Medicina Nuclear
Aula 02
Walmor Cardoso Godoi
Godoi, M
M.Sc.
Sc
http://www.walmorgodoi.com
Agenda
Instrumentação
•
•
•
•
•
A Radiação
A Interação da radiação
Os Radioisótopos
Os Detectores
O Equipamento
A Radiação
• A fí
física
i aplicada
li d à M
Medicina
di i N
Nuclear
l
está
tá
relacionada à emissão e detecção da
radiação ionizante.
• Os isótopos
p radioativos ou radioisótopos,
p ,
devido à propriedade de emitirem
ad ações, tê
têm vários
á os usos
usos.
radiações,
• Radioisótopos
– Radiações eletromagnéticas (raios gama)
– Radiações corpusculares (partículas beta)
A Radiação
• Em medicina nuclear diferentes emissores
gama são utilizados:
g
– Tipo e energia de emissão (energia)
– Velocidade de desintegração (decaimento)
– Tempo que a atividade radioativa decai
metade
t d do
d seu valor
l iinicial
i i l ((meia
i vida)
id )
A Radiação
• Radioatividade
A Radiação
A Radiação
A Radiação
A Radiação
A Radiação
• Atividade
• Meia - vida
A Radiação
•
MEIA – VIDA UM EXEMPLO PRÁTICO
• Vejamos o caso do iodo-131 (exames de tireóide), que possui
a meia-vida de oito dias. Isso significa que, decorridos 8 dias,
atividade ingerida pelo paciente será reduzida à metade
metade.
• Passados mais 8 dias, cairá à metade desse valor, ou seja, ¼
da atividade inicial e assim sucessivamente. Após 80 dias (10
meias idas) atingirá um
meias-vidas),
m valor
alor cerca de 1000 vezes
e es menor
menor.
• Entretanto, se for necessário aplicar-se uma quantidade
maior de iodo-131 no paciente, não se poderia esperar por 10
meias-vidas
i
id (80 dias),
di ) para que a atividade
ti id d na titireóide
óid titivesse
um valor desprezível.
• Isso inviabilizaria os diagnósticos que utilizam material
radioativo,
di ti
já que o paciente
i t seria
i uma ffonte
t radioativa
di ti
ambulante e não poderia ficar confinado durante todo esse
período.
A Interação
• Pode ocorrer por atenuação ou espalhamento
ç
A radiação
ç transfere a energia
g p
para
• Ionização:
os elétrons da camada mais interna (K).
• Para baixas energias - Efeito fotoelétrico
(elétrons)
• Para faixas maiores de energia - Espalhamento
Compton (elétrons)
• Para energias maiores do que 1
1.02
02 MeV –
Produção de pares (núcleo)
Os Isótopos
• O número
ú
d
de nêutrons
ê t
no núcleo
ú l d
de um át
átomo
pode ser variável, pois eles não têm carga
elétrica Com isso,
elétrica.
isso um mesmo elemento químico
pode ter massas diferentes. Átomos de um
mesmo elemento químico com massas
diferentes são denominados isótopos.
hidrogênio o
• O hidrogênio tem 3 isótopos: o hidrogênio,
deutério e o trítio.
Os Isótopos
• O urânio, que possui 92 prótons no
núcleo,, existe na natureza na forma de 3
isótopos:
Os Radioisótopos
• T
Traçadores
d
radioativos
di ti
• As radiações emitidas por radioisótopos podem
atravessar a matéria e,
e dependendo da energia que
possuam, são detectadas através de aparelhos
apropriados, denominados detectores de radiação.
• O deslocamento de um radioisótopo pode ser
acompanhado e seu percurso ou “caminho” ser
“traçado”
traçado num mapa do local.
local Por esse motivo
motivo, recebe o
nome de traçador radioativo.
Os Radioisótopos
• A Medicina
M di i Nuclear
N l
éaá
área d
da medicina
di i onde
d são
ã
utilizados os radioisótopos, tanto em diagnósticos como
em terapias. (Apostila CNEN)
• Radioisótopos administrados a pacientes passam a
emitir suas radiações do órgão onde têm preferência em
ficar (biocompatibilidade).
• Um exemplo prático é o uso do iodo-131 (I-131 ou 131I),
que emite partícula beta, radiação gama e tem meiavida de oito dias
dias.
• O elemento iodo, radioativo ou não, é absorvido pelo
organismo humano preferencialmente pela glândula
ti óid onde
tireóide,
d se concentra.
t O funcionamento
f
i
t da
d tireóide
ti óid
influi muito no comportamento das pessoas e depende
de como o iodo é por ela absorvido.
Os Radioisótopos
• O 131I é produzido em reator nuclear pela
ç do Telúrio.
irradiação
• Energia (gama) de 364 keV
• Interação
I t
ã por espalhamento
lh
t Compton
C
t
Os Radioisótopos
•
•
Os radiofármacos
O
di fá
usados
d em
medicina no Brasil são, em
grande parte, produzidos pelo
Instituto de Pesquisas
Energéticas e Nucleares - IPEN,
da CNEN, em São Paulo.
O tecnécio-99m ((Tc-99m)) é
utilizado, para obtenção de
mapeamentos (cintilografia) de
diversos órgãos:
– cintilografia renal
renal, cerebral
cerebral,
hepato-biliar (fígado),
– pulmonar e óssea;
– diagnóstico do infarto agudo do
miocárdio e em estudos
circulatórios;
– cintilografia de placenta.
Os Radioisótopos
• O tecnécio -99m é obtido através da
ç de geradores
g
de molibdênio-99.
eluição
• É um emissor de gama com energia de
140 keV e meia
meia-vida
vida de 6
6,02h.
02h
• Interage por efeito fotoelétrico ou
Compton.
Os Radioisótopos
• O 18F está sendo atualmente utilizado no
Brasil
• Meia – vida de 110 min
• Emissão
E i ã d
de pósitron
ó it
-> aniquilação
i il ã -> dois
d i
gama -> energia de 511 keV cada
Os Radioisótopos
• Outro radioisótopo, o Samário-153 (Sm), é aplicado
p
((injetado)
j
) em p
pacientes
153),
com metástase óssea, como paliativo para
a dor
dor.
• Esses produtos são distribuídos
semanalmente pelo IPEN para os
)
usuários ((Fonte: CNEN).
Os Detectores
• P
Processo d
de cintilação
i til ã
• 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
Mi
i i d
de Bi
Bismuto-Germânio
G
â i d
de 3
3x3
3 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
Cintilador
d(g/cm3)
Z
NaI
3,67
50
Comprimen
to de
Onda(nm)
410
BGO
7 13
7,13
74
480
BaF2
4,89
54
310
Os Detectores
• Os cristais de cintilação usados em PET
germânio bismuto ((BGO),
),
são: óxido de g
oxi-ortosilicato de gadolíneo(GSO), ou oxiortosilicato de lutécio (LSO)
(LSO).
O Equipamento
• O equipamento
i
t utilizado
tili d para
confeccionar a imagem é chamado
câmara Anger ou gama câmara.
• Essa câmara p
possui um sistema de
colimação com múltiplos furos, um cristal
de cintilação
c t ação e u
um co
conjunto
ju to de
fotomultiplicadoras (PMT).
• Entre os cintiladores e as PMT existe um
acoplamento óptico com silicone.
O Equipamento
• Primeiros modelos comerciais de
q p
PET ((1975))
equipamento
Positron
os t o Emission
ss o Tomography
o og ap y ((PET))
Detector:
Raios
gama
Material
cristalino
i t li
Radiação
visível
Tubo
fotomultiplicador
Impulso
elétrico
Aquisição de sinal e
processamento de
dados