¿Cuál es el papel de la física en la medicina nuclear?
En los términos más amplios, los estudios de física se centran en los objetos físicos, su materia compositiva y sus interacciones y movimientos a través del espacio y el tiempo. La física se usa como un medio para explicar los eventos y situaciones que ocurren en el mundo natural, y las teorías de la física, por lo tanto, son un componente fuerte de varias disciplinas científicas, incluyendo astronomía, biología y estudios nucleares. El uso de la física en la medicina nuclear implica la aplicación de principios y teorías físicas, como la desintegración radiactiva y la fusión o la fisión, para generar tecnología médica. Estudiar la materia en los niveles más básicos de células de partículas es la piedra angular de la física en medicina nuclear. Los principios en física nuclear se usan con mayor frecuencia médicamente en pruebas de imágenes y creación farmacéutica.
La medicina nuclear es una forma de física aplicada. Las aplicaciones de la física en medicina nuclear hacen uso de teorías físicas y subdisciplinas para diseñar y crear objetos de trabajo o nuevos métodos para realizar tareas. Utilizan métodos científicos rigurosamente probados e intentan aplicar leyes científicas estables e inmutables. La mecánica cuántica, por ejemplo, es un subcampo de física que aborda cómo las partículas, como las generadas en la desintegración radiactiva, también tienen propiedades en forma de onda y cómo estas partículas interactúan entre sí y con las fuerzas de energía.
La física nuclear es la base de la tecnología nuclear, incluida la medicina nuclear. Este amplio campo se centra en los núcleos que se encuentran en los átomos, particularmente en su estructura e interacciones. Los científicos pueden manipular las porciones internas de estas células y crear reacciones poderosas, que generalmente producen radiación, un principio físico básico de la energía que se mueve a través del espacio. Las actividades de investigación nuclear que pueden generar energía incluyen acelerar, calentar, transferir, descomponer, dividir y fusionar. Estas últimas actividades son especialmente destacadas en medicina nuclear.
La fisión y la fusión son reacciones nucleares que pueden usarse para generar energía para la física en medicina nuclear. El primer evento implica la división de partículas atómicas, mientras que el segundo implica combinar material atómico. Los físicos inducen estas reacciones en dispositivos llamados reactores nucleares. En el campo de la medicina, los reactores de investigación a menudo se usan para análisis, para pruebas y para producir radioisótopos, o el material nuclear de los átomos.
Un componente principal de la física nuclear en medicina se relaciona con el diagnóstico por imágenes. Estos procesos, también llamados imágenes de nucleidos, tienen lugar cuando el médico inyecta partículas de nucleidos en el cuerpo. A medida que estas partículas se descomponen, generan formas radiactivas de energía llamadas rayos gamma. Los equipos específicos, como las cámaras gamma, detectan diferencias en la radiactividad. Las variaciones a menudo dan una idea de las capacidades funcionales de las diferentes regiones y partes del cuerpo.
En la desintegración radiactiva como la que se encuentra en las prácticas de imagen, las actividades de partículas se conocen en física como interacciones débiles porque no crean un efecto fuerte y vinculante. Otros tipos de interacción básica en física incluyen el electromagnetismo y la gravedad. Los médicos usan las interacciones de partículas cargadas eléctricamente en el electromagnetismo para crear máquinas de resonancia magnética (MRI).
Otra aplicación de la física en la medicina nuclear ocurre cuando se usan materiales nucleidos para tratamientos médicos. Por ejemplo, cuando el material de radionúclidos se combina con ciertos tipos de medicamentos, el resultado de esta interacción son los radiofármacos. Estos tratamientos se usan con mayor frecuencia para tipos específicos de afecciones, como el cáncer. Las fuentes de radiación de energía directa también se pueden usar en tratamientos de radioterapia contra el cáncer, en los que los rayos de radiación se dirigen a las áreas objetivo del cuerpo con la esperanza de que destruyan sustancias nocivas.