Hoja informativa: ¿Qué es la medicina nuclear y la imagen molecular?

A diferencia de los estudios de imagen convencionales que producen principalmente imágenes estructurales, la medicina nuclear y la imagen molecular visualizan cómo funciona el cuerpo y lo que ocurre a nivel celular y molecular. La evolución del diagnóstico por imagen -desde la producción de imágenes anatómicas hasta la obtención de imágenes y la medición de los procesos fisiológicos del cuerpo- es de vital importancia para todas las facetas de la medicina actual, desde el diagnóstico de enfermedades en su fase más temprana y el desarrollo de terapias más eficaces hasta la personalización del tratamiento médico.

Con la ayuda de la medicina nuclear y la imagen molecular, los científicos y los profesionales sanitarios están:
– comprendiendo mejor las vías de la enfermedad
– evaluando rápidamente los nuevos fármacos
– mejorando la selección de la terapia
– monitorizando la respuesta del paciente al tratamiento
– encontrando nuevas formas de identificar a los individuos con riesgo de padecer una enfermedad.

¿Por qué son únicas la medicina nuclear y la imagen molecular?

En el diagnóstico por imagen convencional, se utiliza una fuente de energía externa, como rayos X, campos magnéticos u ondas de ultrasonido, para producir imágenes de los huesos y los tejidos blandos. En los procedimientos de medicina nuclear e imagen molecular, la fuente de energía se introduce en el cuerpo, donde se incorpora a un tejido, órgano o proceso específico y luego se detecta mediante un dispositivo externo (cámara gamma, escáneres SPECT o PET) para proporcionar información sobre la función del órgano y la actividad celular. Dado que la enfermedad comienza con cambios celulares microscópicos, la medicina nuclear y la imagen molecular tienen el potencial de identificar la enfermedad en una fase más temprana y tratable, a menudo antes de que la imagen convencional y otras pruebas sean capaces de revelar anomalías.

Obtener esta información única sin las pruebas de medicina nuclear e imagen molecular requeriría procedimientos más invasivos -como la biopsia o la cirugía- o simplemente sería inalcanzable.

Con su capacidad para identificar los signos tempranos de la enfermedad y otras anomalías, la medicina nuclear y la imagen molecular ofrecen el potencial de cambiar la atención médica de reactiva a proactiva, salvando y mejorando incontables vidas.

¿Cómo se utilizan la medicina nuclear y la imagen molecular?

La medicina nuclear y la imagen molecular están desempeñando un papel cada vez más importante en la atención al paciente, la investigación médica y el desarrollo farmacéutico.

Hoy en día, los estudios de diagnóstico por imagen nuclear y molecular están disponibles para prácticamente todos los sistemas de órganos principales del cuerpo. El número de terapias basadas en la medicina nuclear para el cáncer y otros trastornos también se está ampliando.

La medicina nuclear y la imagen molecular son parte integral del cuidado de los pacientes con cáncer, enfermedades cardíacas y trastornos cerebrales:
– El linfoma y el cáncer de esófago, colon y pulmón son sólo algunos de los muchos tipos de cáncer para los que la imagen nuclear y molecular puede cambiar realmente la dirección y el resultado del cuidado del paciente.
– La medicina nuclear -a través de las imágenes de perfusión miocárdica- ofrece una prueba muy precisa para diagnosticar la enfermedad de las arterias coronarias en pacientes que pueden estar en riesgo de sufrir un ataque al corazón.
– Además de ayudar a los médicos a diagnosticar la demencia, la imagen nuclear ofrece ahora agentes de imagen que identifican con éxito los cambios tempranos en el cerebro asociados a la enfermedad de Alzheimer.

Ejemplos de imagen anatómica (TAC) comparada con la imagen funcional
(PET). En este paciente, la TC (A) es negativa para la recurrencia de la enfermedad.
Sin embargo, la PET (B) muestra una mancha que sugiere malignidad. La imagen de
fusión PET/TC (C) ofrece una imagen más clara de lo que ocurre.
Referencia: http://jnm.snmjournals.org/content/49/6/938.full

En el laboratorio, las tecnologías de medicina nuclear e imagen molecular están ayudando a los científicos de diversas disciplinas a comprender mejor las vías moleculares y los mecanismos de las enfermedades. Al ayudar a los investigadores a evaluar rápidamente las nuevas terapias, la medicina nuclear y la imagen molecular también contribuyen a acelerar el desarrollo de fármacos nuevos y más eficaces.

¿Cómo funcionan la medicina nuclear y la imagen molecular?

La medicina nuclear y la imagen molecular implican un agente de imagen productor de señales (radiofármaco o sonda) que se introduce en el cuerpo, normalmente mediante una inyección, y un dispositivo de imagen capaz de detectar y utilizar las señales de la sonda para crear imágenes detalladas. Las sondas, que están diseñadas para acumularse en un órgano específico o adherirse a determinadas células, permiten visualizar y medir la actividad celular y los procesos biológicos.

En medicina nuclear, el agente de imagen es un compuesto que incluye una pequeña cantidad de material radiactivo denominado radiotrazador. Los radiotrazadores (que también se denominan radiofármacos o radionúclidos) producen una señal que puede ser detectada por una cámara gamma o un escáner de tomografía por emisión de positrones (PET).
Las modalidades de imagen molecular no nucleares, incluidas las imágenes ópticas y los ultrasonidos dirigidos, utilizan sondas no radiactivas, como la luz o el sonido. La espectroscopia de RM utiliza las diferencias de magnetismo para medir los niveles químicos en el cuerpo sin el uso de una sonda.

Imagen de PET

La imagen de PET con el radiotrazador FDG es una de las herramientas de imagen de diagnóstico más importantes que se han desarrollado. En la actualidad, la mayoría de los estudios de PET se combinan con estudios de tomografía computarizada (TC) para localizar mejor las zonas de actividad celular anormal.

La FDG es un compuesto similar a la glucosa, o azúcar, que se acumula en las zonas del cuerpo que son más activas metabólicamente (que utilizan la glucosa a un ritmo elevado). Después de inyectar la FDG en el torrente sanguíneo del paciente y dejar que se acumule durante un breve periodo de tiempo, el escáner de PET crea imágenes que muestran la distribución del radiotrazador por todo el cuerpo, lo que ayuda a determinar si existen anomalías. Por ejemplo, las células cancerosas muy activas
muestran niveles más altos, o «captación», de FDG, mientras que las células cerebrales afectadas por la demencia consumen cantidades más pequeñas de glucosa y muestran una menor captación de FDG.

Además de FDG, existen otros radiotrazadores PET para visualizar una gran variedad de procesos cancerosos y no cancerosos.

Imagen SPECT

La tomografía computarizada por emisión de un solo fotón (SPECT) es un procedimiento de imagen muy significativo y común que también implica la inyección de un radiotrazador en el torrente sanguíneo del paciente, donde se acumula en un órgano objetivo o se adhiere a células específicas. A continuación, una gammacámara gira alrededor del paciente y recoge datos para crear imágenes tridimensionales de la distribución del radiotrazador que revelan información sobre el flujo sanguíneo y la función de los órganos. Muchos estudios de SPECT se combinan con estudios de TC.

Usos de la PET y la SPECT

La PET es una potente herramienta para diagnosticar el cáncer y determinar su gravedad y extensión. Los estudios PET son uno de los medios más eficaces para detectar una recurrencia de la enfermedad.

La PET también se utiliza cada vez más para evaluar rápidamente la respuesta de un paciente al tratamiento del cáncer. En algunos casos, la PET puede determinar en varios días si una terapia está funcionando, mientras que se necesitarían meses para evaluar un cambio en el tamaño del tumor con la TC.

Los investigadores esperan que la información de los estudios de PET ayude pronto a los médicos a predecir qué pacientes responderán a un fármaco de quimioterapia específico. También se están diseñando nuevos radiotrazadores para identificar condiciones biológicas dentro del organismo (denominadas biomarcadores) que señalan la presencia de cáncer y para captar información importante sobre los tumores que guíe a los médicos en la selección del plan de tratamiento más eficaz.

Los estudios PET y SPECT se utilizan habitualmente para detectar obstrucciones en las arterias coronarias, evaluar el daño muscular tras un infarto de miocardio y determinar si el corazón bombea la sangre de forma adecuada, sobre todo cuando está estresado. Los nuevos radiotrazadores ofrecen la posibilidad de identificar a las personas que corren riesgo de sufrir una muerte súbita o que muestran signos de insuficiencia cardíaca congestiva.

Tanto la PET como la SPECT son muy útiles para detectar la demencia, evaluar el deterioro cognitivo en curso e identificar la zona del cerebro implicada en los trastornos convulsivos. Recientemente, los investigadores que utilizan nuevos radiotrazadores PET lograron un gran avance al identificar los primeros cambios en el cerebro asociados a la enfermedad de Alzheimer.

Las exploraciones por PET con agentes de imagen amiloide (como los agentes recientemente aprobados Amyvid®, Vizamyl® y Neuraceq®) revelan la extensión y la ubicación de la placa amiloide en el cerebro, lo que puede, junto con una evaluación clínica y otras pruebas de diagnóstico, ayudar a diagnosticar la enfermedad de Alzheimer.

La SPECT también es útil para identificar la ubicación y la causa de un accidente cerebrovascular, así como las áreas del cerebro que están en riesgo después de un accidente cerebrovascular. Se espera que un radiotrazador recientemente aprobado para SPECT (llamado DaTscan®) ayude a evaluar la causa de los temblores y a diferenciar entre el temblor esencial y los síndromes parkinsonianos.

Los investigadores que utilizan la PET y la SPECT están obteniendo nuevos conocimientos sobre la biología de las enfermedades psiquiátricas, la adicción a las drogas y los trastornos neurológicos. Comprender cómo se alteran los circuitos cerebrales en las personas con trastornos cerebrales es fundamental para el desarrollo de nuevos tratamientos y estrategias de prevención.

En la actualidad, las imágenes ópticas y los ultrasonidos moleculares dirigidos se utilizan principalmente en los laboratorios de investigación. Sin embargo, varias tecnologías ópticas están siendo sometidas a pruebas clínicas iniciales, y es posible que los nuevos procedimientos estén a disposición de los pacientes en un futuro próximo.

Imagen óptica

El campo de la imagen óptica incluye numerosas tecnologías que utilizan la luz para medir la función y las características de las células. Los científicos diseñan moléculas diminutas, como proteínas que emiten luz de forma natural, para que se adhieran a células o sustancias químicas específicas dentro del cuerpo. Los detectores ópticos de alta sensibilidad son capaces de seguir el movimiento y la actividad de estos agentes de imagen y de medir la forma en que los tejidos absorben la luz.

La imagen óptica, una herramienta esencial para la investigación básica, tiene el potencial de ayudar a los pacientes en el futuro:
– detectando el linfoma y el cáncer de ovario, de piel y de mama
– controlando la respuesta del paciente a la terapia
– administrando medicamentos directamente a las células cancerosas
– guiando la cirugía.

La ecografía molecular dirigida

La ecografía tradicional, que utiliza ondas sonoras de alta frecuencia para producir imágenes del interior del cuerpo, es un procedimiento de imagen estándar con muchas aplicaciones. En la ecografía molecular dirigida, las microburbujas -estructuras huecas extremadamente pequeñas- u otras partículas microscópicas (denominadas nanopartículas) sirven como agente de imagen. Los científicos son capaces de modificar químicamente las microburbujas para dirigirlas a un tejido específico dentro del cuerpo, donde producen señales que revelan información molecular.

La ecografía molecular dirigida puede ser útil para:
– diagnosticar cánceres de mama, ovario, cabeza y cuello y otros tipos de cáncer
– medir el flujo sanguíneo dentro del corazón y otros órganos
– identificar enfermedades de las arterias coronarias y otras anomalías de los vasos sanguíneos.

Al encapsular la medicación dentro de las microburbujas, la tecnología de ultrasonidos moleculares dirigidos también tiene potencial como medio de administración de fármacos dirigidos.

Espectroscopia de resonancia magnética

La espectroscopia de resonancia magnética (RM) es una variante de la RM convencional que proporciona información sobre la concentración de compuestos químicos -llamados metabolitos- en el interior del organismo.
La espectroscopia de RM ayuda en el diagnóstico y tratamiento del cáncer y los trastornos metabólicos, especialmente los que afectan al cerebro. Los investigadores también esperan que la espectroscopia de RM resulte útil para detectar el cáncer recurrente, como guía para la radioterapia y para distinguir el tejido maligno del sano en la mama y la próstata.

Terapia

La capacidad de dirigir las células de los agentes de imagen nuclear y molecular ofrece un medio excelente para administrar el tratamiento. De hecho, una de las primeras aplicaciones de la medicina nuclear -la ablación con yodo radiactivo (I-131)- ha sido un tratamiento de gran éxito para el cáncer de tiroides y el hipertiroidismo durante más de medio siglo. En la terapia de radionúclidos dirigida con I-131 (TRT), el yodo radiactivo se introduce en el organismo y es absorbido por las células tiroideas o las células cancerosas del tiroides, donde las mata.

La TRT se utiliza ahora para tratar otras formas de cáncer y para aliviar el dolor de algunos pacientes con cáncer de huesos. El tratamiento del linfoma no Hodgkin con radioinmunoterápicos como Zevalin® es una forma eficaz de TRT.

Los investigadores también están trabajando en la incrustación de medicamentos de quimioterapia en agentes de imagen diseñados para adherirse sólo a las células cancerosas con el fin de preservar el tejido sano cercano de los efectos tóxicos del fármaco.

¿Son seguras la medicina nuclear y la imagen molecular?

Los procedimientos de medicina nuclear y de imagen molecular son no invasivos y seguros. Los procedimientos de diagnóstico de medicina nuclear utilizan pequeñas cantidades de material radiactivo, a veces la misma cantidad de radiación que recibe una persona en un año de vida normal. Por ello, el riesgo de radiación que conllevan estos procedimientos es muy bajo en comparación con los posibles beneficios.
Los especialistas en medicina nuclear utilizan el principio ALARA (As Low As Reasonably Achievable) para seleccionar cuidadosamente la cantidad de radiotrazador que proporcionará una prueba precisa con la menor exposición a la radiación del paciente. La dosis real se determina en función del peso corporal del paciente, el motivo del estudio y la parte del cuerpo de la que se obtienen las imágenes. Además, están surgiendo constantemente nuevas tecnologías de imagen para reducir la exposición a la radiación de los pacientes, manteniendo la precisión diagnóstica de la prueba.

Los procedimientos de medicina nuclear se han realizado durante más de 50 años en adultos y durante más de 40 años en bebés y niños de todas las edades sin que se conozcan efectos adversos.

¿Los procedimientos de medicina nuclear e imagen molecular están cubiertos por el seguro?

Medicare y las compañías de seguros privadas cubren el coste de muchos procedimientos de medicina nuclear e imagen molecular. Debe consultar a su compañía de seguros para obtener información específica sobre su plan.

¿Cuál es el futuro de la imagen nuclear y molecular?

Cada día, los procedimientos de imagen nuclear y molecular marcan la diferencia en la vida de los pacientes al contribuir a la detección, el diagnóstico, el tratamiento y la monitorización de las enfermedades. Con el desarrollo de nuevas tecnologías y agentes de imagen, muchos de los cuales se encuentran ahora en ensayos clínicos, la medicina nuclear y la imagen molecular prometen seguir aportando mejoras a la atención de los pacientes. Puede encontrar información sobre los ensayos clínicos en www.clinicaltrials.gov y www.discovermi.org. Los desarrollos en el horizonte incluyen:

Imagen híbrida

La combinación de dos técnicas de imagen -llamada coregistro, imagen de fusión o imagen híbrida- permite ver la información de dos tipos diferentes de exploraciones en un único conjunto de imágenes. La PET/TC y la SPECT/TC, una combinación de PET o SPECT y TC, se han convertido en herramientas de diagnóstico estándar porque proporcionan detalles tanto de la anatomía como de la función de los órganos y tejidos.
Se están utilizando o desarrollando nuevas formas de obtención de imágenes híbridas, como la PET/RM, la PET/ultrasonido y diversas tecnologías ópticas fusionadas con las técnicas de obtención de imágenes convencionales.

Nuevos agentes de obtención de imágenes moleculares y nanopartículas
Además de los nuevos agentes de obtención de imágenes moleculares diseñados para detectar procesos cancerígenos específicos, los investigadores están trabajando en otros agentes, incluido uno capaz de identificar placas de alto riesgo en las arterias del corazón, así como nanopartículas activadas por láser que buscarán y destruirán la acumulación de grasa.

Biomarcadores
Los investigadores están trabajando en el uso de biomarcadores moleculares de imagen -condiciones bioquímicas específicas del cuerpo que pueden revelarse en las imágenes- que ayudarán a los médicos a adaptar el plan de tratamiento a las personas y a su enfermedad y a evaluar rápidamente la eficacia de la terapia. En el futuro, los científicos esperan que estos biomarcadores también ayuden a detectar la enfermedad y a identificar a los pacientes de riesgo.
La elevación del metabolismo de la glucosa -un posible signo de advertencia de un tumor u otra función celular anormal- es un ejemplo de biomarcador de imagen molecular utilizado actualmente por los médicos.

Tratamiento personalizado
La medicina nuclear y la imagen molecular están a la vanguardia de la tendencia hacia el tratamiento personalizado del cáncer y las enfermedades cardíacas. En la atención personalizada, el tratamiento se individualiza en función de los marcadores bioquímicos específicos encontrados en el paciente y de las características de su enfermedad. El objetivo es identificar a los pacientes para determinadas terapias y optimizar la respuesta del paciente al tratamiento minimizando los efectos secundarios.