Radioisótopos em Diagnóstico - Anotações parte 1

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Módulo 1: Bases Físicas da Radiação
18/05/2021 - Estrutura atômica e do núcleo
Raios Alfa:
- Possui carga positiva: é atraída pelo polo negativa
- mais pesada: tem desvio menor
Raios Gama:
- Não possui carga pois não foi atraída para nenhum polo
Raios Beta:
- Possui carga negativa: é atraída pelo pólo positivo
- mais leve: tem maior desvio
Unidades de medida da radioatividade: Becquerel e Curie
Energia de ligação do elétrons: Força que prende o elétron no átomo
↪ Energia que precisa ser aplicada para retirar um elétron do átomo
↪ Ionização: fóton retira o elétron - energia superior ao elétron
↪ Excitação: fóton não retira o elétron mas faz com que o elétron migra temporariamente
de camada
Átomos radioativos: possuem elemento químico instável e busca a estabilidade. Possuem em
seu núcleo excesso de energia que se dissipa
- Nuclídeo: elemento químico estável - Radionuclídeos: elemento químico instável
-> Prefixo Radio = instabilidade (radioatividade)
- Isótopos: mesmo número
atômico (Z = Prótons)
- Isóbaros: mesmo número de
massa (A = Z+N = Nucleons)
- Isótonos: mesmo número de
Nêutrons (N)
- Isômeros: mesmo número de
A, Z, N mas estados
energéticos (níveis de energia)
diferentes → representado por
m
01/06/21–Critérios de estabilidade nuclear
Forças nucleares
Atua quando um nucleon estiverem muito próximos um do outro
- Curta distância (< raio nuclear) → atua somente no núcleo → efetiva somente a distâncias
menores que 10-12 cm
- Menor distância = força nuclear → Mantém a atração do nucleons
- Maior distância = força coulombiana → repulsão eletrostática
A energia ou capacidade da força nuclear é muito maior (~100x) do que a repulsão eletrostática
Os nêutrons auxiliam na estabilidade e equilíbrio da molécula, potencializando as forças nucleares
e estabilizando as repulsão.
Massa do núcleo = massa dos prótons + massa dos nêutrons → massa do núcleo = inferior valor
teórico → Defeito de massa (∆M = valor de massa esperado é diferente do valor pesado →
energia necessária para unir ou separar 1 nucleon (proton e neutron)
➔ Juntar prótons e nêutrons = liberar energia = perda de massa liberada em forma de energia
➔ Separar prótons e nêutrons = fornecer energia = ganho de massa
Energia: Elétron volt (eV) Massa: unidade de massa atômica (u)
1 eV = 1,602177x10-19J ↪ 1 u = 1,660540x10-27Kg
↪ 1 kiloeletronvolt (keV) = 103 eV ↪ 1u = 931,5 MeV
↪ 1 megaeletronvolt (MeV) = 106 eV
↪ 1 gigaeletronvolt (GeV) = 109 eV
→ Massa e energia são intercambiáveis Matéria = Energia
Teoria da Relatividade E = energia (J)
m = massa (Kg)
E = mc2 c = velocidade da luz no vácuo = 2,997925x108m/s
∆M = (N.mn0 + Z.mp+) - (M)
Relação nêutron/prótons = 1
Átomos com maior número atômico tem
mais prótons em seu nucleos e tem maior
força de repulsão
+ Nêutrons - Prótons = Nêutrons
equilibrando os prótons
Se tem muitos prótons (átomo com nº
atômico alto), os nêutrons não conseguem
estabilizar o átomo e ele fica radioativo → A partir no Nª atômico 83 → Radioativos
Quanto maior energia que prende cada um dos núcleos, mais estáveis são os átomos e quanto
menor, menos estável.
↑ Massa do Núcleo → ↑ ∆M → ↑ Energia de Ligação → ↑ Estabilidade?? → depende da energia
média por nucleon
Aula Prática - Cuidados com manuseio de material radioativo
➢ Fontes Selada: lacrada, não tem contato com o material e serve para fins didáticos ou
calibração de equipamentos. Não pode ser usado na medicina nuclear
➢ Fontes Não seladas: podem ser manuseadas livremente e preparar os produtos para
diagnóstico e tratamento. Aumenta as chances de acidentes e/ou contaminação
➢ Contaminação : contato direto com o material. Deve sempre ser inibida
➢ Exposição: radiação emitida chega às pessoas que ficam expostas. A exposição pode ser
minimizada mas não totalmente inibida
Evitar contaminação e reduzir a exposição
Uso de blindagens: Atenuar a exposição à radiação
- oculos plumbifero
- colete de chumbo
- vidro plumbífero
- protetor de tireóide
- castelinho de chumbo
- porta seringa de chumbo
Uso de EPI’s
- Jaleco de manga comprida
- luvas
- calça comprida
- gorro, máscara, óculos
- sapato fechado
Manutenção de postura adequada no local de trabalho
- Reencape passivo de agulha
- Lavagem das mãos → cuidados ao abrir e fechar as torneiras (não usar as mãos)
Supervisão de proteção radiológica:
- monitorização da radiação -> dosímetro pessoal, detector Geiger-Muller
- Contaminação da área de trabalho: remover liquido usando papel absorvente
- Contaminação do trabalhador:
Unidades de Atividade radioativa
- Curie(Ci) = é a quantidade de qualquer radionuclídeo capaz de produzir 3,7x1010
desintegrações por segundos (emissões de radiação por segundo) = 3,7x1010 dps
1 Ci = 3,7x1010 dps 1 Ci = 103 mCi (milicurie)
1 mCi = 3,7x107 dps 1 Ci = 106 𝜇Ci (microcurie)
1 𝜇Ci = 3,7x104 dps 1 mCi = 103 𝜇Ci
- Becquerel (Bq): é a quantidade de qualquer radionuclídeo capaz de produzir 1
desintegrações por segundos (emissões de radiação por segundo) = 1 dps
1 Bq = 1 dps
1kBq (kilobecquerel) = 103 Bq
1MBq (megabecquerel) = 106 Bq
1GBq (gigabecquerel) = 109 Bq
- Desintegrações por minuto (dpm = cpm): é a quantidade de qualquer radionuclídeo que se
desintegra em 1 minuto
1dpm = 1/60 dps
1 desintegração ------------- 60 segundos (1 minuto)
x ------------- 1 segundo (dps)
dpm: está acontecendo de fato -> átomos emitindo radiação por minuto
cpm: contagem por minuto -> registro feito pelo detector (eficiência do detector é %)
Exercícios
1. transformar 1575 mCi em Ci e uCi
2. Transformar 250 mCi em Bq
3. Transformar 5400 Bq em Ci e mCi
4. Transformar 1,02x109 dps em mCi
5. Transformar 4,5x108 Bq em cpm
6. Transformar 150 milhões de cpm em Bq e mCi
08/06/2021 - Radioatividade
*Meia vida = tempo de emissão da radiação
1. Quanto a Ocorrência
1.1 Natural: ocorre de maneira espontânea
- Radionuclídeos primordiais: surgiu com o sistema solar = meia vida longa
- Radionuclídeos cosmogênico: formado a todo momento
Raios Cósmicos = 86% prótons / 12% partículas 𝝰 / 2% núcleos mais pesados
1.2 Artificial: ocorre sob ação humana que tenta simular o que ocorre naturalmente
Ao acelerar átomos, força o protons a entrar em qualquer átomo
2. Poder de Ionização
2.1 Radiação ionizante: possui energia para remover 1e ->formação de radicais -> livres levando a
dano celular → morte ou câncer
2.2 Radiação não ionizante: Não possui energia para remover e- → ocorre transferência de calor →
Aquecimento. Ex: Microondas
3.Natureza
3.1 Onda ou Radiação eletromagnética
3.2 Partícula: alfas e betas → ionizantes
4 Origem:
4.1 Núcleo: Raios gama, partículas alfa e beta
4.2 Eletrosfera: Raios-x
Radiação 𝝰 (alfa)
Mais comum, presente em maior proporção em átomos com núcleo pesado (A>150) -> muitos
nucleons
Composta por 2 prótons e 2 nêutrons -> o que diferencia do hélio é que Não possuem elétrons
- Massa (A) = 4,002603 u -> 4
- Carga (Z) = 2x1,602177.10-19C (3,204354.10-19C) -> 2+
- Radionuclídeo pai: átomo radioativo
- Radionuclídeo filho: átomo após a emissão da radiação
Partícula 𝝰 = átomo de He
O destino final de uma radiação alfa é de
transformar em um átomo de hélio
Aumento de número atômico: seta para direita
Sem alteração de número atômico: seta para baixo
Redução de número atômico: seta para esquerda
Radiação 𝝱 (beta)
Mais comum e mais presente nos átomos radioativos
- Emissão pelo núcleo de um elétron (𝛽-)
Núcleo do átomo com excesso de nêutrons -> resulta no aumento do número atômico
Ocorre a conversão de um nêutron
em um próton e a emissão de 𝛽-
(semelhante ao elétron = mesma
carga e massa) -> Ganho de
número atômico (filho = z+1)
Precisa manter o princípio da
conservação de energia -> emitida
carga energética na forma de
antineutrina -> não tem implicação
nesta área
Todos estão abaixo da linha
que representa estabilidade ->
estão em direção aos nêutrons
-> Excesso de nêutron
- Emissão pelo núcleo de um positon (𝛽+)
Ocorre em núcleos com excesso de prótons -> resulta na redução do número atômico
Massa do elétroncom carga
contrario
Próton se converte em nêutron e
emissão de um 𝛽+ (pósitron) ->
Redução do número atômico (filho
= z-1)
Presença de Neutrina para
conservação das massas
Todos estão acima da linha que representa
estabilidade ->Em direção aos prótons
- Captura eletrônica (C.E ou 𝜺 ): compete com a 𝛽+
● Núcleo mais positivo do que deveria
-> Excesso de carga positiva -> pode em
determinado momento capturar um elétron
do próprio átomo (dele mesmo)
● Emissão de nêutron
● Ocorre ao mesmo tempo a
conversão de próton em nêutron
● Menos comum
● Ocorre a captura de e- das camadas
mais próximas do núcleo
● perde número atômico
Radiação 𝝲 (gama)
- mais usada na medicina nuclear (~90%)
- Radiações eletromagnéticas (onda - Sem carga ou massa)
- Radiação ionizante -> energia para retirar é
- Alto poder de penetração
- Não se trata de um processo de emissão primária (inicial)> é sempre em decorrência do
residual de radiação
- usualmente acompanha os decaimento de a e b
- Radionuclídeo filho -> estado excitado de energia
No final sempre vai emitir a
radiação gama que é o importante
Não ocorre mudança nem no
número de prótons e de nêutrons
Outra forma de dissipar essa energia é
chamada de conversão interna
-> “pega” a energia que sobrou
-> conversão de uma onda eletromagnética
em elétron
-> Transição de elétrons entre camadas
-> a radiação se choca com o é
Aumento do número
atômico do molibdênio
13% emite toda sua energia
87% emite com energia
residual e posteriormente
emite a radiação gama
Aula Prática - Detectores de Radiação
A Radiação pode interagir com os meios líquidos, sólidos e gasosos.
1. Detectores gasosos: usam o gás para interagir com a radiação
No cilindro, o gás é aprisionado por uma película e possui também um filamento ligado a uma
bateria que fica com corrente elétrica que fica com carga positiva quando está ligado.
Quando a radiação ionizante entra no cilindro contendo o gás, interage com os elétrons, átomos e
moléculas desse gás. Quando interage e arranca os elétrons, direciona os elétrons para o
filamento positivo que fica menos positivo. Essa diferença de positividade é registrado como sinal
O que muda de um detector gasoso para o outro é a voltagem.
- A radiação alfa é grande, arranca mais elétrons e possui menor penetração -> caminho
percorrido porque se choca com os primeiros elétrons que encontre, sendo assim, é pouco
provável que atravesse a película do cilindro e consequentemente não emite sinal. É pouco
provável que se detecte alfa com esse tipo de detector
O que determina o uso destes detectores gasosos é a voltagem aplicada
A medida que aumenta a
voltagem
Região de recombinação (Baixa voltagem): voltagem muito baixa e o filamento está pouco
positivo, ele não atrai os elétrons e é mais provável o elétron voltar ao cátion de origem do que ir
para o filamento.
Região de ionização: voltagem suficiente para deixar o filamento positivo e os átomos são
ionizados e os elétron liberados são direcionados ao filamentos e isso gera a medida. Quanto mais
elétrons arrancar, maior a variação de energia e maior o sinal. Nesta região é possível distinguir a
radiação pois cada uma gera um sinal diferente.
Câmara de ionização/calibrador de dose = é o detector mais utilizado na medicina nuclear e
trabalha na faixa da região de ionização -> tem muita eficiência porque toda amostra é detectada,
tem detecção muito grande
Região proporcional: o filamento ficou mais positivo do que era, os elétrons vão ser acelerados
para o filamento e é provável que esses elétrons se chocam com outros elétrons e arrancam mais
elétrons. Neste ponto há uma amplificação do sinal(na ordem de milhões de vezes). Essa
amplificação é proporcional à radiação que chegou no início porém com o sinal aumentado.
Importante para radiações que têm baixa ionização (energia). Esse Detector não é usado na
medicina nuclear mas existe para outras áreas.
Região Geiger-Mueller : a voltagem está tão alta e o filamento tão positivo fazendo com que
qualquer ionização que ocorre no início, os elétrons são acelerados de forma tão intensa que gera
um efeito cascata de ionização de outros gás e emite sinal muito alto, perdendo a capacidade de
diferenciar as radiações alfa, gama e beta. Esse detector é usado para monitorar as áreas, pois
qualquer radiação que chegar vai emitir um sinal máximo.
Geometria do tubo de Geiger Muller: A modificação da posição da amostra em relação ao detector
influencia a contagem de duas maneiras:
1) variação de ângulo sólido: tem baixa detecção, baixa eficiência mas sensibilidade alta
2) Aumentando ou diminuindo a camada de ar interposta entre a amostra e o contato: quando
menor a distância maior a detecção.
Região descarga contínua: Não tem interesse prático e pode danificar o aparelho. O filamento é
tão positivo que ele por si só pode ionizar o gás e emitir sinal mesmo sem a presença de radiação.
Eficiência do detector: quanto ele
consegue registrar comparado com o
quanto que a fonte está emitindo.
2. Detectores de Cintilação: Interação com sólidos.
Finalidade deste detector é converter a radiação em corrente elétrica que é processada por meio
eletrônico gerando pulso, pixel, etc
Cristal que interage com a radiação -> passa para uma célula fotomultiplicadora ->
2.1 Cristal: Primeiro contato da radiação,
- mais comum é cristal de iodeto de sódio
- possui características que vão implicar na aplicação desses detectores.
- Muito sensível e absorve água e possui meia vida curta -> protegido por container de
alumínio
- É necessário que a radiação atravesse o alumínio e chegue até o cristal. A radiação alfa e
beta não atravessam o alumínio para atingir o cristal.
- Utilizado para detecção de radiação gama.
- Principal detector utilizado na medicina nuclear.
A Radiação retira elétron das moléculas e ficam no meio e quando voltam para preencher as
lacunas que foram geradas na radiação é emitido um fóton luminoso proporcional à radiação. Os
fótons são direcionados para a célula fotomultiplicadora
2.2 Célula fotomultiplicadora: vai acontecer a conversão da radiação em corrente elétrica
Dentro da célula fotomultiplicadora, os fótons que foram direcionados a partir do cristal vão se
chocar com o primeiro dinodo (região de alta densidade eletrônica) arrancando outros elétrons
desse dinodo, e estes elétrons se chocam com o segundo dinodo arrancando mais elétrons e
assim sucessivamente nos 10 dinodos, de forma sequencial em sentido único devido a uma
voltagem aplicada na célula que aumenta a voltagem de cada dinodo na sequência, que faz com
que os elétrons não volte para trás e vão para o dinodo subsequente. Isso gera uma corrente
elétrica Impulso elétrico) e gera um sinal.
2.3 Pré-amplificador e Amplificador: Amplifica a corrente elétrica gerada pelas células
fotomultiplicadoras para serem processados pelos circuitos eletrônicos.
2.4 Analisador de pulsos: filtrar a radiação de interesse = radiação ±10 kEv
Sempre que vai utilizar esse detector é selecionada a janela de contagem que vai determinar a
quantidade de radiação que vai detectar ->Evita sinais distorcidos.
É importante principalmente quando o resultado é gerar imagens
2.5 Unidade de contagem:
Colimador: está à frente do cristal e é um aparato de chumbo que serve para selecionar os
feixes/fótons de interesse que vem na direção paralela aos “espaços” do colimador.
Sem o colimador não é gerada imagem de forma aplicável na medicina nuclear.
Geometria e Eficiência de um cintilador sólido:
- Posição de amostra
- Maior eficiência para detecção de fótons gama: 5% para cintilador plano (perde muito) e
90-99% para cintilador de poço
- Fótons gama são muito pouco absorvidos pelo ar -> Lei do inverso do quadrado da
distância.
3. Cintiladores Líquidos:
- O detector é o próprio detector e a amostra vai estar dentro do líquido
- Funciona de forma similar aos detectores sólidos.
- Logística mais complexa por ser poluente.
- Aplicação para detecção de emissores alfa -> Pouco aplicável à medicina nuclear
3.1 Frasco de cintilação: contera solução cintiladora
3.2 Solvente (benzeno e tolueno): absorver a energia liberada -> Solvente orgânico associado a
um solvente radioativo
3.3 Cintilador primarios {POP = 2,5-difenil oxazol, POPOP = 1,4-bis-2-(5-feniloxazol) benzeno}:
cintilar
4. Dosímetros pessoais: Crachá usado diariamente para dosar a quantidade de radiação
recebida por um determinado período
Tem a função de garantir a segurança do trabalhador.
Dosímetros fotográficos: possui uma chapa fotográfica (tipo raio-X) que possui alguns metais de
diferentes densidades e a medida que a radiação vai se chocando vai tendo escalas:
- Se atinge onde não tem metal: Radiação mais baixa
- Se atinge onde tem metal: radiação mais alta. A diferença de densidade dos metais
identifica a intensidade da radiação. -> Não quantificável.
- É um dosímetro semi quantitativo
Dosímetros Termoluminescentes (TLD):
A radiação interage com os elementos presentes no dosímetro arrancando os elétrons que ficam
armazenados no dosímetros que são quantificados. Ao aquecer, os elétrons voltam a sua camada
de origem emitindo a radiação que estava acumulada que é quantificada (Em números)
Muito mais preciso, garantia e confiabilidade maior
15/06/2021 - Processo de desintegração radioativa
A emissão de cada população
de átomo é feito em uma
velocidade de desintegração
diferente
Velocidade de desintegração
A emissão de radiação por uma população de átomos de um dado isótopo não ocorre
simultaneamente em todos os seus núcleos.
Vm = -𝚫N/𝚫t
Constante de desintegração
A velocidade de desintegração varia muito entre os isótopos radioativos, existindo uma
probabilidade para cada um emitir um certo tipo de radiação, ou se desintegrar, que é característica
desse isótopo. Esta probabilidade é chamada de Constante de Desintegração ou Constante
Radiativa, sendo representada por 𝛌
Proporção de átomos por intervalo de tempo
Pode ser representado por qualquer unidade de tempo (minuto, anos, dias, hora, etc)
Vm = -𝚫N/𝚫t - = 𝛌N𝚫𝑁𝚫𝑡 - = 𝛌𝚫t
𝚫𝑁
𝑁
É possível estimar a quantidade
de radiação de uma amostra
após um tempo transcorrido
A radiação emitida interage com
o material do detector que
resulta na ionização do material
-> emite sinal
O registro de dá pela radiação
emitida naquele momento
Não é possível detectar dentro
do detector todos os átomos
radioativos
Aplicável
A atividade fala da
radioatividade naquele
momento.
É possível saber a
radioatividade final de uma
amostra utilizando atividade
radioativa da amostra em um
intervalo de tempo
A atividade inicial diminui em
função de uma constante de
desintegração (exponencial)
Meia Vida física de um radionuclídeo:
Tempo necessário para que a atividade radioativa de uma amostra caia pela metade
Como a taxa em que os átomos se desintegram é diferente de um elemento para outro elemento, a
Meia Vida também será uma característica conhecida de cada elemento radioativo. O valor da
meia-vida é tabelado para todos os radioisótopos
Um tempo de meia vida maior = constante de desintegração menor
Meia vida biológica de um radionuclídeo (Tb)
O intervalo de tempo necessário para que o organismo elimine metade
de uma substância ingerida ou inalada.
Radiofármaco = meia vida física + meia vida biológica
Meia vida efetiva de um radionuclídeo
A dose de radiação recebida por um órgão quando nele existe um
material radioativo agregado depende da meia vida física e da meia
vida efetiva (Tef), que é o tempo em que a dose de radiação neste
órgão fica reduzida à metade
Meia vida efetiva = meia vida física + meia vida biológica
Aula Prática - Geradores de Radioisótopos
Geradores: dispositivo que acondiciona o radionuclídeo de meia vida longa (pai) que por
decaimento produz um radionuclídeo de meia vida curta (filho).
- Pai filho não são isótopos
- Separação química é possível
- Coluna de vidro ou plástico onde o elemento pai fica impregnado e o elemento filho não
tem afinidade pela coluna e é facilmente separado para o frasco de coleta
Este tipo de dispositivo é apenas um separador químico de elementos radioativos, nada é
realmente gerado no dispositivo.
Gerador de Mo-99/TC-99m
Os geradores de tecnologia consistem em uma coluna cerâmica onde o 99Mo foi adsorvido
em sua superfície exterior.
Uma solução chamada de eluente é passada através da coluna, reage quimicamente com
quaisquer 99mTc ali existente devido ao decaimento do 99Mo e emerge do gerador na forma
química apropriada para ser combinada com um fármacos para produzir os radiofármacos. Depois
que o processo de decaimento do radioisótopo pai não fornecer mais radioisótopos filhos
suficientes o gerador é trocado por outro com maior radioatividade.
O processo em que uma solução é colocada em um gerador de radioisótopos para passar
por uma coluna, devido à diferença de pressão entre dois pontos desta coluna, visando a
retirada do radioisótopo de interesse é chamado de eluição.
No caso do gerador ilustrado um frasco com uma solução salina (eluente) é colocada na parte
superior esquerda e na parte superior direita um frasco embalado a vácuo é inserido. A
diferença de pressão faz com que a solução se desloque para o frasco da direita, passando pela
coluna contendo o 99Mo e o 99m Tc. A alumina “segura” o molibdênio, deixando apenas o
tecnécio ser levado para o frasco da direita. No frasco da direita, a solução constante no
frasco, o Na99mTcO4 (pertecnetato de sódio), é chamada de eluato.
Uma vez eluído o frasco com eluato pode ser levado ao curiômetro para medida da
radioatividade que foi eluída do gerador.
0* significa dia da calibração
Exemplo 1: A atividade obtida na 1ª eluição realizada em hora diferente da hora de calibração - A
eluição de um gerador de 500 mCi de 99mTc (atividade de referência em equilíbrio com o 99 MO) 6
horas após a hora da calibração, dará:
- no dia da calibração terá 500 mCi de atividade
- Tabela de decaimento do 99 MO -> Fator de 6 horas = % ÷ 100 = 93,89 ÷ 100 = 0,9389
- Atividade x Fator -> 500 x 0,9389 = 469,5 mCi
Exemplo 2: A atividade a ser obtida na 2ª eluição realizada 4 horas após a 1ª (10 horas após a
hora de calibração será:
- Tabela de decaimento do 99 MO -> Fator de 10 horas = 0,9003
- Tabela de crescimento do 99mTc -> Fator de 4 horas = 0,329
- atividade = 500 x 0,9003 x 0,329 = 148,1 mCi
-
22/06/2021 - Interação da radiação com a matéria
Radiações Particuladas ou não particuladas (onda eletromagnética) possui interação diferente
Deve-se levar em consideração o meio onde a radiação vai interagir
Radiações partículas (alfa,beta + e beta -)
Podem interagir de 4 formas distintas
Energia de ligação: prende o elétron ao átomo. Para extrair elétron é necessário aplicar uma
energia maior que a energia de ligação.
Excitação: ocorre quando a energia aplicada não foi suficiente para extrair o elétron mais foi o
suficiente para fazer com que o elétron migre para uma camada mais externa.
Raio-X característico: diferença do Raio-X que se faz quando quebra um braço -> diferenciar a
origem -> caracteriza a migração do elétron para uma camada mais externa. É consequência de
diversos tipos de interação
Ionização: quando a energia aplicada é capaz de retirar um elétron
Radiação de frenagem ou Bremsstrahlung: é a radiação produzida quando cargas elétricas
sofrem desaceleração. Ao interagir com a matéria, a radiação incidente pode também transformar
total ou parcialmente sua energia em outro tipo de radiação.
O Raio-X emite radiação quando acionado, emite elétrons que são desviados e esse desvio emite
o Raio-X. Pode acontecer tanto com partículas beta - quanto partículas beta +, o que muda é que
uma é por atração e outra é por repelir.
Aniquilação: conversão das massas (pósitron e elétron) em seus correspondentes energéticos = 2
fotos de 180º com 511 keV
- Só acontece com Beta +
- átomos que emite positron (excesso de próton no núcleo)
- O positron interage com o elétron do meio deixando uma parte dasua energia nele,
excitando ou ionizando os elétrons desacelerando eles.
- Chega um ponto que esse positron para e sofre uma atração por um elétron do meio e
ocorre a aniquilação.
- Só ocorre em ambiente subatômico
Tomografia por emissão de pósitron: utiliza um radiofármaco emissor de pósitron e o detector é
sólido.-> detecta o gama da reação de aniquilação e não o pósitron
Alcance das radiações particuladas:
Caminhar: quanto tempo gasta para dissipar toda a radiação
Quanto maior a partícula - Menor é o caminho percorrido
● Radiação alfa é grande -> choca com elétrons no caminho e rapidamente desacelera e
para. -> muita interação em curto espaço -> aplicável para terapia por que dano é maior ->
precisa ser direcionado
● Radiação beta é pequena -> Trajetória não é retilínea e depende do ângulo com que bate
no elétron e tem a possibilidade de passar por átomos sem se chocar com elétrons e por
isso tem alcance maior -> interagem menos com os elétrons
Tipo de Interação de fótons
Efeito fotoelétrico: transferência total de energia
- fóton interage com elétron do meio e transfere toda a energia para o elétron e este é
ejetado
- Faz ionização
- É mais comum com elétrons das camadas mais internas
- Energia < 50 keV
- Pode ser consequência de vários efeitos compton
Efeito compton: transferência parcial de energia
- Um fóton de maior energia transfere parte de sua energia, retira o elétron e segue para
interagir com outro elétron
- Faz ionização
- Mais comum em elétrons da camada mais externa
- Fótons com energia intermediária > 50 keV e < 500 keV
O uso de blindagem promove interações de forma a desacelerar a radiação = efeito compton +
efeito fotoelétrico
Nota: 20 keV é suficiente para retirar um elétron.
Produção de pares:
- Átomos com foton > 1022 keV (mínima)
- Um fóton altamente energético interage e transforma energia em massa e converter em 2
massas (elétron e pósitron)
Seminário -> Final do semestre 24/04/2021
5 grupos de 7 alunos
apresentar tema : em torno de 10 min
máximo 2 para apresentar
entregar trabalho escrito sobre o tema -> máximo de 10 páginas
Não precisa capa e contracapa -> nome, título, referências
29/06/2021 - Métodos de Marcação Radioisotopica
Radiofármacos
Fundamento: Fármaco + Isótopo radioativo = Radiofármaco -> Cintilografias
↪ Fármaco = tem a função de levar o isótopo para o órgão que se deseja avaliar
↪ Isótopo radioativo = tem a função de gerar o sinal para a cintilografia
Isótopo radioativo: Tecnecio-99m (99mTc)
- Emissor gama puro
- T1/2 = 6 horas -> suficiente para gerar imagem
- Energia de 140 Kev
- 80% dos exames
- Vai para a tireoide
Química do tecnécio
- Z = 43
- Metal de transição (deficiente de elétrons) -> estado de oxidação = -1 a +7
para formar radiofármaco de maneira estável precisa que na molécula tenha grupos doadores de
elétrons (amidas, tióis, fosfatos, aminas…) para se ligar ao tecnécio
Origem do tecnécio-99m
Facilidade de obtenção
Sistema (gerador de tecnécio) contém alumina que tem afinidade pelo molibdênio e não p tecnécio,
quando passa por uma solução salina, carrega só o tecnécio na forma de sal NaTcO4
Tecnécio é proveniente do decaimento do Molibdênio
Precisa de um estado de oxidação
menor… SEMPRE!
- Às vezes são formada colóides ->
estimulam uma resposta
imunológica e a adsorção de
proteínas plasmaticas
(opsonização -> ativação de
macrofagos) -> acúmulo no figado
e baço
- As impurezas vão estar sempre
lá: TcO4- e TcO2 (colóide)
- Precisa quantificar as impurezas
para ver se pode usar o
radiofármaco.
- TcO4- lembra a molécula de Iodo
e vai para a tireoide
- tem que ter pouca impureza para
ser administrado no paciente.
Fármaco frio = tem somente o
fármaco e o agente redutor
Fármaco quente = possui fármaco
+ agente redutor + radioativo
Controle de qualidade
Físico-químico: inspeção visual, tamanho e número de partículas, pH
Biológicos: esterilidade, apirogenicidade, biodistribuição
Radioquímicos: pureza radioquímica -> presença de impurezas radioquímicas na formulação
(radiofármaco)
- Rápida, fácil e barata
- Feito em cromatografia: competição entre uma fase estacionária e uma fase móvel
- Fitas cromatográficas (sílica gel) + solventes orgânicos (acetona) -> separar o TcO4-+
solvente aquoso (salina) -> Separar o TcO2
Consegue comprovar que o radiofármaco foi
feito de uma forma adequada
Radiofármaco A = esta liberado pois tem
pureza de 95%
Radiofármaco B = Não pode ser liberado pois
tem pureza abaixo de 90%. O problema está no
TcO4- que está 40% e significa que não houve a
redução do tecnécio = pode ser pela pouca
quantidade de estanho -> pode refazer
aumentando a quantidade de estanho.
Radiofármaco C = Não pode ser liberado pois
tem pureza abaixo de 90%. O problema está no
TcO2 está na segunda etapa do processo e o
fármaco pode ter se ligado a outra molécula,
Pode resolver diminuído a diluição da solução
deixando a mais concentrada. Outra falha, se
tiver pares de elétrons disponíveis pode tentar
corrigir
Os que não deu certo deve ser descartado
13/07/21 - Radiofármacos / Medicina Nuclear
Ramo da ciência que estuda os aspectos da química, farmacologia, bioquímica e fisiologia de
compostos radioativos denominados Radiofármacos. -> É uma ciência multidisciplinar
Radiofármacos: Preparações farmaceuticas com finalidade diagnostica ou terapeutica que
possuem em sua constituição radioisótopos
----> Preparação farmacêutica marcada com radioisótopo = Radiofármaco = Considerado
medicamento
- Características físicas e químicas das preparações farmacêuticas que determinam a
farmacocinética e precisam ter especificidade / afinidade por órgão-alvo
- As características físicas dos Radioisótopos determinam sua aplicação em diagnóstico e
terapia e também a aquisição de imagens
Os Radiofármacos são essenciais na medicina nuclear tanto para diagnóstico e terapias
~ 95% dos procedimentos realizados na medicina nuclear são para fins de diagnóstico e apenas
5% para fins de terapia, principalmente para terapia do câncer.
- Teranóstico: quando um radiofármaco tem características para diagnóstico e terapia
As imagens geradas na medicina nuclear, são chamadas imagens cintilográficas.
Medicina Nuclear ------ especialidade médica
Utiliza de métodos cintilográficos para o diagnóstico de diversas doenças, sendo aplicada em todas
as modalidades clínicas.
Diferentes órgãos e sistemas
utilizam radiofármacos com
diferentes finalidades
diagnósticas.
- Em tecidos moles é possível
avaliar tanto problemas
inflamatórios quanto
infecciosos.
É possível avaliar a
diversidade desses
radiofarmacos.
As preparações farmacêuticas
que conferem a afinidade por
esses órgãos alvos. Suas
propriedades físicas e
químicas que fazem com que
se distribuam de formas
diferentes no organismo
Uma vez as preparações farmacêuticas são marcadas com o radioisótopos, é possível rastrear e
acompanhar onde se encontra esse radiofármaco
-----> Alta sensibilidade e precocidade fornecida pelo isótopo radioativo
Estudos podem ser estáticos e/ou dinâmicos permitem avaliar a anatomia, fisiologia funcional e
bioquímica dos diferentes órgãos, sistemas e patologias.
A medicina nuclear se difere de outros métodos de imagem, como a ressonância e a tomografia
computadorizada, devido a essas características, uma vez que os outros métodos se baseiam em
alterações, muitas vezes, anatômicas e a medicina nuclear tem mais o caráter metabólico e
fisiológico que confere aos métodos de captação a identificação das doenças.
Mecanismos:
- Ligação radiofármaco - sítio alvo
- Perfusão sanguínea do composto pelos órgãos de interesse
- Ligação a receptores celulares específicos
- Participação em uma via metabólica
- Processo bioquímico
Para cada radiofármaco existe um mecanismo de captação para interagir com aquele órgão.
Os radiofármacos são utilizados em quantidades traços (traçadores radioativos) com a finalidade
de diagnosticar patologias e disfunções do organismo ----> ocorre a marcação de algumas
moléculas ou populações de moléculas dentro do frasco ----> precisa dequantidade pequena de
massa de radiofármacos para marcação, de forma que cheguem ao órgão alvo e mitam a radiação,
gerando uma imagem cintilográfica ------> Não possui ação farmacológica
Classificação dos medicamentos radiofármacos
I - Radiofármacos prontos para o uso: radiofármaco que tanto a produção do elemento
radioativo marca uma molécula de glicose formando uma molécula de glicose radiomarcada. Todo
esse processo ocorre no mesmo dia, tanto a síntese quanto a marcação e a dispensação. Já está
pronto para o uso -> pronto para ser administrado -> vida útil de 109 minutos
II - Componentes não radioativos para marcação: preparação ou conjunto de reagentes que
devem ser reconstituídos ou combinados com um radionuclídeo para síntese do radiofármaco final,
antes da administração ao paciente. Podem vir na forma de reagentes liofilizados ou outras
substâncias. ----> Kit 's prontos (kits frios - não radioativos) ---> no momento do exame, são
adicionados os radioisótopos. ----> São marcados antes da administração ao paciente
III - Radionuclídeos, incluindo eluatos de geradores de radionuclídeos:
Gerador: sistema que incorpora um radionuclídeo pai que, por decaimento, produz um
radionuclídeo filho que pode ser removido por eluição ou por algum outro método para ser utilizado
como parte integrante de um radiofármaco
Classificação - Radiofarmácia
➢ Radiofarmácia industrial: centros de produção e distribuição de radiofármacos
(comercialização) ---> indústrias farmacêuticas, kits
➢ Radiofarmácia centralizada: centro de produção, manipulação, fracionamento e dispensação
de radiofármacos em doses (seringas) ---> vendidas ao centros
➢ Radiofarmácia hospitalar: centro de produção, manipulação, fracionamento e dispensação
de radiofármacos (uso interno no hospital) ---> Não ocorre a comercialização
Radiofármacos Diagnóstico
- Emissores de radiação 𝜸
- Seletividade por um determinado órgão ou sistema
- Permitir repetição de exames em tempos curtos
- Não emitir partículas 𝜷- -> baixo poder de penetração e alto poder de ionização ---> usado
para terapia
- Deve emitir baixa dose de radiação ao paciente ----> menor dose de radiação para o paciente
Vias de administração
A principal é a via intravenosa, mas também pode ser oral, por inalação ou intradérmica.
A via de administração depende muito do fármaco.
Cada radiofármaco tem a sua via de administração, a sua biodisponibilidade e dessa forma vai -se
compreendendo cada radiofármaco.
● Radiofármacos multidoses: frasco com doses para mais de um paciente -> volume deve
ser fracionado
● Radiofármacos monodoses: dose única
Exame
SPECT - Single Photon Emission Computed Tomography
- Tomografia computadorizada por emissão de fóton único
- Emissores de radiação gama (99mTc, 131I, 67Ga,201Tl)
- São administrado com o paciente e emite um fóton, interage com o equipamento
PET - Pósitron Emission Tomography
- Tomografia por emissão de pósitrons
- Emissores de radiação 𝜷+ (11C, 13N, 15O, 18F, 68Ga)
- o sistema de detecção é circular, ao administrar o radiofármaco ocorre o fenômeno da
aniquilação e a emissão de 2 fótons opostos que vão interagir com o detector
Câmara de Cintilação (gama câmara)
Usada nos exames tipo SPECT
Detectores giram em volta do paciente que fica deitado na maca
Exemplos
Farmacopeia: conjunto de informações que retratam a nomenclatura das drogas, dos
medicamentos, requisitos de qualidade, insumos, compostos e de artigos médicos e farmacêuticos.
Capela de fluxo laminar: onde é feito a marcação do radiofármaco que vai ser injetado ou
fraciona a dose dos materiais que já vem pronto.
Curiômetro: (calibrador de dose) como o instrumento destinado a medir atividade de
radionuclídeos utilizados em Medicina Nuclear
20/07/21 - Controle de Qualidade dos Radiofármacos
Marcação com 99mTc
Atualmente 85% dos radiofármacos são marcados com 99mTc por apresentar característica físicas
ideais, gerando excelentes imagens
- Alta disponibilidade
- Tempo de meia-vida física (6,02 horas)
- Emissão de radiação gama (140 keV)
- Baixa dose de exposição para o paciente
- Metal deficiente em elétrons reage com vários grupos
- Grupo VII B da tabela periódica (Z = 43)
Fundamento marcação Kits (frios) com 99mTc:
Componentes não-radioativos para marcação com um componente radioativo
Preparações Farmacêuticas + Agente redutor + Isótopo radioativo = Radiofármaco
● Preparações Farmacêuticas:Possui afinidade pelo órgão alvo
● Agente redutor (cloreto estanoso): reduzir o isótopo radioativo
● Isótopo radioativo reduzido: com estado de oxidação mais baixo se tornam radioativo que se
torna capaz de ligar ao grupos doadores de elétrons das preparações farmacêuticas
Se liga aos grupos doadores de
elétrons: -COO-, -OH-, -NH2, -SH
99mTc-HMPAO -> Cintilografia
cerebral
99mTc-MAG3 -> Cintilografia
renal
99mTc-ECD ->cintilografia
cerebral
99mTc-MDP -> cintilografia
óssea
TC-DMSA -> Cintilografia
renal: Tc ligado a grupos de
enxofre
Impurezas Radioquímicas
São formadas após a marcação do radiofármaco com tecnécio
99mTcO4-: Foi eluído do gerador mas não foi reduzido pelo cloreto estanoso
99mTcO2: É o tecnécio que foi reduzido e se ligam a moléculas de água (hidrolisado) formando uma
estrutura coloidal.
- Estas impurezas podem aumentar a dose de radiação e interferir nas imagens de diagnóstico.
- A presença da impureza de 99mTcO4- resulta em um aumento da radioatividade no estômago,
glândula tireóide, glândulas salivares e trato intestinal. -> dá para evidenciar o estômago e a
tireoide
- Os colóides (99mTcO2) são fagocitados pelo sistema mononuclear fagocitario (SMF) que estão
localizados principalmente no fígado e baço. -> da para evidenciar fígado e baço
Nota: Deve ser feito todo o controle de qualidade antes de injetar o radiofármaco no paciente.
Marcação dos Kits com tecnécio-99m
- Seguir os procedimentos conforme recomendações do fabricante (bula): a forma
farmacêutica, as interações medicamentosas, tipo de administração, composição do
medicamento, as indicações, posologia, características farmacológicas, Contraindicações,
advertências, armazenamento e os controles de qualidade.
- Realizar, primeiramente, os controles de qualidade do eluato de tecnécio-99m antes de
marcar: uma vez aprovado, é usado o eluato de tecnécio para marcar o produto
- Controle de qualidade do produto marcado antes de injetar ao paciente..
Controle de qualidade do 99mTc-eluato
Após a eluição do gerador é feito o controle de qualidade no eluato.
Devem ser observados:
- Cor
- Limpidez ou turbidez da solução
- ausencia ou presença de partículas em suspensão
Referência: Bula do gerador de tecnécio do IPEN
Controles
1. pH: utilizando tiras de indicador de pH -> A solução final, límpida e incolor apresenta pH de
4,5-7,5
2. Pureza Química: pode ser feito por métodos quantitativos ou semi-quantitativos
Método semi-quantitativo para determinação de alumínio
O alumínio está presente na coluna de aluna do gerador, em concentrações acima do permitido,
pode alterar a qualidade dos radiofármacos levando, por exemplo, a aglutinação de hemácias
radiomarcadas, o aumento de partículas radiomarcadas, entre outros.
Neste caso, utiliza-se um kit (Aluminum Breakthru Kit - Biodex) com método colorimétrico,
contendo fitas com agentes complexantes que dará origem a uma cor e um padrão de alumínio.
Feito a eluição do gerador, é aplicado
na fita uma gota do eluato em uma
fita e uma gota do padrão em outra
fita e compare-se as cores das fitas.
3. Pureza Radionuclídica: avaliar a presença de outros radionuclídeos no eluato, mais
especificamente o molibdênio-99 (99Mo)
- Determinação do 99Mo:
Detecção dos fótons de 99Mo (740 keV e 780 keV) em um calibrador de dose
* Canister contendo o eluato é blindado com chumbo (6mm de espessura) -> tem o
objetivo de blindar 99,5% dos raios gama do tecnécio e 50% dos raios gama do
molibdênio.
Valor de referência (USP) = 0,15𝝻Ci 99Mo / mCi 99mTc
Coloca o eluato dentro do canister, fecha o canister e coloca dentro do calibrador de dose. Depois
é feitoa contagem com canister e sem canister, seguindo o protocolo do calibrador. Ao final, o visor
do aparelho irá registrar a atividade de molibdênio em relação à atividade do tecnécio e pelos
valores de referências da USP, podem ser iguais a até 0,15𝝻Ci 99Mo para cada 1 mCi 99mTc. Com
essas atividades, significa que o molibdênio não interferirá na qualidade da imagem / na marcação
dos radiofármacos.
4. Pureza Radioquímica:Razão expressa em porcentagem de radioatividade do radionuclídeo de
interesse no seu estado químico indicado, em relação à radioatividade total da preparação
radiofarmacêutica.
- Determinada por processos cromatográficos: processo físico-químico de separação dos
componentes de uma mistura, entre duas fases: estacionária (fixa) e móvel
- As substâncias vão interagir com as fases por meio de forças intermoleculares e iônicas
fazendo com que ocorra a separação dos constituintes.
- Os sistemas de cromatográficos mais utilizados são: cromatografia em papel,
cromatografia em CCD (camada delgada com sílica), extração em fase sólida (Sep-Pak) e
extração por solvente líquido-líquido
- Cada espécie radioquímica migra de uma forma
Uma pureza radioquímica ≥ 95% significa que tenho 95% dos átomos de tecnécio que me
interessa, neste caso, na forma de 99mTcO4-
Controle de qualidade dos Radiofármacos marcados com tecnécio-99m
Quando ocorre a marcação do radiofármaco usando
uma alíquota do 99mTcO4-. Deve se observar:
- Cor
- Limpidez ou turbidez da solução
- ausência ou presença de partículas em
suspensão
Este é o primeiro controle de qualidade após a
marcação do radiofármaco.
Controles
1. pH: utilizando tiras de indicador de pH -> Cada radiofármaco possui seu pH específico. O pH é
muito importante pois pode mudar completamente a farmacocinética do radiofármaco. ->
Importante para a distribuição do radiofármaco pelo organismo.
2. Pureza Radioquímica: Serão aplicados os mesmo conceitos de anteriormente, mas dessa vez
serão 3 espécies analisadas, onde a espécie de interesse é o radiofármaco marcado,.
- Utiliza-se 2 fitas com solventes diferentes
- ocorre a migração das espécies químicas
- Na fita com acetona, o 99mTcO2 e o 99mTc migram no mesmo ponto da fita (origem = 0.0) e
99mTcO4- migra para o segundo ponto (front = 0.9-1.0)
- Retira a fita da cuba, aguarda secar e cortar na altura conforme indicado na bula
- Retira o fragmentos e coloca em tubos separados e devidamente identificados para
contagem da atividade no curiômetro
- Com o Solvente NaCl 0,9% o 99mTc e o 99mTcO4- migram para o mesmo ponto (front =
0.9-1.0) enquanto o 99mTcO2 migra para o mesmo ponto da fita (origem = 0.0)
- Fazer os mesmos procedimento de retirar a fita da cuba, aguarda secar e cortar na altura
conforme indicado na bula e depois, colocar os fragmentos em tubos separados e
devidamente identificados e levar para contagem da atividade no curiômetro
- Feito isso, deve-se quantificar a pureza do radiofármaco a partir do cálculo das impurezas.
Contagem da atividade do fragmento 1 (99mTcO2) da fita com NaCl 0,9% ou Contagem da
atividade do fragmento 2 (99mTcO4-) da fita com Acetona ÷ pela soma da fita com o solvente
usado × 100 (achar a porcentagem)
- Fazer a contagem separadamente de cada impureza
Para calculo da pureza: % PR = 100- (% 99mTcO4- + %99mTcO2)
Impurezas radioquímicas: tem origem na decomposição dos radiofármacos, devido à ação do
solvente, temperatura, pH, luz, presença de agentes oxidantes ou redutores e radiólise
----> estabilidade de marcação
RESUMO
Tipos de impurezas Efeitos Métodos de Detecção
Radionuclídica 99Mo Aumento de dose radiação Calibrador de dose
Radioquímica
99mTcO4- (livre)
99mTcO2 (colóide)
Baixo rendimento de marcação
Baixa qualidade de imagem Cromatografias
Química Al3+ Baixo rendimento de marcaçãoBaixa qualidade de imagem
Colorimetria
Espectrometria