MEDICINA
A cura di Giuseppe Crupi *
Medicina
Nucleare
“La radioattività è una normale componente
dell’ambiente naturale”
a Medicina Nucleare è nata nei primi anni
'30 con l'uso dei radionuclidi per studi di
fisiologia. Oggi è la branca specialistica
della medicina che si avvale dell'uso di
radionuclidi artificiali impiegandoli a scopo
diagnostico, terapeutico e di ricerca biomedica.
In una opportuna forma chimica ovvero coniugati
a molecole o cellule che fungono da vettori, i
radionuclidi vengono introdotti nell'organismo sotto
forma di soluzioni, sospensioni, aerosol o altro e
possono comportarsi come traccianti funzionali,
permettendo studi diagnostici "in vivo", o concentrarsi
in tessuti patologici, permettendone sia il
riconoscimento sia l'irradiazione terapeutica.
Al contrario delle immagini radiologiche, ottenute
sfruttando l'attenuazione del fascio di radiazioni "x"
da parte dei tessuti interposti tra l'apparecchiatura
che le ha prodotte e il sistema di rilevazione, le
immagini medico-nucleari vengono ottenute per
mezzo della rilevazione di radiazioni emesse da
radiofarmaci distribuiti nell'organismo. E' quindi il
paziente ad emettere delle radiazioni successivamente
registrate da apposite apparecchiature in grado di
ricreare l'immagine corrispondente.
Dal termine "scintillazione", che definisce il
fenomeno fisico sfruttato da queste apparecchiature
per trasformare in energia elettrica l'energia quantica
dei fotoni "gamma" o "x", le immagini da esse fornite
vengono dette "SCINTIGRAFIE". Il termine
"scintigrafia" deriva dal greco "szinti" che significa
"lampo" e da "gramm", che significa "scrivere".
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molto precisi per l’elevata risoluzione delle immagini,
Le varie metodiche medico nucleari prevedono la
mentre la medicina nucleare consente di ottenere dati di
somministrazione ai pazienti di un radiofarmaco scelto
tipo funzionale e metabolico di fondamentale importanza
opportunamente in modo che si concentri nell'organo oggetto
per la comprensione dei meccanismi fisiopatologici di molte
di studio o che si comporti come tracciante di una particolare
malattie, per l'identificazione di processi morbosi in fase
funzione biologica. La distribuzione nell'organismo del
precoce, quando ancora non si siano evidenziate alterazioni
radiofarmaco dipende dalla costituzione chimico-fisica dello
di tipo strutturale, e per la valutazione delle caratteristiche
stesso, dalla via di somministrazione, dalla capacità di
biochimiche dei tessuti.
attraversare barriere biologiche, dalle condizioni metaboliche
L'impiego per uso DIAGNOSTICO comprende
del paziente. Le immagini scintigrafiche esprimono la
applicazioni di laboratorio totalmente "in vitro" (es. dosaggi
distribuzione spaziale o spazio-temporale del radiofarmaco.
RIA); applicazioni "in vivo" e "in vitro", ossia studi di
Spesso le informazioni ricavate sono esprimibili anche in
patologie mediante conteggi della radioattività
forma di parametri numerici, permettendo
nei fluidi corporei dopo aver somministrato
di ottenere dati di ordine semiquantitativo
Le tecniche di
opportuni radiofarmaci ai pazienti da
o quantitativo.
La peculiarità di queste immagini è, medicina nucleare esaminare (es. determinazione del volume
ematico e plasmatico, calcolo della massa
quindi, di essere "funzionali", cioè
sono poco o per
eritrocitaria, test di assorbimento della vit.
l'espressione morfologica di una funzione
nulla invasive
B12); applicazioni "in vivo" di imaging
vitale. Perchè, infatti, una sostanza radioattiva
morfofunzionale, comunemente chiamate
possa concentrarsi in un tessuto qualsiasi
scintigrafie, che presentano un campo di applicazione
dell'organismo è necessario che il tessuto stesso sia vivo e
potenzialmente vastissimo in quanto, utilizzando il
funzionante.
radiofarmaco adatto, possono essere studiate numerose
Le indagini medico-nucleari forniscono informazioni
funzioni fisiologiche e le loro eventuali alterazioni.
diverse e complementari rispetto alla radiologia
L'imaging scintigrafico si contraddistingue, rispetto alle
convenzionale ed alle più recenti metodiche di diagnostica
altre metodiche di imaging, per la capacità di mettere in
per immagini (ECO, TC e RM). Infatti ECO, TC e RM
evidenza una compromissione funzionale in alcuni casi
permettono di acquisire dati anatomici e morfo-strutturali
anche prima che siano riconoscibili alterazioni anatomiche.
La gamma camera (chiamata "camera di Anger" in
onore dell'ingegnere che inventò e costruì il primo prototipo
nel 1953) viene impiegata per l'acquisizione di immagini
scintigrafiche statiche, dinamiche e tomografiche, espressione
della distribuzione in vivo di radiofarmaci opportunamente
somministrati.
La g. c. consente l'esplorazione simultanea di aree
corporee di grandi dimensioni ed è oggi l'apparecchiatura
più utilizzata per le indagini diagnostiche in medicina
nucleare.
Nel tempo la g. c. è stata perfezionata per essere usata
al meglio con i fotoni gamma da 140 keV del 99m Tecnezio
che è oggi il radionuclide più usato nella diagnostica
mediconucleare per le sue caratteristiche fisiche e
dosimetriche, per il suo facile approvvigionamento e per il
basso costo; Il Tecnezio che emette solo radiazioni gamma
non contamina l'ambiente perchè ha una emivita, cioè il
tempo in cui dimezza la sua radioattività, di sole 6 ore; ciò
significa che, qualunque quantitativo di radioattività dovesse
entrare nel sistema fognario tramite le urine o le feci dei
pazienti, si autoesaurirebbe nel tempo massimo di un paio
di giorni.
L'impulso decisivo alla crescita della medicina nucleare,
che ne ha permesso la trasformazione da branca della
radiologia a disciplina autonoma, si è avuto dalla ideazione
del primo generatore di 99m Tecnezio costruito a New York
nel 1958 e introdotto nell'uso clinico nel 1964.
Trovato il radionuclide ideale è diventato poi compito
dei radiofarmacisti identificare differenti sostanze che, legate
al tecnezio, fossero in grado di concentrarsi in organi diversi.
Oggi sono disponibili numerosi radiofarmaci in grado di
concentrarsi elettivamente in diversi tessuti e organi,
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Per approfondire alcune nozioni
basilari di Fisica delle Radiazioni
permettendo così lo studio delle loro caretteristiche
morfofunzionali.
Esempi dell'impiego per uso terapeutico della M.N.
sono in campo endocrinologico, la terapia dell'ipertiroidismo
con radioiodio; in campo ematologico, la terapia del Morbo
di Vaquez con radiofosforo; in campo reumatologico, la
terapia intra-articolare della sinovite cronica da artrite
reumatoide con radiocolloidi; in campo oncologico, la
radioterapia metabolica del carcinoma tiroideo con
radioiodio, la terapia delle metastasi ossee con radiostronzio,
la terapia palliativa dei versamenti sierosi neoplastici con
radiocolloidi.
In ultimo di particolare interesse sono le nuove possibilità
fornite dalla PET ( Tomografia ad Emissione di Positroni
) che può utilizzare le stesse molecole normalmente presenti
nel metabolismo dei tessuti come ad esempio il glucosio.
Infatti, l'uso di radionuclidi emittenti positroni, come il
Carbonio, l'Azoto, l'Ossigeno, il Fluoro, permette di marcare
le molecole biologiche sostituendo uno o più isotopi stabili
con il loro isotopo radioattivo, con il pregio di non
modificarne in alcun modo le altre caratteristiche fisiche
e chimiche, mantenendo quindi invariate la biodistribuzione.
La PET è stata ed è tuttora utilizzata con precise
indicazioni cliniche in pazienti con patologie neurologiche,
cardiologiche.e oncologiche. Lo studio PET, complementare
ad indagini morfo-anatomiche (quali l’ecografia, la
radiografia tradizionale, la tomografia computerizzata TC
e la risonanza magnetica RM), consente la caratterizzazione
metabolica di lesioni identificate o non, con le metodiche
tradizionali. Recarsi presso un centro di medicina nucleare
per sottoporsi ad una indagine diagnostica, oltre all'inevitabile
ansia dell'attesa del responso diagnostico, non deve generare
preoccupazioni riguardo alla pericolosità o alla dolorosità
delle metodiche impiegate; in molti casi, il disagio maggiore
è arrecato dall'attesa causata dai tempi tecnici necessari per
l'esecuzione di alcuni esami. Le tecniche di Medicina
Nucleare sono poco o per nulla invasive; il paziente per la
grande maggioranza delle indagini subisce, al più, una
semplice iniezione endovenosa.
I radiofarmaci usati possono essere considerati molto
sicuri, in quanto in anni di impiego clinico rigorosamente
controllato, in tutte le medicine nucleari del mondo è stato
osservato un numero minimo di reazioni avverse.
La medicina nucleare, al contrario della radiologia che
è ormai ben conosciuta anche dal pubblico, è però ancora
circondata da un alone di mistero e di timore, legato più
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• Con il termine radiazioni si
comprendono comunemente
alcuni fenomeni, tra loro
differenti, che hanno in
comune il trasporto di
energia nello spazio. Sono
radiazioni, ad esempio, la
luce visibile, le onde
radiotelevisive, le emissioni
di particelle o di fotoni X o
gamma da parte di un
elemento radioattivo. L'energia
trasportata dalla radiazioni viene
ceduta quando la radiazione interferisce con la materia
attraversata.
• Quando una radiazione ha energia sufficiente può
ionizzare il mezzo attraversato, ossia produrre cariche
positive e negative.
• A seconda che la ionizzazione del mezzo irradiato
avvenga per via diretta o indiretta le radiazioni vengono
distinte in radiazioni direttamente ionizzanti e radiazioni
indirettamente ionizzanti.
• Radiazioni direttamente ionizzanti sono
particelle cariche elettricamente, come le particelle
alfa e le particelle beta. Esempi di radiazioni
indirettamente ionizzanti sono i fotoni X e gamma e
i neutroni.
• Le radiazioni possono anche essere distinte in
corpuscolate, ossia dotate di massa come le
particelle cariche elettricamente e i neutroni, e radiazioni
non corpuscolate, come i fotoni X e gamma che non
hanno nè massa nè carica.
• I fotoni viaggiano nello spazio (anche vuoto) sotto
forma di onde elettromagnetiche che sono la
propagazione sinusoidale delle intensità dei campi
elettrico e magnetico e che possiedono tre
caratteristiche: lunghezza d'onda [L], frequenza [n]
(cicli/sec o Hertz) e velocità [c] (300000 km/sec).
Lunghezza d'onda e frequenza sono tra loro
inversamente proporzionali, secondo la formula:
n=c/L
L'energia dei fotoni [E] è direttamente proporzionale
alla loro frequenza, secondo la formula:
E=hxn
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ove h è la costante di Plank pari a 6.61 x 10
joule
sec.
• L'energia delle radiazioni si misura in elettronvolt
(eV). 1 eV è l'energia che una carica elettrica unitaria
(come un elettrone) acquista attraversando una
differenza di potenziale di un Volt. Multipli sono il keV
(1.000 eV), il MeV (1.000.000 eV), il GeV
(1.000.000.000 eV).
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che altro all'aggettivo "nucleare". Questo termine, che
fa riaffiorare alla memoria tragedie recenti, indica che
le radiazioni utilizzate - i raggi gamma - provengono
dai nuclei atomici.
A tale proposito è bene ricordare che le radiazioni
elettromagnetiche sono tutte uguali: dalle radiazioni
emesse dai normali campi elettrici (a 50-60
cicli/secondo) alle onde radio, allo spettro visibile, alle
radiazioni UV, X e gamma, l'unica caratteristica che
le differenzia è la loro lunghezza d'onda e quindi la
loro energia che è inversamente proporzionale ad essa.
I fotoni gamma come i fotoni X sono radiazioni
elettromagnetiche e derivano dalla diseccitazione
energetica di nuclei instabili che liberano l'energia in
eccesso sotto forma di radiazioni gamma, non hanno
massa né carica e viaggiano alla velocità della luce.
L'unica differenza tra i fotoni gamma e i fotoni X
è la loro origine in quanto i gamma sono prodotti a
seguito di riequilibri energetici del nucleo, mentre gli
X originano da riequilibri energetici del mantello
elettronico dell'atomo.
Non si deve dimenticare, inoltre, che la radioattività
è una normale componente dell'ambiente naturale.
L'uomo è da sempre stato esposto alle radiazioni
naturali, fin dalla sua comparsa sulla terra e le radiazioni
naturali sono ancora adesso la principale fonte di dose
alla popolazione mondiale. La radioattività naturale in
parte origina dalle rocce o dalle acque terrestri, in parte
dallo spazio raggiungendo la Terra sotto forma di raggi
cosmici e di prodotti secondari, derivanti dall'interazione
dei raggi cosmici con l'atmosfera terrestre.
La concentrazione dei radionuclidi naturali nel
suolo e nelle acque varia molto da luogo a luogo a
seconda della costituzione geologica; anche i raggi
cosmici sono distribuiti difformemente sulla superficie
terrestre poiché risentono del campo gravitazionale
terrestre e vengono quindi deviati verso i Poli.
L'atmosfera riduce l'esposizione ai raggi cosmici
fungendo da schermo; la riduzione dell'atmosfera che
i raggi cosmici devono attraversare, come avviene in
alta montagna o a bordo di aerei ad alta quota, produce
un aumento dell'esposizione alle radiazioni.
Ricorda che una controindicazione assoluta
all’impiego della diagnostica M.N. è la gravidanza.
Sia per la medicina nucleare, sia per la radiologia
tradizionale è essenziale comunque limitarne
l'impiego allo stretto indispensabile.
* Medico specialista in Medicina nucleare
pugliasalute
Centro Bio-Medico
di Analisi Cliniche
Direttore Sanitario: Dott. Marco Papagni
Autorizzazione pubblicitaria: n.87 del 21/06/1995
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luglio-agosto 2006
