Autor: David Martínez Barrio.
La Radiofísica hospitalaria, o física medica, es una disciplina que trata varios ámbitos relacionados con las radiaciones ionizantes en el medio hospitalario. Una vez acabado el grado de física, se accede a esta especialidad mediante las pruebas de acceso RFIR, que son similares a las MIR de los médicos convocadas cada año, y de hecho tienen el mismo formato y se realizan al mismo tiempo que estas. Por radiaciones ionizantes queremos decir aquellas radiaciones capaces de ionizar átomos y producir lesiones en tejidos biológicos con el consecuente daño a los seres vivos. El uso de la radiación sirve para dos objetivos: producir daño en tejido patológico (terapia) y obtener imágenes radiológicas para diagnóstico.
El Radiofísico debe conocer técnicas de metrología de la radiación, así como estar familiarizado con los detectores de radiación a usar en cada área de trabajo. También debe tener la formación requerida teórica en dosimetría de radiación. La unidad de medida utilizada es el gray (Gy), que es la energía absorbida de 1 Julio por cada Kg de masa. También debe conocer aspectos clínicos relevantes, y participar activamente en ensayos clínicos. Las áreas que se cubren en esta especialidad son: la protección radiológica, el radiodiagnóstico, la medicina nuclear y la Radioterapia.
Protección radiológica
La protección radiológica se ocupa de establecer las normas para garantizar la protección contra radiaciones ionizantes, tanto en el personal sanitario como en las personas que acuden al hospital (público). Se incluyen en esta rama el cálculo y diseño de blindajes en las salas con radiación, la señalización de zonas radiológicas, los límites de dosis para el personal expuesto y público en general, la dosimetría individual del personal, la gestión de residuos radiactivos, el estudio de riesgos y procedimientos para minimizarlos, etc.
Tres aspectos principales en la protección son tiempo, distancia y blindajes. El tiempo es lineal con la dosis de radiación (doble exposición, doble dosis), la distancia sigue la ley del inverso del cuadrado de la distancia a la fuente emisora (para una fuente puntual) y los blindajes se calculan para poder cumplir con los límites legales establecidos en cada zona radiológica.
Radiodiagnóstico
El objetivo del radiodiagnostico, en los aspectos que trata el Radiofísico es, por un lado, minimizar la dosis al paciente manteniendo una calidad de imagen clínicamente aceptable. Por otro, la monitorización de la constancia de los equipos generadores de radiación en este área de trabajo.
Para esta área de radiodiagnóstico, el Radiofísico será responsable del establecimiento y realización, con la periodicidad requerida, de los controles de calidad de los equipos emisores de radiación ionizante para uso de diagnóstico médico (TAC, equipos de Rayos X convencionales, equipos de fluoroscopia de radiología intervencionista, mamógrafos, equipos dentales). También colaborará en la optimización de los protocolos clínicos de exploración, para poder así administrar la mínima dosis de radiación compatible con una calidad de imagen aceptable.
Los controles más habituales en esta área son, básicamente, dosis a paciente, constancia de parámetros de influencia en el haz de radiación y parámetros de calidad de imagen. El Radiofísico debe elaborar informes de estado de cada equipo del hospital.
Medicina nuclear
El objetivo de la Medicina Nuclear, en los aspectos que trata el Radiofísico es, de nuevo, minimizar la dosis al paciente manteniendo una calidad de imagen clínicamente aceptable. También monitorizar la estabilidad del equipamiento del Servicio de Medicina Nuclear.
En la medicina nuclear se inyectan isótopos radiactivos en el paciente, se usan equipos que detectan esa radiación que sale del paciente. Dichos equipos son gammacámaras y tomógrafos por emisión de positrones (PET), ambos detectores de radiación gamma. Es interesante señalar que los radioisótopos que se inyectan en el paciente para la adquisición de un PET no emiten radiación gamma, sino que emiten radiación $\beta$^+, es decir, positrones. Cada positrón puede, posteriormente aniquilarse con un electrón, su antipartícula, lo que sí que genera radiación gamma. El Radiofísico también debe controlar, por un lado, las dosis a los pacientes en terapias metabólicas (como la de I-131 para el tratamiento de afecciones de tiroides), y por otro los controles de calidad en los equipos citados. Para diagnóstico, también se inyectan isótopos y se deben verificar también las dosis administradas a los pacientes.
Otra área de desarrollo en este ámbito es la calidad de imagen diagnóstica (uso de filtros de imagen, optimización de protocolos, etc).
Radioterapia
Por último, en el área de Radioterapia, donde se usa la radiación para la erradicación de tumores, el Radiofísico se encarga de garantizar que la dosis de radiación sea la prescrita por el médico en lo que respecta al cálculo de la absorción de dosis dentro del paciente y que el equipo administra bien la dosis programada.
La dosis se administra mediante un acelerador de partículas que produce fotones por radiación de frenado (al igual que los equipos de Rayos X pero con energías en el rango de los MeV). La fluencia se define como el número de fotones*energia en cada vóxel, determinando el vóxel la resolución con la que se hace el cálculo. La radiación se enfoca mediante un colimador multiláminas dinámico, capaz de generar fluencias irregulares sobre el paciente. Cuando hablamos de fluencias irregulares, nos referimos a que la radiación emitida por el colimador se puede controlar angularmente, de manera que sea diferente para cada ángulo. Esto permite evitar órganos de riesgo e irradiar el tumor de forma más precisa, produciendo gradientes de dosis adecuados a cada caso. El equipo tiene incorporado además del acelerador de partículas, un TAC para garantizar que el posicionamiento del paciente de ese día sea el mismo que en el TAC del cálculo.
Curvas de isodosis para un tumor de cabeza y cuello. El estudio realiza una comparativa entre planificacion del tratamiento manual y mediante un modulo automatizado. La imagen es de [1]
Los algoritmos de cálculo de absorción de dosis son diversos (solución analítica de la ecuación de Boltzmann, convolución superposición, etc), y el método para obtener fluencias de radiación irregulares es mediante planificación inversa (con funciones objetivo con costes asociados, penalizando por ejemplo cuando las dosis se exceden en los órganos a proteger o no se cubre bien un tumor). Para la realización del cálculo de dosis, se requiere un TAC que nos da información másica del paciente, y se hace en la misma posición que el tratamiento.
Cada paciente, tiene un informe dosimétrico donde constan las dosis administradas al volumen tumoral, así como las dosis recibidas a los órganos a proteger (órganos de riesgo: aquellos que producen toxicidad al paciente si se exceden tolerancias). Existen protocolos clínicos con tolerancias para cada patología. En ocasiones hay que tomar compromisos dada la dificultad del caso, es decir, cuando no se pueden cumplir todas las tolerancias. En estos casos se habla de justificación o no (es decir, si el beneficio es o no mejor que el riesgo asociado). Este apartado le corresponde al Oncólogo Radioterapeuta.
Otras áreas
Hay áreas en las que el Radiofísico también trabaja en ocasiones, aunque no se produzcan radiaciones ionizantes, como es el caso de los ecógrafos de ultrasonidos y la resonancia magnética. Se está planteando aumentar un año la formación (residencia) de tres a cuatro años, para incluir estas áreas. Una vez finalizada la residencia, el Radiofísico es especialista como cualquier otro médico.
Por último, me gustaría comentar también que otra área importante de actividad del Radiofísico es la de investigación y publicación científica, muy activa y en constante desarrollo, con revistas especializadas como Medical Physics o Physics in Medicine and Biology.
Autor: David Martínez Barrio.
David Martínez Barrio es Radiofísico en el Hospital Clínico San Carlos.
Referencias:
[1] Cilla, S., Deodato, F., Romano, C., Ianiro, A., Macchia, G., Re, A., Buwenge, M., Boldrini, L., Indovina, L., Valentini, V. & Morganti, A. G. (2021). Personalized automation of treatment planning in head-neck cancer: A step forward for quality in radiation therapy?. Physica Medica, 82, 7-16.