Una tecnología que nos ayuda desde hace 25 años

La física ha hecho grandes contribuciones al conocimiento, al desarrollo, al avance y a la salud. Hoy les voy a hablar de una técnica de diagnóstico de la que seguramente estén al tanto y que se llama PET-TAC. La sigla PET significa ‘Positron Emission Tomography’ (tomografía por emisión de positrones) y TAC significa Tomografía Axial Computarizada. Ambas pruebas, hechas de forma simultánea, se complementan y han supuesto una revolución en el diagnóstico y tratamiento de muchas enfermedades. La técnica del PET-TAC fue inventada por Ron Nutt y David Townsend de la Universidad de Pittsburgh (EEUU) y se implementó en la práctica clínica en 1998, hace ahora 25 años. Se usa tanto para el diagnóstico como en la definición de protocolos de tratamiento. En particular, es la técnica estrella para el seguimiento de la terapia de curación del cáncer usando quimioterapia. Se utiliza antes de empezar el tratamiento y se vuelve a repetir cuando los ciclos de la quimio van avanzando, para asegurar que la medicación está siendo efectiva y adecuarla a la mejora.

Hablemos de la parte de la Física, porque realmente esta tecnología es fascinante. Empiezo por el PET. En los núcleos de los átomos hay protones y neutrones, con una proporción entre ellos que lo mantiene estable. El flúor es un elemento de la tabla periódica con número atómico 9, lo que significa que tiene 9 protones en su núcleo. El átomo de flúor en las condiciones de la tierra es estable con un núcleo con 9 protones y 10 neutrones; se le llama F19. Con un acelerador de partículas se generan átomos F18, que son átomos de flúor que tienen 9 protones y un neutrón menos. Rápidamente el átomo intenta volver a un estado «de tranquilidad», deshaciéndose de un protón y convirtiéndose en un átomo de oxígeno, que tiene 8. El protón «liberado» se transforma en un positrón, que se emite, y un neutrón, que se queda en el núcleo. El positrón emitido sale del núcleo a alta velocidad. Debido a que el positrón es la antipartícula del electrón, cuando el positrón viajero se encuentra con un electrón, que tiene carga negativa, ambas partículas se aniquilan. Esta aniquilación libera energía en forma de dos fotones de radiación gamma, que se emiten en direcciones opuestas. Estos dos fotones de radiación gamma son radiación electromagnética de alta energía y se pueden detectar utilizando un detector adecuado. La emisión de radiación gamma es lo que se utiliza en la tomografía por emisión de positrones (PET) para generar imágenes del cuerpo y detectar la actividad metabólica.

En un PET se inyectan en el cuerpo del paciente sustancias ricas en glucosa junto con los núcleos de flúor excitados. La glucosa es parte de la alimentación de las células y en concreto las células tumorales son muy glotonas. La tecnología PET tiene base científica multidisciplinar, combina lo que sabemos de la apetencia de las células cancerígenas por la glucosa y el comportamiento de los átomos de flúor excitados, que emiten radiación gamma. Las células tumorales asimilan, junto con la glucosa, esas partículas que irradian, y de ese modo se hacen «visibles» a través del aparato que hace el diagnóstico.

Por otra parte, el TAC es una evolución muy sofisticada de un aparato clásico de rayos X, rayos que atraviesan el cuerpo de modo desigual, dependiendo del tejido, y que son analizados en placas de un material sensible que forma una imagen con la radiación que traspasa el cuerpo. La mejora de esa tecnología en el TAC es abismal; la radiación X se lanza desde varios ángulos y con dosis pequeñas y es medida con detectores mucho más sensibles que las placas clásicas; los físicos médicos saben muy bien establecer las dosis mínimas necesarias. Como resultado se tiene una imagen tridimensional (3D) con muy buena resolución del interior del cuerpo.

¿Qué añade el PET al TAC? Añade información a ese volumen 3D que nos da el TAC. En el caso de un tumor, el PET nos dice cuántas células cancerosas hay dentro y cómo de activas son. Si la «imagen PET» de una mancha concreta es muy brillante, significa que hay muchas más células cancerosas o células más activas. Puede suceder que un TAC muestre una mancha que podría ser indicio de un tumor, pero que el número de células tumorales sea muy pequeño: tendríamos un tumor aparentemente extenso, pero con pocas células cancerígenas. Y podría suceder desafortunadamente que una mancha fuera aparentemente muy pequeña, según lo vemos con el TAC, pero que estuviera muy llena de células tumorales y que hubiera mucha densidad de las células malignas. Esa información es la que añade el conjunto PET-TAC, una imagen tridimensional en la que se detecta, además de la distribución, la densidad de las células cancerígenas y que es esencial para el diagnóstico y la curación de los tumores.

La quimioterapia reduce el tamaño del tumor acabando con las células tumorales. Cuando se hacen comparaciones de diferentes pruebas PET-TAC (antes, durante y después de la quimioterapia), los médicos saben si el tumor se reduce de tamaño. También saben si en el tumor se reducen el número de células cancerígenas y también pueden llegar a saber si no queda ninguna célula cancerígena en una zona determinada. La tecnología que se ha desarrollado a partir del conocimiento de la Física nos da innumerables soluciones a los problemas del ser humano. La tecnología médica ha avanzado enormemente gracias al progreso de las otras ciencias. La glucosa como trazador de la voracidad de las células cancerígenas viene de la biología; los átomos manipulados en aceleradores de partículas, de la física moderna; y el análisis de toda la información simultánea para que la medicina pueda actuar se hace con algoritmos de computación numérica. Como sociedad estamos muy agradecidos. Feliz 25 cumpleaños al PET TAC.

* Astrofísica

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