que la de los niveles naturales, es en los usos médicos donde mejor se aprecia la necesaria evaluación que se establece entre los riesgos y los beneficios inherentes a cualquier uso de la radiación.

RADIOGRAFÍAS

Comencemos refiriéndonos al uso más general de radiación en medicina, las radiografias, es decir el uso de los rayos X para exámenes de diagnóstico (conocido como radiodiagnóstico). Los rayos X son producidos en un tubo de vidrio al vacío que se encuentra en el interior del aparato metálico frente al cual se ubica al paciente. Después de que se produce la radiación, se transmite en línea recta y a la velocidad de la luz, penetra el cuerpo del paciente, lo atraviesa, sale por el otro lado, y se encuentra con una placa radiográfica (similar en muchos aspectos a una película fotográfica) donde quedará grabada una imagen anatómica del interior del cuerpo.

¿Cómo se forma la imagen del interior? Al atravesar el cuerpo del paciente, los rayos X son absorbidos más fuertemente por los huesos que por el tejido blando, de manera que al salir, aquellos rayos que en su camino encontraron huesos han sido debilitados (atenuados) más que aquellos que sólo debieron atravesar tejido sin hueso. La diferente atenuación queda registrada en la película radiográfica con diferentes niveles de iluminación y de sombra, consiguiéndose una imagen del interior.

Radiografía de tórax.

El mayor contraste (diferencia entre zonas claras y zonas oscuras) se obtiene entre la imagen de los huesos y la del tejido blando. Pero diferentes estructuras musculares no aparecen tan claramente diferenciadas y para visualizarlas se ha ideado introducir al cuerpo humano sustancias que causan fuerte atenuación de los rayos X. Es así como se logra observar todo el aparato digestivo, el urinario, el respiratorio y el cardiovascular. Al introducir sustancias radioopacas (el bario, entre otras) al torrente circulatorio, se pueden visualizar en la radiografía los vasos sanguíneos del riñón, cerebro, etcétera.

En los últimos cuarenta años se ha logrado obtener imágenes radiográficas de sólo un plano del cuerpo, ya sea transversal o longitudinal. A esta técnica se la llama tomografía. Si la imagen es de un plano transversal, es decir perpendicular al eje vertical del cuerpo, y su análisis se realiza con una computadora, la técnica se conoce como tomografía axial computarizada (TAC). Para conseguir estas imágenes se utiliza un tubo de rayos X giratorio que da una vuelta alrededor del paciente, en el plano de interés, emitiendo radiación que atraviesa el cuerpo desde muchísimos ángulos. La absorción del haz para cada ángulo se mide con detectores electrónicos que giran al otro lado del cuerpo, al unísono con el tubo emisor. Hace más de diez años, un examen TAC se tardaba un par de minutos; actualmente, los modelos más avanzados de tomógrafos lo efectuan en pocos segundos.

Con la técnica TAC bien empleada, es posible lograr imágenes de planos delgados del cuerpo (un centímetro) distinguiendo en ellos estructuras tan pequeñas como un par de milímetros. Este invento ha representado otro gran avance en el diagnóstico, pues permite estudiar con precisión la anatomía de una región, así como las alteraciones propias de las diferentes enfermedades. El médico cuenta ahora con un diagnóstico más preciso que le permite seleccionar el tratamiento más adecuado y brindar un pronóstico más acertado.

Imagen de tomografía axial computarizada que muestra un plano delgado del cerebro humano. Los óvalos en la parte superior son los ojos.

La dosis absorbida durante un examen tomográfico puede llegar a ser de algunos rads (más que toda la radiación natural recibida en cinco años), por lo que su empleo debe limitarse a aquellos casos en que sea indispensable para lograr el diagnóstico e imposible de realizar con otra técnica de menor riesgo.

Existen, además, otras técnicas que se conocen con el nombre de radiología armada, las cuales permiten introducir, bajo control radiológico, distintos equipos al cuerpo del paciente. Estos aparatos permiten realizar acciones terapéuticas o de diagnóstico sin necesidad de operar. Es posible, por ejemplo, dilatar y obliterar vasos sanguíneos, así como obtener biopsias de tejidos profundos.

Los progresos de la radiología no se deberían medir considerando solamente el mejoramiento en la calidad de las imágenes obtenidas, pues es más importante la amplia difusión de sus técnicas a todos los rincones del mundo. Debido al gran número de personas sometidas a exámenes radiográficos cada año, ha sido muy significativo desarrollar métodos para reducir la exposición de cada paciente a la radiación, sin descuidar la calidad de la imagen. Con técnicas de alto voltaje, por ejemplo, se produce radiación de mayor energía que fácilmente atraviesa el cuerpo del paciente y contribuye en gran parte a formar la imagen. Si la energía fuera menor, como ocurría con los aparatos mas antiguos, la radiación de baja energía contenida en los rayos X la absorbería el paciente y no contribuiría a que se formara la imagen. Ahora se utilizan filtros que reducen aún más la radiación poco penetrante. Otro inconveniente conocido desde los inicios del radiodiagnóstico era la exposición de grandes zonas del cuerpo que no necesariamente requerían ser visualizadas. El empleo de colimadores, cada vez mejor diseñados, permite irradiar solamente la zona de interés reduciendo así la exposición innecesaria.

Apenas se inventó la televisión, se adaptaron televisores a los equipos radiológicos, permitiendo establecer técnicas con control remoto que eliminan la irradiación del personal del gabinete radiológico y que además permiten un control más preciso de la zona por irradiar. Más recientemente, han aparecido pantallas fluoroscópicas fabricadas con elementos llamados "tierras raras", en vez del tungstato de calcio usado en un principio. La fluorescencia producida es ahora mucho mayor y se ha podido reducir la exposición al paciente hasta en un 50 por ciento.

MEDICINA NUCLEAR

Existe otra especialidad médica dedicada fundamentalmente al diagnóstico y que también hace uso de la radiación. Se trata de la medicina nuclear, que comprende técnicas para obtener imágenes de los órganos internos o del esqueleto. Estas imágenes no representan solamente la estructura anatómica del organo visualizado, sino que también aportan datos muy importantes sobre su estado de funcionamiento.

Para lograr estas imágenes, la medicina nuclear utiliza elementos radiactivos que se producen generalmente en reactores nucleares. Cantidades pequeñísimas de estas sustancias son introducidas al paciente, ya sea por vía oral, intramuscular o intravenosa, y dependiendo del elemento utilizado van a depositarse en el órgano o tejido específico que se desea estudiar. Los núcleos de estos radioisótopos emiten espontáneamente radiación desde el interior de los tejidos, la cual atraviesa el cuerpo y sale al exterior, donde puede ser detectada por instrumentos especiales. Las imágenes se graban en película fotográfica, pero no de manera directa como en los experimentos de Becquerel relatados en el primer capítulo, sino a través de detectores electrónicos muy complejos que permiten observar cada uno de los rayos provenientes del paciente, amplificar la señal y convertirla en luz que se registrará en la placa fotográfica. Este sistema permite que la cantidad de material radiactivo (y por ende la dosis) que el paciente reciba sea extraordinariamente baja.

La información obtenida a partir de estos estudios permite conocer la cantidad del radioisótopo que se depositó en el órgano, la velocidad a que ocurre esta acumulación, o bien la velocidad a que lo desecha, y así conocer detalles de la capacidad funcional del órgano estudiado. Por otra parte, la imagen permite ver la distribución del material radiactivo, comprobar si es homogénea, como ocurre en los órganos sanos, o identificar zonas de concentración irregular cuyas características permiten, por ejemplo, advertir la presencia de un tumor o un quiste.

En la actualidad existen instrumentos llamados gamma-cámaras o cámaras de centelleo, que cuentan con un gran número de detectores que operan simultáneamente. Estos detectores están controlados por un sistema computarizado que permite registrar procesos dinámicos como, por ejemplo, la función de los riñones. En este caso se puede medir la capacidad de eliminación de orina de cada riñón, su paso hacia la vejiga, las condiciones en que ésta se llena, etc. Otros estudios similares son la observación del paso de la sustancia radiactiva por las cavidades del corazón, con lo que se puede medir su volumen y eficacia para impulsar la sangre. Igualmente se puede medir la cantidad de sangre que circula por minuto por alguna parte del cerebro. Estas imágenes que combinan datos tanto estructurales como funcionales hacen que, en algunos casos de padecimientos vasculares, cardiacos, respiratorios, cerebrales y hepáticos, la medicina nuclear entregue al médico información más precisa que la que se podría obtener con rayos X u otras formas de diagnóstico.

Imagen de medicina nuclear que muestra el cerebro de un paciente que sufre una oclusión en la arteria carótida. La zona negra interior corresponde a la lesión.

Otro empleo de los átomos radiactivos en medicina nuclear es en el tratamiento de algunas enfermedades. Desde los inicios de esta especialidad médica, hace poco más de cuarenta años, se ha utilizado el yodo radiactivo en el tratamiento de algunas enfermedades de la glándula tiroides. Poco tiempo después se encontró la enorme eficacia de este elemento en el tratamiento de algunos tipos de cáncer de la glándula.

Actualmente se investiga la preparación de un gran número de moléculas, en especial del tipo de los anticuerpos, capaz de fijarse en forma específica a diversas clases de tumores. A estas moléculas se les puede agregar radioisótopos que emiten radiación beta, con un procedimiento llamado "marcado". Las partículas de la radiación, electrones, son poco penetrantes y por lo tanto depositarán su energía en la cercanía de la molécula marcada, es decir en el tumor. De esta manera se conseguiría destruir al tumor en su ubicación original sin dañar los tejidos vecinos.

Una tercera rama de la medicina nuclear es el radioinmunoanálisis, en que no se administran radioisótopos al paciente sino a muestras de su sangre u orina. Como lo indica su largo nombre, se trata de técnicas que utilizan la radiación para analizar sustancias dependiendo de sus propiedades inmunológicas. Las sustancias radiactivas son incorporadas a un anticuerpo específico para la sustancia que se desea analizar, que puede ser una hormona, una vitamina, un medicamento, una enzima, o incluso un virus. Cuando estos anticuerpos marcados se agregan a la muestra de sangre u orina, el anticuerpo se dirige hacia la hormona, droga o enzima correspondiente y la detección de la radiación emitida permite medir las cantidades de la sustancia de interés. En vista de que los detectores de radiación son capaces de notar la presencia de unos pocos núcleos radiactivos, estos métodos de análisis se caracterizan por su extrema sensibilidad y pueden cuantificar cantidades tan pequeñas como billonésimas de gramo (¡la milésima parte de una millonésima de gramo!). Hoy, éste es el método de diagnóstico que utiliza radiactividad más usado en el mundo (y no se expone al paciente a la radiación). Tan sólo en Estados Unidos, cada año se realizan 40 millones de radioinmunoanálisis.

RADIOTERAPIA

Estas técnicas de diagnóstico, radiografías y medicina nuclear, aprovechan la capacidad que tiene la radiación de atravesar el cuerpo y entregar información en el exterior. Una filosofía opuesta es la que rige el uso de la radiación como herramienta terapéutica. La radioterapia intenta maximizar la absorción de la radiación dentro del cuerpo, de modo que la energía originalmente transportada por los rayos se deposite en una zona del cuerpo ocupada por un tumor, ocasionando tanto daño local como sea posible.

La ionización, mecanismo por el cual la radiación entrega parte de su energía al medio que atraviesa, se produce en cualquier parte de las células irradiadas. Se acepta que ocurrirá daño letal si la ionización ocurre en el núcleo celular, lo cual ocasiona el rompimiento de los cromosomas. Ahora bien, debido a que el daño letal es más aparente durante la etapa de mitosis (capítulo IV) y los tumores malignos presentan mayor número de mitosis que los tejidos normales (pues son de rápido crecimiento) es de esperar y de hecho así ocurre, que el daño mayor se produzca en el tejido enfermo.

La limitación en la cantidad de radiación usada en radioterapia se debe al hecho inevitable de que el tejido sano que rodea al tumor también resulta irradiado, por lo cual se produce, de modo paralelo al efecto deseado, un efecto negativo para la salud del paciente. La radioterapia busca entonces el óptimo equilibrio entre una máxima irradiación al tumor y una mínima irradiación al tejido sano vecino. Este es el único caso en el que, al aplicar gran cantidad de radiación a un ser vivo, se produce un beneficio.

La práctica de la radioterapia se ha visto enriquecida por los logros del radiodiagnóstico, pues ahora es posible conocer con precisión el sitio, el tamaño y la extensión de la enfermedad a irradiar. El plan terapéutico puede realizarse con gran detalle y así concentrar la radiación en el volumen de tejido enfermo, reduciendo la dosis a los tejidos sanos.

La radiación más utilizada en radioterapia es la que proviene del elemento cobalto-60. El núcleo de cobalto-60 es inestable y al decaer se emite radiación electromagnética (rayos gamma) de alta energía. Son estos rayos los que se orientan hacia el tumor durante el tratamiento. Otro elemento utilizado en radioterapia es el cesio-137, que también decae y produce rayos gamma, pero de menor energía que aquellos del cobalto-60. La vida media de estos núcleos es de algunos años, lo que quiere decir que la actividad (rayos gamma emitidos en cada segundo, ver capítulo II) disminuye apreciablemente con el transcurso de los años (Figura 1). Las fuentes radiactivas deben ser reemplazadas periódicamente en los hospitales y clínicas para asegurar que los tratamientos brinden la dosis apropiada en un tiempo de irradiación no demasiado largo.

Ha habido un gran avance en radioterapia desde sus comienzos, a principios de siglo, hasta la fecha. Los primeros equipos utilizados emitían radiación de energía relativamente baja, lo que producía una dosis más elevada en piel y era difícil alcanzar valores suficientemente altos para curar el tejido enfermo profundo. Por esto se ideó la terapia de movimiento, en donde se multiplican las puertas de entrada y se logra concentrar una dosis suficiente en la zona ocupada por el tumor.

Además de los rayos gamma existen otras técnicas de radioterapia que usan diferentes radiaciones para lograr una mejor localización de la dosis en la zona del tumor, una mejor penetración, o una mayor efectividad biológica (ver capítulo II). Los principales departamentos de radioterapia cuentan hoy en día con aceleradores de electrones (llamados linacs) que producen haces de estas partículas y también rayos X de alta energía. Los electrones son partículas que penetran débilmente el cuerpo humano, por lo que su uso es ideal para el tratamiento de tumores superficiales, en que se desea concentrar la dosis en unos pocos centímetros bajo la piel. La modalidad de rayos X de un linac presenta varias ventajas respecto de los rayos gamma del cobalto. Los primeros pueden ser mucho más intensos que los segundos, acortando el tiempo de tratamiento; debido a su alta energía son más penetrantes y depositan una dosis mayor en profundidad; su excelente definición geométrica permite proteger mejor las estructuras vitales vecinas al tumor. Aunque se reconozcan las ventajas de un linac respecto de una fuente de cobalto, hay que estar conscientes de la gran simplicidad del manejo de esta última, en comparación con el trabajo que requiere la operación de un acelerador dentro de un ambiente hospitalario. En países desarrollados, la operación de un linac requiere la presencia permanente de un físico médico, que es un profesional interdisciplinario especializado. En países tercermundistas, este tipo de profesional no siempre existe.

En unos pocos centros hospitalarios del mundo se usan otras partículas nucleares en radioterapia: neutrones, protones, partículas alfa, piones, o iones pesados. Cada técnica tiene ventajas y desventajas, dependiendo del tipo de tumor que se trate, pero todas comparten una característica: un altísimo costo económico. Los centros que las utilizan están generalmente asociados a un laboratorio de física nuclear o de altas energías, con el que comparten el uso de un acelerador. Los tratamientos con estas partículas todavía se consideran en una etapa de investigación.

El desarrollo de la energía nuclear también ha repercutido favorablemente en el campo de la radioterapia, pues aumentó el número de elementos radiactivos posibles de usar en implantaciones internas, procedimiento llamado braquiterapia. Esta técnica consiste en introducir la sustancia radiactiva, contenida dentro de semillas o agujas selladas, al interior de una cavidad del paciente donde se encuentra un tumor y dejarla durante un tiempo. El efecto que se aprovecha es la corta distancia entre la fuente radiactiva y el volumen por irradiar, lo que proporciona dosis relativamente altas en la zona cercana a la fuente y dosis bajas en regiones alejadas. Su uso en particular es indicado para los casos de cáncer en cavidades del cuerpo humano, como el cáncer en el útero, en la cavidad oral, o bien en lesiones accesibles a ser implantadas por ser superficiales; o bien en tumores profundos, utilizando la cirugía como vía de acceso. En este último caso es deseable implantar isótopos radiactivos de vida media corta, como el oro-198 (vida media de 3 días), ya que las semillas depositadas pueden quedarse en forma permanente. Si se usara un elemento radiactivo de vida media más larga, el material debería extraerse un vez liberada la dosis deseada.

Desde comienzos de este siglo, el radio ha sido el elemento más usado en braquiterapia, pero debido a que en su decaimiento pasa por un elemento gaseoso (el radón), es posible que las agujas selladas que contienen el material radiactivo presenten fugas (causadas por rupturas producidas durante la inserción y remoción de las agujas del cuerpo del paciente) que pueden ocasionar exposiciones innecesarias para el paciente y el personal hospitalario.

Hoy en día, los organismos internacionales recomiendan no adquirir nuevas cantidades de radio para tratamientos de braquiterapia. Los hospitales que ya lo posean deberán sustituirlo, dentro de sus posibilidades económicas, por otra sustancia. Entre éstas, el cesio-137 es el que tiene mejores cualidades. Los organismos internacionales recomiendan que no se done el radio sustituido a otros países o instituciones para uso médico, pues así se conseguiría dentro de algunos años la total eliminación del radio en los hospitales del mundo. Con esto se brindaría un servicio de mayor seguridad a los pacientes y al personal. Este es un ejemplo de cómo el propio uso de técnicas y elementos logra que se perfeccione el conocimiento de sus limitantes y que se aumente la seguridad asociada. Nadie podrá negar el beneficio del uso del radio en la primera mitad de este siglo, de igual manera, nadie podrá, en esta etapa final del siglo XX, estar a favor de que se continúe adquiriendo radio para aplicaciones médicas.

Con mucho menor riesgo que el radio se pueden usar en braquiterapia otros isótopos como el yodo-131, que con una vida media de 7 días es ampliamente utilizado en los problemas de la glándula tiroides. El fósforo-32 tiene una vida media de dos semanas y ha sido usado en el tratamiento de problemas hematológicos, en las cavidades abdominal y pleural, en cáncer de la próstata, etc. Estos dos isótopos, por su vida media tan corta, son introducidos directamente al organismo y ahí residen hasta que terminan de decaer.

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