Medicina Nuclear
Aula 03: Instrumentação
Walmor Cardoso Godoi, M.Sc.
http://www.walmorgodoi.com
Antes da sonda gama
Os Detectores
• Processo de cintilação
• Em Med. Nuclear necessitam ter número atômico (Z)
elevado -> efeito fotoelétrico
• Alto poder de freamento da radiação e elevada
densidade ->eficiência
• Câmaras gama - Cristais espessos de 6 a 12 mm para
“frear” os fótons (diâmetros de 400 a 500 mm)
• PET – Microcristais de Bismuto-Germânio de 3x3 mm e
30 mm de espessura
• Para a faixa de energia do Tecnécio-99m a atenuação
do cristal é de 2,22 cm-1 (90% dos fótons são absorvidos
em 10 mm)
Os Detectores
• Os cristais de cintilação usados em PET
são: óxido de germânio bismuto (BGO),
oxi-ortosilicato de gadolíneo(GSO), ou oxiortosilicato de lutécio (LSO).
O Equipamento
• O equipamento utilizado para
confeccionar a imagem é chamado
câmara Anger ou gama câmara.
• Essa câmara possui um sistema de
colimação com múltiplos furos, um cristal
de cintilação e um conjunto de
fotomultiplicadoras (PMT).
• Entre os cintiladores e as PMT existe um
acoplamento óptico com silicone.
O Equipamento
• Primeiros modelos comerciais de
equipamento PET (1975)
Positron Emission Tomography (PET)
Detector:
Raios
gama
Material
cristalino
Radiação
visível
Tubo
fotomultiplicador
Impulso
elétrico
Aquisição de sinal e
processamento de
dados
Detector
• O detector cintilador com NaI(Tl) tem um
uso fundamental nas clínicas de
endocrinologia, qual seja:
– avaliar o tamanho da tireóide,
– avaliar o nível de captação da tireóide e
– detectar nódulos frios (áreas da tireóide
pouco captantes) e nódulos quentes (regiões
da tireóide mais captantes).
• Veja o esquema
de funcionamento
do mapeador
cintilográfico tipo
linear.
• Video 1
• Esse exame, em países avançados, tem sido
realizado com o 123I. No Brasil algumas clínicas
utilizam o 131I.
• É importante considerar que o 131I por ser um
beta emissor provoca maior dose radiológica no
paciente. Esse exame também pode ser
realizado com o pertecnetato de 99mTc.
• Esse tipo de equipamento médico foi projeto na
década de 50 e tem as seguintes vantagens:
– é de custo relativamente barato,
– na maioria de suas configurações mostra as
proporções do órgão em tamanho natural
• Sua principal desvantagem é que
– necessita uma varredura do detector acima
do órgão.
– é sensível somente ao passar em cada região
do órgão. Outras regiões que estão emitindo
radiação não são consideradas até que o
detector passe por elas, enfim, é
relativamente pouco sensível, suas imagens
são planares, i.e., fornece resultado
bidimensional.
O Colimador
• A maioria dos raios gama emitidos pelo
paciente não contribuem efetivamente
para a formação da imagem -> apenas 1
em 105 chega
• Os fótons gama não podem ser
focalizados como a luz mas podemos
restringi-los à uma direção
• Utiliza-se para isso colimadores
Função do Colimador
• No mapeador cintilográfico linear é necessário acoplar uma peça
denominada colimador entre o cristal cintilador.
• Essa peça geralmente é construída com chumbo num formato de
um semi-cone.
• Sua função ideal é deixar passar somente a radiação proveniente
de um ponto do órgão mapeado.
• Se o detector for colocado diretamente acima do órgão o sistema
perde praticamente toda a resolução e assim não seria capaz de
mapear o órgão pois toda a radiação de um amplo angulo sólido
seria capaz de atingir o detector.
• Por exemplo, radiação do fígado, dos rins, do pâncreas, do baço e
das vísceras atingiriam o detector com a mesma eficiência angular
e assim a imagem praticamente não discriminaria a sua origem.
Função do Colimador
• Veja o esquema de um colimador
• Vídeo 2
Função do Colimador
• Para compreender e utilizar
eficientemente os colimadores é
necessários conhecer alguns parâmetros
dos mesmos. Dentre eles vamos definir
primeiramente o que é o raio R de
resolução geométrica, a espessura t do
colimador, a distância focal f, a
profundidade de foco l, o diâmetro f e a
partir desses parâmetros como se define a
eficiência geométrica G de um colimador.
Função do Colimador
• Parâmetros geométricos do colimador
que interferem na resolução da imagem
cintilográfica
• Os parâmetros geométricos da construção
de um colimador produzem uma alteração
no resultado da imagem cintilográfica de
um pequeno ponto contendo
radioatividade o qual é visto pelo sistema
de modo aumentado.
Função do Colimador
• Esse efeito produz uma redução da
resolução do sistema e
conseqüentemente tumores de pequenas
dimensões geralmente não são
percebidos, ou identificados, nos exames
cintilográficos pois o sistema de
imageamento não é capaz de discriminar
regiões do tecido orgânico com pequenas
diferenças (gradientes) de concentração
radioativa.
Função do Colimador
Detector
A Câmara de Cintilação de
Anger
• O desenvolvimento
da câmara de
cintilação por Hal
Anger em 1952,
conhecida como a
câmara Anger, é a
base da medicina
nuclear e do
desenvolvimento da
tomografia axial
computadorizada
(CAT ou CT).
Aquisição de Imagens
• A radiação gama absorvida pelo cristal
detector produz um conjunto de pulsos na
saída da fotomultiplicadora
• O pulso de sinal (x,y) corresponde à
localização da cintilação no cristal. Uma
coordenada Z representa a altura de pulso
(energia do fóton)
• Quando Z é aceito o par (x,y) é
digitalizado por um conversor AD
• A informação é armazenada em modo
sequencial (list) ou matricial (frame)
• Dimensões: 64x64 (4096 pixels), 128x128
(16384 pixels), 256x256 (65536 pixels)
• FOV
• Matriz 380 x 380 mm em uma matriz 128
x128 (pixel aprox. 3,0 x 3,0 mm)
Limitação
•
•
•
•
FOV
Densidade de contagem (contagens/cm2)
Distância fonte-detector
Flutuações estatísticas no processo de
decaimento radioativo, processo
cintilográfico e detector, colimadores e
circuito elétrico
• Não linearidade de resposta da gama
câmara
Limitação
• Atenuação da radiação no paciente
• Espalhamento da radiação