MEDICINA NUCLEAR SEL 5705 – FUNDAMENTOS FÍSICOS DOS PROCESSOS DE FORMAÇÃO DE IMAGENS (Sub-área...
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MEDICINA NUCLEARSEL 5705 – FUNDAMENTOS FÍSICOS DOS
PROCESSOS DE FORMAÇÃO DE IMAGENS(Sub-área de Imagens Médicas)
PROF. DR. HOMERO SCHIABEL
ALUNA: 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.
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MEDICINA NUCLEAR Histórico Conceito O Exame
Como se realiza o exameEm quais casos é indicado
Radiação Gama Radiofármacos
Comportamento BiológicoFormação da ImagemCíclotron
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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 NUCLEARHistórico
5
Físico francês;
1896: observou a existência de “raios” emitidos pelo urânio capazes de impregnar um filme fotográfico;
MEDICINA NUCLEARAntonie-Henri Becquerel
1859 - 1906
“Pai da radioatividade”.
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Físico alemão;
Contador Geiger;
Tubo Geiger Muller (capaz de medir pequenas quantidades de radioatividade.
MEDICINA NUCLEARHans Wilhelm Geiger
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Físico e químico francês;
Co-autor da descoberta do Po-210 e Ra-226.
MEDICINA NUCLEARPierre Curie
1859 - 1906
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Matemática e química polonesa;
Co-autora do isolamento do Po-210 e Ra-226;
MEDICINA NUCLEARMarie Curie
1867 - 1934
Nomeou os “misteriosos” raios de radioatividade.
9
Físico-Químico húngaro;
1943: Prêmio Nobel pelo desenvolvimento dos radiotraçadores;
Estudou o chumbo e fósforo no metabolismo de plantas e ratos;
MEDICINA NUCLEARGeorge 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 NUCLEARHermann 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 NUCLEARFrèdrèric Joliot Curie e Irène Curie
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Físico americano;
1939: Prêmio Nobel de física pela invenção do Cíclotron;
MEDICINA NUCLEARErnest Lawrence
1901 - 1958
13
1937: empregou P-32 no tratamento de pacientes com leucemia;
MEDICINA NUCLEARJohn H. Lawrence
“Pai da terapia com radioisótopos”.
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Físico italiano;
1936/37: descobriu o Tc-99m;
* palavra grega techetos (artificial)
MEDICINA NUCLEAREmílio Segre
1905 - 1989
15
1949: Demonstrou a erradicação de metástase de CDT pelo Iodo-131;
MEDICINA NUCLEARSam Seidlin
“Pai da radioterapia”.
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Inventor do cintilógrafo retilíneo (1950);
MEDICINA NUCLEARBenedict 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 NUCLEARMarshall Brucer
1913 - 1994
18
1957: câmara de cintilação;
Estudos dinâmicos e de corpo inteiro;
MEDICINA NUCLEARHal 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 NUCLEARRadiação 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 NUCLEARRadiação Gama
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MEDICINA NUCLEARRadiofármacos
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 NUCLEARRadiofármacos
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 NUCLEARCíclotron
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 NUCLEARCíclotron
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MEDICINA NUCLEARCíclotron
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MEDICINA NUCLEARAplicações dos Radioisótopos
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MEDICINA NUCLEARCâmara 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 NUCLEARCâmara 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 NUCLEARColimadores utilizados em Medicina NuclearOrifícios Paralelos Convergente
DivergenteObturador (pinhole)
ImagemImagem
ObjectoObjecto
ImagemImagem
ObjectoObjecto
ObjectoObjecto
ImagemImagem
ObjectoObjecto
ImagemImagem
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MEDICINA NUCLEARColimador de Alta Resolução
Cintilografia da tiróide utilizando colimador de alta resolução.
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MEDICINA NUCLEARColimador 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 NUCLEARColimador Pinhole
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MEDICINA NUCLEARColimadores 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 NUCLEARColimadores utilizados em Medicina Nuclear
530º
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 decaipara o estado de energia inferior emitindo radiação
MEDICINA NUCLEARPrincípio do Funcionamento Câmara Gama
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MEDICINA NUCLEARPrincípio do Funcionamento Câmara Gama
0º
colimador
Cristal cintilador
*
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MEDICINA NUCLEARSPECT – 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 NUCLEARSPECT – Single Photon Emission Computed
TomographyVANTAGENS:
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 SPECTColimador Paralelo;Reconstrução 2D (slice-by-slice).
SPECT – Single Photon Emission Computed Tomography
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MEDICINA NUCLEARSPECT 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 NUCLEARSPECT 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 NUCLEARPET (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 NUCLEARPET (Positron Emissor Tomography)
Um seção do cérebro obtida pelo PET
Orientação da fatia
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MEDICINA NUCLEARPET (Positron Emissor Tomography)
A atividade dos receptores de DOPA no cérebro
Uma reconstrução 3d das imagens do PET
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MEDICINA NUCLEARPET (Positron Emissor Tomography)
Imagens cerebrais utilizando o 18F-FDG obtidas com o PET.
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MEDICINA NUCLEARPET (Positron Emissor Tomography)
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MEDICINA NUCLEARPET (Positron Emissor Tomography)
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MEDICINA NUCLEARO que o PET pode fazer
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MEDICINA NUCLEARO que o PET pode fazer
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MEDICINA NUCLEARO que o PET pode fazer
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MEDICINA NUCLEARPrincipais 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 NUCLEARVantagens SPECT/PET
VantagensNão necessita de intervenção cirúrgica; Resultado rápido;Confiabilidade;
Pode identificar problemas futuros (análise metabólica).
Minimamente invasivo.
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MEDICINA NUCLEARDesvantagens 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 NUCLEARCintilografia
80Cintilografias da tiróide realizadas utilizando o I-131, o I-123 e o Tc-99m
MEDICINA NUCLEARCintilografia
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MEDICINA NUCLEARTipos de Exames
Cintilografia de perfusão miocárdica
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MEDICINA NUCLEARTipos de Exames
Cintilografia Óssea
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MEDICINA NUCLEARTipos de Exames
Cintilografia de perfusão cerebral
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MEDICINA NUCLEARTipos de Exames
Cintilografia renal dinâmica com diurético
Cintilografia renal estática
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MEDICINA NUCLEARTipos 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 NUCLEARControle de Qualidade – Artefatos
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MEDICINA NUCLEARControle de Qualidade – Artefatos
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MEDICINA NUCLEAR
Imagem da glândula tireóideo com 123Imelhor resolução espacial;muito adaptado a exames pediátricos;melhor uso das instalações existentes para adultos;
Cintimamografia com 99mTc-MIBIdetecção 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 NUCLEARFins 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 NUCLEARDiscurso 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 NUCLEAREvolução do símbolo da radiação
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MEDICINA NUCLEARVídeo
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MEDICINA NUCLEAR
Muito Obrigada!Muito Obrigada!
LUCIANA DE TORO G. GUIMARÃ[email protected]
Engenharia Elétrica - EESC - São Carlos Universidade de São Paulo - USP
Laboratório de Análise e Processamento de Imagens Médicas e Odontológicas.
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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?OpenDocument&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