Actividad: Aplicaciones en la medicina del ciclotrón

¿Qué es el ciclotrón?

El método directo de acelerar iones utilizando la diferencia de potencial presentaba grandes dificultades experimentales asociados a los campos eléctricos intensos. El ciclotrón evita estas dificultades por medio de la aceleración múltiple de los iones hasta alcanzar elevadas velocidades sin el empleo de altos voltajes.

El ciclotrón consta de dos placas semicirculares huecas, que se montan con sus bordes diametrales adyacentes dentro de un campo magnético uniforme que es normal al plano de las placas y se hace el vacío. A dichas placas se le aplican oscilaciones de alta frecuencia que producen un campo eléctrico oscilante en la región diametral entre ambas. Como consecuencia, durante un semiciclo el campo eléctrico acelera los iones, formados en la región diametral, hacia el interior de una de uno de los electrodos, llamados 'Ds', donde se les obliga a recorrer una trayectoria circular mediante un campo magnético y finalmente aparecerán de nuevo en la región intermedia.

¿Cómo se utilizan los campos magnéticos en el ciclotrón?

El campo magnético se ajusta de modo que el tiempo que se necesita para recorrer la trayectoria semicircular dentro del electrodo sea igual al semiperiodo de las oscilaciones. En consecuencia, cuando los iones vuelven a la región intermedia, el campo eléctrico habrá invertido su sentido y los iones recibirán entonces un segundo aumento de la velocidad al pasar al interior de la otra 'D'.

¿Cuáles son las aplicaciones médicas en el ciclotrón?

El Ciclotrón es un acelerador de partículas de tipo circular que se usa para la producción de elementos radioactivos que son utilizados por equipos médicos sofisticados, unos en el diagnóstico médico y otros en radioterapia. Pues, juega un rol muy importante en las aplicaciones de la radioactividad en medicina.

El Ciclotrón medical es una máquina que entrega una cierta cantidad de energía a una partícula (Proyectil) con el propósito de acelerarla, ésta al chocar con un blanco da lugar a una reacción nuclear para producir elementos radioactivos, los cuales se usan como un trazador de semiperíodo corto (su duración corresponde a solo horas), permitiendo la marcación de ciertas sustancias como glucosa, que se utilizan para diagnósticos clínicos. Además, esta máquina tiene la capacidad de fabricar otros elementos radioactivos de vida media variada, que son usados en un conjunto muy amplio de aplicaciones.

En el método directo de acelerar iones a altas energías el ciclotrón permite la aceleración múltiple de los iones hasta alcanzar elevadas velocidades sin el empleo de altos voltajes.

La incorporación de un Ciclotrón en un hospital impacta considerablemente al sector de la salud posibilitando la aplicación de una de las herramientas más poderosas en el diagnóstico de diferentes enfermedades, con una técnica que apunta a la determinación de una falla metabólica de las células, lo que sucede normalmente en una fase anterior a la ocurrencia de una diferencia morfológica significativa.

Desde el punto de vista de la salud, el disponer de un acelerador permite a la comunidad contar con una facilidad para el estudio y desarrollo de nuevos radio fármacos, algunos de ellos usados como paliativos en enfermedades catastróficas, otros en diagnósticos y otros en radioterapia. El semiperiodo de los radio fármacos, radioisótopos o materiales radioactivos es en horas.

¿En qué consiste la Tomografía por Emisión de Positrones?

Los positrones dirigidos a investigación en patología cerebral y cardiaca. Se puede focalizar en viabilidad miocárdica en infarto crónico, situación en la que existe un músculo viable que permite posibilidades de ser revascularizado si se hace al tiempo adecuado. Las indicaciones más reconocidas en la neurología son la epilepsia y la demencia. Sin embargo, las aplicaciones en el campo de la oncología han aumentado y son múltiples en los últimos años. Esto ha llevado a los centros hospitalarios de diversas regiones a considerar esta tecnología, (especialmente con flúor-18 deoxiglucosa) como necesaria, pues puede mejorar la relación costo beneficio en pacientes con cáncer, optimizan la selección de terapias de alto costo y además evitando cirugías innecesarias en los casos muy avanzados. En investigación se utilizan diversos marcadores de flujo, metabolismo e incluso receptores.

La flúor-18 deoxiglucosa o FDG es el radiofármaco más usado en la práctica clínica que se diagnostica a partir del metabolismo y utilización de glucosa en células tumorales presentes y activas en un gran número de tumores malignos. La producción de la Flúor 18-Desoxiglucosa permite los estudios de imágenes no invasivas con la técnica PET (Positron Emission Tomography "Tomografía por emisión de positrones), la técnica más avanzada en el diagnóstico médico de diferentes tipos de cáncer.
En Oncología existen ventajas en los estudios (PET) respecto de las técnicas Anatómicas como tomografía computarizada y resonancia magnética nuclear debido a su mayor sensibilidad y especificidad.

La etapificación de diversos cánceres, la detección de ocurrencias, la respuesta a terapias en casos ya tratados e incluso en diagnósticos en algunas patologías específicas son las indicaciones más reconocidas.

Estas corresponden alrededor del 80 % de las indicaciones de los centros especializados que cuentan con este equipamiento.

Las principales aplicaciones en PET en oncología utilizando FDG son las siguientes:

1. Etapificación y detección de Ocurrencia de Cáncer Colorectal
2. Etapificación de melanoma
3. Diferenciación de benigno o maligno en nódulo pulmonar solitario
4. Etapificación de cáncer pulmonar células no pequeñas
5. Etapificación y recurrencia de linfomas
6. Etapificación y recurrencia de cáncer de mamas
7. Tumores de cabeza y cuello

Bibliografía:
http://teleformacion.edu.aytolacoruna.es/FISICA/document/teoria/A_Franco/elecmagnet/ciclotron/ciclo.html
http://www.ipitimes.com/radioactividad.htm