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MEDICINA NUCLEAR SEL 5705 – FUNDAMENTOS FÍSICOS DOS PROCESSOS DE FORMAÇÃO DE IMAGENS (Sub-área de Imagens Médicas) PROF. DR. HOMERO SCHIABEL ALUNA: LUCIANA.

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1 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 Laboratório de Análise e Processamento de Imagens Médicas e Odontológicas.

2 2 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

3 3 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

4 4 MEDICINA NUCLEAR Histórico

5 5 Físico francês; 1896: observou a existência de raios emitidos pelo urânio capazes de impregnar um filme fotográfico; MEDICINA NUCLEAR Antonie-Henri Becquerel Pai da radioatividade.

6 6 Físico alemão; Contador Geiger; Tubo Geiger Muller (capaz de medir pequenas quantidades de radioatividade. MEDICINA NUCLEAR Hans Wilhelm Geiger

7 7 Físico e químico francês; Co-autor da descoberta do Po-210 e Ra-226. MEDICINA NUCLEAR Pierre Curie

8 8 Matemática e química polonesa; Co-autora do isolamento do Po-210 e Ra-226; MEDICINA NUCLEAR Marie Curie Nomeou os misteriosos raios de radioatividade.

9 9 Físico-Químico húngaro; 1943: Prêmio Nobel pelo desenvolvimento dos radiotraçadores; Estudou o chumbo e fósforo no metabolismo de plantas e ratos; MEDICINA NUCLEAR George Charles de Hevesy Pai dos radiotraçadores.

10 : pioneiro no uso de radiotraçador no homem; Bismuto 214: avaliou a velocidade do fluxo sanguíneo de um braço a outro; MEDICINA NUCLEAR Hermann Blumgart Pai do uso diagnóstico dos radiotraçadores.

11 11 Descobriram a radioatividade artificial; 1934: Direcionaram um feixe de partículas alfa de uma fonte de rádio num alvo de alumínio. MEDICINA NUCLEAR Frèdrèric Joliot Curie e Irène Curie

12 12 Físico americano; 1939: Prêmio Nobel de física pela invenção do Cíclotron; MEDICINA NUCLEAR Ernest Lawrence

13 : empregou P-32 no tratamento de pacientes com leucemia; MEDICINA NUCLEAR John H. Lawrence Pai da terapia com radioisótopos.

14 14 Físico italiano; 1936/37: descobriu o Tc-99m; * palavra grega techetos (artificial) MEDICINA NUCLEAR Emílio Segre

15 : Demonstrou a erradicação de metástase de CDT pelo Iodo-131; MEDICINA NUCLEAR Sam Seidlin Pai da radioterapia.

16 16 Inventor do cintilógrafo retilíneo (1950); MEDICINA NUCLEAR Benedict Cassen Pai da imagem na Medicina Nuclear.

17 17 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. MEDICINA NUCLEAR Marshall Brucer

18 : câmara de cintilação; Estudos dinâmicos e de corpo inteiro; MEDICINA NUCLEAR Hal Anger Pai da imagem dinâmica.

19 19 MEDICINA NUCLEAR 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. Conceito

20 20 MEDICINA NUCLEAR 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. Conceito

21 21 MEDICINA NUCLEAR 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. Conceito

22 22 MEDICINA NUCLEAR 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. Conceito

23 23 MEDICINA NUCLEAR 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. Como se realiza um exame de MN

24 24 MEDICINA NUCLEAR 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. Como se realiza um exame de MN

25 25 MEDICINA NUCLEAR 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. Em quais casos é indicado

26 26 MEDICINA NUCLEAR 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. Radiação Gama

27 27 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.

28 28 MEDICINA NUCLEAR Radiação Gama

29 29 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.

30 30 MEDICINA NUCLEAR Radiofármacos Todos, exceto testes in vitro, requerem a administração de elementos radiofarmacêuticos para o paciente.

31 31 Radiofármacos Utilizados na Avaliação da Função e Morfologia da Glândula Tireóide MEDICINA NUCLEAR

32 32 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. Tecnécio-99m MEDICINA NUCLEAR

33 33 uma substância com um isótopo radioativo é administrado no paciente por via oral ou intravenosa. Dependendo do radiofármaco utilizado, um ou mais órgãos específicos do corpo tornar-se-ão radioativos. a radiação emitida é utilizada para localizar a quantidade de substância recolhida pelo tecido. Radiofármacos MEDICINA NUCLEAR

34 34 Radiação Gama Tc-99m 140 keV Tecnécio-99m MEDICINA NUCLEAR

35 35 Gerador de Tecnécio-99m MEDICINA NUCLEAR Exemplo de um gerador de 99mTc

36 36 Comportamento Biológico MEDICINA NUCLEAR 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.

37 37 Formação da Imagem MEDICINA NUCLEAR

38 38 MEDICINA NUCLEAR Distribuição predominante do órgão que se deseja estudar; Resolução baixa comparada com CT ou ressonância; Valor diagnóstico muito alto fornece informações funcionais; Formação da Imagem

39 39 MEDICINA NUCLEAR 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. Cíclotron Um ciclotron para a síntese de radiofármacos

40 40 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.

41 41 MEDICINA NUCLEAR Cíclotron

42 42 MEDICINA NUCLEAR Cíclotron

43 43 MEDICINA NUCLEAR Aplicações dos Radioisótopos

44 44 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.

45 45 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.

46 46 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.

47 47 MEDICINA NUCLEAR Colimadores utilizados em Medicina Nuclear Orifícios Paralelos Convergente Divergente Obturador (pinhole) Imagem Objecto Imagem Objecto Objecto Imagem Objecto Imagem

48 48 MEDICINA NUCLEAR Colimador de Alta Resolução Cintilografia da tiróide utilizando colimador de alta resolução.

49 49 MEDICINA NUCLEAR Colimador Pinhole Cintilografia da tiróide utilizando colimador "pin-hole".

50 50 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. MEDICINA NUCLEAR Colimador Pinhole

51 51 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.

52 52 MEDICINA NUCLEAR Colimadores utilizados em Medicina Nuclear

53 53 0º colimador Cristal cintilador * A partícula, ao atravessar o material cintilador, colide com electrões atômicos através do Efeito Foto Eléctrico ou Espalhamento de Compton O electrão é promovido para um nível de energia superior deixando uma vaga no seu estado natural Após um curto período de tempo o electrão da orbital acima decai para o estado de energia inferior emitindo radiação MEDICINA NUCLEAR Princípio do Funcionamento Câmara Gama

54 54 MEDICINA NUCLEAR Princípio do Funcionamento Câmara Gama 0º colimador Cristal cintilador *

55 55 MEDICINA NUCLEAR SPECT – Single Photon Emission Computed Tomography

56 56 MEDICINA NUCLEAR 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. SPECT – Single Photon Emission Computed Tomography Principal área de utilizaçãoONCOLOGIA

57 57 MEDICINA NUCLEAR SPECT – Single Photon Emission Computed Tomography VANTAGENS: Emprega-se radiofármacos convencionais; Custo acessível; Seu princípio é o uso de um radiofármaco.

58 58 MEDICINA NUCLEAR 1 Detector 2 Detectores à 180º 2 Detectores com ângulo variável SPECT – Single Photon Emission Computed Tomography

59 59 MEDICINA NUCLEAR Conventional SPECT Colimador Paralelo; Reconstrução 2D (slice-by-slice). SPECT – Single Photon Emission Computed Tomography

60 60 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.

61 61 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.

62 62 MEDICINA NUCLEAR 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. PET (Positron Emissor Tomography)

63 63 MEDICINA NUCLEAR 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. PET (Positron Emissor Tomography)

64 64 MEDICINA NUCLEAR PET (Positron Emissor Tomography)

65 65 MEDICINA NUCLEAR 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. PET (Positron Emissor Tomography)

66 66 MEDICINA NUCLEAR PET (Positron Emissor Tomography) Um seção do cérebro obtida pelo PET Orientação da fatia

67 67 MEDICINA NUCLEAR PET (Positron Emissor Tomography) A atividade dos receptores de DOPA no cérebro Uma reconstrução 3d das imagens do PET

68 68 MEDICINA NUCLEAR PET (Positron Emissor Tomography) Imagens cerebrais utilizando o 18F-FDG obtidas com o PET.

69 69 MEDICINA NUCLEAR PET (Positron Emissor Tomography)

70 70 MEDICINA NUCLEAR PET (Positron Emissor Tomography)

71 71 MEDICINA NUCLEAR O que o PET pode fazer

72 72 MEDICINA NUCLEAR O que o PET pode fazer

73 73 MEDICINA NUCLEAR O que o PET pode fazer

74 74 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

75 75 MEDICINA NUCLEAR Vantagens SPECT/PET Vantagens Não necessita de intervenção cirúrgica; Resultado rápido; Confiabilidade; Pode identificar problemas futuros (análise metabólica). Minimamente invasivo.

76 76 MEDICINA NUCLEAR Desvantagens SPECT/PET Desvantagens Ingestão ou inalação de radiofármacos; Custo dos exames; Preço do equipamento; Infra estrutura necessária.

77 77 MEDICINA NUCLEAR 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. Cintilografia

78 78 MEDICINA NUCLEAR Cintilografia da Tiróide Cintilografia

79 79 MEDICINA NUCLEAR Cintilografia

80 80 Cintilografias da tiróide realizadas utilizando o I-131, o I-123 e o Tc-99m MEDICINA NUCLEAR Cintilografia

81 81 MEDICINA NUCLEAR Tipos de Exames Cintilografia de perfusão miocárdica

82 82 MEDICINA NUCLEAR Tipos de Exames Cintilografia Óssea

83 83 MEDICINA NUCLEAR Tipos de Exames Cintilografia de perfusão cerebral

84 84 MEDICINA NUCLEAR Tipos de Exames Cintilografia renal dinâmica com diurético Cintilografia renal estática

85 85 MEDICINA NUCLEAR Tipos de Exames Cintilografia pulmonar (inalação/perfusão) Cintilografia para pesquisa de Refluxo gastro- esofágico

86 86 MEDICINA NUCLEAR 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; Qualidade da Imagem

87 87 MEDICINA NUCLEAR 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 manufactures Association) Para determinar a frequência e a necessidade de uma manutenção preventiva. Controle de Qualidade – Câmaras de Cintilação

88 88 MEDICINA NUCLEAR Controle de Qualidade – Artefatos

89 89 MEDICINA NUCLEAR Controle de Qualidade – Artefatos

90 90 MEDICINA NUCLEAR Imagem da glândula tireóideo com 123 I 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. Aplicações Médicas

91 91 MEDICINA NUCLEAR Tratamento de Hipertiroidismo: Dose elevadas de Iodo radioativo 131 I; 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; Aplicações Médicas

92 92 MEDICINA NUCLEAR O 131 I sendo um beta-emissor é um potente agente terapêutico capaz de destruir tecidos que captam iodo. No tratamento da síndrome de Graves (Hipertireoidismo). Fins Terapêuticos

93 93 No tratamento da doença de Plummer (multi nódulos) causando aumento da glândula da tireóide. MEDICINA NUCLEAR Fins Terapêuticos

94 94 MEDICINA NUCLEAR 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. Conclusão

95 95 MEDICINA NUCLEAR 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. Conclusão

96 96 MEDICINA 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) A medicina nuclear no contexto mundial

97 97 MEDICINA NUCLEAR Evolução do símbolo da radiação

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116 116

117 117 MEDICINA NUCLEAR Vídeo

118 118 MEDICINA NUCLEAR Muito Obrigada! LUCIANA DE TORO G. GUIMARÃES Engenharia Elétrica - EESC - São Carlos Universidade de São Paulo - USP Laboratório de Análise e Processamento de Imagens Médicas e Odontológicas.

119 119 MEDICINA NUCLEAR Rocha, A. F. G. Medicina Nuclear. Editora: Guanabara Koogan, Rio de Janeiro Referências Bibliográficas

120 120 MEDICINA NUCLEAR Document&pub=T&proj=site_fleury&gen=dg_imprimir_texto Document&pub=T&proj=site_fleury&gen=dg_imprimir_texto n%20Greta1.htm n%20Greta1.htm - html (tutorial sobre SPECT) Referências Bibliográficas


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