medicina nuclear ufv 2013

MEDICINA NUCLEAR

GENERALIDADES

ATOMO. MOLECULA. ETC

• Atomo: El corpùsculo mas sencillo en que la materia puede dividirse conservando su identidad y propiedades quìmicas

• ´Todo cuerpo o sustancia de la naturaleza cualquiera que sea su forma,propiedades o estado de agregaciòn ( sòlido,lìquido o gaseoso) està constituìdo por àtomos o grupos de àtomos llamados molèculas.

• La sustancia constituìda por un solo tipo de àtomos se le denomina elemento quìmico.La mayor parte de èstos existen en la naturaleza y solamente unos cuantos han sido obtenidos artificialmente.

Estructura atòmica.Modelo atòmico

• 2 partes: nucleo y corteza o nube de electrones.

• Nùcleo : que contiene practicamente toda la masa atòmica formada por protones y neutrones con carga positiva los primeros y sin carga los segundos.

• La corteza o nube de electrones con carga negativa y describiendo òrbitas alrededor del nùcleo central como los planetas girando alrededor del sol.Existen otras partìculas en el nucleo como los neutrinos ,mesones.

Nomenclatura nuclear,etc.

• Nùmero atòmico Z,corresponde al nùmero

de protones,el nùmero de masa A,que

corresponde a la suma de protones y

neutrones N,dentro del nùcleo.A los

distintos nucleos atòmicos existentes en la

naturaleza o producidos artificialmente se

les denomina NUCLEIDOS.

Isòtopos,isòbaros e isòmeros.

• Isòtopos: igual Nº de protones Z , pero distinto Nº de neutrones(diferente A),si son inestables y emiten radiaciòn se llaman isòtopos radioactivos.

• Isòbaros: diferente Nº de neutrones y de protones pero igual nùmero de masa.

• Isòmeros: igual Nº de protones ,neutrones e igual Nº de masa pero diferente niveles de energìa nuclear.

Interacciòn entre materia y energia

• La radiaciòn gama emitida por el nùcleo del

isòtopo inestable es al igual que los rayos X,de

naturaleza no corpuscular electromagnètica, y

compartelas mismas propiedades;asi un haz de

rayos gama al atravesar la materia es

atenuado,su energia es reducida,absorbida por

la materia irradiada,y una porciòn de la energìa

original es simplemente deflectada fuera del haz

para viajar en otra nueva direcciòn tomando el

nombre de radiaciòn dispersa.

Estructura atòmica, etc.Niveles

de energia.Nomenclatura.

• El nùmero de cargas elèctricas negativas de la corona de electrones compensan exactamente el nùmero de cargas elèctricas positivas del nùcleo por lo que el àtomo es electricamente neutro.Las òrbitas descritas por los electrones se agrupan en niveles o capas,cada una de las cuales posee una energia definida y un nùmero màximo determinado de electrones.

Niveles de energia,etc.

• Los niveles de energia son designados con las letras K,L,M,N,O,P,Q, en orden de menor a mayor distancia promedio al nùcleo.La òrbita K,puede contener 2 electrones como màximo en tanto que la òrbita L, 8 electrones,18 electrones para el nive M,etc.Esta estructura se mantiene estable debido a la atracciòn de la carga positiva del nùcleo que ejerce sobre los electrones los cuales asi se encuentran ligados al àtomo.Para separar un electron se su òrbita es necesario cierta energia denominada de enlace o ligadura del electròn al nùcleo.Cuanto mas cercano esta el electron al nùcleo mayor es la energìa de enlace.

Procesos de atenuaciòn y

dispersiòn de fotones.

• Dispersiòn elàstica

• Dispersiòn elàsica o efecto Compton.

• Efecto fotoelètrico.

• Producciòn de pares.

• Aniquilaciòn.

Dispersiòn elàstica

• Es el nombre dado al proceso en el cual la radiaciòn es deflectada sin perder energìa.Los rayos X que pasan cerca al nùcleo causan que los electrones ligados momentariamente vibren a una frecuencia igual a aquella de la radiaciòn incidente.Estos electrones vibrantes a su turno emiten rayos X de esta misma frecuencia pero en todas direcciones.Asi esta energìa es tomada del haz y es dispersada en todas direcciones.Ninguna energia es entonces permanentemente tomada por el material irradiado siempre permanece como energia no corpuscular;de manera que este proceso es uno de atenuaciòn y no de absorciòn.

Dispersión Elástica

EFECTO FOTOELÈCTRICO

Cuando un electron externo interactùa con un electron orbitario, parte de la energia incidente es

usada para removerlo de su òrbita correspondiento( sobrepasando la energia de ligadura),mientras que el resto es la energìa con la cual el electron eyectado abandona el àtomo.Un ejemplo aclarara el concepto: si un haz de electrones de 100 kv pasa a traves de

plomo y uno de ellos interactua con y eyecta el electron de la òrbita K( cuya energìa de ligadura es

de 88kv) el fotoelectron resultante tendrà una energìa cinètica de:100-88=12 kv para salir del

àtomo.

EFECTO COMPTON.

• Este efecto tambièn llamado dispersiòn inelàstica,se refiere a la interacciòn de fotones con los llamados “electrones libres y lo que sucede puede ser visualizado como un juego de billar,donde en cada una de estas colisiones el foton incidente cede algo de su energia al referido electron libre,y el foton original prosigue su camino en una nueva direcciòn (es decir es dispersado)con reducciòn de su energìa y mayor longitud de onda,en tanto el electron impactado recula o retrocede con la energia perdida por el fotòn incidente que produjo la colisiòn.

Producciòn de pares

• Cuando un foton incidente cuya energìa es en

exceso de 1.02Mev pasa cerca al nùcleo de un

àtomo,el foton puede desaparecer y en su lugar

un electron positivo y otro negativo aparecen.Asi

la masa ha sido producida de la energìa.Eistein

postulo que la materia podria ser convertida y

energìa y viceversa generando su clàsica

ecuaciòn

• E=mc2, donde E es la energìa,m es la masa y c

,la velocidad de la luz.

PRODUCCION DE PARES

Cuando un foton incidente cuya energìa es en exceso de

1.02Mev pasa cerca al nùcleo de un àtomo,el foton

puede desaparecer y en su lugar un electron positivo y

otro negativo aparecen.Asi la masa ha sido producida de

la energìa.Eistein postulo que la materia podria ser

convertida y energìa y viceversa generando su clàsica

ecuaciòn

E=mc2, donde E es la energìa,m es la masa y c ,la

velocidad de la luz.

Reacciòn de aniquilaciòn

• Mientras los electrones son muy comunes en la naturaleza los positrones son muy raros y no tienen un lugar permanente en estos esquema de cosas,de manera que el positron creado sin embargo pronto se une con otro elentron negativo y ellos se aniquilan uno al otro regresando a la energìa equivalente a sus masas esto es en 2 fotones de 0.51 Mev,esta es la si llamada radiaciòn de aniquilaciòn.

ANIQUILACION

•Mientras los electrones son muy comunes en la naturaleza los positrones son muy raros y no tienen un lugar permanente en estos esquema de cosas,de manera que el positron creado sin embargo pronto se une con otro elentron negativo y ellos se aniquilan uno al otro regresando a la energìa equivalente a sus masas esto es en 2 fotones de 0.51 Mev,esta es la si llamada radiaciòn de aniquilaciòn.

Radioactividad:natural y artificial

Los àtomos que poseen un nùmero excesivo de neutrones en relaciòn con los protones se denominan

isòtopos del referido elemento y alguno de èstos puede ser estable o inestable.

Asi el hidrògeno H tiene 1 proton y 0 neutrones entonces su nùmero Z es 1 y su nùmero masa M es

1,pero tiene 2 isòtopos : Deuterio y Tritio ambos tiene el mismo nùmero Z,es decir un proton ,pero el

deuterio tiene 1 neutron y el tritio 2,este ùltimo emite radiaciòn por lo tanto es inestable,los 3 ocupan el mismo sitio en la tabla periòdica,tienen el mismo

nùmero Z,pero diferente nùmero masa M.

RADIOACTIVIDAD

• La existencia de isòtopos inestables o radiactivos se da en la naturaleza.

• Elementos con nùmero Z superior a 80 pueden ser agrupados en familias,comenzando con la serie del uranio ,torio y actinio.Cada familia es una serie de cambios radioactivos cada uno de los cuales da origen a un isòtopo hija hasta que un isòtopo estable finaliza la lìnea.

• Loa isòtopos radioactivos emiten particulas alfa,beta y un fotòn gamma.

Radioactividad natural y artificial

• Los isòtopos radioactivos artificiales se producen:

• Por bombardeo de neutrones.

• Por bombardeo de protones.

• Productos de fisiòn nuclear.

• Bombardeo de nucleos estables con neutrones,protones,partìculas alfa,deuterones o fotones gamma utilizando aparatos de alta energìa como el ciclotron,betatron ,el generador de van der Graaf, y el reactor nuclear o pila atòmica.

Reactor nuclear

• El reactor nuclear o pila atòmica es el nombre dado a un instalaciòn pràctica en la cual los neutrones producto de la fisiòn nuclear son desacelerados de manera tal que una reacciòn nuclear continua provee por ejemplo una fuente de poder (energia), es posible usando uranio natural, ademas de un moderador como grafito o agua pesada(deuterio)

• Subproductos del reactor nuclear aparte de la energia, son los isòtopos radioactivos artificiales,que son utilizados en ciencia ,tecnologia incluyendo medicina.

Reactor Nuclear

Reactor Nuclear

Propiedades de la radiaciòn

ionizante

• Poder de penetraciòn

• Efecto luminiscente

• Efecto fotogràfico.

• Efecto ionizante

• Efecto biològico.

• No son desviados por campos elèctricos o

magnèticos.

Medicina nuclear

• Las imàgenes en medicina nuclear

dependen en la captaciòn selectiva de

ciertos compuestos marcados con un

isòtopo radioactivo.Estos compuestos

,llamados radiofàrmacos deben estar

normalmente involucrados en la fisiologia

del òrgano o sistema que va a ser

representado por las imàgenes isotòpicas.

Med. Nuclear 2

La med.nuclear tiene 2 gran divisiones:

Imagenologia nuclear y ànalisis de laboratorio.Los isòtopos ideales para estos propòsitos son aquellos que pueden ser administrados en bajas dosis,no ser tòxicos con una vida media corta,facilmente incorporados en compuestos fisiològicos y con suficiente nivel de energia para ser detectados fuera del cuerpo.Igualmente algunos isòtopos radioactivos pueden ser usados en la terapeùtica como el caso del I131,P32,entre otros.

Vida media,etc.

• Vida media fìsica de un elemento radioactivo es el tiempo necesario para su degradaciòn a la mitad de su actividad original.

• Vida media bilògica se refiere a la remociòn fisiològica de la sustancia a la cual se le ha incorporado el isòtopo.

• Vida media efectiva es la derivaciòn matemàtica basada en una fòrmula combinando la vida media fìsica y biològica,y mide el tiempo real de permanencia efectiva del isòtopo dentro del cuerpo.

Mecanismos de concentraciòn del

isòtopos dentro del cuerpo.

• Lago sanguìneo o localizaciòn

compartamental( gamagrafia cardìaca).

• Incorporaciòn fisiològica(gamagrafìa

tiroidea y òsea.)

• Bloqueo capilar (gama pulmonar

perfusoria)

• Fagocitosis( gama hepàtica)

• Secustro celular (gama esplènica).