Positron Emission Tomography as a tool for the diagnosis of different diseases of public health importance

La tomografía por emisión de positrones como herramienta para el diagnóstico de diversas enfermedades de importancia en Salud Pública

Barboza-Pérez A¹, Campos-Camacho EO¹, Dr.García-Reséndez A²

 ¹Estudiante de la licenciatura en Médico Cirujano, en el Departamento de Medicina y Nutrición, de la División de Ciencias de la Salud de la Universidad de Guanajuato.

² Adscrito al Servicio de Medicina Nuclear del HRAEB, Alta Especialidad en Oncología Molecular y Terapéutica.

 

Resumen

La medicina nuclear nos permite visualizar la actividad molecular dentro del cuerpo, este tiene el potencial de ayudarnos a diagnosticar la enfermedad en estadios tempranos y así poder establecer un tratamiento oportuno. Una de las herramientas mas usadas en la medicina nuclear son las imágenes moleculares, las cuales se basan en el uso de pequeñas partículas de material radiactivo llamados radiofármacos. Estos emiten energía que es capturada en un detector formando una imagen molecular, la cual es una figura o representación que se genera dentro del cuerpo después de aplicar el radiofármaco al paciente. Las imágenes moleculares sirven para establecer el diagnóstico y determinar la severidad de una enfermedad y tienen gran aplicación en el diagnóstico/tratamiento del cáncer, enfermedades cardiacas, problemas gastrointestinales, endocrinológicos, y neurológicos, entre otros. Una de las técnicas mas usadas en la Medicina nuclear son las tomografías por emisión de positrones (PET por sus siglas en inglés). En este trabajo analizaremos que es el PET, los radiofármacos mas comunes que se usan para generarlas, sus aplicaciones clínicas, así como sus beneficios y riesgos.

 

Palabras clave: Medicina nuclear, imagen molecular, radiofármacos, tomografía, positrones

  

Abstract

Nuclear medicine has allowed us to visualize the molecular activity within the body, this has the potential to aid us diagnose the disease in early stages, thus stablishing an appropriate treatment in a timely manner. One of the most commonly used tools in nuclear medicine are the molecular images, which are based on the use of small particles composed of radioactive materials called radiopharmaceuticals. These emit energy that is captured in a detector thus forming a molecular imaging, which is a representation of how the radiopharmaceutical works within the body. Molecular images allow us to establish the diagnosis and determine the severity of a disease, having a great use in the diagnosis/treatment of cancer, cardiac diseases, gastrointestinal, endocrinological and neurological problems, amongst many others. One of the most used techniques in nuclear medicine is the positron emission tomography (PET). In this paper we will be analyzing what is PET, some of the most commonly used radiopharmaceuticals in the making of these images, some of the clinical applications it has, as well as its benefits and risks.

Key words: Nuclear medicine, molecular imaging, radiopharmaceutical, tomography, positrons

 

Sumario

A medicina nuclear permite-nos visualizar a atividade molecular dentro do corpo, este tem o potencial de nos ajudar a diagnosticar a doença em estágios temporões e assim poder estabelecer um tratamento oportuno. Uma das ferramentas, mais usadas na medicina nuclear são as imagens moleculares, as quais se baseiam no uso de pequenas partículas de material radioativo chamados radio-fármacos. Estes emitem energia que é capturada num detetor formando uma imagem molecular, a qual é uma figura ou representação que se gera dentro do corpo após aplicar o radio-fármaco ao paciente. As imagens moleculares servem para estabelecer o diagnóstico e determinar a severidade de uma doença e têm grande aplicativo no diagnóstico/tratamento do cancro, doenças cardíacas, problemas gastrointestinais, endócrinos, e neurológicos, entre outros. Uma das técnicas, mas usadas na Medicina nuclear são as tomografias por emissão de posítrones (PET por suas siglas em inglês). Neste trabalho analisaremos que é o PET, os radio-fármacos, mas comuns que se usam para as gerar, seus aplicativos clínicas, bem como seus benefícios e riscos.

Palavras-chave: Medicina nuclear, imagem molecular, radio-fármacos, tomografia, posítrones

Introducción

La tomografía por emisión de positrones (por sus siglas en inglés, Positron Emission Tomography, PET) nos permite obtener imágenes tridimensionales de diferentes órganos en una manera no invasiva, permitiendo la medición cuantitativa de los procesos bioquímicos y fisiológicos del cuerpo humano, mediante la utilización de compuestos metabólicos y radionúclidos, introducidos en el organismo mediante una inyección intravenosa. La gran mayoría de los radiofármacos aplicados en la medicina necesitan de un ciclotrón. Este es un acelerador de partículas que ocasiona la liberación de positrones que al ser “eliminados” por electrones de carga negativa, generan rayos gamma que son detectados por una máquina especial y da como resultado una imagen tridimensional interna del cuerpo humano.   

Radiofármacos

El PET emplea una gran variedad de radiofármacos los cuales están unidos a una molécula “inteligente”, que determina una ruta metabólica especifica. Lo anterior permite detectar donde está localizado el radiofármaco dentro del organismo.

Los radiofármacos están diseñados para acumularse en tumores carcinógenos o regiones de inflamación, así como a proteínas específicas del cuerpo, de igual manera se unen a metabolitos como la glucosa o sus análogos, aminoácidos, ácidos grasos, agua, oxigeno y/o moléculas afines a receptores celulares, dando, así como resultado una imagen de la actividad que tienen estos dentro del organismo. 

Radiofármaco	Indicación	Preparación
F18-Florbetapir	Evaluación depósito de Amiloide cerebral - Enfermedad de Alzheimer - Diagnóstico precoz demencia	No requiere ayuno Contraindicaciones: Embarazo
F18-NaF (Fluoruro de sodio)	Estudio de tumores óseos -estadificacion cáncer óseo - Cáncer de próstata - Cáncer de mama	No requiere ayuno Contraindicaciones: Embarazo
F18-Colina	Cáncer de Próstata - Estadificación y seguimiento Hepatocarcinoma - Diagnóstico diferencial con otros tumores hepáticos - Control de tratamiento	No requiere ayuno Contraindicaciones: Embarazo
F18-FDG (fluorodeoxiglucosa)	Cerebrales - Diagnóstico diferencial de demencias - Estudio preoperatorio de epilepsia focal Cardiacas -Estudio de viabilidad miocárdica Diagnóstico diferencial tumores benignos vs malignos - Nódulo pulmonar solitario - Adenopatías en estudio - Tumor hepático - Nódulo suprarrenal - Lesión o lesiones óseas No oncológicas - Síndrome febril prolongado - SIDA - Osteomielitis aguda o crónica - Pie diabético complicado	Ayuno de 6 hrs Glicemia < 200 mg/dL Contraindicaciones: Embarazo
F18-FLT (Fluorotimidina)	Marcador de proliferación celular - Caracterización de tumores primarios cerebrales - Evaluación respuesta a tratamiento	No requiere ayuno Contraindicaciones: Embarazo
F18-Fallypride	Estudio de receptores de dopamina D2 - Enfermedad de Parkinson - Evaluación sistema nigroestriado	No requiere ayuno Contraindicaciones: Embarazo

 *Tabla 1. Radiofármacos usados para generar tomografía por emisión de positrones. Tomado de  (H.Dr., 2013) (MUFACE, 2011)

 Aplicaciones clínicas

En los últimos años el PET ha sido utilizado enormemente como una herramienta medica y de investigación, principalmente en cardiología, neurología y oncología.

Cardiología

El PET es útil en la evaluación de la viabilidad miocárdica, en pacientes con insuficiencia cardiaca isquémica y síntomas de insuficiencia cardiaca congestiva. Ayudan a determinar el tratamiento mas adecuado, pudiendo ser una cirugía bypass, trasplante cardiaco o una terapia medica conservadora.

Neurología

El PET se usa en dos grandes campos neurológicos, la epilepsia y demencia. En la epilepsia tiene gran utilidad sobre todo en la evaluación prequirúrgica en epilepsia parcial, en donde la resonancia magnética es normal, negativa, errónea o donde existe conflicto en la localización con electroencefalograma; o bien para localización de focos epilépticos. En la demencia es de gran utilidad para llevar a cabo la evaluación precoz de la perdida de memoria vs signos sugestivos de demencia, la diferenciación entre los tipos de demencias y diferenciación entre pseudodemencia y depresión.

Oncología

Las indicaciones para el uso del PET son muy amplias y se dividen en diagnóstico temprano, estadificación de la enfermedad, monitorización de la respuesta al tratamiento, y detección en caso de sospecha de recidiva.

• Diagnóstico 
• §  Caracterización nódulo pulmonar solitario
• §  Detección tumor de origen desconocido evidenciado por adenopatía cervical, metástasis hepáticas u óseas
• §  Caracterización de masa pancreática

•  Estadificación

• §  Tumores de cabeza y cuello, incluyendo biopsia guiada asistida
• §  Cáncer de pulmón primario
• §  Cáncer de mama localmente avanzado
• §  Cáncer de esófago
• §  Carcinoma de páncreas
• §  Linfoma maligno
• §  Melanoma maligno, Breslow >1.5mm

•  Monitorización de la respuesta al tratamiento

• §  Linfoma maligno
• §  Tumores de cabeza y cuello
• §  Detección en caso de sospecha de recidiva
• §  Tumores de cabeza y cuello
• §  Cáncer de tiroides
• §  Cáncer de pulmón primario
• §  Cáncer de mama
• §  Carcinoma de páncreas
• §  Cáncer colorrectal
• §  Cáncer de ovario

Información para el paciente

La siguiente información puede ser útil para que el paciente conozca los beneficios, riesgos y otros aspectos del PET.

Beneficios

§    Muestra todos los órganos del cuerpo en una sola imagen, y proporciona información útil sobre la función y estructura anatómica del cuerpo, que ayuda a determinar el diagnostico y tratamiento adecuado

§     Mas económica y brinda información mas precisa

§   Podría detectar la aparición temprana de una enfermedad antes de aparecer en otros estudios

§      Es una técnica no invasiva, y por lo general no causa dolor  

Riesgos

     Riesgo muy bajo de radiación

§     Pueden presentarse reacciones alérgicas a los radiofármacos.

§   La inyección Intravenosa podría provocar un leve dolor y enrojecimiento en el sitio de aplicación

Preparación antes del examen

§     Informar sobre la posibilidad de embarazo o si se encuentra lactando.

§  Informar de cualquier medicamento, vitaminas, suplementos herbales que se estén consumiendo al momento del estudio al igual que cualquier alergia o problemas de salud recientes que se hayan presentado.

§    Pacientes diabéticos recibirán indicaciones especiales, por lo que deben de informar a su medico si padece esta enfermedad.

§    Retirar todos los objetos metálicos, joyas, gafas, dentaduras y broches de pelo antes de realizar el examen, ya que estas pueden afectar la imagen.

§   Contar con un ayuno 6-8hrs antes de realizar el examen. Se recomienda una dieta alta en proteínas y baja en carbohidratos 24 h previas al estudio.

¿Cuanto dura la prueba?

§     La prueba de PET dura aproximadamente 30-60 min dependiendo si es una toma de cuerpo completo o si es para estudios cerebrales. Aunado a 60 min mas que son necesarios para que el radiofármaco inyectado se distribuya de forma correcta por todo el cuerpo.

Que hacer después del examen

§        Evitar contacto directo con niños y embarazadas horas después del examen.

§    Los radiofármacos son eliminados mediante la orina por lo que se aconseja beber   abundante cantidad de agua para facilitar y acelerar su excreción.

§     Si un sedante fue administrado (ej. Diazepam), no conducir y procurar estar acompañado por al menos 24hrs posteriores.

Conclusión

En las ultimas décadas el estudio PET emergido como una de las técnicas de imagen mas importantes, gracias a sus aplicaciones clínicas en el área de oncología, cardiología y neurología.

Esto es gracias a que, con una técnica no invasiva y poco dolorosa, nos permite visualizar a un nivel molecular la morfología y funcionamiento del cuerpo, permitiéndonos establecer pronósticos tempranos, dar tratamientos oportunos y estadificar el avance de las enfermedades.

  Glosario

·       Radionúclidos: forma inestable de un elemento químico que libera radiación al romperse y volverse mas estable.

·         Radiofarmacéuticos: medicamento radioactivo           

·         Carcinógenos: que produce cáncer o favorece su aparición

·         Afines: semejante

·         Viabilidad: habilidad de trabajar, sobrevivir o vivir exitosamente

·         Miocárdica: relacionada al tejido muscular del corazón

·        Bypass: procedimiento quirúrgico utilizado para tratar las arterias obstruidas que impiden el paso del flujo sanguíneo

·   Estadificación: Realización de exámenes y pruebas para determinar el grado de diseminación del cáncer en el cuerpo

·         Recidiva: Reaparición de una enfermedad poco después del periodo de convalecencia.  

·         Adenopatía: Aumento de tamaño de un ganglio linfático.

·     Nódulo: Masa de células redonda, abultada y dura de tejido que puede ser normal o patológica.

·      Metástasis: se emplea para hacer referencia al hecho de que un cáncer o tumor se ha propagado a un sitio distinto a aquel en el que se originó

·        Breslow: Medida de la profundidad hasta la que creció un melanoma (un tipo de cáncer) en la piel.

·         FDG: Fluorodeoxiglucosa

Lectura recomendada

1.  González E, Patricio, Massardo V, Teresa, Canessa G, José, Humeres A, Pamela, & Jofré M, M Josefina. (2002). Artículo de revisión Aplicaciones clínicas del PET. Revista médica de Chile, 130(5), 569-579. https://dx.doi.org/10.4067/S0034-98872002000500013
2. Patel Apurva A, Patel Bipin M, Patel Kirti M. (2013). Review article. Role of PET scan in Clinical Practice. Gujarat Medical Journal, 68(5), 19-22. http://medind.nic.in/gaa/t13/i2/gaat13i2p19.pdf
3. Miguel A Ávila-Rodríguez, Héctor Alva-Sánchez. (2010). Radiofármacos para PET, una nueva perspectiva de la medicina nuclear molecular en México. El Residente, 5 (3), 103-110. 2018, http://www.medigraphic.com/pdfs/residente/rr-2010/rr103c.pdf
4. Sarikaya, Ismet. (octubre 2015). Cardiac applications of PET. Nuclear Medicine Communications, 36(10), 971–985. 2018, De Wolters Kluwer Health Base de datos. https://dx.doi.org/10.1097/MNM.0000000000000346
5. David Ladron De Guevara H.Dr.. (Enero 2013). Utilidad clínica oncológica y no oncológica del PET/CT. Revista Medica Clinica Las Condes, 24(1), 78-87. 2018, De Science Direct Base de datos.
6. MUFACE. Guía PET-TC. Protocolo de Prescripción. Mutualidad General de Funcionarios Civiles del Estado. Madrid, 2011. www.muface.es
7. Anne M.J.Paans, Aren van Waarde, Philip H. Elsinga, Antoon T.M.Willemsen, Willem Vaalburg. (2002). Positron emission tomography: the conceptual idea using a multidisciplinary approach. Methods, 27(3), 195-207. https://doi.org/10.1016/S1046-2023(02)00075-0
8. Radiological Society of North America, Inc. (RSNA). (2017). Exploración por tomografía por emisión de positrones – tomografía computada (PET/TC). 2018, Sitio web: https://www.radiologyinfo.org/sp/info.cfm?pg=pet
9. Anand, S. S., Singh, H., & Dash, A. K. (2011). Clinical Applications of PET and PET-CT. Medical journal, Armed Forces India, 65(4), 353-8. https://dx.doi.org/10.1016/S0377-1237(09)80099-3
10. Nick G. Costouros, MD, and Randall A. Hawkins, MD, PhD. (2009). Cardiac and neurological PET-CT applications. 2018, de The Journal of Practical Medical Imaging and Management Sitio web: https://appliedradiology.com/articles/cardiac-and-neurological-pet-ct-applications