Laboratório de Análise e Processamento de Imagens Médicas e Odontológicas.
MEDICINA NUCLEAR
SEL 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
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
2
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
3
MEDICINA NUCLEAR
Histórico
4
MEDICINA NUCLEAR
Antonie-Henri Becquerel
 Físico francês;
 1896: observou a existência de
“raios” emitidos pelo urânio capazes
de impregnar um filme fotográfico;
“Pai da radioatividade”.
1859 - 1906
5
MEDICINA NUCLEAR
Hans Wilhelm Geiger
 Físico alemão;
 Contador Geiger;
 Tubo Geiger Muller (capaz de medir pequenas quantidades
de radioatividade.
6
MEDICINA NUCLEAR
Pierre Curie
 Físico e químico francês;
 Co-autor da descoberta do Po-210
e Ra-226.
1859 - 1906
7
MEDICINA NUCLEAR
Marie Curie
 Matemática e química polonesa;
 Co-autora do isolamento do Po-210
e Ra-226;
 Nomeou os “misteriosos” raios de
radioatividade.
1867 - 1934
8
MEDICINA NUCLEAR
George Charles de Hevesy
 Físico-Químico húngaro;
 1943:
Prêmio
desenvolvimento
radiotraçadores;
Nobel
pelo
dos
 Estudou o chumbo e fósforo no
metabolismo de plantas e ratos;
 “Pai dos radiotraçadores”.
1859 - 1906
9
MEDICINA NUCLEAR
Hermann Blumgart
 1926: pioneiro no uso de radiotraçador no homem;
 Bismuto 214: avaliou a velocidade do fluxo sanguíneo de um
braço a outro;
 “Pai do uso diagnóstico dos radiotraçadores”.
10
MEDICINA NUCLEAR
Frèdrèric Joliot Curie e Irène Curie
 Descobriram a radioatividade artificial;
 1934: Direcionaram um feixe de partículas alfa de uma fonte
de rádio num alvo de alumínio.
11
MEDICINA NUCLEAR
Ernest Lawrence
 Físico americano;
 1939: Prêmio Nobel de física
pela invenção do Cíclotron;
1901 - 1958
12
MEDICINA NUCLEAR
John H. Lawrence
 1937: empregou P-32 no tratamento de pacientes com
leucemia;
 “Pai da terapia com radioisótopos”.
13
MEDICINA NUCLEAR
Emílio Segre
 Físico italiano;
 1936/37: descobriu o Tc-99m;
 * palavra
(artificial)
grega
techetos
1905 - 1989
14
MEDICINA NUCLEAR
Sam Seidlin
 1949: Demonstrou a erradicação de metástase de CDT pelo
Iodo-131;
 “Pai da radioterapia”.
15
MEDICINA NUCLEAR
Benedict Cassen
 Inventor do cintilógrafo retilíneo
(1950);
 “Pai da imagem na Medicina
Nuclear”.
16
MEDICINA NUCLEAR
Marshall Brucer
 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”.
1913 - 1994
17
MEDICINA NUCLEAR
Hal Anger
 1957: câmara de cintilação;
 Estudos dinâmicos e de corpo
inteiro;
 “Pai da imagem dinâmica”.
1905 - 1989
18
MEDICINA NUCLEAR
Conceito
 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.
19
MEDICINA NUCLEAR
Conceito
 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.
20
MEDICINA NUCLEAR
Conceito
 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.
21
MEDICINA NUCLEAR
Conceito
 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.
22
MEDICINA NUCLEAR
Como se realiza um exame de MN
 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. 23
MEDICINA NUCLEAR
Como se realiza um exame de MN
 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.
24
MEDICINA NUCLEAR
Em quais casos é indicado
 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.
25
MEDICINA NUCLEAR
Radiação Gama
 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.
26
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.
27
MEDICINA NUCLEAR
Radiação Gama
28
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.
29
MEDICINA NUCLEAR
Radiofármacos
 Todos, exceto testes in vitro, requerem a administração de
elementos radiofarmacêuticos para o paciente.
30
MEDICINA NUCLEAR
Radiofármacos Utilizados na Avaliação da
Função e Morfologia da Glândula Tireóide
31
MEDICINA NUCLEAR
Tecnécio-99m
 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.
32
MEDICINA NUCLEAR
Radiofármacos
umaa substância
com um
isótopo
radioativo
Dependendo
radiofármaco
utilizado,
um éouadministrado
mais
radiaçãodoemitida
é utilizada
para localizar
a órgãos
específicos
do corpo
radioativos.
no paciente
por viatornar-se-ão
oral ou intravenosa.
quantidade
de substância
recolhida
pelo
tecido.
33
MEDICINA NUCLEAR
Tecnécio-99m
140 keV
Tc-99m
Radiação Gama
34
MEDICINA NUCLEAR
Gerador de Tecnécio-99m
Exemplo de um gerador de 99mTc
35
MEDICINA NUCLEAR
Comportamento Biológico
 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.
36
MEDICINA NUCLEAR
Formação da Imagem
37
MEDICINA NUCLEAR
Formação da Imagem
 Distribuição predominante do órgão que se deseja estudar;
 Resolução baixa comparada com CT ou ressonância;
 Valor diagnóstico muito alto fornece informações funcionais;
38
MEDICINA NUCLEAR
Cíclotron
 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.
Um ciclotron para a síntese de radiofármacos
39
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.
40
MEDICINA NUCLEAR
Cíclotron
41
MEDICINA NUCLEAR
Cíclotron
42
MEDICINA NUCLEAR
Aplicações dos Radioisótopos
43
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.
44
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.
45
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.
46
MEDICINA
Colimadores
utilizados NUCLEAR
em Medicina Nuclear
Orifícios Paralelos
Convergente
Imagem
Imagem
Objecto
Objecto
Obturador (pinhole)
Divergente
Imagem
Imagem
47
Objecto
Objecto
MEDICINA NUCLEAR
Colimador de Alta Resolução
48
Cintilografia da tiróide utilizando colimador de alta resolução.
MEDICINA NUCLEAR
Colimador Pinhole
Cintilografia da tiróide utilizando colimador "pin-hole".
49
MEDICINA NUCLEAR
Colimador Pinhole
 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.
50
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.
51
MEDICINA NUCLEAR
Colimadores utilizados em Medicina Nuclear
52
Princípio
do Funcionamento
Câmara Gama
MEDICINA
NUCLEAR
A partícula,
ao atravessar
o material
cintilador,
com superior
electrões
atômicos
Após
um
curtoéperíodo
de tempo
o electrão
orbital
acima decai
O electrão
promovido
para
um
nívelcolide
deda
energia
Cristal cintilador
através
dodeixando
Foto
Eléctrico
ou
de Compton
para
oEfeito
estado
de
energia
inferior
emitindo
radiação
uma
vaga no
seuEspalhamento
estado
natural
colimador
*
0º
53
Princípio
do Funcionamento
Câmara Gama
MEDICINA
NUCLEAR
Cristal cintilador
colimador
*
0º
54
MEDICINA NUCLEAR
SPECT – Single Photon Emission Computed
Tomography
55
MEDICINA NUCLEAR
SPECT – Single Photon Emission Computed
Tomography
Principal área de utilização
ONCOLOGIA
 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.
56
MEDICINA NUCLEAR
SPECT – Single Photon Emission Computed
Tomography
 VANTAGENS:
 Emprega-se radiofármacos convencionais;
 Custo acessível;
 Seu princípio é o uso de um radiofármaco.
57
MEDICINA NUCLEAR
SPECT – Single Photon Emission Computed
Tomography
1 Detector
2 Detectores à 180º
2 Detectores com ângulo variável
58
MEDICINA NUCLEAR
SPECT – Single Photon Emission Computed
Tomography
Conventional SPECT
Colimador Paralelo;
Reconstrução 2D (slice-by-slice).
59
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.
60
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.
61
MEDICINA NUCLEAR
PET (Positron Emissor Tomography)
 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.
62
MEDICINA NUCLEAR
PET (Positron Emissor Tomography)
 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.
63
MEDICINA NUCLEAR
PET (Positron Emissor Tomography)
64
MEDICINA NUCLEAR
PET (Positron Emissor Tomography)
 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.
65
MEDICINA NUCLEAR
PET (Positron Emissor Tomography)
Um seção do cérebro obtida pelo PET
Orientação da fatia
66
MEDICINA NUCLEAR
PET (Positron Emissor Tomography)
A atividade dos receptores de DOPA no
cérebro
Uma reconstrução 3d das imagens do PET
67
MEDICINA NUCLEAR
PET (Positron Emissor Tomography)
Imagens cerebrais utilizando o 18F-FDG obtidas com o PET.
68
MEDICINA NUCLEAR
PET (Positron Emissor Tomography)
69
MEDICINA NUCLEAR
PET (Positron Emissor Tomography)
70
MEDICINA NUCLEAR
O que o PET pode fazer
71
MEDICINA NUCLEAR
O que o PET pode fazer
72
MEDICINA NUCLEAR
O que o PET pode fazer
73
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
74
MEDICINA NUCLEAR
Vantagens SPECT/PET
 Vantagens
 Não necessita de intervenção cirúrgica;
 Resultado rápido;
 Confiabilidade;
 Pode identificar problemas futuros (análise metabólica).
 Minimamente invasivo.
75
MEDICINA NUCLEAR
Desvantagens SPECT/PET
 Desvantagens
 Ingestão ou inalação de radiofármacos;
 Custo dos exames;
 Preço do equipamento;
 Infra estrutura necessária.
76
MEDICINA NUCLEAR
Cintilografia
 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.
77
MEDICINA NUCLEAR
Cintilografia
Cintilografia da Tiróide
78
MEDICINA NUCLEAR
Cintilografia
79
MEDICINA NUCLEAR
Cintilografia
Cintilografias da tiróide realizadas utilizando o I-131, o I-123 e o Tc-99m
80
MEDICINA NUCLEAR
Tipos de Exames
81
Cintilografia de perfusão miocárdica
MEDICINA NUCLEAR
Tipos de Exames
Cintilografia Óssea
82
MEDICINA NUCLEAR
Tipos de Exames
83
Cintilografia de perfusão cerebral
MEDICINA NUCLEAR
Tipos de Exames
Cintilografia renal estática
84
Cintilografia renal dinâmica com diurético
MEDICINA NUCLEAR
Tipos de Exames
Cintilografia para pesquisa de Refluxo gastroesofágico
Cintilografia pulmonar (inalação/perfusão)
85
MEDICINA NUCLEAR
Qualidade da Imagem
 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;
86
MEDICINA NUCLEAR
Controle de Qualidade – Câmaras de
Cintilação
 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
87
preventiva.
MEDICINA NUCLEAR
Controle de Qualidade – Artefatos
88
MEDICINA NUCLEAR
Controle de Qualidade – Artefatos
89
MEDICINA NUCLEAR
Aplicações Médicas
 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
90
convencional ou digital.
MEDICINA NUCLEAR
Aplicações Médicas
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;
91
MEDICINA NUCLEAR
Fins Terapêuticos
 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).
92
MEDICINA NUCLEAR
Fins Terapêuticos
No tratamento da doença de Plummer (multi nódulos) causando
aumento da glândula da tireóide.
93
MEDICINA NUCLEAR
Conclusão
 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.
94
MEDICINA NUCLEAR
Conclusão
 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.
95
A MEDICINA
medicina nuclear no
contexto mundial
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)
96
MEDICINA NUCLEAR
Evolução do símbolo da radiação
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
MEDICINA NUCLEAR
Vídeo
117
Laboratório de Análise e Processamento de Imagens Médicas e Odontológicas.
MEDICINA NUCLEAR
Muito Obrigada!
LUCIANA DE TORO G. GUIMARÃES
[email protected]
Engenharia Elétrica - EESC - São Carlos
Universidade de São Paulo - USP
118
MEDICINA NUCLEAR
Referências Bibliográficas















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/
119
MEDICINA NUCLEAR
Referências Bibliográficas
 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
120