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La medicina nuclear es una rama de la medicina clínica que se ocupa del uso de productos farmacéuticos radionúclidos en el diagnóstico y el tratamiento [1] . A veces , la radioterapia de haz externo también se conoce como medicina nuclear . En el diagnóstico , utiliza principalmente la tomografía computarizada por emisión de fotón único ( SPECT , que captura la radiación gamma) y la tomografía por emisión de positrones ( escáneres PET ), y en el tratamiento predomina la terapia con yodo radiactivo .
Código de ciencia según la clasificación de 4 dígitos de la UNESCO (inglés) - 3204.01 (sección - medicina) [2]
Como rama de la medicina, recibió estatus oficial en 1970-1980 . Se utiliza principalmente para enfermedades cardiológicas y oncológicas , consume más de la mitad de los isótopos radiactivos del mundo . Estados Unidos , Japón y algunos países europeos están liderando el desarrollo de la industria . Rusia es uno de los países líderes en la producción de isótopos médicos en bruto, pero la adopción de un programa objetivo federal para el desarrollo de la medicina nuclear todavía está en la agenda .
La medicina nuclear se utiliza en las siguientes áreas (por ejemplo , los Estados Unidos ): cardiología - 46% del número total de estudios de diagnóstico, oncología - 34%, neurología - 10% [3] . En particular, en oncología ( radiobiología tumoral ), la medicina nuclear realiza tareas como la detección de tumores , metástasis y recurrencias , la determinación de la extensión del proceso tumoral, el diagnóstico diferencial , el tratamiento de formaciones tumorales y la evaluación de la eficacia de la terapia antitumoral [4] .
Se considera que el padre del diagnóstico por radioisótopos es el húngaro D. Hevesy , quien en 1913 propuso utilizar el método de átomos marcados en la investigación biológica, por lo que recibió el Premio Nobel de Química en 1943 [5] . En 1951, Benedict Cassin y sus colegas crearon un escáner de línea recta para el diagnóstico de radionúclidos . . El escáner Cassin ha sido el pilar de la medicina nuclear durante más de dos décadas. En 1953, Gordon Brownell crea el primer prototipo de escáner PET en el Instituto Tecnológico de Massachusetts . En 1958 Hal Angiermejoró su primera cámara gamma al crear una " cámara de centelleo " ( Cámara de ira ), que permitía diagnosticar simultáneamente un objeto sin mover el escáner. david kuhlcrea en 1959 en la Universidad de Pensilvania el antecesor de un tomógrafo computarizado de emisión monofotónica [6] . En 1960, Rosalyn Sussman Yalow y Solomon Burson publicaron información sobre su descubrimiento de un método de radioinmunoensayo [7] que allanó el camino para el diagnóstico in vitro [8] . En 1961, James Robertson crea un escáner PET de tipo moderno en el Laboratorio Nacional de Brookhaven [6] .
En 1901, los físicos franceses Henri-Alexandre Danlosy Eugene Blokutilizó por primera vez el radio para el tratamiento de la tuberculosis cutánea [9] . El inventor estadounidense Alexander Bell propuso en 1903 el uso del radio para tratar tumores [6] . En 1923, el Comisariado Popular de Salud de la URSS emitió una orden para el uso de 224 Ra para aliviar el dolor articular [5] . En 1936, John Lawrence , hermano del inventor del ciclotrón, trata la leucemia en el Laboratorio de Radiación de Berkeley con 32 P [6] . En enero de 1941 Sol Hertzpreparó el primer fármaco terapéutico basado en 131 I para un paciente de un hospital de Massachusetts que sufría de bocio tóxico difuso [10] [11] [12] . En 1952, el mismo John Lawrence, junto con Cornelius Tobias , utiliza un haz de partículas alfa para tratar un tumor pituitario [6] .
En 1929, Ernest Lawrence inventó el ciclotrón , que se convirtió en la principal herramienta para la obtención de radionúclidos. En 1938, Glenn Seaborg , junto con Emilio Segre , obtuvieron 99 TC en el ciclotrón Lawrence [6] . 26 de noviembre de 1940 jefe. En la 5ª Conferencia de toda la Unión sobre Problemas del Núcleo Atómico, G. M. Frank , un departamento de biofísica del Instituto de Medicina Experimental de toda la Unión , realizó un informe sobre el uso de isótopos radiactivos en biología [13] . En agosto de 1946, se creó un isótopo específicamente para fines médicos, el 14 C , y las primeras muestras del mismo se transfirieron para su uso en el Barnard Free Skin & Cancer Hospital y el Mallinckrodt Institute of Radiology (ambos St. Louis ) [6] . En 1946, en la URSS , bajo la dirección de G. M. Frank, se creó el Laboratorio de Radiación No. 8, que después de 2 años se transformó en el Instituto de Física Biológica de la Academia de Ciencias Médicas de la URSS (desde 2007 - el Biofísico Médico Federal Centro que lleva el nombre de A. I. Burnazyan). Desde sus inicios, el Instituto ha sido el principal desarrollador soviético de radiofármacos [12] . En 1951, la Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. aprobó oficialmente el 131 I para su uso en humanos [6] .
En 1954, se creó en Reston , Virginia, la Sociedad no gubernamental de Medicina Nuclear ., desde 1964 publica el Journal of Nuclear Medicine". En 1971, la Sociedad fue miembro fundador de la Cámara Estadounidense de Medicina Nuclear .. Como miembro de la Cámara Americana de Especialidades Médicas, la Cámara recibió el derecho de certificar oficialmente especialistas en el campo de la medicina nuclear. La Cámara Osteopática Estadounidense de Medicina Nuclear fue fundada en 1974., que está autorizado para conferir el título de Doctor en Medicina Osteopática a especialistas en medicina nuclear.
En 1980, se estableció en Milán la Sociedad Europea de Radiología Terapéutica y Oncología (ESTRO ) [14] , y en 1985 en Londres , la Asociación Europea de Medicina Nuclear ..
En relación con el cuerpo humano, los diagnósticos son in vitro (in vitro) e in vivo (en el cuerpo). En el primer caso, se toman muestras de tejido de una persona y se colocan en un tubo de ensayo, donde interactúan con isótopos radiactivos; el método se denomina radioinmunoensayo [15] .
En el caso de los diagnósticos in vivo , los radiofármacos se inyectan en el cuerpo humano y los dispositivos de medición registran la radiación ( tomografía de emisión ). Como isótopos, se utilizan emisores gamma , con mayor frecuencia 99 Tc m , 123 I y 201 Tl , así como emisores de positrones , principalmente 18 F [16] . Los isótopos se producen en reactores nucleares y ciclotrones , luego se sintetizan con marcadores biológicos en radiofármacos terminados [15] .
La radiación gamma en el diagnóstico in vivo es capturada por cámaras gamma , el método se llama gammagrafía . Inicialmente se utilizaba la gammagrafía planar, que daba una proyección planar , ahora la tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT), que ya trabaja con modelos tridimensionales , está ganando popularidad [15] [17] .
La radiación de positrones se registra mediante tomógrafos de emisión de positrones (escáneres PET) [15] [18] .
El primer tratamiento en medicina nuclear fue la braquiterapia (los franceses prefieren el término curiterapia [19] ). Implica la entrega al órgano afectado dentro del cuerpo humano de un radiofármaco , una microfuente de radiación que destruye o aísla las células enfermas. Inicialmente, el isótopo radiactivo ampliamente utilizado para el tratamiento fue el 32P [6 ] . Sin embargo, se reveló un efecto dañino en la médula ósea de la mayoría de los pacientes, por lo que el uso del fósforo-32 se limitó al tratamiento de la hemofilia , policitemia y enfermedades de las articulaciones. El principal isótopo utilizado actualmente para el tratamiento es el 131 I ( terapia con yodo radiactivo ), una fuente de rayos gamma y electrones . También están ganando popularidad emisores de electrones como 153 Sm , 89 Sr y 90 Y [20] .
Hoy en día, la teranóstica se considera una dirección probable en la evolución de la braquiterapia , que combina el diagnóstico y el tratamiento en un solo procedimiento [5] .
RadioterapiaLa cuestión de la posibilidad de clasificar la terapia de haces remotos ( terapia de captura de neutrones, terapia de protones , bisturí de rayos gamma [21] [22] ) como método de tratamiento en medicina nuclear es discutible. Los teóricos buscan separar la radioterapia de haz externo de la medicina nuclear, limitando los métodos terapéuticos a esta última utilizando fármacos radiactivos. En particular, la Asociación de Físicos Médicos de Rusia se adhiere a una posición similar en el rubricador de la revista Medical Physics [23] , así como la Sociedad Rusa de Medicina Nuclear, en el proyecto del estándar nacional “Medicina Nuclear. Términos y definiciones” [24] y el título del periódico “Journal of Nuclear Medicine and Radiation Therapy” [25] .
Al mismo tiempo, en la práctica, no siempre se observa la separación de la medicina nuclear y la radioterapia de haz externo. Así, el Centro Alemán del Corazón en Munichune la medicina nuclear y la radioterapia bajo el techo del Instituto de Radiología y Medicina Nuclear ( Institut für Radiologie und Nuklearmedizin ) [26] , el Centro de Medicina Nuclear MEPhI capacita a especialistas tanto en medicina nuclear como en radioterapia [27] . Los centros de medicina nuclear abiertos en las regiones rusas también incluyen a menudo la radioterapia como parte de la atención médica proporcionada (por ejemplo, el centro en Kazan [28] , los proyectos en Tomsk [29] y Vladivostok [30] ).
Cuchilla cibernéticaCyberknife (CyberKnife) es un sistema radioquirúrgico fabricado por Accuray, que consta de 2 elementos:
1) un pequeño acelerador lineal que crea radiación;
2) un dispositivo robótico que le permite dirigir la energía a cualquier parte del cuerpo desde cualquier dirección.
El método de tratamiento del sistema se basa en la radioterapia con el objetivo de ser más preciso que con la radioterapia convencional.
Desde agosto de 2001, la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (EE. UU.) autorizó el uso del sistema CyberKnife para el tratamiento de tumores en cualquier parte del cuerpo humano [31] . El sistema se usa para tratar tumores de páncreas, cáncer de hígado, próstata, columna, garganta y cerebro, y tumores benignos.
Este Dia[ ¿cuándo? ] más del 50% de los isótopos radiactivos del mundo se gastan en las necesidades de la medicina nuclear [12] . El mercado mundial de radiofármacos y equipos médicos está controlado principalmente por 5 empresas:
Según el grado de provisión con medicina nuclear, se pueden distinguir los siguientes grupos de estados (a partir de 2005) [33] :
Según analistas de la Universidad Nacional de Investigación Nuclear MEPhI , el mercado mundial de la medicina nuclear ha crecido 1,5 veces entre 2014 y 2020, de 16 300 millones de dólares a 24 000 millones de dólares. Se espera que para 2030 alcance los 43 mil millones de dólares [34] .
La seguridad del país con la medicina nuclear es todavía bastante baja. A partir de 2007, la provisión de cámaras gamma fue de 1 por millón de habitantes ( a modo de comparación : América del Norte - 33, Europa del Este - 2,2, América Latina - 2,1) [12] . Según los expertos, para lograr un efecto económico y social notable, se necesita 1 tomógrafo PET por cada millón de personas, mientras que en 2012 solo había 24 tomógrafos PET en Rusia (en contra de la norma de 143). En 2021, Rusia tenía 0,52 escáneres por millón de habitantes [34] . En el campo de la terapia con radionúclidos, solo funcionaba el 4% del número requerido de camas [4] . Según el ex Ministro de Salud T. A. Golikova [35] , las necesidades de radiofármacos de la población se satisfacen en un 1-3 % [36] .
En 2009, en el marco del proyecto nacional "Salud" en Rusia, se lanzó el Programa Nacional del Cáncer. El programa preveía mejorar el registro de enfermedades oncológicas, la formación avanzada de trabajadores médicos y la modernización del equipamiento de los dispensarios oncológicos regionales [37] [38] . El Decreto del Gobierno de la Federación Rusa del 17 de febrero de 2011 No. 91 aprobó el programa objetivo federal "Desarrollo de la industria farmacéutica y médica de la Federación Rusa para el período hasta 2020 y más allá" [39] . Posteriormente, se esperaba la adopción del Programa Federal de Objetivos "Desarrollo de la Medicina Nuclear en la Federación Rusa" [5] [40] , pero dicho programa aún no se ha adoptado [36] .
Según analistas de la Universidad Nacional de Investigación Nuclear MEPhI , el mercado ruso de tecnologías médicas nucleares está creciendo a una media del 5% anual. En 2020, ascendió a alrededor de $ 1,2 mil millones, para 2030 debería crecer a $ 3,5-4 mil millones. Los expertos explican la modesta dinámica del mercado ruso por la falta de infraestructura médica y la alta intensidad de capital de los proyectos [34] .
Ciencia y educaciónLos principales centros de investigación nacionales en el campo de los métodos de medicina nuclear son el Centro NBIK del Instituto Kurchatov y el Instituto de Física Teórica y Experimental (ambos en Moscú ), el Instituto de Física de Alta Energía (IHEP, Protvino ), el Instituto de San Petersburgo. Instituto de Física Nuclear (PNPI, Gatchina ) [5] , MRNC im. AF Tsyba, Obninsk [41] [42] . El principal centro científico responsable del desarrollo de tecnologías para radiofármacos, métodos para su control y pruebas es el Centro Biofísico Médico Federal A. I. Burnazyan [12] .
En 1993, se estableció la Asociación de Físicos Médicos de Rusia [14] , desde 1995 publica la revista Física Médica, que tiene una sección sobre medicina nuclear [23] . En 1996, se estableció la Sociedad Rusa de Medicina Nuclear [43] . El 2 de marzo de 2000, apareció oficialmente en Rusia la especialidad 010707 "física médica" [14] . Ahora se gradúan anualmente hasta 100 físicos médicos [44] , con una necesidad de 400 especialistas por año [45] .
ProducciónEsperando un aumento de la demanda tras la adopción del Programa Federal Target para el Desarrollo de la Medicina Nuclear, Rosatom firmó un acuerdo con Philips que prevé el despliegue en el país de la producción de tomógrafos de emisión de positrones y monofotónicos con un grado de localización de al menos menos 51% [46] [36] [38] . La corporación estatal también tiene como objetivo producir ciclotrones [40] . Entre los equipos domésticos para braquiterapia automatizada, se cita el dispositivo Agat, fabricado por JSC Scientific Research Institute of Technical Physics and Automation (parte de JSC Science and Innovations) [47] [48] [49] .
Rusia es uno de los 5 mayores productores de isótopos médicos en bruto del mundo [46] . Los isótopos se producen: en reactores nucleares - en la Asociación de Producción de Mayak y el SSC-RIAR ( Dimitrovgrad , Región de Ulyanovsk ); en ciclotrones - en CJSC " Cyclotron " ( Obninsk , región de Kaluga ) [50] , Instituto Kurchatov ( Moscú ), Instituto Radium. V. G. Khlopin y el Centro Científico Ruso de Radiología y Tecnologías Quirúrgicas (ambos de San Petersburgo ), el Instituto de Investigación de Física Nuclear en TPU [51] ( Tomsk ) [12] . Es cierto que más del 90 % de los isótopos médicos en bruto no se utilizan en el país y se exportan [52] [36] . Ahora Rosatom está implementando el proyecto Molibdeno -99 en Dimitrovgrad (utilizado para la fabricación de 99 Tc m ), con el que espera hacerse con el 20% del mercado mundial [46] [38] .
En el país no se producen radiofármacos para diagnóstico in vitro . De los otros radiofármacos en Rusia, se producen 20 de 200 artículos [52] ; se cree que cubren principalmente las necesidades del mercado interno [53] [46] . Los principales fabricantes nacionales de radiofármacos son:
En 2013, la región de Sverdlovsk comenzó a implementar un plan para crear un Centro de Ciclotrones para Medicina Nuclear en Ekaterimburgo en el sitio del laboratorio de ciclotrones del complejo acelerador del Departamento de Física Experimental de la Universidad Federal de los Urales . Se supone que en el futuro el centro suministrará isótopos y radiofármacos a los centros PET del Distrito Federal de los Urales [54] [55] .
ClínicasAhora en Rusia hay más de 200 divisiones de diagnóstico de radionúclidos que realizan estudios in vivo (el mismo número se dedica a análisis in vitro ) [3] . Al mismo tiempo, en 2012 solo había 8 centros completos (equipados con sus propios ciclotrones y laboratorios para la síntesis de radiofármacos [36] [40] ) y 4 departamentos de tomografía por emisión de positrones ( Moscú , San Petersburgo , Chelyabinsk y Magnitogorsk [56] ). Estas instituciones permitieron en conjunto diagnosticar y tratar a 5.000 pacientes por año con una necesidad de 40.000 [46] . Unos 40 centros más se encontraban en diversas etapas de preparación y puesta en marcha [4] .
En 2010, el Ministerio de Salud, la Agencia Federal Médica y Biológica y Rosatom planearon crear tres grupos nacionales de medicina nuclear basados en las instalaciones existentes: en Tomsk con áreas de responsabilidad para brindar atención médica en Siberia y el Lejano Oriente , en Dimitrovgrad con el área de responsabilidad de los Urales y en Obninsk con el área de responsabilidad es la Rusia europea [35] . Como resultado, a fines de 2013, el Centro de Radiología Médica en Dimitrovgrad con una capacidad de 400 camas, diseñado para atender a 40,000 pacientes por año [57] , debería ponerse en funcionamiento , Tomsk y Obninsk solo están haciendo planes para el momento [58] [59] .
También se han hecho planes para otras regiones. Así, está previsto crear el Centro de Medicina Nuclear de la Universidad Federal del Lejano Oriente ( Vladivostok ) [30] , " Rosnano " anunció la apertura de centros PET en Ufa , Lipetsk , Orel , Tambov y Bryansk a finales de 2013 [ 60] . En febrero de 2012, se inauguró el Centro Radiológico del Centro Regional de Oncología de Tyumen , diseñado para 4000 procedimientos de diagnóstico de emisión de un solo fotón y 3000 protones por año, así como para 300 pacientes por año en la dirección de la terapia con radionúclidos [61] . En 2013, se inauguró el Centro de Medicina Nuclear en Kazan , diseñado para 6.000 pacientes por año [62] .
En octubre de 2021, se inauguró en Khimki , región de Moscú, el Instituto de Medicina Nuclear de ciclo completo más grande de Rusia , que ofrece la gama completa de servicios en el campo de la medicina nuclear (diagnóstico, terapia con radionúclidos) y está diseñado para recibir 26.000 pacientes por año. El Instituto cuenta con su propio complejo ciclotrón-radioquímico para la producción de radiofármacos [63] .
Gammagrafía ósea de cuerpo entero con medicina nuclear. Las exploraciones óseas de cuerpo entero en medicina nuclear se utilizan comúnmente para evaluar diversas patologías relacionadas con los huesos, como dolor óseo, fracturas por estrés, lesiones óseas benignas, infecciones óseas o la propagación del cáncer al hueso.
Gammagrafía de perfusión miocárdica de medicina nuclear con talio-201 para imágenes en reposo (filas inferiores) y Tc-Sestamibi para imágenes de esfuerzo (filas superiores). La gammagrafía de perfusión miocárdica mediante medicina nuclear desempeña un papel clave en la evaluación no invasiva de la cardiopatía coronaria. El estudio no solo identifica a los pacientes con enfermedad arterial coronaria; también proporciona información pronóstica general o el riesgo general de eventos cardíacos adversos de un paciente.
Una gammagrafía paratiroidea con medicina nuclear demuestra un adenoma paratiroideo adyacente al polo inferior izquierdo de la tiroides. El estudio anterior se realizó con imágenes simultáneas de tecnecio-sestamibi (primera columna) y yodo-123 (segunda columna) y método de sustracción (tercera columna).
Exploración normal del sistema hepatobiliar (escaneo HIDA). Las exploraciones del sistema hepatobiliar de medicina nuclear son clínicamente útiles para detectar enfermedades de la vesícula biliar.
Ventilación y perfusión pulmonar normal (V/Q). La gammagrafía V/Q en medicina nuclear es útil para evaluar la embolia pulmonar.
Gammagrafía tiroidea con yodo-123 para evaluar el hipertiroidismo.
SPECT hepático de medicina nuclear con eritrocitos autólogos marcados con tecnecio-99m. Un foco de alta captación (flecha) en el hígado corresponde a un hemangioma.
Proyección de máxima intensidad (MIP) de tomografía por emisión de positrones (PET) de cuerpo completo de una mujer de 79 kg después de la inyección intravenosa de 371 MBq de 18F-FDG (una hora antes de la medición).
PET/TC de cuerpo completo normal con FDG -18. La PET/TC de cuerpo entero se usa comúnmente para la detección, estadificación y seguimiento de varios tipos de cáncer.
PET/CT de cuerpo completo anormal con múltiples metástasis de cáncer. La PET/TC de cuerpo entero se ha convertido en una herramienta importante en la evaluación del cáncer.
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