Aula 5 Medicina Nuclear

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DESCRIÇÃO
Estudo sobre equipamentos em medicina nuclear, aquisição de imagens e reconhecimento dos
radionuclídeos utilizados nas práticas.
PROPÓSITO
Compreender os processos de formação da imagem e conhecer os equipamentos utilizados
nas modalidades PET e SPECT da medicina nuclear.
OBJETIVOS
MÓDULO 1
Reconhecer as metodologias de aplicação dos radionuclídeos e radiofármacos utilizados para
estudo e tratamento do corpo humano
MÓDULO 2
Identificar os principais equipamentos utilizados em medicina nuclear e os sistemas de
detecção das radiações ionizantes
MÓDULO 3
Descrever o funcionamento da gama-câmara e seu sistema de detecção
MÓDULO 4
Descrever a modalidade tomografia por emissão de pósitrons e seu princípio físico para
aquisição de imagens
INTRODUÇÃO
A Medicina Nuclear é a área do conhecimento que administra fontes de radiação abertas aos
pacientes para fins diagnósticos ou terapêuticos. Os radionuclídeos são incorporados ao órgão
de interesse e são eliminados naturalmente, pelo metabolismo do paciente.
Esses procedimentos necessitam de uma série de cuidados em relação à proteção radiológica.
Para isso, é necessário entender em detalhes como funcionam os procedimentos realizados,
qual instrumentação utilizar e qual é a diferença entre cada radionuclídeo e cada radiofármaco.
Quando se entende a lógica por trás de cada procedimento, a proteção radiológica se torna um
processo natural e maior segurança é agregada a cada procedimento realizado, tanto para o
paciente quanto para trabalhadores e indivíduos do público.
MÓDULO 1
Reconhecer as metodologias de aplicação dos radionuclídeos e radiofármacos
utilizados para estudo e tratamento do corpo humano
DEFINIÇÃO E BIODISTRIBUIÇÃO
Em medicina nuclear, os radionuclídeos (Elementos químicos radioativos.) devem chegar até
os órgãos de interesse para irradiá-los com objetivo de terapia ou para obter uma imagem
diagnóstica. É raro o caso em que um radionuclídeo por si só tenha essa afinidade com um
órgão especificamente.
É necessário o uso de substâncias que sejam absorvidas pelos órgãos de interesse e que
sejam capazes de “carregar” os radionuclídeos até esses órgãos. Essas substâncias são
chamadas de fármacos. Quando “carregam” um radionuclídeo, dizemos que elas estão
marcadas pelo radionuclídeo.
Um fármaco marcado pelo radionuclídeo é chamado de radiofármaco.
Os radiofármacos podem ser ingeridos pelo paciente, inalados ou injetados. Nem todo
radionuclídeo é compatível com determinado fármaco. A imagem relaciona alguns
radionuclídeos com os fármacos e com as regiões anatômicas compatíveis. Veja:
Biodistribuição dos radiofármacos.
É possível notar que um mesmo radionuclídeo pode ser utilizado com fármacos diferentes para
acessar órgãos diferentes.
EXEMPLO
O T99mc, quando utilizado com estanho coloidal, é adequado para imagens do fígado, mas
quando utilizado com Dextran 500, é mais adequado para vasos linfáticos.
Alguns radiofármacos são comercializados prontos para uso, necessitando apenas de
fracionamento para que a atividade da dose seja a mesma prescrita pelo médico. Outros
radiofármacos necessitam de uma série de procedimentos para a marcação, o que veremos a
seguir.
PREPARO DE RADIOFÁRMACOS
Por ser o radionuclídeo mais utilizado em medicina nuclear, geralmente, a maioria das
marcações é realizada com T99mc em um serviço. Então, utilizaremos esse radionuclídeo como
tema para preparo de radiofármacos.
Todo processo se inicia com a eluição do T99mc do gerador baseado em M99o. Após a
extração, o processo de marcação tem início, mas quanto de tecnécio é fornecido em
uma eluição?
CI
Curie (Ci) – unidade histórica da grandeza radiológica atividade, em homenagem à Marie
Curie. A unidade do Sistema Internacional é o Becquerel (Bq), 1Ci = 3, 7 × 1010Bq.
RESPOSTA
Os geradores de tecnécio são comercializados com atividades que variam de 300mCi de
M99o 250mCi T99mc , até 2400mCi de M99o 2000mCi T99mc . A seguir, apresentam-se os
fatores que são utilizados para o cálculo da atividade final de T99mc presente no eluato após
uma eluição.
Horas Fator Horas Fator Horas Fator
1 0,96 21 0,856 41 0,950
2 0,182 22 0,866 42 0,951
3 0,259 23 0,876 43 0,952
4 0,329 24 0,885 44 0,953
5 0,392 25 0,892 45 0,954
( ) ( )
6 0,449 26 0,899 46 0,955
7 0,500 27 0,906 47 0,956
8 0,546 28 0,911 48 0,956
9 0,587 29 0,917 54 0,959
10 0,625 30 0,921 60 0,961
11 0,658 31 0,925 66 0,962
12 0,689 32 0,929 72 0,962
13 0,716 33 0,932 78 0,963
14 0,740 34 0,935 84 0,963
15 0,762 35 0,938 90 0,963
16 0,782 36 0,941 96 0,963
17 0,800 37 0,943 112 0,963
18 0,816 38 0,945 118 0,963
19 0,831 39 0,947 124 0,963
20 0,844 40 0,948 130 0,963
Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem horizontal
Tabela: Dados para o cálculo da atividade do eluato.
Extraída de: GERADOR-IPEN-TEC: solução. Bula do profissional de saúde. Responsável
técnico Elaine Bortoleti de Araújo. São Paulo: Instituto Nacional de Pesquisas Nucleares, 2019,
p. 3.
HORA DE CALIBRAÇÃO
Momento em que foi realizada a medição da atividade inicial pelo fabricante.
Consideraremos como exemplo um gerador de 500mCi de T 99mc. A referência de horário
sempre é a hora de calibração fornecida pelo fabricante do gerador. Calcularemos a atividade
obtida na primeira eluição, 6h após o horário de referência.
Levando em conta o tempo de meia-vida do M 99o igual a 66h, 6h após a sua calibração
haverá 0, 9389 × 500mCi = 469,5mCi. O fator 0,9389 é calculado pela lei do decaimento para
o M 99o.
EXEMPLO
Podemos considerar outra situação como exemplo: se 4h após a primeira eluição for realizada
nova eluição, a atividade a ser obtida será 10h após o horário de referência. Nesse caso,
consideramos para o M99o 0, 9003 × 500mCi = 450, 15mCi (fator 0,9003 calculado pela lei
do decaimento). Também consideramos o crescimento do tecnécio durante essas 4h. Na tabela
anterior, obtemos o fator de 0,329 para 4h de crescimento. Sendo assim, o eluato terá atividade
final dada por 450, 15 × 0, 329 = 148, 10mCi.
A seguir, podemos ver fármacos utilizados em medicina nuclear que, após o procedimento de
marcação, se transformam em radiofármacos. Um deles é o ácido medrônico (MDP) marcado
com T99mc, utilizado principalmente na realização de cintilografia óssea para avaliações
oncológicas.
Foto: CAMARGO, 2015, p. 34.
Embalagem dos fármacos MIBI, DMSA, MDP e DTPA.
Em medicina nuclear, o termo dose é diretamente relacionado à atividade do radiofármaco.
No caso do MDP, por exemplo, a indicação de dose para adultos é de 8 a 30mCi. O processo
de preparo do MDP com T99mc é simples e pode ser resumido nas seguintes etapas:
ETAPA 01
ETAPA 02
ETAPA 03
ETAPA 04
ETAPA 05
ETAPA 01
Colocar o MDP na blindagem — é necessário aguardar o fármaco atingir a temperatura
ambiente (15 a 30°C).
ETAPA 02
Diluir a solução de pertecnetato de sódio (T99mc), utilizando solução de cloreto de sódio a
0,9%.
ETAPA 03
Adicionar 3 a 5ml de solução injetável de pertecnetato de sódio (T99mc) com atividade máxima
de 250mCi.
ETAPA 04
Aguardar 10min.
ETAPA 05
Realizar os testes de controle da qualidade para garantir a pureza do radiofármaco.
Devemos lembrar que o pertecnetato de sódio T99mc mencionado no procedimento descrito
acima é extraído pelo processo de eluição.
Cada radiofármaco necessita de um processo de marcação específico, entretanto, alguns
fármacos são comercializados com apresentação semelhante. Por exemplo, MDP, DMSA
(ácido dimercaptosuccínico), MIBI (sestamibi), Dextran 500 e DTPA (ácido
dietilenotriaminopentacético) são apresentados liofilizados para marcação com T99mc. Sendo
( )
assim, os processos de marcação de cada um desses fármacos são muito semelhantes ao
procedimento descrito acima.
RADIOFARMÁCIA
Radiofarmácia é o ramo da ciência farmacêutica destinado aos radiofármacos. Nesse ramo,
podemos incluir as seguintes práticas:
PRODUÇÃO
ELUIÇÃO
FRACIONAMENTO
CONTROLE DA QUALIDADE
PESQUISA E DESENVOLVIMENTO, ENTREOUTRAS.
Também é o nome do espaço físico onde se desenvolvem as práticas de radiofarmácia.
Quando falamos sobre o espaço físico, podemos dividir a radiofarmácia em três classificações:
RADIOFARMÁCIA INDUSTRIAL
RADIOFARMÁCIA CENTRALIZADA
RADIOFARMÁCIA HOSPITALAR
Na radiofarmácia industrial estão os reatores, aceleradores e geradores que produzem os
radionuclídeos e toda estrutura necessária para fazer a marcação. Essas práticas devem ser
assistidas por sistemas que garantam a qualidade do radiofármaco produzido.
A radiofarmácia centralizada é responsável por distribuir o radiofármaco para determinada
região.
A radiofarmácia hospitalar recebe o radiofármaco da radiofarmácia industrial ou da
centralizada e é responsável pela manipulação, incluindo marcação e fracionamento do
radiofármaco. Nela, são preparadas as doses para uso individual em cada paciente.
EXEMPLO
No Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN), localizado na cidade do Rio de
Janeiro, existe um cíclotron que produz F18. No mesmo local de produção, esse radionuclídeo
é utilizado para marcar uma molécula de desoxiglicose, produzindo o radiofármaco
fluorodesoxiglicose (FDG). A farmácia do IPEN é industrial, sendo o FDG distribuído para as
farmácias hospitalares, que farão seu fracionamento de acordo com a prescrição de cada
paciente.
Outro exemplo é com o cloreto de rádio 223. Ele é produzido na Noruega e vendido no Brasil
pela empresa Bayer com o nome de Xofigo. Na Noruega está a farmácia industrial, mas a
farmácia centralizada está no Brasil, distribuindo para as farmácias hospitalares.
Boas práticas em radiofarmácia incluem principalmente a eluição, a marcação e o
fracionamento. Também são necessários os testes de pureza radioquímica e pureza
radionuclídica.
SAIBA MAIS
Em 1977, foi publicado o Decreto n. 79094, que submete ao Sistema de Vigilância Sanitária
todos os medicamentos produzidos no Brasil, isso inclui os radiofármacos. Dentre o conjunto
de medidas que deverão ser adotadas, está a verificação da qualidade de cada lote produzido.
Em relação aos testes da qualidade, devem ser verificados os seguintes aspectos:
ESTERILIDADE
O radiofármaco deve ser estéril, ou seja, livre de organismos viáveis. A radiofarmácia deve ser
sempre limpa e todos os equipamentos e instrumentos utilizados em suas práticas devem ser
esterilizados.
APIROGENIA
O radiofármaco deve ser apirogênico, ou seja, livre de pirogênicos. Pirogênicos são os
produtos ou resíduos do metabolismo de microrganismos. Sendo assim, no radiofármaco não
pode haver microrganismos, nem a presença de vestígios deixados por eles.
ATOXIDADE
O radiofármaco deve ser atóxico, ou seja, livre de substâncias que possam agredir o organismo
sem que lhe retorne algum benefício.
ISOTONICIDADE
A qualidade de ser isotônico significa que a concentração de substâncias presentes são as
mesmas existentes no corpo humano.
NÍVEL DE PH ADEQUADO
O potencial de hidrogênio mede o grau de acidez de uma substância. O radiofármaco muito
ácido ou muito básico traria danos ao paciente.
ISENÇÃO DE IMPUREZAS
Qualquer substância que não tenha função direta no radiofármaco não pode estar presente em
quantidades significativas.
ISENÇÃO DE MATERIAL PARTICULADO
O radiofármaco deve ser uma substância homogênea, livre de partículas em suspensão.
TESTE DE PUREZA
Todos os radiofármacos devem ser submetidos à análise de pureza antes da administração ao
paciente. O radionuclídeo só terá utilidade se estiver corretamente marcado no fármaco.
Quando existe a pureza radioquímica, significa que o fármaco foi marcado corretamente, isto é,
não existe quantidade significativa de radionuclídeo livre junto ao radiofármaco. O radiofármaco
será assimilado na região de interesse clínico, mas o radionuclídeo livre não será.
A pureza radionuclídica significa que, além do radionuclídeo de interesse, não existem outros
radionuclídeos em quantidades significativas junto ao radiofármaco.
T99C
A ausência do “m” de metaestável indica que houve decaimento de T99mc para T99c, por
meio da emissão gama.
EXEMPLO
Após fazer a eluição do T99mc, pequenas quantidades de T99c e de M99o são encontradas na
solução salina. Os radionuclídeos T99c e M99o puros reduzem a qualidade da imagem caso
estejam presentes em grandes quantidades, uma vez que aumentam a intensidade da radiação
de fundo. Lembre-se de que utilizamos T99mc, e não o T99c.
ATIVÍMETRO
Equipamento pertinente à radiofarmácia, responsável pela medição da atividade (dose)
da amostra radioativa (radionuclídeo e/ou radiofármaco). Será mais detalhado no módulo
2.
Uma forma de testar a pureza radioquímica é utilizando a técnica de cromatografia de
camada delgada (CCD). O material utilizado é bastante simples, consistindo em papel
absorvente Whatman, acetona pura como solvente e o ativímetro do próprio serviço. O teste é
baseado na difusão das substâncias através do papel e na atividade medida em cada pedaço
de papel.
Por exemplo, para o MDP podemos resumir o procedimento da seguinte forma:
Teste de pureza para o MDP
Passo
1
Preparam-se duas tiras de papel absorvente, uma com 1cm de largura e
8cm de altura, e a outra com 1,5cm de largura e 12,5cm de altura.
Passo
2
Na tira menor, a 1cm de sua base, aplica-se com uma agulha fina uma
pequena gota da solução a ser testada (o radiofármaco pronto para uso).
Passo
3
Na tira maior, a 1,5cm de sua base, aplica-se com uma agulha fina uma
pequena gota da solução a ser testada (o radiofármaco pronto para uso).
Passo
4
Aplica-se uma pequena camada de acetona na fita menor e, em seguida, a
fita é colocada na posição vertical em um recipiente fechado.
Passo
5
Aplica-se uma pequena camada de solução de NaCl 0,9% na fita maior e,
em seguida, a fita é colocada na posição vertical em um recipiente fechado.
Passo
6
Após o tempo de espera, a fita menor é cortada a 4cm da base e a maior a
7cm da base.
Passo
7
Utilizando um ativímetro, as atividades de cada pedaço das fitas são
medidas.
Passo
8
Calcula-se o percentual de atividade (A%) dos pedaços cortados em relação
ao tamanho total de suas respectivas tiras, ou seja, o percentual do pedaço
de 4cm em relação à fita de 8cm e o percentual do pedaço de 7cm em
relação à fita de 12cm.
Passo
9
Calcula-se a pureza radioquímica da seguinte forma: pureza =
100 - A1 % - A2 % . A pureza radioquímica deverá ser maior ou igual a
90%.
Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem horizontal
Outro teste importante é o de pH. Se a solução preparada estiver muito ácida ou muito básica,
poderá trazer danos à saúde do paciente. O teste de pH pode ser realizado com um kit próprio,
no qual tirinhas de papel são comparadas a uma escala colorida ou com aparelho eletrônico
dedicado.
CAMADA SEMIRREDUTORA
Espessura de determinado material para atenuar a intensidade de um feixe com
determinada energia à metade.
TESTE DE AVALIAÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE M99O
NO ELUATO DE T99MC
Utilizando materiais bem simples, é possível realizar a avaliação da quantidade de M99o nos
radiofármacos já preparados. São utilizados um ativímetro, uma amostra do radiofármaco ou do
eluato e um castelo de chumbo capaz de atenuar a radiação do M99o em uma camada
semirredutora (CSR). O castelo de chumbo é suficiente para atenuar totalmente a radiação
proveniente do tecnécio, mas apenas a metade da radiação proveniente do molibdênio. O
procedimento é o seguinte:
Ajusta-se a janela de medição do ativímetro para M99o e em seguida é medida a atividade
AMo da amostra dentro do castelo de chumbo.
Depois, retira-se a amostra do castelo de chumbo e ajusta-se a janela de medição do
ativímetro para T99mc e mede-se a atividade da amostra (ATc) sem o castelo de chumbo.
A concentração percentual de M99o será dada por: C % = 200 ×
AMo
ATc
.
No Brasil, não existem limites estabelecidos para esse teste. Entretanto, podemos utilizar o
limite estabelecido pela Agência Internacional de Energia Atômica (IAEA - InternationalAtomic
Energy Agency). Assim, a concentração percentual (C%) não deverá ser superior a 0,015%.
CARACTERÍSTICAS ESSENCIAIS DE UMA
RADIOFARMÁCIA
As dependências das radiofarmácias devem ser pensadas de forma que seja possível a
manipulação correta e segura dos radiofármacos. Toda instrumentação necessária à
manipulação deverá estar presente. Também são indispensáveis os cuidados com as
superfícies, que deverão ser de fácil descontaminação.
( )
Foto: Giovane de Jesus Teixeira
Capela para manipulação dos radionuclídeos e/ou radiofármacos. Os objetos amarelos são
castelos para transporte de seringas com radiofármacos preparados para administração.
Deverá haver blindagens suficientes para garantir a manipulação segura dos radiofármacos,
blindagens adequadas para o transporte dos radiofármacos (castelos) até o local onde serão
utilizados, blindagens para armazenamento dos radionuclídeos e local blindado adequado para
descarte de materiais contaminados (rejeitos radioativos), separando-os de acordo com o
radionuclídeo contaminante.
Foto: Giovane de Jesus Teixeira
Depósito de rejeitos.
PANCAKE
Detector Geiger-Müller com janela terminal específica para verificação de superfícies.
Destacamos a seguir alguns itens importantes acerca da estrutura e das ferramentas nas
dependências das radiofarmácias:
A radiofarmácia deve estar próxima
à sala de administração de
radiofármacos, para evitar a
circulação de material pelo serviço.
Local de guarda de material radioativo
devidamente blindado, que deve ser mantido
trancado para evitar acesso indevido.
Bancadas feitas com material liso,
não poroso, lavável e de fácil
descontaminação. Deverão estar
cobertas com plástico e papel
absorvente. Dessa forma, um
derramamento leve pode ser
facilmente resolvido pela troca do
material de cobertura da bancada.
Pia com profundidade de 40cm, dotada de
torneira que possa ser aberta e fechada sem
utilizar as mãos. A pia deve ser funda para
que seja possível lavar os objetos
contaminados sem que os respingos se
espalhem pelo ambiente. Da mesma forma,
as mãos podem estar contaminadas e abrir a
torneira utilizando-as seria uma forma de
contaminar a torneira, podendo contaminar
outras pessoas.
Piso liso, impermeável, sem
emendas, com cantos arredondados,
facilitando a descontaminação caso
se derrame material radioativo sobre
ele.
Depósito de rejeitos que permita a separação
de rejeitos considerando o radionuclídeo
contaminante e o tipo de material.
Ativímetro, para uso nas
preparações e nos testes de
contaminação.
Sonda de superfície (pancake), para
investigar possíveis contaminações.
Sinalização na porta de entrada com
o símbolo internacional de radiação
ionizante, lista de radionuclídeos
presentes e suas respectivas
atividades, nome e telefone dos
responsáveis pelo serviço e pela
proteção radiológica.
Instruções e procedimentos de emergência
fixados nas paredes internas da
radiofarmácia.
Capela com exaustão e blindagem e
demais blindagens para a
manipulação de materiais
radioativos.
Vestimentas de proteção individual, incluindo
sapatilha, avental, touca e luvas descartáveis.
Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem horizontal
BIODISTRIBUIÇÃO DOS RADIOFÁRMACOS
Agora, o professor Giovane Teixeira falará um pouco mais sobre a biodistribuição dos
radiofármacos.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. A RADIOFARMÁCIA INDUSTRIAL ESTÁ RELACIONADA AO LOCAL
ONDE SÃO PRODUZIDOS RADIONUCLÍDEOS EM ESCALA INDUSTRIAL.
ELA É RESPONSÁVEL PELA DISTRIBUIÇÃO
A) para radiofarmácias centralizadas e farmácias de bairro.
B) apenas para farmácias hospitalares.
C) para farmácias hospitalares e farmácias centralizadas.
D) para radiofarmácias centralizadas e radiofarmácias hospitalares.
E) apenas para radiofarmácias centralizadas.
2. O MESMO RADIONUCLÍDEO PODE SER UTILIZADO PARA IMAGENS DE
ÓRGÃOS DIFERENTES, DESDE QUE
A) utilizado puro.
B) utilizado como solução salina.
C) seja o tecnécio.
D) utilizado marcando o fármaco correspondente ao órgão que se deseja estudar.
E) não seja o tecnécio.
GABARITO
1. A radiofarmácia industrial está relacionada ao local onde são produzidos
radionuclídeos em escala industrial. Ela é responsável pela distribuição
A alternativa "D " está correta.
A produção em escala industrial pode ser distribuída diretamente à radiofarmácia hospitalar, ou
então passar por uma radiofarmácia centralizada para posterior distribuição às farmácias
hospitalares.
2. O mesmo radionuclídeo pode ser utilizado para imagens de órgãos diferentes, desde
que
A alternativa "D " está correta.
Cada radiofármaco possui afinidade com um órgão específico em função de suas
características químicas. Por exemplo, o radiofármaco T99mc - MDP é utilizado na cintilografia
óssea, pois o MDP (ácido medrônico) é captado pelos ossos, levando consigo o T99mc.
MÓDULO 2
Identificar os principais equipamentos utilizados em medicina nuclear e os sistemas
de detecção das radiações ionizantes
DETECTORES GASOSOS
São detectores nos quais dois eletrodos polarizados opostamente por uma tensão elétrica
contínua estão em uma atmosfera gasosa e um gás é utilizado como sensor. Quando a
radiação ionizante interage com o gás, provoca sua ionização e cargas elétricas surgem nos
eletrodos como consequência, gerando um pulso.
TEMPO DE DETECÇÃO
É o tempo que demora para uma partícula ser detectada, ou seja, para formar um pulso.
TEMPO MORTO
É chamado tempo morto o intervalo de tempo necessário entre a formação de um pulso e
o sistema estar pronto para detectar outro pulso.
O tempo de resposta de qualquer sistema de detecção é o tempo de detecção somado ao
tempo morto
Os detectores gasosos funcionam, basicamente, contabilizando a carga elétrica detectada por
seus eletrodos. A intensidade da tensão elétrica aplicada nos eletrodos modifica totalmente o
comportamento do detector. Adiante, o gráfico mostrará o efeito dessa tensão. Ignoraremos a
influência da composição do gás, da temperatura e da pressão, variando apenas a tensão
elétrica.
Gráfico: Curva de polarização de detectores gasosos. A região de saturação Iônica é
utilizada pelas câmaras de ionização. A região Geiger-Müller é utilizada por detectores com o
mesmo nome.
Extraído de: TAUHATA et al., 2013, p. 136.
Podemos perceber no gráfico que o eixo Y se refere à intensidade do pulso elétrico gerado pela
ionização do gás quando interage com a radiação. O eixo X representa a tensão elétrica
aplicada entre os eletrodos.
Na região de saturação iônica, podemos perceber que o pulso elétrico sempre será
aproximadamente constante para dada faixa de tensão. É a região de trabalho das câmaras de
ionização. Isso confere a elas grande estabilidade e precisão, uma vez que a resposta não se
altera quando a tensão elétrica varia.
A constância no pulso permite que as câmaras de ionização atinjam a estabilidade muito
rapidamente, o que reduz seu tempo de resposta. Outra vantagem das câmaras de ionização é
que conseguem funcionar em campos de radiação ionizante com valores de fluência muito
altos. Esses detectores devem possuir o volume sensível adequado para o campo de radiação
que se deseja medir.
Ainda observando o gráfico anterior, dessa vez na região Geiger-Müller, percebemos que não
existe constância no pulso. Variando-se a tensão elétrica, o pulso também varia e isso faz com
que os detectores Geiger-Müller possuam grande incerteza na medição.
Em compensação, nessa região ocorre o chamado efeito avalanche. Esse efeito faz com que
uma pequena quantidade de radiação, que gera um pulso com baixa intensidade, resulte em
uma amplitude de pulso muito grande. São detectores com alta sensibilidade, mas o efeito
avalanche também lhes proporciona grandes tempos de resposta.
O efeito avalanche é particularmente inconveniente quando se realiza medições com campos
de radiação ionizante com valores de fluência muito grandes. O detector satura de forma muito
rápida, impossibilitando a monitoraçãoda dose.
CONTADOR GEIGER-MÜLLER
Em medicina nuclear, as fontes são abertas e, portanto, podem contaminar as superfícies.
Como parte do Programa de Garantia da Qualidade (PGQ), a monitoração das superfícies com
possibilidade de contaminação deve ser realizada com o uso de um detector Geiger-Müller do
tipo pancake .
Foto: Giovane de Jesus Teixeira.
Pancake Geiger-Müller
Cada partícula de radiação ionizante detectada gera um pulso no detector. A taxa de partículas
detectadas é registrada pelo equipamento e a unidade é de contagens por segundo ou
contagens por minuto.
As imagens mostram detectores Geiger-Müller para medição de equivalente de dose ambiente,
também chamados de monitor de ambiente. Os monitores de ambiente são particularmente
úteis em medicina nuclear na monitoração de pacientes durante a internação para terapia.
Foto: Shutterstock.com
Detector Geiger-Müller na configuração de monitor de dose com mostrador analógico.
Foto: Shutterstock.com
Detector Geiger-Müller na configuração de monitor de dose com mostrador digital.
VOCÊ CONHECE AS VANTAGENS E AS
DESVANTAGENS DOS DETECTORES GEIGER-
MÜLLER?
Vantagem Desvantagem
VANTAGEM
Os detectores Geiger-Müller possuem a vantagem de serem muito sensíveis e, por isso,
ideais para detectar contaminação. Outra vantagem é a diversidade de radiações
ionizantes que podem detectar, tais como α, β, γ e X.
DESVANTAGEM
As maiores desvantagens desses detectores são o alto tempo de resposta, cerca de 20s
ou mais, e o nível de incerteza em suas medições, que pode chegar a 20%.
ATENÇÃO
O uso de qualquer instrumento de medição está associado a uma calibração e no caso do
Geiger-Müller não é diferente. A cada dois anos, é necessário que seja realizada a calibração
desses detectores. A calibração é a verificação das leituras realizadas pelo instrumento em
relação a um padrão. O Geiger-Müller é calibrado com uma fonte padrão de césio 137 (C137s).
No Brasil, o procedimento deve ser realizado por um laboratório acreditado pelo Instituto
Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (INMETRO).
ATIVÍMETRO
O ativímetro, também chamado de calibrador de dose ou curriômetro, é o equipamento
utilizado para determinar a atividade em uma amostra contendo determinado radionuclídeo. É
utilizado para preparar as doses de radiofármacos que serão administrados aos pacientes de
acordo com a prescrição. Também é utilizado para determinar a atividade em uma amostra
contaminada.
Como pode ser visto, o ativímetro é composto por uma câmara de ionização do tipo poço, na
qual são inseridos os materiais cuja atividade se deseja determinar.
Foto: Romainbehar / Wikimedia Commons / Domínio Público
Ativímetro. O cilindro à direita é a câmara de ionização tipo poço onde se colocam as
amostras.
Os ativímetros necessitam de verificação periódica. A avaliações da qualidade devem abordar
os seguintes aspectos (CNEN, 2013):
REPETIBILIDADE
Teste realizado na aceitação do equipamento, após manutenção ou quando os valores
estiverem fora do intervalo de tolerância em relação ao de referência. São utilizadas fontes
padronizadas contendo diferentes radionuclídeos, constando pelo menos dois dos três listados
a seguir: bário 133 (B133a), césio 137 (C137s) e cobalto 57 (C57o).
AJUSTE DO ZERO
Verificação do valor zero diariamente caso o equipamento permita.
RADIAÇÃO DE FUNDO
Verificação da radiação de fundo diariamente, cujo valor pode variar até 20%.
ALTA TENSÃO
Teste realizado diariamente, quando o equipamento possuir essa função. A tensão não deverá
variar mais do que 1%.
EXATIDÃO E PRECISÃO
Verificação semestral do valor da atividade das fontes padrão. A exatidão não deve variar mais
do que 10% e a precisão deve variar no máximo 5%.
TESTE DE GEOMETRIA
Verificação anual do fator de calibração utilizando recipientes com formatos diferentes usados
normalmente no serviço. O fator de calibração para cada um é avaliado, verificando se está
correto.
TESTE DE LINEARIDADE
Verificação anual do valor das medições realizadas utilizando uma fonte com meia-vida curta,
testando se o valor mantém uma variação de até 10%.
DETECTORES POR CINTILAÇÃO
Alguns materiais emitem luz na presença de radiação eletromagnética ionizante. Cintilação é a
emissão de luz que, no nosso caso, é induzida por um fóton de radiação ionizante (raios X,
radiação gama).
O conceito básico de um detector por cintilação é converter o sinal que chega por meio de
radiação ionizante em luz e, posteriormente, submeter essa luz a um tubo fotomultiplicador.
Esse tubo converte o sinal luminoso em um pulso elétrico e o intensifica. Ao final do processo,
teremos um sinal elétrico com grande intensidade, que será processado da forma que for mais
conveniente.
Imagem: Harp / Wikimedia Commons / Domínio Público
Sistema de cintilação e fotomultiplicadora.
A imagem é um esquema de funcionamento do sistema de cintilação. Um cristal cintilado capta
um fóton gama ou X e emite um fóton de luz. Esse fóton de luz é direcionado ao tubo
fotomultiplicador. Tubos fotomultiplicadores reais podem ser observados a seguir.
Foto: Shutterstock.com
Tubo fotomultiplicador
Foto: Philipp Bielefeldt / Wikimedia Commons / CC BY-SA 4.0
Tubo fotomultiplicador
No interior do tubo, o fóton encontra o fotocátodo, que o absorve e emite elétrons. Esses
elétrons são direcionados a uma série de estruturas chamadas dínodos. Para cada elétron que
chega a um dínodo, são emitidos vários outros. Aos poucos, a cada dínodo, a quantidade de
elétrons vai aumentando, até chegar a uma quantidade enorme de elétrons no anodo, que está
no final do tubo.
O sinal que chega no cristal com pouca intensidade sai do tubo com altíssima intensidade e,
em seguida, é processado pela eletrônica do sistema.
Vantagens
As maiores vantagens dos detectores por cintilação são a alta sensibilidade e a grande
precisão.
Desvantagens
As maiores desvantagens são seu alto custo e a fragilidade do cristal.
Alguns equipamentos em medicina nuclear operam com sistema de cintilação. A grande
sensibilidade do sistema permite que a quantidade de radiofármaco administrada ao paciente
possa ser reduzida, assim como o tempo de aquisição dos dados.
Após todas as etapas descritas até aqui, o sinal eletrônico ainda precisa ser processado. Se for
em um sistema para realização de imagens diagnósticas, haverá diversas fotomultiplicadoras
associadas a um cristal cintilador de tamanho grande. Esses sinais deverão ser processados
por um computador, que irá construir a imagem final. Se for em um sistema que possui apenas
uma fotomultiplicadora, dedicado a contagens de pulsos, como uma sonda de captação, o sinal
é processado por um circuito eletrônico.
Independentemente da aplicação, cada fotomultiplicadora necessita de um circuito chamado
pré-amplificador para que funcione corretamente. O pré-amplificador faz o acoplamento
eletrônico entre a fotomultiplicadora e os circuitos subsequentes, em um processo conhecido
como casamento de impedância.
O pré-amplificador também está associado a um ganho na intensidade do sinal. Essa
característica é muito importante. Em sistemas de contagem de pulsos, o ajuste do ganho do
pré-amplificador está diretamente ligado à calibração do equipamento. Qualquer alteração
nesse ganho altera o valor da leitura.
Já em sistemas de imagem, que chegam a possuir dezenas de tubos fotomultiplicadores, cada
tubo deverá ter o ganho de seu pré-amplificador ajustado para fornecer uma uniformidade na
detecção da radiação.
EXEMPLO
Os equipamentos de cintilografia (SPECT, de single photon emmission computadorized
tomography ), também conhecidos como gama-câmaras, possuem um arquivo em seu
computador de controle, no qual consta uma tabela com os valores de ajuste de ganho para
cada uma de suas fotomultiplicadoras. Assim, cada vez que um pré-amplificador necessitar ser
substituído, essa tabela deverá ser ajustada.
No SPECT, se o ganho de um dos seus pré-amplificadores for muito superior aos demais,formará uma mancha na imagem, indicando de forma incorreta que existe maior concentração
de radionuclídeo naquela posição especificamente. Caso contrário, se o ganho for ajustado
para um valor menor, também formará uma mancha que, nesse caso, indicará incorretamente
uma menor quantidade de radionuclídeo naquela posição específica.
Imagem: Shutterstock.com
SONDA DE CAPTAÇÃO
Captação é o percentual de determinada dose de radiofármaco que um órgão consegue
assimilar. É uma informação fundamental para que o médico faça a correta prescrição da dose
terapêutica.
A maior parte dos serviços de medicina nuclear que realizam terapia no Brasil o faz apenas
com o iodo 131 (I131). Isso significa que a terapia mais realizada é a de tireoide.
A tireoide capta mais de 90% de todo o iodo que ingerimos, o que torna o I131, na forma de
iodeto de sódio, perfeito para essa forma de terapia. Basicamente, a terapia de tireoide
consiste em dois tratamentos:
Tratamento de hipotireoidismo
Ablação de remanescente de tireoide após tireoidectomia total
Imagem: Shutterstock.com
A tireoide possui a função de produzir dois hormônios, a triiodotironina (T3) e a tiroxina (T4).
Esses hormônios regulam o metabolismo do organismo, no entanto, em algumas pessoas, eles
são produzidos em quantidades excessivas, o que caracteriza o hipertireoidismo.
O tratamento para hipertireoidismo consiste em reduzir a atividade da tireoide. O paciente,
após o tratamento, adquire hipotireoidismo, passando a produzir quantidade de hormônio
insuficiente. O hipotireoidismo é facilmente tratado com o uso de hormônios sintéticos.
SAIBA MAIS
A redução da atividade da tireoide ocorre porque as partículas β- emitidas pelo I131 destroem
algumas células da tireoide. Essas partículas têm o alcance de apenas poucos milímetros, o
que limita a ação do tratamento à região de captação. Daí a importância em se conhecer o
percentual de captação da tireoide, pois a dose correta de radiofármaco é decisiva para o
sucesso da terapia.
Em alguns casos de câncer de tireoide, é indicada a tireoidectomia total, isto é, a remoção
cirúrgica da tireoide. Entretanto, sempre restam remanescentes de tireoide que precisam ser
eliminados. São os casos para os quais é indicada a terapia com I131 para ablação do
remanescente de tireoide.
A terapia de ablação necessita de doses de radiofármacos consideravelmente maiores.
Enquanto o tratamento de hipertireoidismos utiliza atividades tipicamente de 20mCi, a ablação
utiliza tipicamente 300mCi. Essas doses variam de acordo com o valor da captação, entre
outros critérios clínicos.
SAIBA MAIS
Por isso, é necessário que o paciente que faz o tratamento de ablação fique em isolamento em
um quarto do hospital devidamente preparado para essa finalidade. A Comissão Nacional de
Energia Nuclear (CNEN) determina que a liberação do paciente em terapia ocorra somente
quando a taxa de equivalente de dose direcional for menor do que 0,03mSv/h a uma distância
de 2m do paciente.
A sonda de captação, também chamada de cintígrafo linear, é um detector de radiação por
cintilação. Com a sonda, é possível determinar a captação de I131 pela tireoide, por exemplo.
Para evitar os efeitos da radiação β - , pode ser utilizado o l123, pois é um emissor gama (γ)
puro. Isso reduz a dose de radiação absorvida pelo paciente e favorece o processo de
detecção.
O método da sonda de captação possui quatro etapas:
ETAPA 01
ETAPA 02
ETAPA 03
ETAPA 04
ETAPA 01
É realizada uma contagem apenas da radiação de background (BG) por determinado tempo e
é determinada a taxa de contagem, por exemplo, contagem por minuto (CPM).
ETAPA 02
A dose a ser administrada (tipicamente 100μCi) é colocada em um simulador de pescoço e
servirá de referência para uma captação de 100%.
ETAPA 03
Descobre-se a contagem em uma região do corpo do paciente que não seja a tireoide, para
servir como se fosse o BG do corpo do paciente. Geralmente, é utilizada a coxa do paciente.
ETAPA 04
Determina-se a contagem na tireoide.
O valor da captação é obtido utilizando a seguinte equação:
CAPTAÇÃO % =
CPM DO ORGÃO - CPM DA COXA
CPM DO SIMULADOR - BG
× 100
Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Note que os valores de CPM da coxa e de BG são subtraídos dos valores de contagem do
órgão e do simulador respectivamente. Esse cuidado é necessário para que os dados de
captação reflitam apenas as quantidades presentes na tireoide e no simulador, e não a
quantidade no ambiente ou ainda distribuída pelo corpo do paciente.
EXEMPLO
Um paciente sofreu cirurgia de tireoidectomia total e agora, como parte do tratamento, é
indicada a terapia para ablação do remanescente da tireoide com I131. É necessário conhecer
qual é a capacidade de captação de iodo do remanescente de tireoide para que a dose seja
corretamente prescrita.
O exame de captação forneceu os seguintes resultados:
contagem na coxa igual a 18cpm;
contagem no simulador igual a 402cpm;
contagem de BG igual a 5cpm; e
contagem na tireoide igual a 48cpm.
A captação na tireoide será dada por:
CAPTAÇÃO % =
CPM DO ORGÃO - CPM DA COXA
CPM DO SIMULADOR - BG
× 100
Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Sendo assim, podemos substituir os valores:
CAPTAÇÃO % =
( 48 - 18 )
( 402 - 5 )
× 100
CAPTAÇÃO % = 7, 56 %
Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
ATENÇÃO
Outro cuidado também é necessário: manter iguais a distância entre o captador e a região
na qual a contagem está sendo realizada.
Ainda, é válido lembrar que o paciente deve fazer dieta com supressão de iodo alguns dias
antes de realizar a captação ou terapia. O iodo contido nos alimentos pode competir com a
captação do iodo administrado, levando a um resultado incorreto. A dieta garante que os
valores de captação estão corretos e que o radiofármaco será corretamente absorvido pela
tireoide.
Fonte: Shutterstock.com
Paciente posicionada no captador de tireoide
QUI-QUADRADO
Teste estatístico de distribuição utilizado para análises quantitativas.
SAIBA MAIS
A sonda de captação deve estar submetida a controles da qualidade periódicos. A legislação
brasileira (CNEN, 2013) estabelece que o teste do qui-quadrado deverá ser realizado
semestralmente e os valores obtidos devem estar entre 5% e 95%.
DETECTORES UTILIZADOS EM MEDICINA
NUCLEAR
O professor Giovane Teixeira abordará a utilização dos detectores em medicina nuclear.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. O ATIVÍMETRO POSSUI SEU FUNCIONAMENTO BASEADO EM UM
DETECTOR DO TIPO
A) gasoso.
B) líquido.
C) Geiger-Müller.
D) cintilador.
E) sólido.
2. UMA CINTILOGRAFIA DE TIREOIDE FOI REALIZADA PARA
DETERMINAR O VALOR DO PERCENTUAL DE CAPTAÇÃO. FORAM
ENCONTRADAS AS SEGUINTES CONTAGENS: 24CPM NA COXA, 12CPM
NO BG, 423CPM NO FANTOMA, 404CPM NA TIREOIDE. QUAL O
PERCENTUAL DE CAPTAÇÃO?
A) 96%
B) 93%
C) 90%
D) 10,8%
E) 11,8%
GABARITO
1. O ativímetro possui seu funcionamento baseado em um detector do tipo
A alternativa "A " está correta.
O ativímetro possui uma câmara de ionização do tipo poço, sendo assim, é um detector
gasoso.
2. Uma cintilografia de tireoide foi realizada para determinar o valor do percentual de
captação. Foram encontradas as seguintes contagens: 24cpm na coxa, 12cpm no BG,
423cpm no fantoma, 404cpm na tireoide. Qual o percentual de captação?
A alternativa "B " está correta.
Utilizando a seguinte equação:
CAPTAÇÃO % =
CPM DO ORGÃO - CPM DA COXA
CPM DO SIMULADOR - BG
× 100
Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Temos:
CAPTAÇÃO % =
( 404 - 24 )
( 423 - 12 )
× 100 = 92, 45 % ≅ 93 %
Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
MÓDULO 3
Descrever o funcionamento da gama-câmara e seu sistema de detecção
GAMA-CÂMARA
Também conhecida como câmara Anger, a gama-câmara é um equipamento capaz de
fornecer imagens tomográficas a partir de pacientes ao quais foramadministrados
radiofármacos emissores de radiação gama. Como uma forma de fazer referência à emissão
gama, diferenciando-se das modalidades que utilizam pares de fótons produzidos por
aniquilação, podemos ainda chamar o equipamento de tomógrafo computadorizado por
emissão de fóton único, SPECT. Esse equipamento necessita de um sistema de cintilação
para seu funcionamento, conforme veremos a seguir.
DETECTORES À CINTILAÇÃO
Um detector com esse sistema é composto por um cristal cintilador, um tubo fotomultiplicador e
um pré-amplificador. Basicamente:
A radiação gama é convertida em luz pelo cristal cintilador
Essa luz é convertida em elétrons pelo tubo fotomultiplicador
Que faz a multiplicação da quantidade de elétrons inicial
O sinal inicial adquire uma intensidade muito grande, sendo direcionado ao pré-amplificador.
Os equipamentos SPECT possuem um conjunto de diversos tubos fotomultiplicadores
dispostos lado a lado. Os tubos são associados a um único cristal cintilador e um colimador.
Esse conjunto forma uma cabeça da gama-câmara. Existem equipamentos com até três
cabeças, reduzindo o tempo de exame.
Imagem: Paulo Cesar Baptista Travassos.
Representação do esquema de detecção do SPECT.
Imagem: Shutterstock.com
Esquema de um equipamento SPECT com duas cabeças de detecção (superior e inferior
ao paciente).
O formato de cada tubo fotomultiplicador, assim como sua disposição espacial, é fundamental
para a uniformidade da imagem. A seguir, podemos ver alguns tipos de arranjos. Existem tubos
fotomultiplicadores com perfis hexagonal, quadrado, circular, entre outros.
FORMAS DIFERENTES DE FOTOMULTIPLICADORES EM
SPECT
Imagem: Paulo Cesar Baptista Travassos.
PERFIL CIRCULAR
Imagem: Paulo Cesar Baptista Travassos.
PERFIL QUDRADO
Imagem: Paulo Cesar Baptista Travassos.
PERFIL HEXAGONAL
Repare que os fotomultiplicadores com perfil circular permitem espaços vazios entre eles, o
que não acontece com os hexagonais e os quadrados.
Imagens: Shutterstock à esquerda. Philipp Bielefeldt / Wikimedia Commons / CC BY-SA 4.0 à
direita.
TUBOS FOTOMULTIPLICADORES
COLIMADORES
Os colimadores são estruturas removíveis que possuem o objetivo de diminuir os efeitos da
radiação espalhada na imagem. A próxima imagem mostra um esquema, no qual é possível
notar a posição do colimador. A vista lateral ampliada mostra as estruturas radiopacas que
bloqueiam a radiação espalhada. Apenas feixes de radiação paralelos ao colimador, ou que
possuem a mesma divergência que os colimadores divergentes, conseguem atingir o cristal de
cintilação.
Imagem: Paulo Cesar Baptista Travassos.
Desenho esquemático do colimador sendo destacado do sistema e depois girado, exibindo
sua lateral, e, no final, demonstração de sua estrutura interna composta por lâminas de material
radiopaco (em preto).
Os colimadores podem ser de alta ou de baixa resolução. A diferença consiste apenas na
quantidade de lâminas, maior no colimador de alta resolução, sendo utilizado quando se deseja
obter imagens com maior detalhamento. Quanto maior for o número de lâminas no colimador,
maior será sua atenuação da radiação, fazendo com que seja necessário aumentar o tempo de
aquisição da imagem.
Também existem colimadores convergentes, divergentes e pinhole. A imagem mostra cada um
deles. Os colimadores convergentes e os divergentes possuem melhor resolução no centro.
Imagem: Paulo Cesar Baptista Travassos. 
Imagem: Paulo Cesar Baptista Travassos.
Tipos de colimadores e suas vergências.
COLIMADOR PARALELO
COLIMADOR DIVERGENTE
COLIMADOR CONVERGENTE
COLIMADOR PINHOLE
COLIMADOR PARALELO
Não permite que feixes divergentes ou convergentes atinjam o cristal. A posição que cada raio
atinge o cristal corresponde à posição em que foi emitido a partir do paciente.
COLIMADOR DIVERGENTE
Permite que raios emitidos em determinado ponto no paciente atinjam pontos distintos no
cristal, sendo muito útil quando se deseja magnificação.
COLIMADOR CONVERGENTE
Permite que raios emitidos em diferentes pontos do paciente atinjam uma mesma região do
cristal, aumentando a nitidez da imagem.
COLIMADOR PINHOLE
É um colimador divergente com apenas uma pequena abertura circular. A palavra pinhole vem
do inglês pin hole , que pode ser traduzido como furo de agulha. Esse colimador é útil nas
ocasiões em que se deseja uma imagem estática, com a mínima contribuição de radiação
espalhada possível, por exemplo, em imagens de tireoide.
O pinhole tem como princípio básico a emissão de raios a partir de cada ponto do objeto
(paciente) para todas as direções, no entanto, apenas os raios que atingirem exatamente o furo
da câmara irão contribuir para a formação da imagem. Por efeito, a imagem formada é
invertida. A magnificação ou o aumento da imagem pode ser calculado da seguinte maneira:
Imagem: DrBob / Wikimedia Commons / Domínio Público
Câmara escura de orifício: mesmo princípio de funcionamento do colimador pinhole.
AUMENTO =
DISTÂNCIA DO COLIMADOR ATÉ O CRISTAL
DISTÂNCIA DO PACIENTE AO COLIMADOR
Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
ATENÇÃO
Como as imagens são digitais, permitindo sua fácil impressão em qualquer tamanho, esse
cálculo não é utilizado na prática. Ele serve apenas para mostrar que, quanto mais próximo o
paciente estiver do colimador pinhole, maior será o tamanho da imagem.
Portanto, na rotina de um serviço, é bom realizar esses exames sempre na mesma distância,
para que as imagens possam ser comparadas com maior facilidade, quando for o caso.
UTILIZAÇÃO DOS COLIMADORES
Para entender um pouco mais a respeito da detecção por coincidência e a utilização dos
colimadores, vamos ouvir o especialista Paulo Travassos.
CARACTERÍSTICAS DOS CRISTAIS DE
CINTILAÇÃO
O cristal de cintilação é o principal componente de um equipamento SPECT e ainda é o mais
caro. Em alguns casos, quando o cristal se danifica, sua troca é tão dispendiosa que se opta
pela substituição do equipamento inteiro.
A função do cristal é converter a radiação gama em luz visível por um processo chamado de
fotoluminescência.
Para compreender esse processo, é necessário entender o conceito de bandas de energia,
como veremos agora.
Quando pensamos em átomos isolados, o modelo de camadas eletrônicas funciona
perfeitamente. Um elétron possui a probabilidade de pertencer a determinada camada
eletrônica, ocupando um subnível de energia.
Quando temos muitos átomos próximos entre si, um elétron não pertence mais a um átomo
especificamente, mas sim ao conjunto de átomos. Então, o modelo de camadas eletrônicas
dá lugar ao modelo de bandas de energia.
Agora, um elétron possui determinada energia para ocupar um nível dentro de um conjunto de
estados energéticos possíveis. Se considerarmos determinado material, podemos definir três
bandas de energia:
BANDA DE VALÊNCIA
Onde estão os elétrons “presos” nas ligações atômicas.
BANDA PROIBIDA OU BAND GAP OU,
SIMPLESMENTE, GAP
Faixa de valores de energia que nenhum elétron pode adquirir.
BANDA DE CONDUÇÃO
Valores de energia necessários para que um elétron possa se deslocar livremente pelo
material.
Para efeitos práticos, as bandas de energia são definidas como faixas, onde o maior valor de
energia da banda de valência define a banda de valência e o menor valor da banda de
condução define essa banda, e os valores intermediários definem o gap . A imagem
demonstra essas faixas de energia para determinado material.
Imagem: Paulo Cesar Baptista Travassos.
Representação das bandas de energia.
No SPECT, a fotoluminescência ocorre quando um fóton gama transfere energia para um
elétron, energia suficiente para ele saltar da banda de valência para a banda de condução.
Pelo princípio de exclusão de Pauli, todos os estados de energia mais baixos devem estar
ocupados para que um estado mais alto seja ocupado. Assim, quando um elétron abandona a
banda de valência, outro elétron deverá ocupar seu lugar.
Conclui-se que um elétron da banda de conduçãodeverá perder energia para ocupar o estado
que ficou desocupado na banda de valência. Essa perda de energia é feita com a emissão de
um fóton, que possui energia em quantidade igual àquela que o elétron deverá perder. A menor
quantidade de energia possível é exatamente o valor do gap do material, vejamos:
Esquema simplificado da fotoluminescência
No caso dos cristais utilizados no SPECT, a energia do fóton emitido é compatível com o
espectro visível. Note no esquema anterior que existe um faixa de valores possíveis para a
emissão de energia. Essa faixa compreende o espectro de emissão de determinado material.
Na próxima imagem, temos o espectro de emissão de um cristal de iodeto de sódio, dopado
com tálio, onde podemos ver que a faixa de emissão ocorre entre 330nm e 550nm (nanômetros
– 10 - 9 metros), com maior intensidade para o comprimento de onda do azul, aproximadamente
430nm.
A diferença de energia entre o estado inicial e o estado final do elétron que sai da banda de
condução e vai para a banda de valência é igual à energia do fóton emitido, que pode ser
calculada por:
∆ E = H × Ν
Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Nessa fórmula, h é a constante de Planck e ν (Ni, letra do alfabeto grego que representa a
frequência) , a frequência da radiação emitida. Em termos de comprimento de onda
(λ (Lâmbda, letra do alfabeto grego que representa o comprimento de onda. ) ) e da
velocidade da luz (c), temos:
∆ E =
H × C
Λ
Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Gráfico: Espectro de cintilação do NaI(Tl): o eixo vertical corresponde à intensidade
(quantidade); o eixo horizontal, ao comprimento de onda emitido. Note que o comprimento de
onda mais emitido é em torno de 430nm, correspondendo ao espectro da cor azul.
Elaborado por: Roseane Bahiense
ATENÇÃO
Para ocorrer a excitação do elétron da banda de valência, esse elétron deverá absorver, no
mínimo, energia suficiente para vencer o gap do cristal. Deverá receber o valor de energia
referente ao gap mais a energia necessária para que ele atinja o nível mais alto da banda de
valência.
Após a luminescência, o sinal luminoso deverá ser captado pelo fotocátodo do tubo
fotomultiplicador. O fotocátodo possui um espectro de absorção, ou seja, determinados
comprimentos de onda são melhor absorvidos do que outros. Se tomarmos como exemplo o
espectro de emissão do NaI(Tl), o melhor tubo fotomultiplicador para esse cristal seria um com
espectro de absorção com pico próximo ao 430nm.
Imagem: CAMARGO, 2015.
Esquema de funcionamento do tubo fotomultiplicador
Repare que a luz emitida pelo cristal deve ser captada pelo fotocátodo. Nessa imagem, o cristal
possui o mesmo diâmetro do fotomultiplicador, mas no SPECT o cristal é grande o suficiente
para cobrir todos os fotomultiplicadores ao mesmo tempo.
O fotocátodo converte o sinal luminoso em elétrons, sendo direcionados a uma sequência de
dínodos. A interação com cada dínodo aumenta a quantidade de elétrons e no final o sinal é
muito mais intenso do que no início. Esse sinal é direcionado a um circuito pré-amplificador e
depois é processado por um computador, reunindo as informações de cada conjunto
fotomultiplicador, e a imagem é construída.
ANÁLISE DO ESPECTRO DE ENERGIA
Os sistemas de cintilação são eficientes para discriminar a energia dos fótons detectados. Em
linhas gerais, podemos dizer que, quanto maior for a energia do fóton gama detectado, maior
será a intensidade do sinal elétrico que sai do tubo fotomultiplicador. Com isso, os sistemas
eletrônicos do SPECT organizam os sinais detectados em canais, com cada canal
representando uma faixa de energia detectada.
Assim, podemos obter um gráfico do número de contagens para cada canal de energia, isto é,
a quantidade de fótons em cada faixa de energia. O gráfico formado a partir dessas
informações é chamado de espectro. Veremos na sequência um resultado típico para o gráfico
de contagens por canal, realizado com uma amostra padrão de Cs137.
Como a amostra padrão possui espectro bem conhecido, ela é ajustada para se definir a faixa
de energia exata para cada canal. Perceberemos que o espectro do césio possui um pico em
aproximadamente 700keV. À esquerda desse pico, também observamos contagens, entretanto,
atribui-se ao efeito Compton nesse caso. O pico de 700keV do césio é chamado de fotopico do
césio.
Gráfico: Espectro para o Cs137 obtido por sistema de cintilação.
Extraído de: Kolbasz / Wikimedia Commons / Domínio Público
ATENÇÃO
Para que se detecte apenas as emissões correspondentes ao radionuclídeo utilizado no
exame, eliminando interferências de sinais espúrios, o SPECT contabiliza apenas os sinais
correspondentes à energia desse radionuclídeo. É necessário informar ao aparelho qual é a
janela de energia que será utilizada no exame. Esse procedimento é chamado de ajuste de
janela de energia. Geralmente, é utilizado como referência o fotopico gerado pelo
radionuclídeo usado no exame.
TESTES OBRIGATÓRIOS PARA A GAMA-
CÂMARA
De acordo com a legislação vigente, alguns testes de constância devem ser obrigatoriamente
realizados na ocasião da instalação do equipamento (testes de aceitação), após reparos ou na
periodicidade determinada para cada teste.
Vejamos, detalhadamente, cada teste obrigatório de acordo com sua periodicidade:
Diariamente
Inspeção visual da
integridade física do sistema
Avalia-se a condição geral do equipamento,
procurando falhas, danos ou outros problemas
visíveis.
Uniformidade intrínseca ou
extrínseca, de campo integral
e diferencial para baixa
densidade de contagem
Utiliza-se uma fonte com baixa atividade para
obter a uniformidade do sistema. A intrínseca é
realizada sem colimador e a extrínseca com
colimador. Se for teste de aceitação, todos os
colimadores deverão ser utilizados.
Centralização e largura da
janela energética para cada
radionuclídeo
Diariamente ou quando se modifica o
radionuclídeo utilizado, deve-se realizar o ajuste
da janela de detecção, também conhecido como
ajuste do fotopico.
Radiação de fundo da sala de
exame
Deve-se verificar a radiação de fundo presente na
sala de exame. uma pequena camada de acetona
na fita menor e, em seguida, a fita é colocada na
posição vertical em um recipiente fechado.
Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem horizontal
Mensalmente
Uniformidade intrínseca de campo
integral e diferencial, se o equipamento
dispuser dessa função, para alta
densidade de contagem
Realiza-se o teste de uniformidade para
altas taxas de contagem. Recomenda-
se o uso do radionuclídeo mais utilizado
no serviço.
Resolução e linearidade espacial
intrínsecas
Testa-se a resolução espacial intrínseca
(sem colimador) utilizando simulador
com padrão de barras.
Centro de rotação da câmara SPECT
Realiza-se o teste do sinograma para
verificar o eixo de rotação do aparelho.
Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem horizontal
Anualmente
Uniformidade intrínseca para
nuclídeos diferentes de T99mc
Faz-se o teste anterior para cada radionuclídeo
utilizado no serviço.
Uniformidade intrínseca com Verifica-se na imagem se houve hidratação do
janelas energéticas
assimétricas
cristal de cintilação.
Resolução e linearidade
espacial planar extrínsecas
Realiza-se o teste anterior, mas, dessa vez, para
cada colimador paralelo e de baixa energia do
serviço.
Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem horizontal
RESOLUÇÃO ENERGÉTICA
Testa-se a capacidade da câmara distinguir fótons com energias diferentes e próximas.
RESOLUÇÃO ESPACIAL PARA FONTES
MULTIENERGÉTICAS, QUANDO APLICÁVEL
Semestralmente, quando se utiliza radionuclídeos com mais de um fotopico.
CORREGISTRO ESPACIAL DE IMAGENS
PARA FONTES MULTIENERGÉTICAS,
QUANDO APLICÁVEL
Verifica-se o registro espacial com fontes com mais de uma energia.
SENSIBILIDADE PLANA OU TOMOGRÁFICA
Testa-se a contagemda câmara para uma fonte com atividade conhecida.
TAXA MÁXIMA DE CONTAGEM
Realiza-se o teste intrinsecamente.
VERIFICAÇÃO DE DEFEITOS NA
ANGULAÇÃO DOS FUROS DE TODOS OS
COLIMADORES
Verificam-se todos os colimadores divergentes e convergentes.
VELOCIDADE DA MESA DE EXAME DO
EQUIPAMENTO NA VARREDURA DE CORPO
TOTAL
Verifica-se a integridade do sistema de movimentação da mesa.
UNIFORMIDADE DE CAMPO INTEGRAL E
DIFERENCIAL EXTRÍNSECA DO SISTEMA, SE
O EQUIPAMENTO DISPUSER DESSA
FUNÇÃO, PARA TODOS OS COLIMADORES
EM USO
Testam-se todos os colimadores do serviço.
DESEMPENHO GERAL DA CÂMARA SPECT
Realizam-se testes com objetos simuladores.
Semestralmente
Resolução energética
Resolução espacial para fontes multienergéticas, quando aplicável
Corregistro espacial de imagens para fontes multienergéticas, quando
aplicável
Sensibilidade plana ou tomográfica
Taxa máxima de contagem
Verificação de defeitos na angulação dos furos de todos os colimadores
Velocidade da mesa de exame do equipamento na varredura de corpo
total
Uniformidade de campo integral e diferencial extrínseca do sistema, se
o equipamento dispuser dessa função, para todos os colimadores em
uso
Desempenho geral da câmara SPECT
Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem horizontal
Os testes a seguir devem ser realizados somente no aceite ou após reparos:
Teste de tamanho do pixel.
Verificação do funcionamento do sistema computacional e dos periféricos.
Verificação da marcação do tempo pelo computador em estudos dinâmicos.
Verificação da aquisição sincronizada com sinais fisiológicos.
Verificação da blindagem do sistema de detecção.
Os testes de constância e de qualidade da imagem não devem ser entendidos apenas como
requisitos regulatórios, mas sim como uma necessidade do serviço.
Devem entrar para a rotina de forma natural, melhorando a qualidade geral do serviço e a
segurança de pacientes e trabalhadores. Essas ações garantem, além da qualidade da
imagem, um diagnóstico viável, com a mínima dose de radiação possível.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. ASSINALE A ÚNICA OPÇÃO CORRETA A RESPEITO DO SPECT:
A) O cristal cintilador emite radiação gama que será direcionada ao tubo fotomultiplicador.
B) O tubo fotomultiplicador gera elétrons e os multiplica.
C) Os elétrons gerados pelo fotomultiplicador são direcionados ao cristal de cintilação.
D) Todo cintilador possui formato hexagonal.
E) O SPECT funciona com radiação beta e gama.
2. PARA QUE OCORRA O PROCESSO DE LUMINESCÊNCIA EM UM
CRISTAL CINTILADOR, UM ELÉTRON DA BANDA DE VALÊNCIA DEVE
ABSORVER ENERGIA
A) suficiente para levá-lo ao primeiro nível da banda de valência, mais energia para superar o
gap .
B) suficiente para levá-lo ao último nível da banda de valência, menos energia para superar o
gap .
C) suficiente para levá-lo ao último nível da banda de condução, mais energia para superar o
gap .
D) suficiente para levá-lo ao último nível da banda de condução, menos energia para superar o
gap .
E) suficiente para levá-lo ao último nível da banda de valência, mais energia para superar o
gap .
GABARITO
1. Assinale a única opção correta a respeito do SPECT:
A alternativa "B " está correta.
Os elétrons são gerados pelo cátodo no interior do tubo fotomultiplicador, quando interage com
os fótons de luz visível gerados no cristal de cintilação.
2. Para que ocorra o processo de luminescência em um cristal cintilador, um elétron da
banda de valência deve absorver energia
A alternativa "E " está correta.
O elétron na banda de valência pode estar em qualquer nível de energia dentro dessa banda.
Para que ele possa saltar para a banda de condução, deve ter energia suficiente para ocupar
pelo menos o primeiro nível da banda de condução. Essa energia deve ser suficiente para ele
chegar ao último nível da banda de valência e ainda vencer o gap do cristal, chegando pelo
menos no primeiro nível da banda de condução.
MÓDULO 4
Descrever a modalidade tomografia por emissão de pósitrons e seu princípio físico
para aquisição de imagens
PRINCÍPIOS BÁSICOS
O tomógrafo por emissão de pósitrons (PET) possui uma matriz de detectores fixos, dispostos
em forma de anel, localizados no interior do gantry do equipamento. É considerado um
tomógrafo de quarta geração. Os detectores também são cintiladores e o PET utiliza a técnica
de retroprojeção para reconstruir a imagem, entretanto, utilizam o método de detecção por
coincidência.
Foto: Liz West / Wikimedia Commons / CC BY 2.0
Equipamento PET.
Imagem: Kieran Maher (à esquerda) e Jens Maus (à direita) / Wikimedia Commons / Domínio
Público, adaptada por Gian Corapi
Anéis de detectores que ficam no interior do gantry . Na imagem à esquerda, destacam-se
apenas alguns detectores, mas eles estão dispostos por toda a circunferência, conforme
mostra a imagem à direita.
DETECÇÃO POR COINCIDÊNCIA
A detecção por coincidência é uma técnica que registra apenas os fótons que foram emitidos
simultaneamente. Esses fótons são criados no processo de aniquilação de pósitron-elétron
É administrado ao paciente um radiofármaco marcado com radionuclídeo emissor de partículas
β+ (pósitrons). Como sabemos, o alcance dessas partículas é muito curto, ou seja, quando
estão em um material, a interação ocorre a poucos milímetros da posição de onde foram
emitidas.
A principal interação é a aniquilação pósitron-elétron; as partículas β+, ao encontrarem os
elétrons do corpo do paciente, são aniquiladas. A reação de aniquilação emite um par de fótons
na mesma direção, mas em sentidos exatamente opostos.
RESUMINDO
É emitido um par de fótons, e cada um segue uma trajetória de 180° em relação ao outro,
conforme mostra a imagem.
Imagem: Nuclear Power, adaptado por Gian Corapi.
Representação da reação de aniquilação pósitron-elétron. Um pósitron encontra um elétron,
dando origem a um par de fótons com energia de 511keV cada um. No canto superior direito da
imagem, está a reação de decaimento do M23g em N23a, emitindo um pósitron.
Consideramos que a massa de cada partícula é convertida em energia eletromagnética, os dois
fótons. A energia de cada fóton emitido pode ser calculada a partir da equação de Einstein.
E = M × C2
Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Sendo m a massa de repouso do elétron igual a 9, 109 × 10 - 31kg e c a velocidade da luz.
Substituindo os valores, temos:
E = 9, 109 × 10 - 31 × 2, 998 × 108)2 = 8, 187 × 10 - 14J
Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
ISOCENTRO
Local geometricamente equidistante (central) de todos os pontos do detector.
Convertendo a unidade de energia que está em joule para eletrovolt, temos 511,1keV.
Para garantir que o sinal detectado pertence ao par de fótons gerados na mesma aniquilação, o
sistema contabiliza apenas fótons detectados simultaneamente em detectores opostos.
Na verdade, existe um pequeno intervalo de tempo de detecção para cada fóton de um mesmo
par, pois, apesar de terem sido originados no mesmo local, percorrerão espaços diferentes até
seus respectivos detectores. Cabe ressaltar que os eventos de aniquilação não serão gerados
necessariamente no isocentro do equipamento.
(
Imagem: Giovane de Jesus Teixeira.
Desenho esquemático mostrando que fótons gerados no mesmo evento podem chegar ao
detector em momentos diferentes. O fóton relacionado ao tempo 1 chegará antes ao detector.
Esse intervalo de tempo permite que seja calculada a posição em que ocorreu a aniquilação.
Com os dados da contagem de fótons e das posições, a imagem poderá ser reconstruída. A
detecção não pode ser feita com uma contagem contínua de tempo, é necessário ajustar no
sistema uma janela de tempo de coincidência para detectar pares de fótons do mesmo evento
de aniquilação. Tipicamente, essa janela é de 6 × 10 - 9s até 12 × 10 - 9s.
Imagem: Paulo Cesar Baptista Travassos.
Detecção por coincidência. Os pontos pretos representam os eventos de aniquilação.As
setas vermelhas representam os pares de fótons que não foram detectados por coincidência.
As setas verdes representam as detecções por coincidência.
O tempo de “voo” permite a localização do evento de aniquilação pela seguinte equação:
ΔD =
( ΔT × C )
2
Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
Na qual Δd é a localização do evento de aniquilação em relação ao isocentro, c é a velocidade
da luz e Δt é a diferença entre os tempos de chegada de cada fóton de um mesmo evento.
Normalmente, o tempo de “voo” é da ordem de 10 -12s e os circuitos devem possuir a
capacidade de medir esse tempo. Por exemplo, se o evento ocorrer a 3cm de distância do
isocentro, teremos uma diferença de tempo igual a 2 × 10 - 10s, pois
ΔD =
2 × 10 - 10 × 3 × 108
2
= 0, 03M
Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
RESOLUÇÃO ESPACIAL
A resolução espacial é a distância mínima que podemos aproximar dois objetos diferentes e
ainda conseguir distingui-los como dois objetos diferentes. Os sistemas PET possuem
excelente resolução espacial, da ordem de 7mm. Esses aparelhos são superiores em
resolução espacial em relação aos equipamentos SPECT.
A resolução espacial é limitada, principalmente, por dois fatores: a energia cinética dos
pósitrons liberados pelo radiofármaco que possui valores variados e a variação de energia dos
pares de fótons criados.
Pósitrons com energia relativamente alta possuem alcance maior do que aqueles que com
menor energia. Assim, para radiofármacos marcados com radionuclídeos que liberam maior
energia, a aniquilação pode acontecer em distâncias relativamente altas em relação ao local
onde ocorreu a emissão. Existe, portanto, uma limitação em se garantir a exata biodistribuição
do radiofármaco.
SAIBA MAIS
Por outro lado, quando ocorre a aniquilação, os pares de fótons possuem a energia residual
das partículas que foram aniquiladas, isto é, os fótons possuem energia acima de 511keV. Isso
causa um pequeno desvio na trajetória dos fótons e ocasiona cerca de 1mm de incerteza na
detecção do evento.
A resolução espacial do PET é dada principalmente pelo tamanho de cada um dos detectores.
Considerando uma fonte pontual em frente ao detector, a largura a meia altura (FWHM, de full
width at half maximum ) do pulso gerado é chamada de resolução do detector. Esse valor
corresponde tipicamente à metade da largura do detector.
SENSIBILIDADE
A sensibilidade do PET é a capacidade de detecção do sistema relacionada à eficiência de
absorção do detector, a fatores geométricos e à absorção dos fótons pelo corpo do paciente.
A interação de fótons com a matéria é um processo probabilístico. Isso significa que, quando
um campo de radiação atinge um detector, como no caso dos fótons emitidos por aniquilação,
nem todas as partículas são detectadas. A fração dos fótons detectados em relação aos fótons
incidentes é chamada de eficiência intrínseca (ɛ). Então:
Ɛ =
( FÓTONS DETECTADOS )
( FÓTONS INCIDENTES )
Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem horizontal
O quadro a seguir relaciona a eficiência de detecção de fótons com 511keV para diversos
materiais. Note que o BGO possui maior eficiência e, por esse motivo, é o mais utilizado em
PET.
Quadro: Eficiência de detecção para fótons de 511keV.
Elaborado por: Paulo Cesar Baptista Travassos.
CINTILADOR EFICIÊNCIA PARA 2CM, 511KEV
NAI(TL) 0,34
BGO* (Óxido germanato de bismuto. ) 0,95
BAF2 0,44
Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem horizontal
A geometria também tem influência na sensibilidade do sistema, visto que a sensibilidade pode
reduzir dependendo da posição relativa entre o local da aniquilação e o detector. Adiante, as
imagens ajudam a explicar esse fato, representando um feixe de fótons paralelos incidindo em
um detector. No primeiro caso, o alinhamento é perfeito, mas no segundo caso não, pois
a incidência é obliqua. É o caso de quando um objeto está no centro do gantry , a geometria
é mais favorável. Se ele estiver um pouco para fora do gantry , o alinhamento já não é tão
favorável. Para alguns detectores, como no caso do PET, o alinhamento modifica a sua
capacidade de detecção.
Representação de duas situações de alinhamento entre um campo de fótons e um
detector
Imagem: Paulo Cesar Baptista Travassos
ALINHAMENTO PERFEITO.
Imagem: Paulo Cesar Baptista Travassos
A INCIDÊNCIA DO CAMPO É OBLÍQUA.
CORREÇÃO DE ATENUAÇÃO
No sistema do PET, é possível corrigir a atenuação sofrida pelos fótons de 511keV pelo corpo
do paciente. Para um par de fótons de aniquilação, a quantidade total de tecido do paciente
que é atravessada é sempre a mesma. Esse fato, além da janela de detecção, permite que
sejam selecionados os pares de fótons que possuem origem na mesma aniquilação. Para
funcionar, considera-se que o paciente não se moveu durante o exame. Dessa forma, é
possível obter a biodistribuição do radiofármaco com grande precisão, o que é perfeito para
estudos de perfusão, assim como para estudos de processos metabólicos.
CORREÇÃO DE TEMPO MORTO
Em qualquer sistema de detecção de radiação, pode ocorrer um efeito chamado empilhamento,
que acontece quando dois fótons de eventos de aniquilação diferentes são detectados
simultaneamente por um detector. Por efeito, o fotopico fica deslocado em relação ao seu canal
de detecção (visto no módulo 3 — uma faixa de energia por canal). Esse efeito pode ser
evitado com a correção de tempo morto, que é o tempo em que nenhuma detecção é possível
de ocorrer.
RECONSTRUÇÃO DE IMAGENS
TOMOGRÁFICAS
As imagens digitais são compostas por pequenos pontos e cada um desses pontos é chamado
de pixel. Nas imagens tomográficas, cada pixel representa um volume.
EXEMPLO
Imagine que você está cortando uma banana em rodelas. Cada rodela possui uma espessura
de corte. Assim também é uma imagem tomográfica, representando uma “fatia” da região
anatômica analisada. Como cada pixel representa um volume da fatia, seu nome muda para
voxel, que é uma espécie de pixel volumétrico.
Em termos de processamento computacional, um voxel é a mesma coisa que um pixel. O
processo de reconstrução da imagem consiste em calcular a atividade nuclear em cada voxel
do corte. Isso é feito a partir da projeção desses cortes sobre os detectores. O valor da
atividade é convertido para uma escala de cores ou de tons de cinza. Geralmente, as regiões
com maior atividade, também chamadas de mais quentes, são representadas por tons mais
escuros, mas essa escala pode ser modificada de acordo com a necessidade.
O processo de reconstrução conhecido por retroprojeção é muito simples e muito eficiente. Ele
não fornece o valor exato da atividade de cada voxel, mas fornece uma imagem muito precisa,
que é o que interessa de fato para o diagnóstico. Essa técnica de reconstrução é utilizada em
SPECT, PET, tomografia computadorizada e ressonância magnética.
Na imagem, veremos um exemplo simplificado, no qual a grade representa uma imagem
tomográfica com apenas 4 voxels. Para descobrir a atividade de cada voxel, são realizadas
medições em várias angulações em relação ao corte desejado. Cada angulação fornece um
conjunto de números chamados de perfil de projeção.
O valor de cada perfil de projeção é utilizado para preencher a grade. Então, teremos uma
grade para cada perfil de projeção e essas grades terão os valores repetidos de cada perfil.
Somando-se todas essas grades, temos uma imagem final representada por valores
numéricos. Atribui-se uma cor para cada valor e, com isso, teremos a imagem final.
Imagem: KieranMaher / Wikimedia Commons / Domínio Público
Método da retroprojeção
Primeiramente, se obteve o perfil horizontal P1, que possui os valores 7 e 9. Esses valores
foram utilizados para formar a matriz P1. Da mesma forma, procedeu-se com os perfis P2, P3 e
P4, obtendo-se as três matrizes:
P2 =
11 4
1 11
P3 =
4 12
4 12
P4 =
3 5
5 8
Somando-se todas as matrizes,obtemos a matriz soma:
P1 + P2 + P3 + P4 =
7 + 11 + 4 + 3
9 + 1 + 4 + 5
Atenção! Para visualização completa da equação, experimente utilizar a rolagem
horizontal
| |
| |
| |
| |
7 + 4 + 12 + 5
9 + 11 + 12 + 8
=
25 28
19 40
Atenção! Para visualização completa da equação, experimente utilizar a rolagem
horizontal
Após essa etapa, os valores são ajustados de forma a obtermos as projeções originais. Nesse
caso, chega-se à matriz final subtraindo-se 16 de todos os valores e dividindo-se por 3 os
resultados.
Como esse ajuste é feito?
Se observarmos a matriz final, podemos obter os perfis P'n ou seja, P'1, P'2, P'3 e P'4:
P'1 = (25 + 28 ; 19 + 40) = (53 ; 59)
P'2 = (19 ; 25 + 40 ; 28) = (19 ; 65 ; 28)
P'3 = (25 + 19 ; 28 + 40) = (44 ; 68)
P'4 = (25 ; 19 + 28 ; 40) = (25 ; 47 ; 40)
Atenção! Para visualização completa da equação, experimente utilizar a
rolagem horizontal
Observe que os perfis originais são:
| | | |
P1 = 9; 7
P2 = 1; 11; 4
P3 = 4; 12
P4 = 3; 5; 8
Atenção! Para visualização completa da equação utilize a rolagem
horizontal
Devemos encontrar um valor que possa ser subtraído de P'n de forma a obter
valores múltiplos de Pn. Matematicamente, é P'n - a = b × Pn. Desse modo,
temos para P1 e P'1:
25 - A + 28 - A = B × 9
19 - A + 40 – A = B × 7
Atenção! Para visualização completa da equação, experimente utilizar a
rolagem horizontal
Resolvendo esse sistema de equações do primeiro grau, temos: a = 16 e
( )
( )
( )
( )
b = 3.
O mesmo procedimento pode ser realizado para os outros perfis e sempre
obtemos o mesmo resultado. Isso significa que se subtrairmos 16 de cada
valor da matriz soma e depois dividirmos por 3, obtemos a matriz final com
os perfis idênticos aos originais.
TESTES OBRIGATÓRIOS PARA O PET
Pela legislação vigente, os testes de constância nos equipamentos PET
devem ser realizados no momento de instalação do equipamento (testes de
aceitação) ou após reparos. Adicionalmente, alguns testes devem ser
refeitos periodicamente, conforme indicado a seguir:
Diariamente
Inspeção visual da
integridade física do
sistema
Antes de ligar o equipamento pela
primeira vez no dia, deve-se proceder uma
inspeção visual de todo o sistema para
garantir sua integridade.
Verificação da
estabilidade do sistema
de detectores
Antes de iniciar a rotina do serviço, esse
teste deve ser realizado. Basicamente, ele
garante que cada detector responda da
mesma forma quando recebe sinais com
as mesmas características.
Resolução temporal na
marcação de
coincidências em
sistema com tempo de
voo (TOF)
Alguns equipamentos permitem ajustar a
detecção do tempo de voo.
Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem
horizontal
Semestralmente
Uniformidade
O PET é capaz de determinar a atividade
nuclear em cada parte da imagem e o
equipamento deve ser capaz de fazer isso
independentemente da posição e do campo de
visão selecionado.
Resolução
energética
Deve ser realizado em equipamentos que
permitem distinguir radiações com energias
próximas.
Resolução espacial
nas direções
transversal e axial
Verificação da resolução espacial do sistema
tomográfico.
Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem
horizontal
Trimestralmente
Normalização
Trimestralmente ou na periodicidade
recomendada pelo fabricante do
equipamento, esse teste deve ser
realizado para avaliar se a eficiência dos
detectores está uniforme, considerando a
tolerância adequada.
Verificação da
calibração do sistema
Deve-se utilizar uma fonte padrão para
verificar a calibração do sistema.
Calibração da
concentração radioativa
ou verificação da
sensibilidade de
detecção com o volume
Deve-se realizar esse teste, que verifica
se o sistema quantifica corretamente as
concentrações radioativas (atividade
específica) a partir de uma imagem.
Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem
horizontal
SENSIBILIDADE
Teste anual para determinar a eficiência intrínseca do sistema.
FRAÇÃO DE ESPALHAMENTO
Deve-se verificar a coincidência espalhada.
LARGURA DA JANELA DE COINCIDÊNCIA
TEMPORAL
Deve-se verificar a largura da janela de detecção.
ESPESSURA DE CORTE
Deve ser realizado um teste para a verificação da espessura de corte.
DESEMPENHO DA TAXA DE CONTAGEM
Teste anual relacionado ao ruído.
TAXA DE EVENTOS VERDADEIROS
Deve ser verificada a taxa de detecção de coincidências verdadeiras.
TAXA DE EVENTOS ALEATÓRIOS
Deve ser verificada a taxa de detecção de coincidências aleatórias.
DESEMPENHO GERAL PET
O teste deve ser realizado com um fantoma para verificar a qualidade da
imagem.
PARTES MECÂNICAS DO EQUIPAMENTO
Verifica-se a integridade mecânica dos componentes do aparelho.
Anualmente
Sensibilidade
Fração de espalhamento
Largura da janela de coincidência temporal
Espessura de corte
Desempenho da taxa de contagem
Taxa de eventos verdadeiros
Taxa de eventos aleatórios
Desempenho geral PET
Partes mecânicas do equipamento
Exatidão nas correções de eventos aleatórios
Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem
horizontal
Apenas na aceitação ou após reparos, os seguintes testes deverão ser
realizados:
Exatidão nas correções de perda de contagem.
Exatidão nas correções de espalhamento.
Exatidão nas correções de atenuação.
Tamanho do pixel.
Enquanto no SPECT, dentre todos os testes necessários, os mais importantes
estão relacionados ao funcionamento dos detectores, no PET existem muitos
outros fatores críticos que vão além do sistema de detecção. O
processamento do sinal detectado é crítico e diversas correções são
necessárias, como janela de tempo e atenuação, por exemplo. Falhas de
desempenho nesses fatores, decorrentes de equipamentos desajustados,
podem inviabilizar um diagnóstico.
A medicina nuclear envolve a utilização de material radioativo, apesar do uso
de baixas doses. Logo, a qualidade do processo e a consequente não
repetição de procedimentos são fundamentais para a segurança da
modalidade.
VANTAGENS DO SISTEMA PET
Por fim, o especialista Paulo Travassos comparará a gama-câmara e o
sistema PET.
VERIFICANDO O APRENDIZADO
1. O PRINCIPAL ASPECTO DA DETECÇÃO POR COINCIDÊNCIA
CONSISTE EM SE DETECTAR SIMULTANEAMENTE OS DOIS FÓTONS
GERADOS POR UMA ANIQUILAÇÃO. LEIA AS ALTERNATIVAS ABAIXO E
ASSINALE A ÚNICA INCORRETA:
A) Para ocorrer a aniquilação, um pósitron deve encontrar um elétron.
B) Quando existe energia cinética residual das partículas aniquiladas nos
fótons produzidos, a trajetória de cada fóton poderá não ser exatamente a
180° uma em relação a outra.
C) Dois eventos de aniquilação distintos podem ser detectados
simultaneamente, acarretando um erro de detecção.
D) O FDG é o radiofármaco mais utilizado no PET, entretanto, esse
equipamento pode utilizar igualmente 131I, pois esse radionuclídeo também é
emissor beta.
E) O tempo de voo é fundamental para a seleção dos eventos de aniquilação.
2. A SENSIBILIDADE INTRÍNSECA DO CRISTAL CINTILADOR É CRUCIAL
PARA A SENSIBILIDADE DE UM SISTEMA DE DETECÇÃO POR
CINTILAÇÃO. ASSINALE A ÚNICA ALTERNATIVA ABAIXO QUE CONTÉM
OUTRO FATOR DETERMINANTE PARA A SENSIBILIDADE:
A) Geometria.
B) Tempo de voo.
C) Uniformidade.
D) Atenuação.
E) Janelamento
GABARITO
1. O principal aspecto da detecção por coincidência consiste em se detectar
simultaneamente os dois fótons gerados por uma aniquilação. Leia as alternativas
abaixo e assinale a única incorreta:
A alternativa "D " está correta.
O 131I é emissor beta negativo e, portanto, não haveria aniquilação caso ele
fosse utilizado com PET.
2. A sensibilidade intrínseca do cristal cintilador é crucial para a sensibilidade de um
sistema de detecção por cintilação. Assinale a única alternativa abaixo que contém outro
fator determinante para a sensibilidade:
A alternativa "A " está correta.
A geometria modifica a perspectiva com que as partículas atingem o
detector. Isso pode reduzir o número de partículas detectadas.