MED NUCLEAR E DIAGN POR IMAGEM

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MEDICINA NUCLEAR 
E IMAGENOLOGIA
BIOMEDICINA
Prof. Carlos Antônio de Gouveia
HISTÓRIA
• 8 de Novembro de 1895 - Descoberta dos raios X.
• Antoine Henri Becquerel, em 1896 - Descobre a 
Radioatividade.
• Marie Curie e Pierre Curie, em 1898 - Sódium e o Rádium
• George Hevesy em 1913 - Administrou substâncias 
radioativas em plantas, observando sua absorção. 
Utilizou o Chumbo (Pb) radioativo. Recebeu o Prêmio 
Nobel em 1943.
• 1927, Herrmann L.Blungart e Soma Weiss - 
Administraram Radônio em um braço até a região de 
interesse, observando a velocidade do fluxo sanguíneo. 
Utilizando um Contador Geiguer Muller.
• Em 1932, Ernest O. Lawrence e M. Stanley Livingstone 
produziram o Cícloton.
• II Guerra Mundial - Produção de Reatores Nucleares.
• 1946 - Oak Ridge (EUA)
• 1947 - Harwell (Reino Unido)
• 1951, Benedict Cassen produz o primeiro equipamento 
uma imagem em Medicina Nuclear, denominado 
“Mapeador Linear”.
1958 , Hal Anger
• Câmara de Cintilação ( Gama Câmara )
• Principal equipamento da Medicina Nuclear
1970 - SPECT, PET
• SPECT PET
1998, PET-CT
• Fusão da MN e TC.
2011, PET-RM
• MN + RM 
Brasil
• 1949 - 1º Laboratório de Isótopos da América Latina.
• 1954 - 1º Clínica de Medicina Nuclear, Centro de 
Medicina Nuclear do Hospital das Clínicas de SP 
Futuro
• PET-CT-RM
LEI No 6.684, DE 3 DE SETEMBRO DE 1979 
Regulamenta as profissões de Biólogo e de Biomédico, cria o Conselho Federal e os Conselhos Regionais de 
Biologia e Biomedicina, e dá outras providências. 
Da Profissão de Biomédico
Art. 3º O exercício da profissão de Biomédico é privativo dos portadores de diploma:
I - devidamente registrado, de bacharel em curso oficialmente reconhecido de Ciências Biológicas, 
modalidade médica;
II - emitido por instituições estrangeiras de ensino superior, devidamente revalidado e registrado como 
equivalente ao diploma mencionado no inciso anterior.
Art. 4º Ao Biomédico compete atuar em equipes de saúde, a nível tecnológico, nas atividades 
complementares de diagnósticos.
Art. 5º Sem prejuízo do exercício das mesmas atividades por outros profissionais igualmente habilitados 
na forma da legislação específica, o Biomédico poderá:
I - realizar análises físico-químicas e microbiológicas de interesse para o saneamento do meio 
ambiente;
II - realizar serviços de radiografia, excluída a interpretação;
III - atuar, sob supervisão médica, em serviços de hemoterapia, de radiodiagnóstico e de outros 
para os quais esteja legalmente habilitado;
IV - planejar e executar pesquisas científicas em instituições públicas e privadas, na área de sua 
especialidade profissional.
•
O QUE É A MEDICINA 
NUCLEAR ?
• Objetivo
• Fonte não selada
• Terapia / Diagnóstico
• Diferença do Rx / MN
• Quem é o paciente?
ÓRGÃOS QUE 
REGULAMENTAM
• ANVISA - Agência Nacional de Vigilãncia Sanitária
• CNEN - Comissão Nacional de Energia Nuclear
MEDICINA NUCLEAR CLÁSSICA 
E IMAGEM MOLECULAR
• CLÁSSICA: Gama Câmara, SPECT, SPECT - CT
Fóton único
• IMAGEM MOLECULAR: PET (Dedicado), PET-CT, PET-RM
Fóton duplo
Exames (cintilografia)
• Esqueleto.
• Tireóide.
• Miocárdio.
• Renal.
• Sistema respiratório.
• Esvaziamento gástrico, dentre outras.
SPECT / GAMA CÂMARA
CASO CLÍNICO
Paciente do sexo feminino, 82 anos, portadora de diabetes mellitus, 
hipertensão arterial sistêmica, doença do refluxo gastroesofágico, estenose 
mitral grave e hipertensão pulmonar devido a episódios tromboembólicos de 
repetição. Queixa-se de dor retroesternal, em queimação, no período noturno 
há aproximadamente um mês. Procurou atendimento médico, sendo realizada 
endoscopia digestiva (esofagite leve, sem maiores alterações), teste 
ergométrico de esforço e cintilografia de perfusão miocárdica de estresse 
farmacológico / repouso. Dois dias após desenvolveu quadro de edema agudo 
de pulmão e foi submetida a cineangiocoronariografia.
A análise das imagens da cintilografia de perfusão miocárdica de estresse/
repouso e do estudo cineangiocoronariográfico permite afirmar que o 
quadro é compatível com:
a) Isquemia miocárdica transitória em parede ínfero-lateral do VE devido à 
obstrução do ramo marginal da artéria circunflexa (ramo da coronária esquerda)
b) Isquemia miocárdica transitória em parede anterior do VE devido à obstrução 
da coronária direita (CD)
c) Isquemia miocárdica transitória em parede septal do VE devido à obstrução 
da circunflexa (CX)
d) Padrão dentro dos limites da normalidade
“Na vida, não existe nada a temer, mas a 
entender.”
“Seja menos curioso sobre as pessoas e mais 
curioso sobre as ideias.”
INSTRUMENTAÇÃO
• Imagem por MN.
• Radioisótopo.
• Equipamento.
GAMA CÂMARA PLANAR
SPECT
SPECT - CT
PET
PET - CT
PEM
PET - RM
PET - CT - RM
RADIOFARMÁCIA
Imagenologia - Medicina Nuclear
RADIOISÓTOPOS
• Elementos radioativos produzidos e administrados aos 
pacientes.
• * Não podem causar reação no paciente, salvo quando é 
o objetivo do exame.
• Radiofarmácia - preparação dos radioisótopos.
PRODUÇÃO
• Reator Nuclear
• Cicloton
• Sistema Gerador
REATOR NUCLEAR
• Fissão nuclear do átomo de Urânio em átomos de menor 
massa. 
• Transformações que geram mudança no núcleo atômico.
• Produtos ricos em nêutrons.
• Radioisótopos livres de carregador.
• Há controle do material produzido. (Gerenciamento de 
rejeitos)
CÍCLOTON
• Acelerador eletromagnético.
• Transmutação e desintegração de átomos.
• Fonte de partícula carregadas (prótons).
• Produtos pobres em nêutrons.
• Livres de carregador, não há contaminação.
• Flúor 18 ( pósitrons) Brasil.
• Pesquisa: Gálio 68, Oxigênio, Nitrogênio, Carbono.
SISTEMA GERADOR
• Decaimento, radioisótopo pai para um radioisótopo filho de 
menor meia vida.
• Eluição, produz um novo elemento radioativo.
• Vantagem, consegue produzir o próprio elemento radioativo.
• Possui fonte interna de Molibdênio (produzida no Reator 
Nuclear).
• Produz-se um novo elemento, o Tecnécio (+ utilizado em 
Medicina Nuclear) 
TECNÉCIO
• Estado de oxidação +7, não se liga ao substrato.
• Obriga-se a diminuir o estado de oxidação para +3 ou +5.
• Utiliza-se o Cloreto Estanoso (SnCl2).
DISTRIBUIÇÃO
• Afinidade.
• Tamanho molecular.
• Capacidade de não ser absorvido.
CURIÔMETRO
• Calibrador de dose.
• Realiza 10 medições e tira a média.
VIAS DE ADMINISTRAÇÃO
• Intratecal
• Intradérmica
• Intravenosa
• Inalatória
• Intraoral
RADIOPROTEÇÃO
PROTOCOLO DE EXAMES
• Exame
• Radioisótopo
• Fármaco
• Via de administração
• Atividade
• Tipo de aquisição
• Posicionamento
• Taxa de contagens
Medicina Nuclear
PET e SPECT: Princípios e 
Aplicações
SPECT – tomografia computadorizada por 
emissão de fóton único
SPECT - Single photon emission computed tomography
Tomografia computadorizada por emissão de fóton único
É uma técnica tomográfica de imagem médica que combina efeitos da
medicina nuclear com a tomografia computadorizada.
Definições e histórico
Nesta técnica, um radiofármaco emissor de radiação gama é
administrado no paciente, que passa a conter a fonte de irradiação
interna ao seu corpo.
O paciente é alojado em uma câmera gama para detecção da radiação e
formação das imagens.
Aspectos gerais
Corte Transversal - SPECT
Radiofarmácia
RADIOISÓTOPOS: substâncias que emitem radiação, 
utilizados no seu estado livre (não marcado) para a 
obtenção de imagens.
Os mais usados : Tc99m, I¹³¹ (Iodo) , Tl201 (Tálio), Ga67 Os mais usados : Tc99m, I¹³¹ (Iodo) , Tl201 (Tálio), Ga67 
(Gálio), Sm153 (Samário) .
RADIOFÁRMACOS: Quando se adiciona substâncias 
(fármacos) aos radioisótopos. Apresentam afinidades 
químicas por determinados órgãos do corpo e são 
utilizados para transportar a substância radioativa para o 
órgão a ser estudado. 
Radiofármacos
Radiofármacos
Gerador de Tecnécio –
99m:Componentes da câmara gama
• Colimador – permite que os raios gama
viagem numa certa direção e atinjam o
detector;
• Cristal – receptor da radiação;
• Fotomultiplicadores – multiplicam o sinal
produzido pela luz incidente;
Colimador
Fotomultiplicadores
Cristais
Raios gama
Formação da imagem
• Gama câmara é rotacionada em volta do paciente, capturando 
múltiplas imagens bidimensionais (2D);
• A radiação é captada em pontos definidos durante a rotação 
(normalmente a cada 3-6 graus);(normalmente a cada 3-6 graus);
• Tempo de captação é variável (15 a 20 segundos);
• Tempo total exame entre 15 a 20 minutos.
• Máquinas mais modernas,possuem mais de uma cabeça, captam 
maior área de radiação simultaneamente;
• A imagens podem ser preto e branco ou coloridas;
Formação da Imagem
• O sinal ampliado pelos fotomultiplicadores é enviado a um circuito
de posicionamento;
• Quando a energia chega a esse circuito, ele envia a informação ao
computador da posição dela nos eixos X e Y;
• Esse posicionamento (X e Y) indicará a tonalidade do pixel para
formação final da imagem.
Resolução da imagem
• A resolução pode ser de 64x64 pixels ou 
128x128 pixels;
• A resolução da imagem depende :
Energia;
Espessura do cristal;
Eficiência de coleta;
Distância;
Diâmetro dos furos do colimador.
Aplicações na medicina
É amplamente usado na medicina pois,
possibilita a visualização da funcionalidade
de todos os sistemas do corpo. Entre eles:
• Perfusão de miocárdio;
• Cintilografia óssea;
• Cintilografia de ventilação e de perfusão;
• Perfusão cerebral.
Myocardial perfusion SPECT
FBP
Flash 3D
2D Iterative
Bone SPECT comparison
FBP Flash 3D 2D - OSEM
e.cam 3/8”
Hx: 36-year-old female. Indication staging for osteosarcoma
Imagem SPECT
PET/CT – Tomografia por emissão de 
pósitron/Tomografia 
computadorizada
PET- Positron Emitted Tomography
Tomografia por emissão de pósitron
É uma técnica tomográfica de imagem médica que combina efeitos da
medicina nuclear com a tomografia.
Definições e histórico
Nesta técnica, um radiofármaco com partículas beta+ é administrado no
paciente.
As partículas beta+ reagem com elétrons em sítios específicos do
organismo do paciente. Essa reação leva à formação de fótons gêmeos,
antiparalelos e com energia de 511 KeV.
História
• Foi desenvolvido por Edward Hoffman e Michael E. Phelps em 1973, 
Universidade de Washington-EUA;
• Atualmente é utilizado a combinação PET/TC;
• É um método que informa acerca do estado funcional dos órgãos.
Câmara de cintilação
• na parte frontal, acomoda um tomógrafo computadorizado (CT)
• na parte traseira, acopla o PET. 
Detectores
• PET é constituído por 18.400 cristais BGO, os quais detectam duas 
lesões a uma distância de 4,5 mm;
• CT – uma tomografia que consegue fazer uma varredura do corpo 
todo do paciente em menos de 2 minutos, permitindo cortes com 
espessura mínima de 1 mm.
Cristal BGO
Formação da imagem
A imagem é formada pela
emissão dos pósitrons
pelos radionúcleos fixados
nos órgãos do paciente;
O computador reconstróiO computador reconstrói
os locais de emissão de
pósitrons a partir das
energias e direções de
cada par de raios gamas;
Gerando imagens
tridimensionais (3D).
Gerando imagens tridimensionais.
Imagem 3D do corpo inteiro obtida através do exame PET
Radionuclídeos 
• Flúor-18 (FDG- fluorodeoxiglicose) análogo da glicose – Utilizado para estudar 
o metabolismo dos órgão e tecidos (meia-vida 2 horas);
• Nitrogênio-13 – Utilizado para estudar perfusão sanguínea de um órgão.
• Oxigênio-15 – Utilizado nos estudos do cérebro;• Oxigênio-15 – Utilizado nos estudos do cérebro;
• Rubídio 82 – Utilizado em estudos de perfusão cardíacos. 
É necessário um cíclotron para produzir
continuamente o Flúor-18, que possui uma meia
vida de 2h.
PET no Brasil
No Brasil funcionam cíclotrons:
• Comissão Nacional de 
Energia Nuclear ( no IPEN-SP);
• Instituto de Engenharia 
Nuclear (IEN-RJ).
PET no Brasil
• Em 1998, foi introduzida 1ª câmara de 
PET/SPECT no Serviço de Radioisótopos do 
Instituto do Coração (Incor) do HC-FMUSP.
• Em 2004 PET/CT
Aplicações do exame PET
• PET oncológico – detecta células com alto 
consumo de glicose;
• PET do cérebro – avalia perfusão sanguínea e • PET do cérebro – avalia perfusão sanguínea e 
atividade de diferentes regiões do cérebro;
• PET cardíaco – usadas para detectar áreas 
isquêmicas e fibrosadas.
PET Cardíaco
• Cintilografia Perfusão Repouso/Estresse;
• Ventriculografia Radionuclídica de Equilíbrio;
• Pesquisa de necrose miocárdica recente;• Pesquisa de necrose miocárdica recente;
• Pesquisa de miocardite;
• Estudo de inervação miocárdica.
Cintilografia de Perfusão
Repouso/Estresse
Anger camera
�Hal O. Anger invented 
the scintillation 
camera in 1958
�Established basic 
design:
– NaI(Tl) crystal
– PMT array
– Position weighted 
signals
Hal O. Anger
Scintillation camera components
• Detector
� NaI(Tl) crystal
� Photomultiplier tube (PMT) array
Collimator
� Low energy
� Medium energy
� Photomultiplier tube (PMT) array
� Analog-to-digital converters 
(ADCs)
� High energy
� Axial shields (coincidence 
imaging) 
� Pinhole
Overview
PULSE
HEIGHT
ANALYZER
POSITION
SIGNALS
ENERGY
SIGNAL
X Y Z. . . . . . .
Image Display
COLLIMATOR
NaI(Tl)
Crystal
PMT ARRAY
Scintillation camera components
• Computer(s)
� Acquisition
� Processing
Patient Table
� Pallet
� Accessories
� Processing
� Acquisition & processing
� Physicians viewing
Nal(TI) Scintillator
�Sensitive material for 
gamma ray detection
�Large rectangular (40 
x 50 cm), thin (9.5 
mm) crystal*
�Converts gamma ray 
energy into visible 
Nal(TI) Crystal
• Advantages
� 85% sensitivity @ 140 keV
� Moderate energy resolution 
Disadvantages
� Hygroscopic (requires hermetic 
seal)
� Limiting component in count rate � Moderate energy resolution 
• (9-10% @ 140 keV)
� Moderate cost
� Limiting component in count rate 
performance (200 nSec 
scintillation decay time)
PMT array
PMT Cross SectionsPMTs are arranged in a close-packed 
array to cover the crystal surface
Side
View
Circular
FOV 3" PMTs 2" PMTs
30 x 40 cm 28 60
40 x 55 cm 55 120
Hexangonal
Square
Analog position electronics
Position
Signal 
(x or y)
Normalized
Position
Position-based
Signal Weights 
Weighted
Sum
Total
Sum
(x or y)
Energy
Signal (Z)
Normalization
Position
Signal 
(x or y)
X/Z
Y/Z
Pulse
Height
Analyzer
POSITION
SIGNALS
ENERGY
SIGNAL
PULSE HEIGHT ANALYZER
X
Y
Z
. . . . . . .
X
Image Display
COLLIMATOR
NaI(Tl)
Crystal
PMT ARRAY
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1
Y
Collimation
�Purpose: To project gamma ray distribution 
onto the detector
�Basic design�Basic design
�Distance performance
�Spatial resolution vs. count sensitivity
Collimator design
25 mm
Collimators are fabricated from lead.
Image forming aperture of the scintillation camera.
Limiting component in spatial resolution & count sensitivity.
1.2 mm
Gamma rays that hit the septa are absorbed.
Collimator performance
Count sensitivity
� ~ 1/5,000 gamma rays are 
transmitted
� Requires short holes with large 
diameters
� Inverse relationship with 
resolution
Spatial resolution
� 6 - 12 mm FWHM @ 10 cm
� Requires long holes with small 
diameters
� Distance dependent
Spatial resolution 
Dependence on source to collimator 
distance
5 cm5 cm
10 cm
15 cm
20 cm
25 cm
30 cm
Energy correction
� Corrects for the difference in energy responses within and between
PMTs
� Digitize local spectra (e.g. @ 64 x 64 locations)
� Set local photopeak windows
� Event must fall within local window
Before energy correction After energycorrection
Linearity correction
Event location is estimated as 
x’,y’
New location
x = x’ + Dx’
y = y’ + Dy’
� Image a known rectangular hole pattern
� Calculate x & y correction offsets
� Interpolate values over entire field 
Before linearity correction After linearity correction
Linearity correction
Correcting the mispositioning of events (spatial linearity) has a profound 
effect on field uniformity.
Before correction After correction
Uniformity correction
After energy and linearity corrections are performed, residual non-
uniformities are corrected using a reference flood image.
The high count reference flood image is used to regionally weight 
events.
Energy & linearity correction Energy, linearity & uniformity correction
Scintillation camera performance 
specifications
�Field uniformity (2% - 4%)
� Intrinsic spatial resolution (3.5-5.5 mm)
�System spatial resolution at 10 cm (8-12 mm)
�Energy resolution (9-10%)�Energy resolution (9-10%)
�Multi-energy window spatial registration (< 2 
mm)
	Medicina Nuclear - Biomedicina.pdf
	RADIOFARMÁCIA
	cópia de Aula_PET_SPECT