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Rodrigo Penna PCTN – UFMG – Nov/2005. Professor Rodrigo Penna Sítio na internet: www.fisicanovestibular.com.brwww.fisicanovestibular.com.br Blog: www.quantizado.blogspot.comwww.quantizado.blogspot.com.

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1 Rodrigo Penna PCTN – UFMG – Nov/2005

2 Professor Rodrigo Penna Sítio na internet: Blog: Link para currículo no Sistema Lattes: 5 s

3 Professor Rodrigo Penna 3 OS CRISTAIS CINTILADORES LA utilização de cristais cintiladores é bastante difundida, tanto para detecção qualitativa quanto quantitativa da radição. LSão vários os tipos de cristais utilizados para esta função: NaI(Tl), BGO, cintiladores plásticos, Germânio hiperpuro, Silício. LO princípio básico de funcionamento: ao ser atingido por um fóton de radiação, o cristal cintila, isto é, emite luz, que pode ser contada (eletrônica associada) e serve como parâmetro de medida da radiação.

4 4 ESQUEMA Radiação incidente. Cristal cintilador. LUZ. 1. Radiação atinge o cristal. 2. Um pulso de luz é emitido. 3. Essa luz vai para a fotomultiplicadora. 4. O sinal é pré-amplificado. 5. Depois, amplificado. 6. Finalmente, contado ou processado. Professor Rodrigo Penna

5 Professor Rodrigo Penna 5 BASES FÍSICAS - 1 LNúcleos instáveis sofrem um processo de DECAIMENTO RADIOATIVO. LNeste processo, eles liberam energia sob a forma de radiação. LCom isto, tornam-se mais estáveis. Aplicação na Medicina: CINTILOGRAFIA

6 Professor Rodrigo Penna 6 BASES FÍSICAS - 2 LA radiação (gama) emitida no decaimento pode ser detectada. LPara isto, utiliza-se um cristal cintilador, usualmente iodeto de sódio ativado com tálio NaI(Tl). LO cristal emite luz (cintila!) ao incidir radiação. Esta luz é amplificada e contada, dando uma medida desta radiação incidente.

7 Professor Rodrigo Penna 7 O REATOR NUCLEAR LPara produzir 99m Tc, Urânio-235 físsil é atingido por um nêutron térmico e no processo de fissão é gerado 99 Mo, que decai para o 99m Tc. LReação:

8 8 CÂMARA DE CINTILAÇÃO OU GAMA-CÂMARA - 1 Professor Rodrigo Penna

9 Professor Rodrigo Penna 9 GAMA-CÂMARA - 2 FOTOMULTIPLICADORA

10 Professor Rodrigo Penna 10 GAMA-CÂMARA - 3

11 Professor Rodrigo Penna 11 O GERADOR Mo-Tc mCi GBq9,2518,5027,7537,0046,2555,5074,0 IPEN

12 12 A MARCAÇÃO Professor Rodrigo Penna

13 Professor Rodrigo Penna 13 O EXAME 1.Administração do Radiofármaco: em geral, endovenosa, mas também pode ser ingerido ou inalado. São raros efeitos colaterais ou alérgicos (Obs: gravidez). 2.Geração das imagens: o paciente é posicionado na gama-câmara. Pode ser necessário se esperar horas ou até dias! 3.Análise das imagens: feita por um médico especialista, que dá um laudo.

14 Professor Rodrigo Penna 14 NA GAMA-CÂMARA

15 Professor Rodrigo Penna 15 GAMA-CÂMARAS

16 Professor Rodrigo Penna 16 VANTAGEM DA CINTILOGRAFIA E- Radiografia normal após tratamento com 131 I. D- Micronódulos em cintilografia.

17 17 TRATANDO A METÁSTASE 131 I A- 3GBq B- 5,5GBq C- 14GBq Professor Rodrigo Penna

18 Professor Rodrigo Penna 18 FRATURA DE STRESS TÍBIA ANTES E DEPOIS DO TRATAMENTO - UM ANO DEPOIS.

19 Professor Rodrigo Penna 19 Cintilografia pré e pós stent em CD

20 20 USOS DO NaI(Tl) – Espectometria Figura 1: cristal de NaI(Tl) e fotomultiplicador.Figura 2: um espectro típico de gamametria. Laboratório de Instrumentação Nuclear - UFMG Professor Rodrigo Penna

21 Professor Rodrigo Penna 21 USOS DO NaI(Tl) – Atenuação Figura 1: cintilador com uma fonte de Amerício. Figura 2: contagem da atenuação com algumas placas de acrílico. Figura 3: tela com contagens da atenuação para vários materiais. Laboratório de Instrumentação Nuclear - UFMG

22 PET – POSITRON EMISSION TOMOGRAPHY Outra aplicação na Medicina.

23 Professor Rodrigo Penna 23 ANIQUILAÇÃO LQuando um par elétron-pósitron se encontra, eles se aniquilam, e surgem dois fótons de radiação de energia 511KeV. Observe que os dois fótons saem em direções opostas, a partir da aniquilação. O PET se baseia neste princípio.

24 Professor Rodrigo Penna 24 ESQUEMA DO CICLOTRON

25 Professor Rodrigo Penna 25 OS CICLOTRONS - Brasil

26 26 CICLOTRON AUSTRÁLIA Atualmente, mais de 120 ciclotrons para aplicação médica se encontram em operação espalhados pelo mundo. 3 na Austrália. Professor Rodrigo Penna

27 Professor Rodrigo Penna 27 PRINCÍPIOS BÁSICOS

28 Professor Rodrigo Penna 28 DESCRIÇÃO - 1 LUm radiofármaco específico é produzido e administrado no paciente. LDentro do paciente, um núcleo pai sofre um decaimento + : 1 próton decai em 1 nêutron, 1 pósitron e um neutrino. LO pósitron encontra um elétron e sofre uma aniquilação. LDois fótons de 511KeV são emitidos.

29 29 PRINCÍPIOS BÁSICOS - 2 Professor Rodrigo Penna

30 Professor Rodrigo Penna 30 DESCRIÇÃO - 2 LNuma câmara PET, os detectores (cristais cintiladores como na cintilografia!) são construídos em posições opostas. LOs cristais opostos detectam então as chegadas dos dois fótons de 511KeV emitidos em sentidos opostos. LSomente os eventos coincidentes são contados para efeito de geração de imagem.

31 Professor Rodrigo Penna 31 OS CRISTAIS DETECTORES LAo contrário da Cintilografia, onde se usa mais comumente o NaI(Tl), muitos sistemas PET atualmente usam o cristal de germanato de bismuto (Bi 4 Ge 3 O 12 – BGO). LSuas vantagens são uma maior eficiência para os fótons de 511KeV do PET. LApesar de sua saída de luz ser de apenas cerca de 12 a 14% do NaI(Tl), o BGO é mais denso e tem e tem um maior peso atômico.

32 32 AS CÂMARAS PET AUSTRÁLIA Austin & Repatriation Medical Centre Professor Rodrigo Penna

33 Professor Rodrigo Penna 33 MAIS CÂMARAS

34 Professor Rodrigo Penna 34 O EXAME

35 35 PET - CT A grande vantagem de PET em relação à cintilografia convencional e aos demais exames de diagnóstico por imagem como Tomografia Computadorizada, Ressonância e Ultra-som, é que o método é capaz de detectar com enorme precocidade mínimas áreas de tumor (até 4 mm) que não podem ser vistas nos demais exames, senão tardiamente, quando o tumor já apresenta grandes dimensões e portanto maior gravidade para o paciente. Apesar das imagens de PET serem altamente informativas da presença do tumor, muitas vezes não se consegue identificar com precisão a localização das mesmas em um determinado órgão. Os aparelhos de PET de última geração foram portanto concebidos híbridos, isto é, com a associação em um mesmo equipamento, do PET que é chamado de um método metabólico com um tomógrafo convencional (CT) que é um método morfológico. Tal associação (PET + CT = PET-CT) permite então que se localize com grande precocidade e com alta precisão as pequenas lesões tumorais. Professor Rodrigo Penna

36 Professor Rodrigo Penna 36 Carcinoma Pulmonar COMPARAÇÃO ENTRE IMAGENS

37 Professor Rodrigo Penna 37 Cintilografia - carcinoma

38 38 PET - carcinoma Professor Rodrigo Penna

39 Professor Rodrigo Penna 39 CINTILADORES NA INDÚSTRIA L A detecção de radiação por cristais cintiladores possibilita uma série de aplicações na indústria. L Alguns exemplos são medidas de densidade e nível em vários ramos, como indústria petroquímica e siderúrgica. L Nestes casos, os cintiladores plásticos, por suas características e versatilidade são dos mais utilizados. L Porém, as câmaras de ionização e os bons e velhos Geigers têm suas aplicações ainda.

40 40 MEDIDORES DE NÍVEL L Linha FiberFlex Ohmart-Vega 1.Uma fonte selada emite radiação em um tanque cujo nível se precisa medir. 2. Detectores de radiação colocados no lado oposto captam a radiação emitida. 3. Se o tanque está cheio, a radiação é atenuada e absorvida e a quantidade que chega ao detector é menor. 4. Caso o tanque esteja vazio, chega mais radiação ao detector. 5. Os sinais são processados e interpretados de acordo com as necessidades específicas de cada processo industrial. Professor Rodrigo Penna

41 Professor Rodrigo Penna 41 SOFISTICAÇÕES

42 Professor Rodrigo Penna 42 COMPARANDO

43 Professor Rodrigo Penna 43 ELETRÔNICA LLa electrónica GEN2000ä tiene aprobaciones para aplicaciones en lugares peligrosos. Carcaza Compacta de Aluminio Vaciado · La carcaza de aluminio vaciado es ligera y compacta · Protegida con un acabado exterior recubierto con pintura epóxica Electrónica Modular · Las tarjetas electrónicas son compactas y modulares · Fácil mantenimiento · El diseño incorpora la tecnología de componentes de montaje superficial para mejorar su resistencia a la vibración. Las Salidas Incluyen: mA CD con Protocolo de Comunicación HART® - Protocolo Digital Foundation Fieldbus - Salida de frecuencia para el SmartPro, ProPac o el procesador remoto HART® (RHP).

44 44 CINTILADOR PLÁSTICO SÓLIDO Professor Rodrigo Penna

45 Professor Rodrigo Penna 45 APLICAÇÕES

46 Professor Rodrigo Penna 46 MEDIDA DE DENSIDADE

47 Professor Rodrigo Penna 47 APLICAÇÕES ESPECIAIS Tubo Foto Multiplicador de Alta Sensibilidad Un tubo foto multiplicador de alta sensibilidad es usado para aprovechar totalmente las ventajas del desempeño del cristal sintético de centelleo. Cristal Sintético de Centelleo de Alta Durabilidad Los cristales sintéticos de centelleo se usan en lugar de los antiguos cristales de yoduro de sodio para proporcionar un alto desempeño con una mejor protección contra la vibración, humedad y cambios de temperatura.

48 48 AS FONTES Os parâmetros que variam são: L Tipo de Fonte, atividade e tipo de radiação. L Para materiais de grande espessura e dimensões, utiliza-se fontes de maior atividade; Ra-226, Co-60 e Cs-137 (1 a 5 Curie). L Para materiais de baixa densidade, como medidores de latas, espessuras de papel, pesagem de cigarros e detectores de fumaça, utiliza-se o Am-241 e o Sr-90 ( 100 a 300 mCi) Professor Rodrigo Penna

49 Professor Rodrigo Penna 49 BLINDAGEM LAS BLINDAGENS DEVEM SER TOTALMENTE AUTOMATIZADAS PARA OPERAÇÃO REMOTA, COM FECHAMENTO AUTOMÁTICO EM CASO DE FALHA. LDEVEM SER Á PROVA DE FOGO E SUPORTAREM TEMPERATURAS DE ATÉ 800°C. LDEVEM SER EXTREMAMENTE RESISTENTES, APRESENTANDO OPERAÇÃO SEGURA APÓS UMA QUEDA DE 9,1 METROS, IMPEDINDO QUE O OBTURADOR TRAVE NA POSIÇÃO ABERTA.

50 Professor Rodrigo Penna 50 V&M TUBES (Mannesmann) LMedidor de espessura, fonte de cobalto.

51 Professor Rodrigo Penna 51 V&M TUBES (Mannesmann)

52 52 V&M TUBES (Mannesmann) Professor Rodrigo Penna

53 Professor Rodrigo Penna 53 Bibliografia 1.Guia Prático em Medicina Nuclear: a Instrumentação, Amaury Castro Jr., Guilherme Rossi e Renato Dimenstein, Ed. SENAC. 2.Radiações ionizantes para médicos, físicos e leigos, Antônio Renato Biral, Ed. Insular. 3.The Essential Physics of Medical Imaging, Bushberg, Seibert, Leidholdt e Boone, Ed. Lippincott Williams & Wilkins. 4.Química Nuclear, revista eletrônica, UFSC, site em 26/10/04.http://quark.qmc.ufsc.br/qmcweb/ 5.Disciplina Instrumentação Nuclear ministrada pelo Professor Doutor Clemente Cardoso Silva, Departamento de Engenharia Nuclear, UFMG, site em 26/10/ Fundamentos de Radiodiagnósticos por Imagem, UFRGS, site em 26/10/ IPEN (Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares), site acessado em 26/10/04.http://www.ipen.br/ 8.Disciplina Radiofármacos ministrada pelo Professor Doutor Valbert do Nascimento Cardoso, Departamento de Engenharia Nuclear, UFMG. 9.Tabela de Nuclídeos, site em 31/10/04.http://atom.kaeri.re.kr/cgi-bin/decay?Mo-99+B- 10.Home page do Professor Osvaldo Sampaio, Médico Especialista em Medicina Nuclear, Mestre e Professor da UCB, site em 31/10/04.http://www.osvaldo.med.br/ 11.Radioproteção e Dosimetria: Fundamentos, Luiz Tauhata, Ivan P. A. Salati, Renato Di Prinzio e Antonieta R. Di Prinzio, IRD, CNEN. Baixei na internete, site (ou e procurar no site) em 08/08/ Centro de Medicina Nuclear do ABC, site em 31/10/04.http://www.cmnabc.com.br/home.htm

54 Professor Rodrigo Penna 54 Bibliografia Austin & Repatriation Medical Centre, centro médico da Austrália, site em 10/11/ Sociedade Espanhola de Medicina Nuclear, site em 18/11/04.http://www.semn.es/ 15. Ohmart-Vega fabricante de produtos para processos industriais, site acessado em 20/11/ Relatório da Companhia V&M TUBES DO BRASIL, sobre a utilização de fontes em áreas de produção: SRW.IMC.ACIARA, Lingotamento Contínuo, emitido pela CNEN/MG.


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