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MEDICINA NUCLEAR
SEL 5705 – FUNDAMENTOS FÍSICOS DOS PROCESSOS DE FORMAÇÃO DE IMAGENS
(Sub-área de Imagens Médicas)
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MEDICINA NUCLEAR
Histórico
Conceito
O Exame
Como se realiza o exame
Em quais casos é indicado
Radiação Gama
Radiofármacos
Comportamento Biológico
Formação da Imagem
Cíclotron
3
MEDICINA NUCLEAR
Câmara Gama
Colimadores
SPECT / PET
Principais Aplicações;
Vantagens e Desvantagens
Cintilografia
Tipos de Exames
Controle de Qualidade Imagem/Equipamento
Aplicações Médicas
Conclusão
Referências Bibliográficas
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MEDICINA NUCLEAR
Histórico
5
Físico francês;
1896: observou a existência de
“raios” emitidos pelo urânio capazes
de impregnar um filme fotográfico;
MEDICINA NUCLEAR
Antonie-Henri Becquerel
1859 - 1906
“Pai da radioatividade”.
6
Físico alemão;
Contador Geiger;
Tubo Geiger Muller (capaz de medir pequenas quantidades
de radioatividade.
MEDICINA NUCLEAR
Hans Wilhelm Geiger
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Físico e químico francês;
Co-autor da descoberta do Po-210
e Ra-226.
MEDICINA NUCLEAR
Pierre Curie
1859 - 1906
8
Matemática e química polonesa;
Co-autora do isolamento do Po-210
e Ra-226;
MEDICINA NUCLEAR
Marie Curie
1867 - 1934
Nomeou os “misteriosos” raios de
radioatividade.
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Físico-Químico húngaro;
1943: Prêmio Nobel pelo desenvolvimento dos radiotraçadores;
Estudou o chumbo e fósforo no metabolismo de plantas e ratos;
MEDICINA NUCLEAR
George Charles de Hevesy
1859 - 1906
“Pai dos radiotraçadores”.
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1926: pioneiro no uso de radiotraçador no homem;
Bismuto 214: avaliou a velocidade do fluxo sanguíneo de um
braço a outro;
MEDICINA NUCLEAR
Hermann Blumgart
“Pai do uso diagnóstico dos radiotraçadores”.
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Descobriram a radioatividade artificial;
1934: Direcionaram um feixe de partículas alfa de uma fonte
de rádio num alvo de alumínio.
MEDICINA NUCLEAR
Frèdrèric Joliot Curie e Irène Curie
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Físico americano;
1939: Prêmio Nobel de física pela invenção do Cíclotron;
MEDICINA NUCLEAR
Ernest Lawrence
1901 - 1958
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1937: empregou P-32 no tratamento de pacientes com
leucemia;
MEDICINA NUCLEAR
John H. Lawrence
“Pai da terapia com radioisótopos”.
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Físico italiano;
1936/37: descobriu o Tc-99m;
* palavra grega techetos (artificial)
MEDICINA NUCLEAR
Emílio Segre
1905 - 1989
15
1949: Demonstrou a erradicação de metástase de CDT pelo
Iodo-131;
MEDICINA NUCLEAR
Sam Seidlin
“Pai da radioterapia”.
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Inventor do cintilógrafo retilíneo (1950);
MEDICINA NUCLEAR
Benedict Cassen
“Pai da imagem na Medicina
Nuclear”.
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Convenceu a Comissão de Energia Atômica americana sobre o benefício do uso de RF pelos médicos;
Preconizou cursos de formação médica ;
1º presidente do SMN;
“Pai da estruturação da MN”.
MEDICINA NUCLEAR
Marshall Brucer
1913 - 1994
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1957: câmara de cintilação;
Estudos dinâmicos e de corpo inteiro;
MEDICINA NUCLEAR
Hal Anger
1905 - 1989
“Pai da imagem dinâmica”.
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MEDICINA NUCLEAR
Utiliza pequenas quantidades de substâncias radioativas ou
"traçadores" para o diagnóstico ou tratamento de doenças.
mostra a causa da doença;
função dos órgãos e tecidos.
Conceito
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MEDICINA NUCLEAR
Câmara:
câmara gama ou câmara de cintilação;
transformação das emissões em imagens;
informações de como se encontra a função do órgão em estudo.
O médico nuclear:
interpreta estes estudos (ou cintilografias);
determina qual a causa da doença.
Conceito
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MEDICINA NUCLEAR
Utiliza técnicas seguras e indolores para formar imagens do
corpo e tratar doenças.
Única por revelar dados sobre a anatomia e a função dos
órgãos.
Conceito
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MEDICINA NUCLEAR
É uma maneira de coletar informações de diagnóstico médico que, de outra forma, não estariam disponíveis.
requereriam cirurgia;
exames de diagnóstico mais caros.
A avaliação funcional realizada pela medicina nuclear traz, muitas vezes, informações diagnósticas de forma precoce em diferentes patologias.
Conceito
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MEDICINA NUCLEAR
3 passos principais:
administração do traçador;
aquisição de imagens;
análise das imagens.
Uma pequena quantidade de material radioativo é absorvida
pelo corpo.
A aquisição das imagens, que pode variar de poucas horas a
alguns dias, dependendo do tipo de exame a ser realizado.
Como se realiza um exame de MN
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MEDICINA NUCLEAR
Uma câmera especial é utilizada para tirar fotografias de seu
corpo.
Possui detectores especiais que podem captar a imagem dos
materiais radioativos localizados dentro do corpo.
A imagem, gravada em filme ou em um computador, é, então,
avaliada por seu médico.
Como se realiza um exame de MN
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MEDICINA NUCLEAR
Danos fisiológicos ao coração;
Restrição do fluxo sangüíneo ao cérebro;
Tireóide, rins, fígado e pulmões;
Tratamento do hipertireoidismo;
Alívio da dor para certos tipos de câncer dos ossos.
Em quais casos é indicado
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MEDICINA NUCLEAR
Surgem a partir de reações nucleares e têm energias associadas
com níveis de excitação nuclear, tipicamente na faixa de 30
KeV a 3 Mev.
Devem possuir energias suficientes para que não sejam
indevidamente absorvidos pelo corpo.
Radiação Gama
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MEDICINA NUCLEAR
Radiação Gama
O limite superior é determinado pela diminuição da eficiência dos detectores.
Vai a qualquer profundidade, embora a intensidade decresça com a espessura atravessada.
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MEDICINA NUCLEAR
Radiação Gama
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MEDICINA NUCLEAR
Radiofármacos
Esses agentes, conhecidos como radiofármacos, têm a função de mostrar a função fisiológica de órgãos ou sistemas.
A distribuição desses agentes no corpo é determinada pela forma como eles são administrados e por processos metabólicos.
Cloreto deTálio (Tl-201)
músculo cardíaco.
Iodeto de Sódio (I-131)
Tireóide.
MDP (Tc-99M)
Osso.
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MEDICINA NUCLEAR
Radiofármacos
Todos, exceto testes in vitro, requerem a administração de
elementos radiofarmacêuticos para o paciente.
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Radiofármacos Utilizados na Avaliação da Função e Morfologia da Glândula Tireóide
MEDICINA NUCLEAR
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Decai pela emissão de radiação gama de 140 KeV;
Não emite radiação beta e tem meia vida de apenas 6 h, é possível que se
administrem atividades radioativas mais elevadas do que aquelas utilizadas
com I-131 e I-123, o que contribui para a qualidade da imagem obtida.
Tecnécio-99m
MEDICINA NUCLEAR
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uma substância com um isótopo radioativo é administrado
no paciente por via oral ou intravenosa.
Dependendo do radiofármaco utilizado, um ou mais órgãos
específicos do corpo tornar-se-ão radioativos. a radiação emitida é utilizada para localizar a
quantidade de substância recolhida pelo tecido.
Radiofármacos
MEDICINA NUCLEAR
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Radiação Gama
Tc-99m
140 keV
Tecnécio-99m
MEDICINA NUCLEAR
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Gerador de Tecnécio-99m
MEDICINA NUCLEAR
Exemplo de um gerador de 99mTc
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Comportamento Biológico
MEDICINA NUCLEAR
Quantidade e tempo de permanência do elemento radioativo
no corpo (meia vida).
Fatores que devem ser considerados na seleção de um
radionuclídeo:
são os tipos de radiação emitida;
a energia e abundância de raios gama;
e a sua meia vida.
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Formação da Imagem
MEDICINA NUCLEAR
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MEDICINA NUCLEAR
Distribuição predominante do órgão que se deseja estudar;
Resolução baixa comparada com CT ou ressonância;
Valor diagnóstico muito alto fornece informações funcionais;
Formação da Imagem
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MEDICINA NUCLEAR
Equipamento capaz de produzir radioisótopos (elementos químicos radioativos) necessárias para se obterem as imagens funcionais.
É possível produzir substâncias como:
carbono-11;
oxigênio-15;
flúor-18.
Cíclotron
Um ciclotron para a síntese de radiofármacos
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MEDICINA NUCLEAR
Cíclotron
Canhão circular;
Formado por dois eletrodos
ocos em forma de D,
separados por um espaço
intermediário;
Um acelerador de
partículas nucleares
subatômicas.
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MEDICINA NUCLEAR
Cíclotron
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MEDICINA NUCLEAR
Cíclotron
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MEDICINA NUCLEAR
Aplicações dos Radioisótopos
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MEDICINA NUCLEAR
Câmara Gama
Desenvolvida por HAL ANGER década de 60;
É um equipamento usado na Medicina Nuclear:
PET e SPECT, para detectar e localizar a origem espacial
de raios gama emitidos pelos radiofármacos.
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MEDICINA NUCLEAR
Câmara Gama
Imagens em vários planos;
Cristal de cintilação (NaI) de 25 à 40 cm;
Fotomultiplicadores com informações sobre as coordenadas (x,y);
Colimadores;
Saída: Filme ou monitor;
Possibilita imagens dinâmicas.
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MEDICINA NUCLEAR
Protótipo da câmara para radiação gama
Técnica
uma substância com um
isótopo radioativo é
administrado no paciente;
a radiação emitida é
utilizada para localizar a
quantidade de substância
recolhida pelo tecido.
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MEDICINA NUCLEAR Colimadores utilizados em Medicina Nuclear Orifícios Paralelos Convergente
Divergente Obturador (pinhole)
Imagem
Objecto
Imagem
Objecto
Objecto
Imagem
Objecto
Imagem
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MEDICINA NUCLEAR
Colimador de Alta Resolução
Cintilografia da tiróide utilizando colimador de alta resolução.
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MEDICINA NUCLEAR
Colimador Pinhole
Cintilografia da tiróide utilizando colimador "pin-hole".
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Imagem fica invertida;
Imagem pode ficar ampliada ou reduzida;
Alta resolução de pequenos órgãos a pequenas
distâncias;
Tamanho da imagem depende da distância
entre o objeto e o colimador b.
MEDICINA NUCLEAR
Colimador Pinhole
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MEDICINA NUCLEAR
Colimadores utilizados em Medicina Nuclear
Material de elevado número atômico (Pb ou W);
Colocado o mais próximo possível do detector e do paciente para melhorar a resolução espacial;
Septa e furos definidos para cada aplicação:
alta resolução;
elevada eficiência;
grande campo de visão.
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MEDICINA NUCLEAR
Colimadores utilizados em Medicina Nuclear
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0º
colimador
Cristal cintilador
*
A partícula, ao atravessar o material cintilador, colide com electrões atômicos
através do Efeito Foto Eléctrico ou Espalhamento de Compton O electrão é promovido para um nível de energia superior
deixando uma vaga no seu estado natural
Após um curto período de tempo o electrão da orbital acima decai
para o estado de energia inferior emitindo radiação
MEDICINA NUCLEAR Princípio do Funcionamento Câmara Gama
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MEDICINA NUCLEAR Princípio do Funcionamento Câmara Gama
0º
colimador
Cristal cintilador
*
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MEDICINA NUCLEAR
SPECT – Single Photon Emission Computed
Tomography
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MEDICINA NUCLEAR
Utiliza 1 ou 2 sensores ou ainda anel em torno do paciente;
Tipicamente 2 imagens em planos diferentes;
Imagens de cérebro, coração, pulmão, fígado, ossos.
SPECT – Single Photon Emission Computed
Tomography
Principal área de utilização ONCOLOGIA
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MEDICINA NUCLEAR
SPECT – Single Photon Emission Computed
Tomography
VANTAGENS:
Emprega-se radiofármacos convencionais;
Custo acessível;
Seu princípio é o uso de um radiofármaco.
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MEDICINA NUCLEAR
1 Detector 2 Detectores à 180º
2 Detectores com ângulo variável
SPECT – Single Photon Emission Computed
Tomography
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MEDICINA NUCLEAR
Conventional SPECT
Colimador Paralelo;
Reconstrução 2D (slice-by-slice).
SPECT – Single Photon Emission Computed
Tomography
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MEDICINA NUCLEAR
SPECT Ideal
Atividade detectada deve ser a mesma em
todas as projeções.
Problemas encontrados na prática:
Angulação do detector ou colimador;
Variação da atividade com o tempo;
Atenuação não uniforme;
Movimento do paciente.
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MEDICINA NUCLEAR
SPECT Cardíaco - Posicionamento
Posicionar bem centralizado com os braços o mais confortável;
Informar o paciente para não movimentar;
Aproximar o máximo o detector do paciente;
Ajustar a angulação do detector.
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MEDICINA NUCLEAR
Detecta com precisão quando determinada parte do corpo apresenta alteração de metabolismo.
A máquina obtém uma série de imagens e as agrupa, criando uma figura tridimensional na tela do computador.
PET (Positron Emissor Tomography)
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MEDICINA NUCLEAR
Seu princípio é o uso de um radiofármaco chamado FDG, ou fluoro-deoxi-glicose, marcado com o flúor-18 (FDG-18F), que é semelhante à glicose.
O FDG-18F é captado por células que têm grande consumo de glicose por ter maior atividade metabólica.
PET (Positron Emissor Tomography)
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MEDICINA NUCLEAR
PET (Positron Emissor Tomography)
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MEDICINA NUCLEAR
Como a radiação gama emitida dentro do cérebro é simétrica, o par de detectores posicionados a 180 graus um do outro simultaneamente poderão sentir os raios.
PET (Positron Emissor Tomography)
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MEDICINA NUCLEAR
PET (Positron Emissor Tomography)
Um seção do cérebro obtida pelo PET Orientação da fatia
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MEDICINA NUCLEAR
PET (Positron Emissor Tomography)
A atividade dos receptores de DOPA no
cérebro
Uma reconstrução 3d das imagens do PET
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MEDICINA NUCLEAR
PET (Positron Emissor Tomography)
Imagens cerebrais utilizando o 18F-FDG obtidas com o PET.
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MEDICINA NUCLEAR
PET (Positron Emissor Tomography)
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MEDICINA NUCLEAR
PET (Positron Emissor Tomography)
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MEDICINA NUCLEAR
O que o PET pode fazer
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MEDICINA NUCLEAR
O que o PET pode fazer
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MEDICINA NUCLEAR
O que o PET pode fazer
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MEDICINA NUCLEAR
Principais Aplicações SPECT/PET
Neurologia – demências, epilepsias, parkinson...
Farmacologia – testes de novos fármacos
Cardiologia - obstruções
Oncologia – desenvolvimento de tumores
Nefrologia – distúrbios renais
Angiologia – doenças vasculares
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MEDICINA NUCLEAR
Vantagens SPECT/PET
Vantagens
Não necessita de intervenção cirúrgica;
Resultado rápido;
Confiabilidade;
Pode identificar problemas futuros (análise metabólica).
Minimamente invasivo.
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MEDICINA NUCLEAR
Desvantagens SPECT/PET
Desvantagens
Ingestão ou inalação de radiofármacos;
Custo dos exames;
Preço do equipamento;
Infra estrutura necessária.
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MEDICINA NUCLEAR
É um procedimento que permite assinalar num tecido ou órgão
interno a presença de um radiofármaco e acompanhar seu
percurso graças à emissão de radiações gama que fazem
aparecer na tela uma série de pontos brilhantes (cintilação).
Os elementos radioativos utilizados são de baixa energia,
não expondo o paciente a grandes doses de radiação.
Cintilografia
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MEDICINA NUCLEAR
Cintilografia da Tiróide
Cintilografia
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MEDICINA NUCLEAR
Cintilografia
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Cintilografias da tiróide realizadas utilizando o I-131, o I-123 e o Tc-99m
MEDICINA NUCLEAR
Cintilografia
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MEDICINA NUCLEAR
Tipos de Exames
Cintilografia de perfusão miocárdica
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MEDICINA NUCLEAR
Tipos de Exames
Cintilografia Óssea
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MEDICINA NUCLEAR
Tipos de Exames
Cintilografia de perfusão cerebral
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MEDICINA NUCLEAR
Tipos de Exames
Cintilografia renal dinâmica com diurético
Cintilografia renal estática
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MEDICINA NUCLEAR
Tipos de Exames
Cintilografia pulmonar (inalação/perfusão)
Cintilografia para pesquisa de Refluxo gastro-
esofágico
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MEDICINA NUCLEAR
Afetada por existirem diferentes graus de absorção entre os tecidos;
Comparação entre tecido normal e patológico;
Contraste prejudicado por sobreposição de estruturas;
Dependente do equipamento utilizado.
Resolução é função do cristal (NaI) e dos colimadores;
Qualidade da Imagem
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MEDICINA NUCLEAR
Para obter imagens cintilográficas precisas e verdadeiras;
Para corrigir problemas nas imagens antes que alterem as imagens
clínicas;
Para aceitação de uma câmera nova: Comparar parâmentros obtidos
com as especificações do fabricante através da norma NEMA (
National Electrical manufacture’s Association)
Para determinar a frequência e a necessidade de uma manutenção
preventiva.
Controle de Qualidade – Câmaras de Cintilação
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MEDICINA NUCLEAR
Controle de Qualidade – Artefatos
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MEDICINA NUCLEAR
Controle de Qualidade – Artefatos
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MEDICINA NUCLEAR
Imagem da glândula tireóideo com 123I
melhor resolução espacial;
muito adaptado a exames pediátricos;
melhor uso das instalações existentes para adultos;
Cintimamografia com 99mTc-MIBI
detecção precoce de tumores com imagem funcional de alta
resolução;
melhor capacidade de diagnóstico que a mamografia
convencional ou digital.
Aplicações Médicas
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MEDICINA NUCLEAR
Tratamento de Hipertiroidismo:
Dose elevadas de Iodo radioativo 131I;
Radiação Beta;
Via oral e exame realizado após 2 e 24 horas para efeito
de comparação;
Morte de células e redução da multiplicação das
restantes;
Aplicações Médicas
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MEDICINA NUCLEAR
O 131I sendo um beta-emissor é um potente agente terapêutico
capaz de destruir tecidos que captam iodo.
No tratamento da síndrome de Graves (Hipertireoidismo).
Fins Terapêuticos
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No tratamento da doença de Plummer (multi nódulos) causando
aumento da glândula da tireóide.
MEDICINA NUCLEAR
Fins Terapêuticos
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MEDICINA NUCLEAR
Fornece informações que outros métodos não apresentam;
Sensibilidade elevada em detectar alterações na função de um determinado órgão;
Os exames são mais sensíveis para detecção de doenças do que a maioria dos outros exames de diagnóstico;
Identifica as alterações muito antes do problema se tornar aparente por outros exames.
Conclusão
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MEDICINA NUCLEAR
Exames de medicina nuclear hoje disponíveis, incluem:
estudos cerebrais, diagnóstico e tratamento de tumores;
avaliação das condições dos pulmões e coração;
análise funcional dos rins e de todos os sistemas dos principais órgãos do corpo.
Preço;
PET-Scan - US$ 2,5 milhões.
pode reduzir os gastos de reinternação do paciente;
gastos de um hospital.
Conclusão
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MEDICINA NUCLEAR
Discurso de Eisenhower
Átomos para a paz”
08/12/1953 em NY:
“Não é suficiente retirar arma das mãos dos soldados. Deve ser colocada nas mãos
daqueles que conhecem como adaptá-la na arte da paz”.
Criação da Agência Internacional de Energia Atômica (IAEA)
A medicina nuclear no contexto mundial
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MEDICINA NUCLEAR
Evolução do símbolo da radiação
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100
101
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109
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115
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MEDICINA NUCLEAR
Vídeo
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MEDICINA NUCLEAR
Muito Obrigada!
LUCIANA DE TORO G. GUIMARÃES
Engenharia Elétrica - EESC - São Carlos
Universidade de São Paulo - USP
Laboratório de Análise e Processamento de Imagens Médicas e Odontológicas.
119
MEDICINA NUCLEAR
Rocha, A. F. G. “Medicina Nuclear”. Editora: Guanabara Koogan, 1976.
Rio de Janeiro.
http://www.cmnabc.com.br/cmnframes.html
http://www.siemens.com.br/templates/coluna1.aspx?channel=2110&channel_pri_nivel=2110
http://www.sbbmn.org.br/sbbmn/index.php?option=com_content&task=view&id=5&Itemid=26
http://www.rem.ind.br/nuclear/medicina_nuclear.asp
http://www.biodieselbr.com/energia/nuclear/energia-nuclear-saude.htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/Cintigrafia
http://www.indatir.org.br/o_iodo_t.htm
http://www.nucleomed.com.br/tipos_exame.htm
http://www.santajoana.com.br/servicos/diagnostico_por_imagem.shtml
http://www.fismed.ufrgs.br/cintilografia.htm
http://www.lincx.com.br/lincx/saude_a_z/esp_medicas/medicina_nuclear.asp
http://www.fleury.com.br/htmls/cdrom/capitulo4.2.htm
http://neuroimagens.blog.com/563819/
Referências Bibliográficas
120
MEDICINA NUCLEAR
http://www.fleury.com.br/site/calandra.nsf/0/381512F899D6D6D003257058006FE79C?Open
Document&pub=T&proj=site_fleury&gen=dg_imprimir_texto
http://www.fcf.usp.br/Ensino/Graduacao/Disciplinas/LinkAula/My-Files/radiofarmacia.htm
http://www.cerebromente.org.br/n01/pet/petworks_port.htm
http://cires.htmlplanet.com/Cap36.htm
http://webusers.physics.umn.edu/~klidke/stkates/finaltalk/Gamma%20Camera%20Presentatio
n%20Greta1.htm
http://ipnweb.in2p3.fr/~ipb/home/theme_recherche/theme_medic/poci.htm
http://www.physics.ubc.ca/~mirg/home/tutorial/tutorial - html (tutorial sobre SPECT)
www.cnen.gov.br
http://www.ipen.br
http://www.ncvc.go.jp/english/res/Inv_Rad_2.html
http://www.radiologyinfo.org/en/video/index.cfm?filename=nm
Referências Bibliográficas