Aula 4 - Física Básica de Medicina Nuclear

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AULA 4 - FÍSICA BÁSICA DE MEDICINA 
NUCLEAR
FÍSICA BÁSICA DE MEDICINA NUCLEAR
• INTRODUÇÃO
• A Medicina Nuclear é uma especialidade médica do ramo da Radiologia, que se
fundamenta na utilização de energia nuclear para fins médicos de diagnostico e
terapia mediante o uso de substâncias que emitem radiação, também
conhecidas como isótopos radioativos.
• Método de diagnóstico por imagem, seguro e eficiente, em geral indolor, e não
invasivo, para que se possa obter informações do paciente que de outra maneira
seria impossível de conseguir.
• É de alta sensibilidade para encontrar anormalidades na estrutura e na função dos órgãos
estudados, com a facilidade de identificar precocemente inúmeras alterações orgânicas e
funcionais em comparação a outros métodos de diagnóstico.
• Esse método pode avaliar recidivas, acompanhar a evolução, a remissão ou a
progressão de certas enfermidades.
FÍSICA BÁSICA DE MEDICINA NUCLEAR
• INTRODUÇÃO
• Uma das vantagens da medicina nuclear é que substitui testes com maior risco
iatrogênico (alterações patológicas provocadas no paciente por tratamento de
qualquer tipo).
• Atualmente é indispensável para diagnósticos e acompanhamento de
enfermidades cardíacas, endócrinas, traumatológicas, oncológicas, pulmonares e
renais, entre outras.
• Como recurso terapêutico, também é considerada um meio seguro, eficiente e
de baixo custo para tratar certas doenças curáveis com o uso de radiação.
FÍSICA BÁSICA DE MEDICINA NUCLEAR
• INTRODUÇÃO
• É indicado quando as condições do paciente não permitem cirurgias ou outra
forma de tratamento;
• Também, quando outros métodos são considerados ineficientes para aliviar a
dor e o sofrimento do paciente, pode-se fazer o tratamento considerado
paliativo contra a dor provocada por metástase utilizando a irradiação com
radioisótopos.
• As pequenas doses (atividades) de radiação ocorrem quase que
exclusivamente nas células e tecidos alvos, com a grande vantagem de
irradiar pouco o paciente, tornando-se muito difícil que este apresente efeitos
colaterais;
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• INTRODUÇÃO
• Habitualmente os materiais radioativos são administrados in vivo, por via
venosa, oral, inalatória ou subcutânea, e apresentam distribuição para órgãos
ou tipos celulares específicos, não havendo risco de reações alérgicas.
18F-Fluordeoxiglicose (FDG)
• Essa distribuição pode ser ditada por características
do próprio elemento radioativo.
• Outras vezes, esse elemento é ligado a um outro
grupo químico, formando um radiofármaco, com
afinidade por determinados tecidos.
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• CONCEITO DA FÍSICA NUCLEAR APLICADA À MEDICINA – A
RADIOATIVIDADE
• Desde muito tempo atrás os filósofos e os cientistas gregos foram os pioneiros
a sugerir que toda matéria era feita a partir de átomos;
• Um átomo é tão pequeno que, para se ter noção, uma cabeça de alfinete
pode conter aproximadamente 60 milhões de átomos.
• E foram os gregos que conseguiram provar que os átomos são formados de
minúsculas partículas: os prótons, os nêutrons e os elétrons.
ÁTOMO - é definido como pequenas partículas que formam 
toda matéria
FÍSICA BÁSICA DE MEDICINA NUCLEAR
• CONCEITO DA FÍSICA NUCLEAR APLICADA À MEDICINA – A
RADIOATIVIDADE
• Prótons (+) e nêutrons são minúsculas partículas
localizadas no interior do núcleo;
• Essas partículas (prótons e nêutrons) contém a
maior parte da massa do átomo,
• Elétrons (-) são minúsculas partículas que
vagueiam aleatoriamente ao redor do núcleo e
cuja massa é cerca de 1.840 vezes menor que a do
núcleo do átomo.
Átomo
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• CONCEITO DA FÍSICA NUCLEAR APLICADA À MEDICINA – A
RADIOATIVIDADE
• ESTRUTURA ATÔMICA – Representação de um elemento químico
• O número de prótons (Z) designa o número
atômico do elemento químico;
• A soma dos prótons (Z) e nêutrons (N) é o
número da massa (A) atômica desse elemento
(X);
• Os elétrons ficam fora do núcleo e têm massa
desprezível.
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• RADIAÇÃO
• Radiação é um termo da física que significa a propagação de energia de um
ponto a outro no espaço ou em um meio material, com certa velocidade.
• Em geral, a radiação pode ser classificada em duas categorias principais,
conforme o elemento condutor de energia a ela relacionado. São elas:
• Radiação eletromagnética: toda aquela que se caracteriza pela oscilação
entre um campo elétrico e um campo magnético. É classificada de acordo
com a frequência de ondas, das quais as mais conhecidas são: ondas
hertzianas (de rádio ou TV), micro-ondas, radiação infravermelha,
ultravioleta, Raio-x e raios gama.
• Radiação corpuscular: é constituída por partículas subatômicas, e os tipos
mais conhecidos são: elétrons, prótons, nêutrons, dêuterons e partículas
alfa e beta
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• RADIAÇÃO
• Outras classificações adotadas cientificamente levam em conta, ainda, a fonte,
os efeitos e o tipo de radiação. São elas:
• Radiação ionizante - é aquela que tem energia suficiente para provocar ionização em
átomos e moléculas, tornando eletricamente carregado o meio físico com grande poder de
penetração. Alguns tipos de radiação ionizante são as partículas alfa e beta, os raios gama,
Raio-x. Tem inúmeras aplicabilidades na vida humana, como: medicina nuclear, radioterapia,
exames de diagnósticos (Raio-x), indústria bélica, conservação de alimentos, agricultura,
entre outras.
• Radiação não ionizante - possui níveis de energia mais baixos e, por isso, geralmente, não
são capazes de produzir efeitos elétricos significativos em átomos e moléculas, com baixo
poder de penetração. Exemplos comuns de radiação não ionizante são a luz visível, as ondas
de rádio e microondas.
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• RADIAÇÃO
• Por fim, as radiações também podem ser classificadas de acordo com seus
diversos tipos, ou características energéticas. São elas:
• Radiação nuclear: a radiação nuclear, ou radioatividade, é a radiação emitida pela
desintegração de alguns elementos químicos. A exposição prolongada à radiação nuclear
pode causar várias lesões e doenças, por exemplo: queimaduras (radiação alfa), infertilidade,
doenças sanguíneas, doenças cerebrais, doenças gastrointestinais, mutações genéticas,
principalmente pela radiação gama etc.
• Radiação alfa (α): tipo de radiação quase que
inofensiva, pois não consegue ultrapassar as
células mortas da pele de uma pessoa. Entretanto,
se penetrarem no organismo por meio de um
ferimento ou por aspiração, as partículas alfa
podem causar lesões graves. Esse tipo de partícula
pode ser detido por uma folha de papel ou de
alumínio.
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• RADIAÇÃO
• Por fim, as radiações também podem ser classificadas de acordo com seus
diversos tipos, ou características energéticas. São elas:
• Radiação beta (β): tipo de radiação mais penetrante e menos energética que a das
partículas alfa e pode penetrar nos tecidos, provocando danos à pele. Essas partículas só́
atingem os órgãos internos do corpo se forem ingeridas ou aspiradas, seu poder de
penetração na pele é de aproximadamente 4 cm.
Como é formada a partícula beta?
• Um nêutron se decompõe
originando três novas partículas:
um próton, um elétron (partícula
β) e um neutrino.
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• RADIAÇÃO
• Por fim, as radiações também podem ser classificadas de acordo com seus
diversos tipos, ou características energéticas. São elas:
• Radiação gama (γ): é o tipo de radiação mais perigosa. Embora não seja tão energética, 
é altamente penetrante, podendo atravessar o corpo humano e causar malformações 
nas células. A radiação gama só́ é detida por uma parede de concreto ou por algum tipo 
de metal (chumbo). Originam-se do núcleo do átomo ondas eletromagnéticas que não 
possuem massa e se propagam á velocidade de 300.000 km/s, o que lhe confere grande 
poder de penetração.
A radiação gama é produzida, na maioria dos casos, pelo 
decaimento radioativo de núcleos atômicos instáveisFÍSICA BÁSICA DE MEDICINA NUCLEAR
• RADIAÇÃO
• Por fim, as radiações também podem ser classificadas de acordo com seus
diversos tipos, ou características energéticas. São elas:
• Raios X – são radiações eletromagnéticas de alta frequência, produzidas a partir da
colisão de feixes de elétrons com metais. Ou seja, os raios X são emitidos por elétrons
fora do núcleo.
Wilhelm Conrad Roentgen, 8/11/1895
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• RADIOATIVIDADE
• O Decaimento Radioativo é o fenômeno responsável pela RADIOATIVIDADE:
que ocorre pela emissão de radiações nucleares por núcleos instáveis de
alguns elementos químicos pesados (átomos com maior numero de massa)
• Essa conversão tem por objetivo transformar um átomo instável em outro
mais estável.
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• DECAIMENTO RADIOATIVO
• A emissão de partículas e/ou energia tende a estabilizar o núcleo atômico;
• Esses processos de emissão de partículas e/ou energia são conhecidos como
decaimento radioativo ou desintegração radioativa;
• Os três tipos de decaimentos radioativos são:
• Emissão de partículas Alfa
• Emissão de partículas Beta
• Emissão de raios Gama
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• DECAIMENTO RADIOATIVO
• Decaimento Alfa 
A emissão alfa, desintegração alfa ou
decaimento alfa é uma forma de decaimento
radioativo que ocorre quando um núcleo
atômico instável emite uma partícula alfa
transformando-se em outro núcleo atômico
com número atômico de duas unidades menor
e número de massa 4 unidades menor.
Propriedades:
• Pouco penetrante 
• De baixa energia 
• Alto poder de ionização
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• DECAIMENTO RADIOATIVO
• Decaimento Beta 
• O decaimento Beta pode acontecer devido o
excesso ou carência de nêutrons;
• Há dois tipos >> B+ e B-
• Propriedades
• Mais penetrante que a alfa
• De média energia
• Menor poder de ionização do que a alfa
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• DECAIMENTO RADIOATIVO
• Decaimento Gama
• A radiação gama não passa de uma onda eletromagnética de alta frequência, ou seja,
ela não possui carga, número de massa e nem número atômico: Dessa forma, em
um decaimento gama, o número de prótons e o número de nêutrons não se altera.
Sendo assim, o elemento químico também se mantém o mesmo.
Propriedades:
• Mais penetrante que alfa e beta 
• De alta energia 
• Menor poder de ionização do que alfa e beta 
• Ondas eletromagnéticas 
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• DECAIMENTO RADIOATIVO
• TEMPO DE MEIA VIDA
• É o tempo necessário para que metade da
quantidade de átomos do elemento radioativo de
uma amostra decaia.
• Por exemplo, se há 10 átomos radioativos em uma
amostra, o tempo de meia vida será
o tempo decorrido até que 5 átomos tenham
decaído
• Cada radioisótopo apresenta uma meia-vida
diferente. Essa meia-vida pode ser expressa em
segundos, minutos, horas, dias e anos. Veja a
tabela:
FIM