Laboratório de Análise 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 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 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 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;
Estudou o chumbo e fósforo no metabolismo de plantas e ratos;
“Pai
Nobel
pelo dos
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);
da imagem na Medicina Nuclear”. “Pai
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; acelerador de Um partículas nucleares subatômicas.
40
MEDICINA NUCLEAR Cíclotron
41
MEDICINA NUCLEAR Cíclotron
42
MEDICINA NUCLEAR Aplicações dos Radioisótopos 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 NUCLEAR
Colimadores utilizados em Medicina Nuclear Orifícios Paralelos
Convergente
Imagem
Imagem
Objecto Obturador (pinhole )
Imagem
Objecto Divergente
Imagem
47
MEDICINA NUCLEAR Colimador de Alta Resolução
48
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
MEDICINA NUCLEAR
Princípio do Funcionamento Câmara Gama A partícula, ao atravessar o material com superior electrões atômicos Após um curtoéperíodo de tempo o electrão orbital acima decai O electrão promovido paracintilador, um nívelcolide deda energia Cristal cintilador através dodeixando Efeito Foto Eléctrico ou de Compton para o estado de energia inferior emitindo radiação uma vaga no seuEspalhamento estado natural
colimador
* 0º 53
MEDICINA NUCLEAR
Princípio do Funcionamento Câmara Gama Cristal cintilador
colimador
* 0º 54
MEDICINA NUCLEAR SPECT – S ingle P hoton E mission C omputed T omography
55
MEDICINA NUCLEAR SPECT – S ingle P hoton E mission C omputed T omography Principal área de utilização Utiliza
ONCOLOGIA
1 ou 2 sensores ou ainda anel em torno do paciente;
Tipicamente Imagens
2 imagens em planos diferentes;
de cérebro, coração, pulmão, fígado, ossos. 56
MEDICINA NUCLEAR SPECT – S ingle P hoton E mission C omputed T omography VANTAGENS: Emprega-se Custo Seu
radiofármacos convencionais;
acessível;
princípio é o uso de um radiofármaco. 57
MEDICINA NUCLEAR SPECT – S ingle P hoton E mission C omputed T omography
1 Detector
2 Detectores à 180º
2 Detectores com ângulo variável
58
MEDICINA NUCLEAR SPECT – S ingle P hoton E mission C omputed T omography
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;
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
MEDICINA NUCLEAR Tipos de Exames
Cintilografia Óssea
82
MEDICINA NUCLEAR Tipos de Exames
83
MEDICINA NUCLEAR Tipos de Exames
Cintilografia renal estática
84
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
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 convencional ou digital.
90
MEDICINA NUCLEAR Aplicações Médicas Tratamento de Hipertiroidismo:
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; Dose
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
MEDICINA NUCLEAR
A medicina nuclear no contexto mundial 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 M ui to Obr igada! 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
