MEDICINA NUCLEARE In generale la Medicina Nucleare quella

MEDICINA NUCLEARE In generale, la Medicina Nucleare è quella branca della medicina clinica che utilizza le proprietà fisiche del nucleo atomico per scopo diagnostico, terapeutico, di ricerca • • Diagnostica Scintigrafia • SPECT • PET TAC Convenzionale (RX) RMI Liceo scientifico “Don Bosco” • • Terapia Radioterapia a fasci esterni Fasci multipli convergenti Adroterapia Il metodo raster scan BNCT Radioterapia metabolica Brachiterapia Medicina nucleare pag. 1

MEDICINA NUCLEARE La Medicina Nucleare si è specializzata soprattutto nell’individuazione e nella cura dei tumori. Un tumore (o neoplasia) è una massa abnormale di tessuto che cresce in eccesso e in modo scoordinato rispetto ai tessuti normali, e persiste in questo stato dopo la cessazione degli stimoli che ne hanno indotto il processo. L’eccessiva moltiplicazione delle cellule tumorali rende la zona colpita molto densa e per questo distinguibile dalle zone sane che presentano invece una densità media (con densità di materia ci si può riferire anche alla densità protonica) Liceo scientifico “Don Bosco” Medicina nucleare pag. 2

MEDICINA NUCLEARE Qualche numero sulla diffusione delle malattie tumorali. In UE ci sono stati, nel 2012, 1. 3 milioni di morti per cancro. In Italia nel 2012 si sono registrati circa 400 mila casi e 180 mila morti per tumori, 100 mila negli uomini e 78 mila nelle donne. I tumori sono secondi solo alle malattie cardiovascolari come numero di decessi, ma sono la principale causa di anni di vita persi poiché insorgono in età più giovane delle malattie vascolari. I più frequenti tumori nel 2012 in Italia sono quelli del polmone (33 mila decessi), dell'intestino (22 mila), della mammella (12 mila), del pancreas (11 mila), dello stomaco (9 mila). Liceo scientifico “Don Bosco” Medicina nucleare pag. 3

DIAGNOSTICA Obiettivo della diagnostica è individuare le zone colpite da tumore. Dato che questi tessuti presentano un’intensa attività cellulare, anche una sostanza radioattiva immessa nell’organismo rilascerà più radiazioni nelle zone malate: queste radiazioni, rivelate, forniscono una localizzazione delle sorgenti emittenti. Possiamo così elencare le due principali fasi diagnostiche: 1. Somministrazione del tracciante radioattivo che andrà a concentrarsi nelle zone tumorali 2. Rilevazione delle radiazione frutto dei decadimenti e loro elaborazione al computer (IMAGING) Il processo di Imaging fornirà una mappatura tridimensionale delle densità specifiche delle zone analizzate. Per localizzare con precisione un punto sono necessarie al computer due informazioni • direzione di provenienza della radiazione • profondità all’interno del corpo umano (determinabile dall’attenuazione della radiazione emessa ad opera dei tessuti sani incontrati) Liceo scientifico “Don Bosco” Medicina nucleare pag. 4

SCINTIGRAFIA La scintigrafia è un esame che prevede la somministrazione al paziente di un tracciante radioattivo che consente l'evidenziazione, a mezzo di una Gammacamera, dell'accumulo preferenziale del tracciante nel tessuto che si intende studiare. • Utilizza radionuclidi GAMMA emittenti • Il radioisotopo viene somministrato al paziente e viene captato in modo selettivo dall’organo di cui si vuole ricavare l’immagine • Il fotone prodotto in un punto si attenua attraversando i tessuti circostanti e viene rilevato da una Gamma-camera • La Gamma-camera è costituita da una serie tridimensionale di rivelatori • Si acquisiscono più viste: la Gamma-camera ruota attorno al paziente • Attraverso misure di attenuazione si determina la profondità della zona tumorale e si ricostruisce l’immagine dell’organo sorgente Liceo scientifico “Don Bosco” Medicina nucleare pag. 5

Scintigrafia Liceo scientifico “Don Bosco” Medicina nucleare pag. 6

1. L’organo capta il radiofarmaco emittente 2. Il fotone emesso attraversa il tessuto e viene rilevato dalla γ-camera 3. il segnale, diverso a seconda delle disomogeneità di tessuto incontrate, viene trasmesso al calcolatore ed elaborato (IMAGING) Liceo scientifico “Don Bosco” Medicina nucleare pag. 7

SPECT Single Photon Emission Computer Tomography Tomografia Computerizzata ad emissione di singolo fotone La SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) è una tecnica tomografica in cui l'acquisizione dei dati si effettua mediante rotazione delle testate di rivelazione della gammacamera intorno al corpo del paziente. Ad ogni diversa angolazione, viene acquisita un'immagine planare (planar-imaging) detta proiezione; l'insieme di tali proiezioni consente poi di ottenere delle informazioni più realistiche, in tre dimensioni (SPECT-imaging) Liceo scientifico “Don Bosco” Medicina nucleare pag. 8

SPECT Alcune immagini SPECT di una sezione del fegato: vista frontale e laterale SPECT di una sezione del polmone: vista frontale e laterale Liceo scientifico “Don Bosco” Medicina nucleare pag. 9

PET Positron Emission Computer Tomography Tomografia Computerizzata ad emissione di due fotoni Utilizza radionuclidi β+ emittenti: il positrone (e+) generato dal radionuclide emittente cattura un elettrone del tessuto in cui si trova e genera due fotoni (fenomeno di annichilazione) emessi in direzione opposta. Liceo scientifico “Don Bosco” Medicina nucleare pag. 10

PET Positron Emission Computer Tomography Tomografia Computerizzata ad emissione di due fotoni I due fotoni attraversano percorsi diversi nel tessuto e vengono rivelati: dalle due misure di diversa attenuazione si riesce a risalire al punto in cui il fotone è stato rivelato. Fenomeno di annichilazione: e+ + e- → 2 γ Il positrone (e+) emesso dal radionuclide si annichila con l’elettrone del tessuto (e-) dando origine a due fotoni emessi i direzione opposta, cioè con un angolo di 180°. Liceo scientifico “Don Bosco” Medicina nucleare pag. 11

PET Positron Emission Computer Tomography Tomografia Computerizzata ad emissione di due fotoni Liceo scientifico “Don Bosco” Medicina nucleare pag. 12

RAGGI X I raggi X, attraversando la materia, producono ioni, perciò sono chiamati radiazionizzanti. Queste radiazioni dissociano le molecole e, se queste appartengono a cellule di organismi viventi, producono lesioni cellulari. Per questa loro proprietà, i raggi X sono usati nella terapia di alcuni tipi di tumori. Sono inoltre usati in diagnostica medica per ottenere radiografie: i raggi X hanno infatti la capacità di penetrare attraverso i tessuti biologici opachi alle radiazioni luminose, risultandone solo parzialmente assorbiti. Quindi, per radiopacità del mezzo materiale si intende la capacità di assorbire fotoni X e per radiotrasparenza si intende la capacità di lasciarli passare. Il numero di fotoni che possono attraversare lo spessore di un soggetto dipende dall'energia dei fotoni stessi, dal numero atomico e dalla densità dei mezzi che lo compongono. Quindi, l'immagine che ne deriva risulta una mappa delle differenze di attenuazione del fascio di fotoni incidente, che a sua volta dipende dalla struttura disomogenea, quindi dalla radiopacità della sezione corporea esaminata. Liceo scientifico “Don Bosco” Medicina nucleare pag. 13

RAGGI X Liceo scientifico “Don Bosco” Medicina nucleare pag. 14

TAC Tomografia assiale Computerizzata La TAC si basa sulla rilevazione del fascio di raggi X mediante un sistema che ne traduce l’intensità in un segnale elettrico di corrispondente valore. Con una TAC si utilizza un computer in grado di valutare anche le minime variazioni di intensità del fascio a causa del suo passaggio in strati di materia anche con modesta differenza di densità. La TAC, quindi, utilizza i raggi X combinandoli con la tecnologia del computer: ne scaturisce un'immagine radiologica tridimensionale di una regione trasversale del corpo. Liceo scientifico “Don Bosco” Medicina nucleare pag. 15

TAC Tomografia assiale Computerizzata Liceo scientifico “Don Bosco” Medicina nucleare pag. 16

LA RISOMAMZA MAGNETICA NUCLEARE (MRI/NMR) La tomografia a risonanza magnetica rappresenta una nuova tecnica di immagine che sfrutta la perturbazione indotta da onde elettromagnetiche nell'ambito delle radio-frequenze, su di un sistema in cui i nuclei atomici sono immersi in un campo magnetico. Come già anticipato, applicando un campo magnetico esterno si può aumentare il moto di precessione del protone; annullato il campo magnetico, i protoni ritornano nelle condizioni iniziali rilasciando un onda di frequenza (non dannosa) che può essere rivelata ed elaborata da un sistema di imaging in grado quindi di mappare le concentrazioni (la densità protonica) nei tessuti analizzati. L'RM è generalmente considerata non dannosa nei confronti del paziente, e quest'ultimo non è sottoposto a radiazionizzanti come nel caso delle tecniche facenti uso di raggi X o di isotopi radioattivi. Liceo scientifico “Don Bosco” Medicina nucleare pag. 17

LA RISOMAMZA MAGNETICA NUCLEARE (MRI/NMR) Liceo scientifico “Don Bosco” Medicina nucleare pag. 18