MEDICINA NUCLEAR
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MEDICINA NUCLEAR INTRODUÇÃO: Fundamentos da Medicina Nuclear Prof. F. Godinho e Prof. Luís Freire PROTECÇÃO CONTRA RADIAÇÕES – EFEITOS BIOLÓGICOS Prof. Luís Freire e Eng. Pedro Rosário APLICAÇÕES CLÍNICAS: PRINCÍPIOS BÁSICOS DA MEDICINA NUCLEAR CLÍNICA Drª Helena Pena MEDICINA NUCLEAR EM CARDIOLOGIA Drª Guilhermina Cantinho e Drª Arminda Veiga MEDICINA NUCLEAR EM ONCOLOGIA Drª Guilhermina Cantinho OUTRAS APLICAÇÕES DA MEDICINA NUCLEAR Drª Helena Pena Medicina Nuclear Fundamentos Físicos Prof. F. Godinho MESMO NÚMERO DE PROTÕES ISÓTOPOS MESMO NÚMERO DE MASSA ISÓBAROS MESMO NÚMERO DE NEUTRÕES ISÓTONOS Estabilidade Nuclear Desintegração Radioactiva dN N dt N N0 2 . N N 0e t T1 2 ln 2 Desintegração Radioactiva UNIDADES DE RADIOACTIVIDADE N – Actividade (des/s) curie 3,7x1010 des/s bequerel 1 des/s (tradicional) (SI) Séries De Desintegração A D A B C A e B - constante de desintegração de A e B NAA e NBB, a actividade respectiva. Desintegrações Sucessivas 0 At A dN B N A A N B B dt NB N Se A>> B 0 B t A NB N e 0 A NA N e A B A (e At e Bt ) Se TA>>TB ou A<<B N B B N AA EQUILÍBIO SECULAR Actividade do 99Mo 99mTc Desintegração Beta ( ) 1 0 n p e 1 1 p n e 1 1 1 0 0 1 ( -) ( +) C N e ( -) F O e ( +) 14 6 18 9 0 1 14 7 18 8 0 1 0 1 A Z X e Y 0 1 A Z 1 Cr e V 51 24 0 1 51 23 Espectro de Energia ß Declínio do 99mTc Desintegração Gama () X X * Tc Tc 99 m 99 Desintegração Alfa () 4 2 A Z X He A 4 Z 2 Y He 4 2 Th Ra He 232 90 228 88 4 2 EFEITO FOTOELÉCTRICO EFEITO DE COMPTON PRODUÇÃO DE PARES Atenuação dum feixe de Radiação Coeficiente linear de atenuação Objectivo da Medicina Nuclear (SPECT e PET) Representação in vivo dos processos metabólicos e funcionais Utiliza moléculas marcadas para representar a distribuição da radioactividade em mapas funcionais As “imagens” de Medicina Nuclear traduzem a informação funcional correspondente a cada molécula administrada – Multiparamétricas. As outras modalidades fornecem informação sobre um único parâmetro. Informação fisiológica ou funcional é uma designação geral que significa metabolismo, secreção, excreção e movimento funcional. Todos estes processos podem ser visualizados em Medicina Nuclear sem qualquer interferência com o sistema biológico pois as quantidades de traçador usadas são mínimas. IMAGENS ANATÓMICAS E FUNCIONAIS • IMAGENS ANATÓMICAS (ou morfológicas) – Traduzem estructuras físicas, forma e propriedades físicas da massa dos doentes – Em geral imagens de muito alta resolução (~1mm ou menos) – R.X. conv., TAC, RMN, Ultrasons,… • IMAGENS FUNCIONAIS - Representam processos bioquímicos ocorrendo no doente – Resolução em geral pobre (~3-5mm ou mais) – Técnicas radioisotópicas : SPECT, PET O PET é o método mais específico e sensível de visualizar, in vivo, os percursos e as interacções moleculares nos tecidos humanos. Radionúclios e radiações em Medicina Nuclear Fotões únicos emitidos MN São emitidos dois fotões de aniquilação de 511 KeV PET Conv. Emissores 99mTc, 123I ** * Emissores ß+ 11C, 18F Câmara de Anger Guia de Luz Câmara Analógica Câmara Digital Década de 80 Correcção de atenuação Década de 90 Correcção com Rx CÂMARA GAMA Sistema de Aquisição Tubos Foto multiplicadores Guia de luz Cristal Colimador ** * Detecção optimmizada para 140 keV Baixa para 511 keV Medicina Nuclear Aplicações da câmara gama Planar Corpo inteiro Fotão único (Colimação física) SPECT Detecção em coincidência Dois fotões (Colimação electrónica) Princípio da SPECT Sequência de projecções angulares de 180° ou 360° ** * Reconstrução da distribuição da radioactividade em planos transaxiais Em Medicina Nuclear Convencional os radiofármacos utilizados não correspondem a moléculas naturais sendo marcadas com emissores não biológicos (99mTc e outros). 123I-MIBG, 99mTc-MIBI, 99mTc Os elementos biológicos C, O, H e N têm baixo Z e não possuem isotopos emissores de radiação . São todos emissores puros (+ e -) Terão que ser marcadas com radionúclidos emissores . Radionúclidos utilizados em MN (convencional) Núclido Energia Período 99mTc 140 KeV 6H 123I 159 KeV 13 H 201Tl 71 KeV 73 H 67Ga 93;185 keV 78 H PET - Tomografia de emissão com positrões - uma técnica de imagem, para diagnóstico e investigação, que permite efectuar estudos metabólicos, bioquímicos e farmacólogicos de forma quantitativa e in vivo. PET permite o estudo dinâmico de moléculas orgânicas marcadas com emissores de positrões (15O, 13N, 11C, 18F), ou seja, sem átomos estranhos adicionados, para fornecer informação sobre a função metabólica em que intervêm A tomografia de emissão com positrões “vê” as moléculas naturais a serem biologicamente metabolizadas pelos orgãos sujeitos a investigação. Deste modo podemos dizer que as imagens do PET são como que documentos vivos. PET: emissão do positrão e aniquilação Aniquilação do positrão p+ e- positrão Núcleo instável e+ n 1- 3 mm neutrino Protão transforma-se em neutrão com emissão de um positrão e de um neutrino São produzidos dois fotões de 0,511 MeV em sentidos opostos Princípio do PET Detecção de coincidência Detector Multiplos anéis Anéis de detectores individuais Detectores ** * Colimação electrónica Organisação dos dados em projecções Possiveis linhas de coincidências Colimação por detecção por coincidência numa câmara PET Canal 1 Canal 2 Canal soma Acontecimentos coincidentes Núclidos Emissores de Positrões Núclido Período Produção Carbono-11 20,5 min 14N(p,)11C Azoto-13 10,0 min 16O(p,)13N 2,1 min 14N(d,n)15O Oxigénio-15 Fluor-18 110 min Gálio-68 68 min Filho do Ge-68 (271dias) 1,27 min Filho do Sr-82 (25 dias) Rubídio-82 18O(p,n)18F (F-); 20Ne(d,)18F (F2) • Os elementos “biológicos” (C,N,O,F) permitem estudos bioquímicos no vivo • Períodos pequenos obrigam a que a produção de traçadores seja uma componente do PET Sistema de produção de radiofármacos: - Ciclotrão - Unidade de síntese Todos estes processos são automáticos. Centro de PET Produção de Radionúclidos CiCLOTRÃO Produção de Traçadores SIST. QUÍMICOS Sistema de Imagem PET SCANNER Ciclotrão Feixe •Campo Magnético •Aceleração devida ao campo eléctrico Extracção dos iões Extraçãodos iões com Inversão de polaridade Fonte de iões e- Campo de RF Acelera os iões ee- p+ p+ H- 16.5 MeV Orbitas circulares Controladaspelo Campo magnético GEMSPETSyste msAB ee- ep+ H+ Folha de carbono Unidade de síntese de 18F-FDG 18F-2-Deoxi-2 Fluoro-d-glucose PET Scanner (CTI/Siemens ECAT EXACT HR+) 1 bloco = 64 cristais + 4 fotomultiplicadores - 4 Anéis de blocos - 72 Blocos/anel - Total de 18432 cristais - Cada cristal pode ficar em coincidência com 9216 cristais ~ 85 milhões de linhas de coincidência! PET SCANNER
