Mrdicina nuclear

Una introducción general, las funciones de  diagnóstico y tratamiento

Medicina nuclear, introducción. La utilidad clínica

Radiofármacos

El primer paso en la medicina nuclear es disponer de "radiofármacos", moléculas que incorporan algún átomo radiactivo (del que procederá la radaición de interés diagnóstico o terapéutico) y que se pueden inyectar en el cuerpo y se difunden acumulándose en el tejido de interés.

Fabricación de radiofármacos

Hay muchos radiofármacos, y diversas técnicas de fabricación. Algún ejemplo:


Un modelo de ciclotrón para entender mejor el funcionamiento de estos aceleradores de partículas:

Gammacámara

Gammagrafía planar

Un ejemplo de uso, relativo a exploración pulmonar. Se ve como el tipo de información que se desea obtener proviene de las imágenes generadas por dos radiofármacos distintos.

De la misma serie de vídeos, sobre la generación del radiofármaco marcado con Tc (y que se utiliza en la exploración planar del vídeo anterior

SPECT

PET

Técnicas mixtas

El uso conjunto de PET y RMN


EL PET/CT (o TAC), que es como se utiliza prácticamente siempre

Escaez de radioisótopos y posibles vías de solución

 

Leer AQUÍ

MRI de cuerpo entero

Resonancia Magnética Nuclear. Intro

La resonancia magnética nuclear (RMN), a veces "desnuclearizada" en el nombre (RM) y en inglés "Magnetic Resonance Imaging" (MRI) es una técnica de imagen médica muy potente y, para que vamos a engañarnos, muy difícil de entender. En RX el fenómeno físico que está detrás de la imagen es la absorción de RX, en ecografía el eco de una onda sonora en la interfaz entre dos medios, fenómenos prácticamente evidentes. En este caso el fenómeno es el de la resonancia magnética nuclear, un fenómeno de esencia cuantica descubierto hace medio siglo.

Para no perderse es conveniente tener claro un esquema, el esqueleto del tema. Sería el siguiente:

1.- El fenómeno físico de RMN

   1.1.- La magnetización de un núcleo (de un protón)

   1.2.- La magnetización de un voxel (que contiene trillones de núcleos)

2.- Interacción de los momentos magnéticos con la radiación (adecuada)

   2.1.- Excitación (ojo, este es el fenómeno resonante)

   2.2.- Relajación

      2.2.1.- Relajación longitudinal (T1)

      2.2.2.- Relajación transversal (T2)

      2.2.3.- Dependencia de T1 y T2 del entorno químico, la información de interés médico.

3.- Secuencias de pulsos de excitación para obtener la información de un voxel

4.- Codificación de la información para recibir la señal de todos los vóxeles de un corte.

5.- Reconstrucción de la imágen

6.- Equipamiento necesario para realizar todo lo anterior.

7.- Otras consideraciones: interés clínico, calidad de imágen, efectos biológicos secundarios, precauciones de seguridad, evolución histórica, precios, problemas de instalación de los equipos, etc.

 En este esquema los puntos del 1 al 5 son necesariamente secuenciales, ya que cada uno se apoya en el anterior. En cambio los detalles del equipo (6) van apareciendo en las distintas fases, y se puede tratar en cualquier momento, si bien merece la pena hacer una reconsideración al final, ya que identificar los distintos elementos básicos (por ejemplo los 3 juegos de bobinas) y su función supone una buena comprensión de la globalidad del proceso.

En las demás entradas sobre este tema se trata el tema de diversas formas, desde pequeños vídeos introductorios hasta un curso completo con ejemplos reales de un equipo de demostración. Se incluyen también enlaces a simuladores que permiten profundizar en la comprensión de algunos conceptos. Es mucho material, pero es que el tema es complejo, y ver la misma idea expuesta por distintas personas a veces ayuda mucho a entenderla bien. Ese material hay que utilizarlo para ir rellenando con claridad los puntos del anterior esquema.

Como primera pieza de información, a continuación dejo las transparencias que utilizo en clase:

Im rmn-2012 13f from Joaquin Sevilla

La precesión giroscópica

Ayudas para visualizar la precesión del momento magnético:

La resonancia magnética

Ayuda para comprender el fenómeno resonante

 

Se puede jugar con este simulador, siempre que el ordenador tenga cargado el Java. El sitio es ESTE

Jugando con la magnetización

Un interesante simulador, permite visualizar lo que ocurre con el vector magnetización cuando se le aplica un pulso de radiofrecuencia. El autor ha preparado unos vídeos en los que se muestra como funciona:
- Video introductorio,
- Dinámica simple del spin
- Secuencia de pulsoso Spin-Eco
- Múltiples vóxeles
- Para acceder al simulador propiamente dicho AQUI

Por incrustar alguno de ellos, el de la secuencia Spin-Eco:

RMN, una introducción y un resumen

Aparte de los vídeos de Paul Callahan (ver más adelante), detallados y profundos, podemos ver esta divertida introducción al RMN y al RMN funcional:


Este segundo vídeo, mucho más aburrido, yo diría que no sirve para entender el fenómeno, pero si para repasarlo, es un buen resumen con todas las fórmulas implicadas:

RMN. Precesión y resonancia

Este es el primero de una serie de magníficos vídeos que explican la Resonancia Magnética Nuclear con una nivel de profundidad adecuado al curso, incluso excesivo en el gunas partes. Desde luego no trivial. De Paul Callaghan. La serie la componen 10 vídeos


II Una vez entendido el momento angular, se pasa a mostraro en el mundo cuántico

Curso de RMN de Paul Callaghan, vídeos 3 a 6

Curso de RMN de Paul Callaghan, vídeos 7 a 10

Lección introductoria de un curso sobre RMN (1 hora)

Esta es la clase inicial de un curso sobre RMN en Berkeley. El enfoque es el contrario a la mayoría, empieza por la utilidad, y no aparece el spin de los protones hasta el minuto 45. Enmarca la técnica magníficamente en el tema completo de la imagen médica (no hay más que ver como empieza) y en los usos clínicos de la técnica. Me parece un vídeo excelente.

Juegos y accidentes con el potente imán del RMN

RMN en tiempo real

¡Impresionante!

Merece la pena echarle un vistazo.

Eso si, deja abiertas algunas cuestiones para la discusión:
- ¿Cómo se pueden tomar imágenes en tiempo real?
- ¿Es compatible con los tiempos de exploración que conocemos?
- ¿Que restricciones se habrán tenido que cumplir (zona de exploración, resolución espacial, secuencia de pulsos...)?
- ¿El movimiento no afecta a la calidad de imagen?
- ¿Estaría cantando dentro del tubo?
-...
(el vídeo suelto en youtube)

RMN funcional muy sencillito

El sistema RMN, que en principio muestra estructura, puede utilizarse para medir función, es la "RMN funcional" (fMRI). Esta sería una introducción muy sencilla:

El MRI funcional desbanca al PET

Parece ser que en estudios sobre funcionalidad cerebral, campo que nació con la disponibilidad del PET, la aparición de la resonancia magnética funcional (fMRI) está progresivamente haciéndose la técnica preferida.

El artículo completo AQUI

Y el artículo científico en que se basa AQUI

Usos médicos menos conocidos del RMN

Además de la aplicación a la generación de imágeners médicas, el fenómeno físico de la Resonancia Magnética Nuclear proporciona múltiples aplicaciones en diversos campos. De hecho es una técnica relativamente estándar de análisis químico. En esta línea, se utuliza en medicina...

"La naciente disciplina científica que es la metabolómica hace uso, entre otras herramientas, de la RMN. Cada ser vivo es una fabrica de multitud de compuestos químicos. Como estos compuestos se producen en rutas metabólicas (conjunto de reacciones químicas que se producen en un ser vivo) los denominamos metabolitos. Cualquier pequeña variación en la concentración de esos metabolitos en un determinado ser vivo puede deberse a una disfunción y por tanto a una enfermedad del mismo. De ahí la importancia de la RMN en metabolómica para poder detectar estos compuestos y sus variaciones de concentración en sencillos experimentos. Así se podría llegar, por ejemplo, a diagnosticar con suficiente tiempo una determinada enfermedad. "

Leer todo el artículo en: http://mascienciapf.blogspot.com.es/2013/09/susceptibilidad-antimicrobiana-por-rmn.html 

por @hebusto en Más ciencia, por favor

TAC

Principios básicos, generaciones (evolución histórica):


El de 5ª generación, con el haz de electrones deflectado:


Una explicación pausada, con detalles históricos y unas animaciones excelentes:

Componentes del gantry (y su impresionante giro)

Generación de proyecciones y reconstrucción de la imagen

Sobre como una distribución bidimencional (el plano a reconstruir) genera proyecciones lineals (lo que van recogiendo los detectores) y cómo con esas proyecciones hay que reconstruir la imagen 2D. Importante que "sin filtro" funciona más o menos, pero para figuras simples, mientras que en volúmenes biológicos reales resulta en un emborronamiento muy grande. La incorporación del filtro a la retropropgación mejora las imagenes de forma espectacular:

Una visión general sin palabras:


Con detalle y explicación (en 8 minutos)


Y profundizando más en los tipos de filtros, diferentes alternativas y calidades de imagen (en 15 minutos):

Unidades de Hounsfield

Resumen
Esala relativa de coeficientes de absorción de los tejidos relativa a la del agua.
Sirve para poder elegir distintas ventanas y con ello ajustar la resolución de contraste al tipo de estructuras que se quieren visualizar.
Con los mismos datos (resultado de una exploración CT) se pueden obtener imágenes de muy distinto propósito diagnóstico cambiando la ventana de HU que se presentan


Un vídeo que lo explica

¿Es peligrosa la Tomografía Computadorizada?

 

Seguir leyendo es la ubicación original del artículo, AQUI, en Naukas

¿Qué dosis reciben los pacientes? ¿Están siempre justificadas? ¿Qué criterios hay que seguir para evaluar los riesgos de esta exploración? ¿Debe tener el hospital (o clínica) algún protocolo para asegurar la optimización de riesgos de esta técnica? Este artículo, breve para la cantidad de información que incluye, da respuesta a estas y otras preguntas relacionadas con el principal efecto secundario, la radiactividad, de esta técnica de diagnóstico tan útil como es el TAC.

Por cierto, a mi aún me suena rarísimo "computadorizada" en vez de la más tradicional "computerizada", pero parece técnicamente más correcta.

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Se puede profundizar más en esta cuestión. En este enlace dejo un vídeo (22 minutos) en el que se resume de forma extraordinaria una sesión de un congreso de 2011 sobre el estado de esta cuestión y las estrategias seguidas para la reducción de dosis. Es bastante técnico, solo lo recomiendo para quien quiera profundizar en algún trabajo o algo así, no para el curso normal de la asignatura.