Esta semana, nos vamos a desplazar al interior del cerebro y vamos a intentar explicar una increíble tecnología que ya se usaba hace más de veinte años para analizar la actividad cerebral sin necesidad de tener que abrirle el cráneo a nadie. Los avances de la tecnología tienen, a veces, su parte negativa.
Así explicaba esta tecnología en el artículo que en octubre del año 2000 publicaba el diario El País: “De ruidos en la mente a la imagen del recuerdo.”:
https://jorlab.blogspot.com/2000/10/de-ruidos-en-la-mente-la-imagen-del.html

Como ya es habitual en estos programas de Quilo Vintage, podemos explorar qué ha sido hoy de esta tecnología. ¿Sigue siendo usada para explorar la actividad cerebral? ¿Qué radioactividad se emplea hoy con ella? ¿Solo puede usarse agua radiactiva o pueden emplearse otras sustancias con otros átomos radiactivos para determinar otras cosas además del flujo sanguíneo?

Sí, sin duda la tecnología sigue siendo utilizada hoy, y sus posibilidades de empleo han sido ampliadas. No obstante, sigue siendo una tecnología que no está al alcance de cualquier hospital. Para comprender por qué, permíteme que explique con algo más de detalle cómo funciona. La base de esta tecnología es la utilización de átomos radiactivos que se desintegran emitiendo una partícula de antimateria llamada positrón, como ya mencionaba. El positrón es la antipartícula correspondiente al electrón. Cuando el átomo radiactivo se desintegra y lo emite, al poco el positrón se va a encontrar con un electrón de la materia ordinaria de nuestro cuerpo, y ambos van a aniquilarse emitiendo un par de fotones de rayos gamma, similares a los rayos X, pero de mayor energía aún. Estos dos fotones son emitidos al mismo tiempo en direcciones opuestas y, además, poseen una energía característica. Estas dos propiedades permiten detectarlos con cámaras de radiación gamma distribuidas alrededor del sujeto bajo estudio y determinar el punto de origen de emisión en el interior del cuerpo de este. Los datos adquiridos son analizados con distintos algoritmos de tratamiento de datos por ordenador, lo que permite reconstruir una imagen tridimensional de los puntos en donde la radiación ha sido emitida.

Esta tecnología debe por con siguiente emplear isotopos radiactivos que sean biocompatibles, es decir, puedan ser incorporados por medios químicos a moléculas propias de la materia viva, y que, además, se desintegren en poco tiempo emitiendo positrones. Estos isótopos no abundan.

El empleado en el estudio del flujo sanguíneo que mencionaba antes es el oxígeno 15, que posee un neutrón menos en su núcleo que el oxígeno 16, el isótopo más abundante de este elemento químico. También puede emplearse el flúor 18. Este puede usarse en forma de fluoruro de sodio, una sal similar al cloruro de sodio, pero que en lugar de este contiene flúor, o puede utilizarse incorporado a una molécula de glucosa por medios químicos. La incorporación de flúor a la glucosa permite la generación de una molécula de glucosa radiactiva que no puede ser distinguida de la glucosa normal por nuestras células. Eso quiere decir que esa molécula será captada desde la sangre e incorporada a las células como si se tratara de glucosa normal y corriente. Las células que mayor cantidad de glucosa capten serán las que mayor cantidad de flúor 18 capturen también con ella y las que mayor cantidad de radiactividad emitirán. Además, la glucosa florada incorporada no puede ser metabólicamente procesada por lo que se acumula en el interior de las células, lo que facilita su detección.

Unas de las células que mayor cantidad de glucosa necesitan incorporar para su metabolismo son las células tumorales. El empleo de glucosa con flúor radiactivo incorporado permite analizar mediante la técnica de tomografía por emisión de positrones la presencia de tumores incluso de pequeño tamaño y su localización en el organismo. En general, esta técnica es usada con este fin en grandes hospitales que tienen recursos adecuados para poder emplearla.

La razón de la necesidad de estos recursos es que la vida media del isótopo flúor 18 es de una hora y 49 minutos. Eso quiere decir que tras ese tiempo solo nos queda la mitad, y tras solo algo más de tres horas, solo la cuarta parte. Una vez producido en un acelerador de partículas adecuado el flúor 18 debe ser utilizado para la fabricación de la glucosa florada en condiciones adecuadas para permitir su inyección a los pacientes. No debe perderse mucho tiempo en el proceso, y el propio hospital deberá contar con lo que se denomina una unidad de radiofarmacia, para la preparación in situ de estos compuestos. Por consiguiente, la cantidad de tecnología y recursos necesaria para poder utilizar el PET en oncología es elevada.

No obstante, la mejora en la velocidad de las comunicaciones permite la preparación de glucosa florada con flúor 18 para que su transporte por avión o tren de alta velocidad desde un centro de producción a alguna localidad cercana sea posible de modo que aún se disponga de cantidades suficientes.

La situación no es mejor con otros isótopos emisores de positrones, en particular con el oxígeno-15, que se convierte en nitrógeno 15 por emisión de positrones con una vida media de solo dos minutos y dos segundos. El oxígeno 15 puede usarse para determinar el flujo sanguíneo, como hemos visto, lo que también tiene utilidad cínica para examinar este flujo en distintos órganos, como el corazón. En todo caso, debido a su corta vida media es imprescindible producir este isótopo en un ciclotrón, un acelerador de partículas, inmediatamente antes de su uso. Si un hospital o centro de investigación desea utilizar este isótopo para el diagnóstico o la investigación, debe contar con un ciclotrón entre el equipamiento de sus instalaciones, además de contar con una unidad de radiofarmacia.

Todo lo anterior me sugiere la reflexión de que no siempre es posible utilizar una tecnología dada, aunque esta haya sido inventada hace décadas. Algunas tecnologías tienen limitaciones impuestas por la propia Naturaleza que dificultan mucho su empleo. Si los isótopos emisores de positrones tuvieran vidas medias más largas, tal vez esta tecnología estaría más extendida y sería más útil. La Naturaleza ha querido que esto no suceda. Y es que como dijo el filosofo Francis Bacon, la Naturaleza no puede ser gobernada, sino siendo obedecida.

Jorge Laborda (23/01/2023)

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