Eng_Bio_2011/Eng_Biomedica_2011

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MEDICINA NUCLEAR
INTRODUÇÃO À MEDICINA NUCLEAR - Reconstrução de imagem
Prof. F. Godinho e Prof. Luís Freire
PROTECÇÃO CONTRA RADIAÇÕES. ASPECTOS LEGAIS
Prof. Luís Freire e Eng. Pedro Rosário (DGS)
MEDICINA NUCLEAR CLÍNICA – Princípios básicos
Drª Helena Pena
MEDICINA NUCLEAR EM CARDIOLOGIA
Profª Guilhermina Cantinho
MEDICINA NUCLEAR CLÍNICA – II Parte
Drª Helena Pena
APLICAÇÕES À ONCOLOGIA
Profª Guilhermina Cantinho
ASPECTOS FÍSICOS DA MEDICINA
NUCLEAR
Considerações Gerais
Prof. F. Godinho
Estabilidade Nuclear
Desintegração Radioactiva
dN
  N
dt
N
N0
2
.
N  N 0e
 t
T1 
2
ln 2

UNIDADES DE
RADIOACTIVIDADE
N – Actividade (des/s)
curie (Ci) 3,7x1010 des/s
bequerel (Bq)
1 des/s
(tradicional)
(SI)
Séries De Desintegração
A
B
A  B C
A e B - constante de desintegração de A e B
NAA e NBB, 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 AA
EQUILÍBIO SECULAR
Actividade do 99Mo
99mTc
Declínio do 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
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
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 em estudo
– 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 GAMA
Sistema de
Aquisição
Tubos Foto multiplicadores
Guia de luz
Cristal
Colimador
** *
Detecção  optimmizada
para 140 keV
Baixa para  511 keV
Detector CZT
CdZnTe
NaI (3/8”)
DETECTORES DE ESTADO SÓLIDO
Detector CZT
NaI Câmara Gama
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
Existe um conjunto de alvos que produzem, após
bombardeamento com protões acelerados no
ciclotrão, os radionúclidos para utilização
médica.
Os radionúclidos emissores
de positrões vão substituir os
átomos estáveis
correspondentes em
moléculas como, glucose,
aminoácidos, proteínas e Acetato marcado com
C
neurotransmissores
11
Unidade de
síntese de
18F-FDG
18F-2-Deoxi-2
Fluoro-d-glucose
PET SCANNER
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