Medicina Nulear em Foco

A Medicina Nuclear é uma especialidade médica da Radiologia que se ocupa das técnicas de imagem, diagnóstico e terapêutica utilizando Nuclídeos radioativos.

A medicina nuclear envolve o uso de materiais radioativos no estudo e no tratamento de várias condições clínicas e doenças.

 Material radioativo é introduzido no corpo por injeção, inalação e/ou oralmente para avaliar órgãos e funções metabólicas específicas.

Uma pequena quantidade de material radioativo é misturada a um produto farmacêutico especializado que tem como alvo os órgãos, ossos ou tecidos específicos do corpo.

A quantidade de material radioativo usado é medida especificamente para garantir os resultados mais precisos dos exames, limitando, ao mesmo tempo, a quantidade de exposição à radiação.

Esses material se concentrará em órgãos específicos, que permitem que eles emitam radiação que é então medida por um dispositivo específico.

Com base na intensidade do sinal recebido por este dispositivo, a função de um órgão em particular ou uma lesão pode ser determinada.

SERVIÇO DE MN

n  Recepção

n  Sala quente*

n  Sala de exames**

n  Sala de injeção

n  Sala de pacientes injetados

n  Banheiro de injetados

n  Sala de rejeitos

SALA QUENTE

n  Preparação dos radiofármacos

n  Gerência de rejeitos radioativos

n  Exaustor

n  Bancada

n  Pia

n  Geladeira

n  Administração de doses para tratamento ambulatorial

SALA DE EXAMES

n  Equipamento

n  Mesa de exames

n  Gantry - Detectores

n  Colimadores

n  Estação de protocolo

n  Estação de tratamento

PRECAUÇÕES OPERACIONAIS

Para a utilização de substâncias radioativas para fins diagnósticos (in vivo) há a necessidade de técnicos responsáveis (Tecnólogo com especialização em Dosimetria, físico e médico nuclear) autorizados pela CNEN (Comissão Nacional de Energia Nuclear). Além disso é necessário a aprovação de um plano de proteção radiológica aprovado pelos órgãos competentes, onde consta as medidas para se evitar exposições radioativas desnecessárias e ainda o gerenciamento dos resíduos radioativos.

Os resíduos radioativos são acondicionados e mantidos em quarentena por durante 10 vezes o tempo do seu decaimento radioativo, quando então são desprezados em lixo comum.

Com a finalidade de se evitar exposições radioativas desnecessárias aos técnicos e aos pacientes são adotadas as seguintes medidas:
· Classificação das áreas em: área livre, área supervisionada e área de acesso restrito, de acordo com a emissão radioativa de cada área, evitando-se assim, a permanência desnecessária em ambientes supervisionado e restrito.

· Uso de blindagens de chumbo para acondicionar amostras radioativas.

Uso de aventais de chumbo para os técnicos quando do manuseio e administração de substâncias radioativas;

· Rodízio de pessoal de enfermagem para o atendimento de pacientes submetidos à dose terapêutica com Iodo-131.

· Treinamentos e educação continuada.

· Todos os médicos e técnicos envolvidos com a administração dos radioisótopos utilizam-se de dosímetros, com a finalidade de se avaliar a exposição radioativa recebida durante o período um mês.

DIAGNÓSTICO IN VITRO

•          Neste tipo de exame se colhe um pouco de material do paciente (normalmente sangue) e se verifica a reação do composto radioativo com as células cancerosas

•          Técnica também conhecida como radioimunoensaio.

DIAGNÓSTICO IN VIVO

•          Conhecido como mapeamento

•          Realizado para verificação da funcionalidade de um orgão ou a detecção precoce de tumores

•          Denominado cintilografia por utilizar um cristal de cintilação para obter a imagem

TERAPIA

•          Radiofármaco é administrado via oral na forma de comprimidos

•          Outra forma: Braquiterapia -> intervenção cirúrgica onde são introduzidos no paciente no paciente fontes radioativas para tratamento localizado de tumores

EM MEDICINA NUCLEAR DIFERENTES EMISSORES GAMA SÃO UTILIZADOS:

– Tipo e energia de emissão (energia)

– Velocidade de desintegração (decaimento)

– Tempo que a atividade radioativa decai metade do seu valor inicial (meia vida)

APLICAÇÕES CLÍNICAS

As técnicas empregadas na MN são seguras e indolores;  Esta técnica revela dados da função dos órgãos, ao contrário dos outros métodos, que tipicamente mostra apenas estrutura anatômica dos órgãos;  É uma maneira de coletar informações de diagnóstico médico que, de outra forma, não estariam disponíveis.

Os exames de medicina nuclear são benéficos para estudar danos fisiológicos do coração, restrição do fluxo sanguíneo ao cérebro, além do funcionamento de outros órgãos como a tireóide, rins, fígado e pulmões. Também tem usos terapêuticos valiosos como o tratamento da tireóide e alívio da dor para certos tipos de câncer dos ossos.

As aplicações da medicina nuclear estão crescendo através de avanços na obtenção de imagens digitais e de radiofármacos mais eficientes.

 Pelo fato de que radionuclídeos selecionados se concentrarão em órgãos ou tecidos específicos, diferentes tipos de traçadores de radionuclídeos podem ser utilizados para avaliar esses órgãos, sistemas orgânicos e várias funções fisiológicas.

A medicina nuclear permite diagnosticar doença com base nos distúrbios funcionais ou metabólicos que geralmente ocorrem antes das alterações morfológicas no curso da doença. Isto deve-se aos

radiofármacos altamente específicos que permitem detectar anormalidades funcionais bem definidas em vez de fenômenos morfológicos realçados por contrastes menos específicos utilizados na TC ou RM.

A medicina nuclear tem potencial para diagnóstico precoce, o qual pode ser especialmente útil no caso de doença maligna. Além disso, pesquisas rápidas de todo o corpo podem ser realizadas.

EX. DIAGNÓSTICOS

ü  Disfunções metabólicas e funcionais

ü  Processos inflamatórios e infecciosos

ü  Traumas

ü  Neoplasias

ü  Alterações pé fusionais e vasculares.

EX. DE TERAPIA

ü  Câncer da tireóide

ü  Hipertireoidismo

ü  Dores ósseas por metástases

ü  Tumores neuroendócrinos.

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE UM RADIONUCLÍDEO

Meia-vida física = é o tempo necessário para a atividade de um elemento radioativo seja reduzida à metade da atividade inicial.

- Isso significa que, para cada meia-vida física que passa, a atividade vai sendo reduzida à metade da anterior, até atingir um valor insignificante, que não permite mais distinguir suas radiações das do meio ambiente.

Meia-vida biológica = Tempo necessário para que a metade de um elemento radioativo administrado em um organismo seja eliminado pelas vias normais.

Meia-vida efetiva = Depende da meia-vida física e da meia-vida biológica. É tempo necessário para que a dose de radiação em um órgão fique reduzido a metade.

Meia-vida biológica = Descreve o clareamento biológico (eliminação) de um dado radionuclídeo num tecido ou órgão - não é precisa.

Meia-vida efetiva = Depende da meia-vida física e biológica.

- A dose vai decaindo ao longo do tempo.

1.        DETECÇÃO DA RADIAÇÃO E INSTRUMENTAÇÃO EM MEDICINA NUCLEAR.

Câmara de Anger (gama câmara).

A câmara gama, ou câmara de Anger, é um equipamento usado na medicina nuclear para detectar e localizar a origem espacial da radiação gama emitida pelos radiofármacos administrado no paciente.  Ela produz uma imagem dos órgãos do paciente com zonas frias e zonas quentes .

A câmara gama é constituída por:

•         Colimador;

•         Detector de radiação gama;

•         Tubos fotomultiplicadores; 

•         Computador com um sistema específico para MN integrado ao equipamento, onde as imagens são produzidas e processadas.

•         Mesa de exame; 

•         Circuitos elétricos .

*Cada fabricante possui modelos diferentes, sendo que cada exame exige equipamentos específicos.

COLIMADORES.

-  O fóton ao sair do paciente encontra primariamente o colimador da gama – câmara;

-  O colimador seleciona campo de visão do estudo e a direção de entrada dos fótons;

-  Separa fótons não perpendicular ao equipamento ou com variações de energia;

TIPOS DE COLIMADORES:

- Colimador de furos paralelos;

- Colimador de furo único; 

- Colimador de furos convergentes;

- Colimador de furos divergentes.

Colimador de furos paralelos.

É o mais utilizado na prática diária consiste em uma folha de chumbo com milhares de furos paralelos distribuídos uniformemente. Constitui-se de colimadores para diferentes taxas de energia

Tipos de colimadores de furos paralelos:

§  Baixa energia (LEHR) – até 140 keV (ex: Tc 99m)

§  Média energia (HEGP) – até 400 keV (ex: gálio 67 – 93, 185, 300 e 395 keV)

§  Alta energia (MEEP) – maiores que 364 KeV (ex: Iodo-131)

Colimador de furo único (Pin role).

•        Aumenta o campo de visão da região em estudo, proporciona pequeno campo de detecção.

•       Possui um ponto focal e o seu campo de visão aumenta com a distância. Utilizado para realizar imagens de órgãos pequenos, como: tireóide, paratireóides e rins.

Colimador de furos convergentes

•       Aumenta o campo de visão da região em estudo.

•       São utilizados para magnificar a imagem geometricamente .

•        Aplicação principalmente em exames pediátricos.

•        Substituíram parcialmente o colimador Pin Hole.

•       Utilizados nas imagens tomográficas por SPECT.

•        Otimizam a área do detector.

Ex: Fan beam (septos dispostos em leque)., utilizados para estudos cerebrais e Cone beam (dispostos em forma de cone) para SPECT.

Colimador de furos divergentes

-           Diminui o campo de visão e a imagem;

-           Permitem imagens de maior área corporal que a permitida;

-           Desvantagem por produzirem distorção da imagem;

Ex: cintilografia pulmonar em pacientes  anatomicamente largos.

Cristal de Iodeto de Sódio ativado com tálio (cristal detector de raios gama).

•         Depois de passar pelo colimador os fótons encontrará o detector de radiação gama, construído geralmente por cristal de iodeto de sódio ativado com tálio;

•         Este cristal tem a capacidade de absolver a energia gama e transformá-la em luz; Ex.: 1 (um) fóton de 99mTc (140 KeV) emite 4.200 fótons luminosos no cristal.

Fotomultiplicadores

•       São estruturas capazes de ampliar a energia luminosa produzida nos cristais e transformá-lo em sinal elétrico.

•       A presença de maior número permite melhor resolução e localização espacial da imagem.

Captador de sinal elétrico (detector de sinal elétrico).

•        Após o fotomultiplicador transformar o sinal luminoso em sinal elétrico, este sinal é captado por um dispositivo que transforma este sinal elétrico em informações que serão processados pelo computador.

Circuito elétrico e computador

-  O circuito elétrico serve para movimentar o cabeçote, a mesa e selecionar a janela do fotomultiplicadores (para seleção de energia desejada Ex.: 144 keV).

-          O computador serve para transformar o sinal adquirido no equipamento em imagens e para processar essas imagens.

-           Existe no mercado uma variedade de gama câmara, embora o princípio de captação de sinal para a formação da imagem não mude, os modelos variam de fabricante para fabricante.

TÉCNICAS DO EXAME EM MN.

- Estudos estáticos – imagens planas (estáticas) que podem ser adquiridas em: Spots (exames de tireóide), Scans (cintilografias ósseas e pesquisas de corpo inteiro);

- Estudos dinâmicos – várias imagens, em pequenos intervalos de tempo, úteis para a obtenção do fluxo sanguíneo dos ossos, dos rins, das vias biliares e estudo do refluxo gastro-esofágico e do esvaziamento gástrico;

-          Estudos de corpo inteiro;

-          Syma: utilizado em conjunto às imagens do coração, em movimento, para a obtenção da fração de ejeção do ventrículo esquerdo.

- Estudos Tomográficos por emissão de fóton único – SPECT - utilizado para a obtenção de imagens tomográficas e tridimensionais

- Estudos tomográficos por emissão de pósitrons – PET.

Ambas são técnicas de diagnóstico por imagem, que diferem no tipo de radioisótopo utilizado.

PET é a Tomografia por emissão de pósitrons, que utiliza emissores de pósitrons como o F-18 e SPET é a Tomografia por emissão de fóton único, que utiliza emissores gama, como o Tc-99m.

Tomografia Computada por Emissão de Fóton Único – SPECT.

SPECT – Single Photon Emission Computed Tomography

 Assim como na PET, SPECT calcula a concentração de radio-nuclídeos introduzidos no corpo do paciente. Como na tomografia computadorizada, isto é feito girando o detector de fótons em torno do paciente, para detectar a posição e a concentração do radio-nuclídeos

Como a fonte, os radio-nuclídeos, estão dentro do corpo do paciente, a análise é muito mais complexa do que para a tomografia computadorizada, onde a localização e energia da fonte, externa ao corpo, é sempre conhecida. A energia dos fótons da SPECT são de cerca de 140 keV. Como somente um fóton é emitido, não se pode utilizar a técnica de coincidência, utilizada na PET. A resolução final, da ordem de 7 mm, é um fator de 3 ou 4 pior do que na PET, e muito piores do que tomografia convencional. As imagens são limitadas pelo ruído quântico. O custo de uma imagem SPECT é da ordem de US$ 700, enquanto o de uma PET é da ordem de US$ 2000.

Os actuais PET e SPECT funcionam com o mesmo princípio do antigo mapeamento de tiróide, apenas foi acrescido e requintado com sofisticação técnica e com os modernos recursos da informática.
Inicialmente, primeiro injecta-se no paciente uma dose de uma substância radioativa, chamada traçadora, que será absorvida pelo cérebro. Normalmente trata-se de uma molécula normal de glicose, facilmente absorvida pelas células cerebrais, molécula esta ligada artificialmente ao flúor radioativo. As células no cérebro mais ativas absorverão mais substância traçadora porque elas tem um metabolismo mais acelerado e, consequentemente, necessitam de mais energia.
Nessas circunstâncias o átomo de flúor, por ser radioativo, emite um pósitron, que é uma espécie de eléctron com carga eléctrica positiva. Quando este pósitron colide com o eléctron ocorre libertação de raios gama, que são captados pelo aparelho de PET (Positron Emission Tomography). Quando a emissão não é pósitron mas sim fóton (outra partícula do átomo), o método se chamará SPECT.

VANTAGENS:

ü  Emprega-se radiofármacos convencionais;

ü  Custo acessível;

ü  Seu princípio é o uso de um radiofármaco.

Modalidade de imagem que combina a técnica da medicina nuclear convencional e métodos da tomografia computadorizada (CT), onde os dados de imagens projetados são adquiridos de diferentes ângulos em torno do paciente.

Na técnica de SPECT Atividade detectada deve ser a mesma em todas as projeções.
 

Problemas encontrados na prática:

Ø  Angulação do detector ou colimador;

Ø  Variação da atividade com o tempo;

Ø  Atenuação não uniforme;

Ø  Movimento do paciente.

PET (POSITRON EMISSOR TOMOGRAPHY)

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.

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. A partir daí, os médicos podem fazer recortes nas imagens e selecionar partes do corpo para realizar observações mais detalhadas. “O exame antecipa o diagnóstico e ajuda a acompanhar com mais precisão o estágio das doenças”, Máquinas como o PET-Scan simplificam os procedimentos médicos. “O equipamento tem a vantagem de descobrir, de antemão, se o tumor é maligno sem precisar fazer exames invasivos”.

FDG é uma molécula normal de glicose, o combustível básico de energia das células, ligado artificialmente a um átomo de flúor radioativo. O átomo de flúor na molécula FDG sofre um decaimento radioativo, emitindo um pósitron ( este é uma espécie de elétron, com uma carga elétrica positiva, portanto trata-se de anti-matéria) Quando o pósitron colide com o elétron ocorre uma aniquilação anti-matéria, liberando um jorro de energia, em forma de dois raios gama, orientados em direção oposta (180 graus uma da outra). Isto então será mostrado pelo aparelho PET. Por isso que o PET se chama Positron Emission Tomography.

 

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. O computador mostra uma imagem que é semelhante a uma seção ou fatia passando pelo cérebro. A fatia pode seguir uma orientação horizontal (chamada seção transversal), como é mostrada aqui, ou uma orientação vertical (chamada seção coronal).

O número de pulsos de radiação contados pelo computador em um intervalo fixo de tempo é mostrado na tela de video com um pontinho, cuja intensidade é mostrada em níveis de cinza (tonalidades de cinza). O preto significa atividade nula (contagem zero), e o branco puro significa o nível mais alto de contagem. A mesma imagem pode ser exibida em falsa cor, que permite obter um contraste melhor das regiões "quentes". A escala de falsa cor converte cada nível de cinza em um tom de cor em um arco-iris, sendo o vermelho representando a contagem mais alta, depois vindo o amarelo, depois o verde, e assim por diante. Azul, violeta e preto representam os níveis mais baixos de atividade.

Um dos truques usados para mostrar atividade específica no cérebro é usar radiofármacos que se ligam quimicamente a certos neuronios. Neste exemplo, um radiofármaco que tem uma certa afinidade por células contendo o transmissor DOPA, concentra em uma área do cérebro chamada núcleos basais, que são responsáveis pelo controle do movimento. Essas células são danificadas na doença de Parkinson , de modo que elas têm concentração mais baixa de DOPA. Assim, o PET é um excelente método para quantificar a função cerebral em pessoas com essa doença.

Legenda da imagem acima. À esquerda imagem de um cérebro normal e à direita um paciente drogado com cocaína. O equipamento ideal para utilizar o 18F-FDG é o PET (Positron Emissor Tomography). O exame com 18F-FDG é útil no diagnóstico de tumores cerebrais. Semelhantemente, alguns medicamentos ou drogas  aceleram ou inibem a atividade cerebral e esse efeito pode ser avaliado com o 18F-FDG. Até mesmo as emoções geram atividades seletivas no cérebro que podem ser localizadas com o uso do 18F-FDG. Veja na figura abaixo um exemplo da imagem do cérebro normal e sob o efeito da droga cocaína.

 

Legenda da imagem acima. Elas foram tomadas em duas diferentes condições. Na primeira (imagem superior), o indivíduo estava ouvindo um texto, de modo a aprender uma nova tarefa de linguagem. O mapa de cores mostra as regiões do cérebro que foram ativadas pôr essa tarefa, em outras palavras, onde existiam células trabalhando mais do que seu estado de repouso, com um metabolismo mais alto (usando mais energia e mais fluxo sanguíneo). O tomógrafo PET mostra o grau de atividade na forma de uma escala com diversos tons de cor, como um arco-íris. Regiões amarelas e vermelhas são "mais quentes", ou seja, elas indicam uma atividade celular mais alta. Regiões azuis e pretas mostram atividade diminuída ou não existente. Enquanto está obtendo esta imagem, o paciente ainda não tinha praticado o suficiente, a tarefa de aprendizado de linguagem. A atividade cerebral mais alta é mostrada numa área chamada lobo temporal, responsável pela percepção auditiva , e também em outra área chamada Córtex Pré Frontal, responsável pelo entendimento da linguagem

A segunda condição (imagem inferior), o mesmo indivíduo agora aprendeu a tarefa de linguagem e a está renunciando. Você pode facilmente ver no mapa colorido que duas regiões diferentes do cérebro foram ativadas em cada condição. Agora a atividades está concentrada na área do Córtex que é responsável pelo controle motor da voz, a chamada área de Broca, assim chamada pôr ela foi descoberta pôr um médico francês chamado Pierre Paul Broca, no final do século passado. Assim, o mapa funcional obtido com o PET corresponde intimamente ao que nós sabemos a respeito da Neuroanatomia Funcional do cérebro, quando descoberta pôr outros métodos. A diferença aqui é que nós podemos na realidade obter uma imagem em tempo real da função cerebral.

A imagem do PET pode ser usada para uma ampla gama de estudos experimentais e clínicos do cérebro. Uma verdadeira explosão de uma nova pesquisa sobre as funções do cérebro que foi causada pôr uma maior disponibilizada de equipamentos PET ao redor do mundo (eles são muito caros, custam vários milhões de dólares cada, e tem alto custo de operação). Atualmente, no começo de 1997 existe mais de 140 instalações PET ao redor do mundo.

PRINCIPAIS APLICAÇÕES SPECT/PET

ü  Neurologia – demências, epilepsias, parkinson...

ü  Farmacologia – testes de novos fármacos

ü  Cardiologia - obstruções

ü  Oncologia – desenvolvimento de tumores

ü  Nefrologia – distúrbios renais

ü  Angiologia – doenças vasculares

Esta é uma metodologia da medicina nuclear que iniciou há aproximadamente 30 anos e que recentemente tem tido grande destaque por sua importância nas áreas de oncologia, neurologia e cardiologia.

VANTAGENS SPECT/PET

ü  Vantagens

ü  Não necessita de intervenção cirúrgica;

ü  Resultado rápido;

ü  Confiabilidade;

ü  Pode identificar problemas futuros (análise metabólica).

ü  Minimamente invasivo.

DESVANTAGENS SPECT/PET

ü  Desvantagens

ü  Ingestão ou inalação de radiofármacos;

ü  Custo dos exames;

ü  Preço do equipamento;

ü  Infra estrutura necessária.