Simone Coutinho Cardoso IF-UFRJ Física Médica Simone Coutinho Cardoso IF-UFRJ

O que faz um físico médico ? O que é a Física Médica? Curso da UFRJ O que faz um físico médico ? Hospitalar Pesquisador Simone C. Cardoso

O que é a Física Médica? Multidisciplinar Física Ciências Biomédicas Engenharia Matemática Simone C. Cardoso

IF/UFRJ Simone C. Cardoso

Periodização do Curso de Física Médica da UFRJ 1o Período 2o Período 3o Período 4o Período 5o Período 6o Período 7o Período 8o Período Cálculo I MAC118 Cálculo II MAC128 Cálculo III MAC238 Métodos de Física Teórica I FIW245 Física das Radiações I FIN482 Conceitos de Mecânica Quânt. FIW367 Ultra-som RNM Física I FIT111 Física II FIT121 Física III FIM231 Física IV FIM241 Estágio IEN FIWU01 Física das Radiações II FIW368 Estatística Aplicada FIW124 Trabalho de fim de curso FIWK02 Física Exp. I FIS111 Física Exp. II FIS121 Física Exp. III FIN231 Física Exp. IV FIN241 Radiobiologia e Fotobiologia BMB352 Estágio IRD I FIWU02 Estágio HU I FIWU05  Estágio INCA FIWU07 Top Fís Geral I FIW491 Fundamentos de Biologia Celular e Molecular I BMB113 Fundamentos de Biologia Celular e Molecular II BMB123 Física Moderna I FIW364 Termodinâmica e Física Estatística FIW363 Estágio IRD II FIWU03 Estágio HU II (Med. Nuclear) FIWU06 Computação Aplicada à Med. FIW479 Anatomia Médico Aplicada BMA231 Métodos Computacionais em Física I FIW234 Biofísica BMB231 Fisiologia Humana BMB241 Estágio IRD III FIWU04 Simone C. Cardoso

Convênio DAAD Intercâmbio Estudantes Professores Simone C. Cardoso

O que faz um físico médico? Simone C. Cardoso

Mercado de trabalho Serviço clínico e consultoria Pesquisa e desenvolvimento Ensino Simone C. Cardoso

Radiodiagnóstico Radioterapia Medicina Nuclear CT Mamografia US RMN Teleterapia Braquiterapia Medicina Nuclear Diagnóstico Tratamento Simone C. Cardoso

O que faz um físico médico? Simone C. Cardoso

O que faz um físico médico? Simone C. Cardoso

fonte imagem objeto Simone C. Cardoso 13

Característico do material ou elemento Espalhamento: Compton ou elástico Nenhuma interação Efeito foto-elétrico Característico do material ou elemento Simone C. Cardoso 14

Radiação emitida é característica do elemento. Seção de choque independente do ângulo de saída do fóton. Simone C. Cardoso 15

Seção de choque dependente do ângulo de espalhamento Seção de choque diferencial varia com o quadrado de Z Simone C. Cardoso 16

Seção de choque dependente do ângulo de espalhamento Seção de choque diferencial varia com o número atomico Simone C. Cardoso 17

Física e Medicina

Radioterapia: Teleterapia Simone C. Cardoso

Dose absorvida varia com: Radioterapia Maior dose de radiação ao volume irradiado Danificando o mínimo possível os tecidos sadios Dose absorvida varia com: profundidade tipo de tecido energia do feixe tamanho de campo distância da fonte e sistema de colimação do feixe 20

Heterogeneidades Mudanças na distribuição de dose Dependência tipo da heterogeneidade energia da radiação tamanho de campo de irradiação Variações na absorção do feixe primário e fótons espalhados Variações na fluência dos elétrons

Gravidade do problema: pulmão. Somente 10 % dos hospitais do mundo tratam o corpo humano como um meio heterogêneo. Gravidade do problema: pulmão. É o tipo de câncer tratado como última prioridade pelos médicos! Tumores de cabeça e pescoço: ossos e cavidade de ar. Sub ou Super dosagens! Próteses metálicas Simone C. Cardoso 22

MASTECTOMIA + RADIOTERAPIA Heterogeneidade metálica: Reconstrução de mama Estudos demonstram que a radioterapia pós-mastectomia possui benefícios associados a sobrevida da paciente. - Maior tempo de vida; - Menores chances de reincidiva; APÓS A MASTECTOMIA A MAIORIA DAS MULHERES REALIZA A RECONSTRUÇÃO DA MAMA MASTECTOMIZADA. E MUITAS DESSAS MULHERES ..... ALGUNS EXPANSORES DE TECIDO SÃO DA FORMA ILUSTRADA NA FIGURA. SE ASSEMELHAM A UMA BOLSA DE SILICONE E POSSUEM EM SUA SUPERFÍCIE UM ARTEFATO METÁLICO EM FORMA DE DISCO. ELE É FEITO DE UMA LIGA DE SAMÁRIO COBALTO E ENCAPSULADO EM TITÂNIO. ELE PERMITE ATRAVÉS DE SUAS PROPRIEDADES MAGNÉTICAS A FACIL LOCALIZAÇÃO DO EXPANSOR SOB A PELE DA PACCIENTE. ELE É CIRURGICAMENTO COLOCADO SOB O MÚSCULO DA PACIENTE , E PREENCHIDO GRADATIVAMENTE COM INJEÇÕES DE SOLUÇÃO SALINA. MASTECTOMIA + RADIOTERAPIA 23

Tratamento do Câncer de Mama - Indicação de RT pós-mastectomia: -Tumores com diâmetro ≥ 5cm Pele comprometida Dissecação inadequada da axila Margem comprometida Quatro ou mais linfonodos comprometidos APÓS A MASTECTOMIA MUITAS MULHERES INICIAM EM SEQUÊNCIA O PROCESSO DE RECONSTRUÇÃO MAMÁRIA 24

GRÁFICOS DE TRANSMISSÃO EM FUNÇÃO DA DISTÂNCIA AO EIXO DE INCIDÊNCIA DO FEIXE VEMOS QUE AS CURVAS DE SOBREPÕEM PARA AS DUAS DISTÂNCIAS E QUE A TRASMISSÃO MÍNIMA CORRE NO PONTO 0, NO EIXO DE INCIDÊNCIA DO FEIXE PARA AS DUAS ENERGIAS

GRÁFICOS DE TRANSMISSÃO EM FUNÇÃO DA DISTÂNCIA AO EIXO DE INCIDÊNCIA DO FEIXE VEMOS QUE AS CURVAS DE SOBREPÕEM PARA AS DUAS DISTÂNCIAS E QUE A TRASMISSÃO MÍNIMA CORRE NO PONTO 0, NO EIXO DE INCIDÊNCIA DO FEIXE PARA AS DUAS ENERGIAS

Simone C. Cardoso 27

Radiocirurgia Simone C. Cardoso

Tratamento de Radioterapia; Testado. Dose entregue. Simulador antropomórfico RANDO da Alderson; Esqueleto humano envolto por uma borracha sintética; 36 seções axiais de 2,5 cm de espessura cada. O tratamento radioterápico de pacientes deve ser testado antes do início do procedimento para verificar se a dose entregue esta de acordo com a que foi planejada e calculada pelo sistema de planejamento de tratamento. Para esta fim, diferentes materiais foram usados para simular o corpo humano durante medidas de dose que envolvem feixes de radiação terapêuticos. Dentre os simuladores antropomórfico disponível comercialmente especificamente para esse propósito temos o simulador RANDO da Alderson. Este simulador consiste de um esqueleto humano envolto por uma borracha sintética, composta para ser tecido equivalente. O tronco e a cabeça são divididos em 36 seções axiais de 2,5 cm de espessura cada. 29

Fatia Confeccionada . Simular um tumor próximo ao tronco cerebral (neurocirurgião); Filmes radiocrômico A partir de uma placa de água sólida de 30 x 30 x 3 cm³, foi construída pela engenharia do Instituto de Radioproteção e Dosimetria uma fatia similar a que foi retirada. Nessa fatia foi possível então simular um tumor e o tronco com material de diferentes densidades, que poderiam ser removidos com o intuito de posicionar os filmes radiocrômicos. 30

Confecção da máscara fixadora. Para a confecção da máscara, o material é primeiramente aquecido a 80 graus em uma cuba aquecedora. Após o aquecimento, o material é encaixado no anel para construir a parte de baixo da máscara para posterior posicionamento da cabeça, feito isso, realiza-se o apoio de testa e nariz, por fim executa-se a ultima etapa, que consiste em recobrir e moldar a parte de cima. 31

Tomografia do conjunto. Cortes transversais de 2 mm de espessura e espaçamentos de 2 mm; Área de reconstrução – 480 x 480 mm². Após a fixação da cabeça do simulador à máscara, o sistema de localização de coordenadas estereotáxica é também encaixado ao anel e todo esse conjunto é tomografado. Foram realizados cortes transversais de 2 mm de espessura e espaçamento também de 2 mm. Com uma área de reconstrução de 480 x 480 mm². 32

Filmes radiocrômico 3 x 3 cm² para preencher o local da lesão Uma folha de filme radiocrômico foi cortada em 48 pedaços com dimensão de 3 x 3 cm² e posicionados na fatia construída, intercalados por uma placa de acrílico, como mostra a figura. 33

Essas imagens mostram os posicionamentos de gantry e mesa para os cinco arcos utilizados na irradiação. 34

Pesquisa em Física Médica (Radiação não ionizante) Terapia Fotodinâmica

Foto ilustrativa de uma aplicação laser da terapia fotodinâmica em carcinoma oral Dispositivo LED desenvolvido no laboratório que vem sendo utilizado para o tratamento em pacientes. Simone C. Cardoso

Física e Engenharia ambiental

Simone C. Cardoso

Simone C. Cardoso

Pluripotência de células-tronco estudada por SR-µXRF Física e Biologia Pluripotência de células-tronco estudada por SR-µXRF

O que são células-tronco? Células não diferenciadas que tem a capacidade de formar qualquer célula adulta. - coração, fígado, nervosas, da pele… Motivação Dentre os diferentes tipos de células-tronco, aquelas com maior potencial como biomaterial para a reposição tecidual são as células- tronco embrionárias. Cel tronco adultas são células latentes presentes em vários tecidos e que garantem sua regeneração. Mecanismos de reparação em organismos adulto; Conhecimento sobre o desenvolvimento de uma única célula; Base da Terapia celular; Medicina regenerativa.

Pluripotência Capacidade de diferenciação de todos os tipos de células Embrionárias Adultas Células-tronco embrionárias são derivadas da massa celular interna de embriões com poucos dias após a fertilização e definidas como pluripotentes por sua capacidade de diferenciação em todos os tipos celulares que formam o corpo humano. Um outro tipo celular que também possui como característica a pluripotência é a célula-tronco induzida, também conhecida como iPS (do inglês induced-Pluripotent Stem cell). Estas células são produzidas a partir de células somáticas que, ao receberem estímulos apropriados, são capazes de retornar ao seu estado pluripotente ao reprogramar toda a maquinaria celular Células-tronco de pluripotência induzida (iPS) são obtidas após reprogramação de células somáticas por meio da indução de expressão de genes de pluripotência. Células reprogramadas passam a se comportar como células-tronco embrionárias (CTE), formando colônias, corpos embrióides (EBs) e expressando genes característicos. Estas células tem a capacidade de se diferenciar em alguns tipos celulares específicos, dependendo de sua origem.

Pluripotência Os mecanismos relacionados com a pluripotência não são conhecidos: Sobrevivência celular; Morte; Processo de diferenciação dinâmica; comportamento Medicina Regenerativa; Terapia http://jpphysiology.blogspot.com/ Quando cultivadas em suspensão, as células-tronco embrionárias formam estruturas esféricas denominadas de corpos embrióides (EBs), os quais, semelhante ao início do desenvolvimento, originam células dos três folhetos embrionários: ectoderme, mesoderme e endoderme.

Objetivo Descrever a transição do estado de pluripotência à diferenciação neural através da SR-µXRF Células tronco embrionárias humanas Metodologia Quando cultivadas em suspensão, as células-tronco embrionárias formam estruturas esféricas denominadas de corpos embrióides (EBs), os quais, semelhante ao início do desenvolvimento, originam células dos três folhetos embrionários: ectoderme, mesoderme e endoderme.

Resultados Diferenciação espontânea x neural: S and P Ácidos nucleicos composição de proteínas Cu and Zn.

Resultados

simone@if.ufrj.br Sala 307