Al paciente se le inyecta en una vena periférica un marcador radiactivo o radionúclido osteófilo, el cual emite radiación gamma que, al descomponerse, es detectada por una cámara que lentamente recorre el cuerpo. La cámara se utiliza para captar imágenes que se han de usar para determinar qué tanta cantidad del marcador radiactivo se acumula en los huesos. Si la gammagrafía ósea se lleva a cabo para evaluar una posible fractura o infección, las imágenes se toman poco después de la inyección del marcador radioactivo, al igual que 3 horas después, cuando el marcador se ha acumulado en los huesos. Este procedimiento se conoce como una gammagrafía ósea de fase 3. Para evaluar la enfermedad ósea metastásica, las imágenes se toman con un retraso de 3 horas. La información de la cámara se registra en un computador que luego procesa los datos y crea la imagen. La parte del rastreo del examen dura más o menos una hora y se puede requerir que el paciente cambie a varias posiciones.
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