BIOFISICA_P

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Biofísica
Radiação – prof. Mário Bernardo Filho
· Radionuclídeo: é um isótopo radioativo. O mais utilizado é o tecnésio 99m, para imagem do tipo SPECT (fóton de energia única) 
· Teleterapia: feita com radiação gama, com raio X e é feita a distância
· Braquioterapia: insere a fonte de radiação no paciente, exatamente onde se encontra o tumor
· Radiofármaco: conjunto de um radionuclídeo e um elemento não radioativo (pode ser uma célula, molécula, que é administrada ao paciente). É a marcação radioativa de moléculas ou células. Esse radiofármaco é emissor de radiação gama, que não interage com os tecidos e “sai” 
· Imagem PET: tomografia por emissão de pósitron (beta positiva). Essa beta positiva é emitida, interage com o elétron e se aniquila, emitindo 2 fótons. O flúor 18 é o mais utilizado para esse tipo de imagem. No organismo, o flúor 18 marca glicose (FDG). Isso é importante da detecção de câncer, uma doença que envolve muito gasto de energia (alteração do metabolismo). Por esse motivo, a imagem PET é muito importante em oncologia. O câncer de próstata não é marcado com FDG, pois é um câncer de formação muito lenta e pode ocorrer um falso negativo nesse tipo de exame
· Fratura por estresse: consegue ser detectada pela medicina nuclear precocemente. Pela radiologia, talvez não fosse possível observar esse tipo de fratura antes de se tornar mais grave
· Ultrassom não é radiação, é uma onda mecânica, precisa de um meio para se propagar 
· Diagnóstico: as emissões de interesse são a radiação gama e emissores de radiação beta positiva
· Tratamento: as emissões de interesse são a de radiação beta negativa (iodo, por exemplo, muito usado na tireóide), radiação alfa (experimental, interage muito com a matéria), radiação gama de baixa energia (fonte selada, o material radioativo está contido na fonte; um exemplo disso é a braquiterapia com sementes com iodo 125) e radiação gama de alta energia (fonte selada) 
Monitoria 1: cintilografias planas (óssea e pulmonar)
· Cintilografia pulmonar: caso clínico
a) Anamnese: ID (identificação); QP (queixa principal, com as palavras do paciente); HDA (história da doença atual); HPP (história patológica pregressa, o que o paciente ja teve); HFam (história familiar, relacionada à genética); HFis (história fisiológica); HS (história social); RAS (revisão de aparelhos e sistemas)
b) Relato do caso: 
ID: M.A.G, 55 anos, sexo feminino, parda, do lar, natural do RJ, residente à Rua Djalma Dutra, 326, casa 2, Pilares
QP: “falta de ar:
HDA: paciente operada de menisco externo de joelho direito, há 15 dias procurou a urgência de um hospital por apresentar dispnéia, dor em pontada na costela direita de características pleuríticas (mais periférico) e hemoptóicos (escarro avermelhado) de 30 horas de evolução. Nega febra (descarta pneumonia)
HSoc: mora com esposa em casa de 5 cômodos. Tabagista (20 maços.ano). nega etilismo. Alimentação quali e quantativamente adequada. Nega viagens recentes
Exame físico
Exame físico: paciente em regular estado geral, vigil e orientada, hipocorada 1+/4+, acianótica, hidratada, anicterícia, turgência jugular normal e sem edema
Sinais vitais: taquipnéia (30 irpm), taquicárdica (104 bpm), Tax: 37oC, PA: 120x90 mmHg
Hipótese diagnóstica
Tromboembolia pulmonar: formam trombos, que podem se soltar e entrar na circulação, indo para o pulmão. Quando chegam no pulmão, ficam presos, levando aos sintomas. Diminui a oxigenação da região com o trombo
Tríade de Virchow: razões que podem levar à formação de trombos: hipercoagulabilidade (ocorre muito em idosos), lesão endotelial (cortes, cirurgia) e estase (quando as células endoteliais se separam levemente, e ocorre em idosos) 
Exames complementares
Radiografia de tórax: aumento da densidade ao nível do recesso costodiafragmático direito (sinal de Hampton)
Cintilografia de perfusão: revela uma falha na perfusão dos 2/3 inferiores do pulmão direito
Cintilografia de ventilação: normal
D-dímero: positiva
Gasometria: pO2 66 mmHg (normal: 80 – 100 mmHg); pCO2 32 mmHg (normal: 65-45 mmHg)
Cintilografia: 
- Método de diagnóstico por imagem da Medicina Nuclear
- Alta sensibilidade para encontrar anormalidades na estrutura e na função dos órgãos estudados, porém baixa especificidade em determinar a causa da alteração (consigo pegar qualquer alteração)
- Detecção precoce
- Imagem metabólica (exceção: cintilografia pulmonar e gated SPECT – imagem fisiológica)
O que é medicina nuclear?
Definição da OMS: é a especialidade que se ocupa do diagnóstico, tratamento e investigação médica mediante o uso de radioisótopos
Conceitos básicos:
a) Radionuclídeo/radioisótopo: átomos com núcleos instáveis que emitem radiação
b) Traçador: molécula com biodistribuição característica; tem afinidade específica por determinado tecido
c) Radiofármaco/radiotraçador: substância emissora de radiação com afinidade pelo alvo. Permite que o trajeto seja acompanhado ao longo do organismo. Pode ser um radionuclídeo associado a um traçador (chamado de radiofármaco, é uma associação de 2 substâncias) ou um radionuclídeo com biodistribuição característica (é um radiotraçador, 2 em 1). Representado por Rf = Rn + Tr (radiofármaco = radionuclídeo + traçador). No pulmão usamos o Mma com tecnésio 99m
d) Tecnésio 99m: radionuclídeo mais usado na medicina nuclear. Obtido através dos geradores Molibdênio 99 (produção no próprio local). Meia vida física de 6 horas (isso é bom, pois é longo o suficiente para fazer o exame). Emissão de radiação gama de 140 keV (transição isomérica, emite apenas energia, não emite partículas). Possui uma eficiência de detecção muito alta (91%). Tecnésio 99 metastável, pois só decais emitindo reações gama. 
e) Geradores Mo 99/Tc 99m: é composto por uma coluna de molibdênio-99 revestida por espessa camada de chumbo. Por dentro do gerador passa um tubo, cujas extremidades estão na parte superior. A obtenção do tecnésio 99m é feita através da “lavagem” da coluna com soro fisiológico. Em uma das aberturas do tubo é colocado um frasco com soro e na outra é colocado um frasco com vácuo. O soro passa através da coluna de molibdênio 99 e leva as partícula de tecnésio 99m que se formaram. 
f) Uso de radionuclídeos: 
- Desvantagens e contra-indicações: utilização de radiação ionizante: “arranca elétrons” dos átomos, produzindo radicais livres que podem atacar o DNA e gerar mutações e/ou morte celular
- Requer profissional treinado e equipamento especial
- Contra-indicado para gestantes e lactantes
g) Gama câmara: o radiofármaco é administrado à pessoa => tempo de biodistribuição => radiação sai da pessoa e vai para a gama câmara => formação da imagem cintilografia => na gama câmara entram os raios gama => luz visível => feixe de elétrons => pulso elétrico => imagem
- Componentes da gama câmara: primeiro passa pelo colimador, detectores sólidos, válvulas fotomultiplicadoras
Cintilografia pulmonar: 
- Pode ser de ventilação ou inalação
- Avalia a entrada e saída do ar nos pulmões (fluxo de ar até os alvéolos)
- Diagnóstico de doenças pulmonares obstrutivas
- Radiofármaco: aerossóis nebulizados de DTPA ou fitato marcados com Tc-99m ou xenônio
Cintilografia pulmonar de perfusão
- Registra a distribuição do fluxo sanguíneo arterial pulmonar
- Diagnóstico de embolia pulmonar
- Radiofármaco: administração endovenosa de MAA marcada com Tc-99m
- Imagens: anterior, posterior, lateral direita e esquerda, oblíqua posterior direita e esquerda
- Imagem fisiológica: deposição de radiofármacos nas arteríolas e capilares (CP perfusão) e nos alvéolos e bronquíolos (CP ventilação)
- Diagnóstico de tromboembolia pulmonar: CP perfusão positiva e CP ventilação negativa
Tratamento: suplementação de oxigênio; anticoagulantes (heparina e varfarina, é preventivo, não vai curar); trombolíticos (TEP maciço); cirúrgico (trombectomia pulmonar); filtro de veia cava (pacientes com alto risco de novo episódio de TEP ou com contra indicação e anticoagulação, usado com pacientes que não podem fazer anticoagulação, como hemofílicos)
Radiações eletromagnéticas
· São entidadesque guardam características de ondas e de partículas ao mesmo tempo (fótons ou ondas eletromagnéticas)
· Fótons são “pacotes” de energia se propagando no espaço, enquanto que ondas eletromagnéticas são representadas como uma dupla vibração que compreende um campo magnético e um campo elétrico. Essas duas vibrações estão em fase, estão em planos perpendiculares um em relação ao outro e se propagam no vácuo na velocidade da luz. 
· As radiações eletromagnéticas diferem apenas pela frequência (f) e pelo comprimento de onda (lâmbida). Elas se relacionam pela equação 
F = c/lâmbida
· Radiação eletromagnética: energia propagada no espaço sob a forma de uma onda (não segue uma trajetória retilínea). 
· Espectro eletromagnético: 
a) Ondas de rádio, TV: ondas de televisão e de rádio são as ondas de menor energia. Na medicina, essas ondas são usadas na ressonância magnética nuclear, que trabalha com as ondas de radiofrequência
b) Ondas de radar e microondas: na medicina, as microondas podem ser usadas na área da fisioterapia 
c) Radiação infravermelha: também é usada na área da fisioterapia para termoterapia 
d) Luz visível: no espectro de luz visível temos, na medicina, o laser e a fototerapia (tratamento com radiação não ionizante, como na radiofrequência, microondas, ultravioleta e infravermelho). 
e) Ultravioleta: o bronzeamento artificial é feito com alta dose de radiação ultravioleta (aumenta a probabilidade de desenvolver câncer de pele). 
f) Raios X: mulheres grávidas não devem ser expor ao raio X, pois, nas primeiras semanas, pode gerar aborto. Raios X podem ser usados na radiografia e na tomografia computadorizada. raios X e raios gama são os de maior energia. A radioterapia pode usar os raios X e raios gama e esse tipo de radiação é ionizante. Os raios X possuem comprimentos de onda muito curtos e frequências muito altas
g) Raios gama: as radiações gama podem ser usadas para cintilografia, esterilização de instrumentos cirúrgicos e de alimentos, radioterapia. Também é uma radiação ionizante. A radioterapia é dividida em teleterapia e braquiterapia e são formas de tratamento. Na teleterapia, a fonte de radiação é externa (fora do corpo do paciente). Na braquiterapia a fonte de radiação está dentro do corpo do paciente.
· A energia transportada em um fóton é calculada por h.c/lâmbida, em que h.c equivale a 1240
· A interação de uma radiação com um átomo no estado fundamental pode provocar a passagem de um elétron para um nível energético mais externo, ficando o átomo com uma energia maior a que possuía anteriormente. Nessa configuração, o átomo passa a um estado excitado instável e precisa retornar ao estado fundamental. Esse retorno é acompanhado da emissão de energia sob a forma de fótons. Um átomo só pode emitir radiações que também seja capaz de absorver
· A energia da radiação emitida por um átomo ativado depende das diferenças de energia entre as órbitas onde se processam os saltos eletrônicos. Se a energia cedida a um elétron for superior à sua energia de ligação, ele será ejetado e o átomo ficará ionizado
· As radiações gama são radiações de alta frequência que podem ser emitidas por núcleos de átomos radioativos
· Ressonância magnética nuclear: quando os átomos são submetidos à ação de um campo magnético externo, seus núcleos tendem a se alinhar de forma paralela ou anti-paralela com este campo. Se, nesse momento, esses núcleos forem submetidos à ação de uma segunda fonte de energia capaz de ser por eles absorvida, esses núcleos irão passar para o estado excitado e inverterão seu alinhamento em relação ao campo magnético. Quando a ação dessa segunda fonte cessar, os núcleos voltarão ao alinhamento inicial com o campo magnético, emitindo um sinal de radiofrequência igual ao que os excitou
· Estados singletos: elétron ganha energia e mantém a mesma direção do spin.
· Estados tripletos: elétron ganha energia e muda a orientação do spin. A duração desse estado é bem maior do que a dos estados singletos, podendo chegar a vários minutos ou mesmo horas.
· O excesso de energia adquirido por uma molécula pode ser utilizado em reações químicas das quais ela participe ou pode ser eliminado por outros mecanismos como: desativação com emissão de radiações eletromagnéticas por fluorescência ou fosforescência; desativação sem emissão de radiação.
· Fluorescência X fosforescência: O elétron fica organizado no orbital e ele fica um movimento circular em sentido horário ou anti-horário. Esse movimento permite que os elétrons, mesmo com cargas semelhantes, permaneçam no mesmo orbital. Na fosforescência, o elétron fica excitado por ganhar energia. Para ele voltar ao seu estado fundamental, ele tem que perder energia na forma de fóton de luz visível. Essa emissão de energia na fosforescência é mais lenta, pois o elétron tem que inverter o movimento de rotação (spin) e voltar para o seu estado fundamental. Na fluorescência, essa emissão de energia é mais rápida, pois o elétron volta para o mesmo spin original, não tem que inverter. 
· Emissão por desaceleração de partículas carregadas: quando partículas dotadas de carga elétrica são aceleradas (podem ser elétrons positivos ou negativos, partículas beta ou partículas alfa), vários eventos ou interações podem ocorrer. Quando a interação é feita com os núcleos dos átomos, a atração ou repulsão sofrida pela partícula levará a um desvio de sua trajetória. Cada vez que a partícula for desviada, um fóton será emitido no meio. A energia desse fóton será proporcional ao ângulo de desvio. Essa radiação é conhecida como radiação de frenagem.
· Defeito de massa e energia de ligação: a massa de um núcleo é menor do que a soma das massas dos nucleons (prótons + nêutrons) individuais constituintes desse núcleo. Quando 2 ou mais nucleons se fundem para formar um núcleo, a massa em repouso total diminui e há liberação de energia. Parte da massa de cada nucleon torna-se energia, que é então dissipada do núcleo
· Excitação: o elétron muda de nível energético, continua no átomo. 
· Ionização: o elétron se solta do átomo, por receber energia suficiente para conseguir superar a sua energia de ligação. Somente raios x e radiação gama são capazes de realizar a ionização
· Núcleo e suas partículas: 
a) Hádrons: são as partículas pesadas, compostas por próton e nêutron. São constituídas por QUARKS que interagem através da força nuclear forte. Os hádrons são formados por 2 ou 3 dessas partículas. Os prótons têm 2 quarks UP e 1 quark DOWN e os nêutrons têm 1 quark UP e 2 quarks DOWN. Carga do próton é +1 e carga do nêutron é 0. O quark UP tem uma carga de +2/3 e o DOWN tem uma carga de -1/3.
b) Léptons: são partículas elementares. Apenas 6 léptons são conhecidos, dentre eles o elétron e o neutrino.
· Toda força da natureza provém de uma das 4 interações básicas: forte, eletromagnética, fraca e gravitacional
a) Forte: a força nuclear forte fundamental é responsável pelas forças de adesão exercidas entre quarks e é mediada pelos glúons. A força nuclear forte residual mantém prótons e nêutrons unidos no núcleo. Essa força, apesar de intensa, só atua em distâncias extremamente pequenas, correspondentes ao diâmetro do núcleo do átomo
b) Fraca: está associada à manutenção da estabilidade da estrutura nuclear, é exercida pelos bósons vetoriais. Quarks e léptons participam das interações fracas
c) Eletromagnética: todas as partículas com carga elétrica sofrem a ação dessa força. A partícula associada à interação eletromagnética é o fóton virtual
d) Gravitacional: todas as partículas que possuem massa sofrem a ação dessa força. A partícula associada à interação gravitacional é o grávitron. 
· Espectro contínuo: tem uma faixa de energia
· Espectro quantificado: energia exata
· Átomo é formado por prótons, nêutrons e elétrons. Pelo rearranjo dos quarks são formadas as partículas beta positiva e beta negativa
Estudo Dirigido 1
Espectro eletromagnético
1) O espectro eletromagnético é o intervalo completo de todas as possíveis frequências da radiação eletromagnética
2) De 3 a 8 Hz encontramos a radiofrequência,usada nas ondas de rádio e TV, e ressonância magnética nuclear. De 8 a 12 hz encontramos as microondas, usadas como ondas de radar e na fisioterapia. De 12 a 14 Hz encontramos as radiações infravermelhas, usadas na fisioterapia, como termoterapia. De 14 a 15 Hz encontramos o espectro de luz visível, usado no laser e na fototerapia. De 15 a 16 Hz encontramos a faixa de luz ultravioleta. De 16 a 19 Hz encontramos os raios X, radiações ionizantes, que servem para a radioterapia, radiografia e tomografia computadorizada. De 20 a 22 Hz encontramos as radiações gama, que também são radiações ionizantes e são usadas na cintilografia, radioterapia, esterilização de instrumentos cirúrgicos.
3) As radiações eletromagnéticas são entidades que guardam características tanto de partículas quanto de ondas simultaneamente. 
4) Radioterapia, ressonância eletromagnética nuclear, tomografia computadorizada, fisioterapia, fototerapia, termoterapia
O átomo
1) Os átomos são constituídos por prótons (cargas positivas), nêutrons (cargas neutras) e elétrons (cargas negativas)
2) As forças intranucleares são as interações que cada partícula exerce sobre a outra em um átomo. Essas forças atuam mantendo a estabilidade da estrutura nuclear, permitindo, por exemplo, que prótons e nêutrons fiquem unidos dentro no núcleo, promovendo adesão entre os quarks. As principais partículas envolvidas são: glúons (atuam na força nuclear forte), quarks, léptons, bósons vetoriais (atuam na força fraca), fóton virtual (atua na força eletromagnética), grávitron (atua na interação gravitacional)
3) O defeito de massa é a incoerência da menor massa de um núcleo em relação à soma das massas dos nucleons que constituem esse núcleo. Pode ser calculada pela diferença entre a soma das massas de seus nucleons em repouso e da massa deste núcleo em repouso. A energia de ligação é o resultado da conversão dessa massa em energia, calculada por E = mc2. 
Exercício
(3x1,00727 + 3x1,00866) – 6,01537 = 
3,02181 + 3,02598 – 6,01537 = 0,03242 uma 
1 uma – 931,5 MeK
0.03242 uma – x
x = 301,9923
Desintegração radioativa
· Os núcleos que não são estáveis são radioativos, o que significa que transformam-se espontaneamente em outros núcleos, emitindo radiação durante o processo
· Os átomos radioativos possuem algumas propriedades: escurecem filmes, ionizam gazes, produzem cintilação em certos materiais, a radiação emitida penetra na matéria, matam tecidos vivos, liberam grande quantidade de energia com pequena perda de massa, não são afetados por alterações químicas ou físicas do material emissor
· Um único feixe de radiação pode ser desdobrado em 3 pelo campo elétrico. Um se dirige à placa negativa, outro à placa positiva e o terceiro não sofre deflexão. Esses feixes são, respectivamente, alfa, beta e gama. A partícula gama é uma radiação eletromagnética, enquanto alfa e beta são partículas com massa que partem do núcleo com energia cinética. 
· Desintegração alfa: a identidade da partícula alfa é o núcleo do átomo de hélio, constituído de 2 prótons e 2 nêutrons fortemente ligados entre si (alta energia de ligação). A partícula alfa é uma partícula pesada que perde energia muito rápido e perde velocidade
· Desintegração beta: a emissão de radiação beta é mais comum em núcleos leves ou de massa intermediária que possuem um excesso de nêutrons ou de prótons em relação a estrutura estável correspondente. A desintegração beta é isobárica pois não altera a massa. Essa radiação beta é composta por elétrons de origem nuclear carregados negativamente ou positivamente (e- ou e+)
a) Beta negativa: ocorre em núcleos instáveis pelo excesso de nêutrons, que tentarão se estabilizar aumentando sua carga nuclear (emitindo partículas negativas, os négatrons). O decaimento beta negativo, portanto, é uma transformação de um nêutron em um próton. Isso ocorre pelo rearranjo dos quarks
b) Beta positiva: ocorre em núcleos instáveis pelo excesso de prótons, que tentarão se estabilizar diminuindo sua carga nuclear (emitindo elétrons positivos, os pósitrons). O decaimento beta positivo, portanto, é uma transformação de um próton em um nêutron
OBS: o pósitron é a antipartícula do elétron, porém sua existência é limitada, visto que a interação pósitron-elétron leva à aniquilação de ambas as partículas, liberando dois fótons de 0,511 MeV em direções opostas. A mamografia por exemplo, é feita pela emissão de pósitron 
· Captura K: ao invés de transformar um próton em um nêutron, ocorre a atração do elétron da camada K. Há a anulação da carga do próton, que é transformado em nêutron pela captura do elétron da camada K. Ocorre a transformação de fora para dentro. Quando o elétron da camada K é removido, o espaço vazio é logo preenchido por algum elétron que esteja num orbital de maior energia. Esse salto do elétron mais externo para a camada K leva a uma emissão de raio X característico. Pelos fótons emitidos sabemos se ocorreu a captura K ou o decaimento de beta positiva. Algumas vezes, a captura K pode vir acompanhada de emissão de elétrons orbitais, denominados elétrons Auger (elétrons ionizados), que se formam quando o raio X emitido pela coroa eletrônica colide com um dos elétrons orbitais do próprio átomo e esse elétron é deslocado para fora do átomo (ionização).
· Enigma das emissões beta: esse enigma é a diferença nas formas de distribuição das energias das partículas beta e alfa. Após a emissão de uma beta negativa, faltava uma parte da energia. Essa parte da energia ficava armazenada no neutrino, uma partícula muito pequena e que não reage com nada, por não ter carga. O neutrino é a terceira partícula que acompanha a desintegração beta e a captura K. 
· Emissão gama: ocorre a após a emissão alfa ou beta. Durante a emissão gama, o núcleo excitado decai para um estado de energia menor, emitindo um fóton. A vida média dos emissores de raios gama é frequentemente muito curta, porém alguns emissores gama têm vidas longas. Os estados de energia dos núcleos que têm estes tempos de vida longos são denominados de estados metaestáveis (são mais utilizados na medicina nuclear)
· Fissão e fusão: quando um núcleo muito pesado, como o do urânio 235, se fissiona em dois núcleos mais leves ou quando dois núcleos leves, como o do hidrogênio 2, se fundem para formar um núcleo mais pesado, ocorre grande liberação de energia.
a) Fissão: os núcleos muito pesados (Z > 92) estão sujeitos à fissão espontânea. Dividem-se em dois outros núcleos, mesmo quando não estão sob influência de perturbações externas. Pode ocorrer também a fissão pela captura de neurônio. A massa total dos produtos de fissão e dos nêutrons é inferior a massa do núcleo inicial. A diferença de massa é transformada em energia pela equação E = mc2. Uma reação típica de fissão do urânio 235 é:
n + U235 => Ba141 + Kr92 + 3n
b) Fusão: dois núcleos leves fundem-se para formar o núcleo mais pesado. A massa total dos produtos de fusão também é inferior à massa dos núcleos iniciais. Por causa da repulsão coulombiana entre os núcleos, são necessárias energias muito grande para que dois núcleos possam ficar suficientemente próximos e haver a possibilidade das forças nucleares se tornarem eficazes na realização da fusão. Para ter essa energia da fusão, as partículas devem ser aquecidas a temperaturas bastante elevadas para que a reação ocorra em consequência das colisões aleatórias da agitação térmica. 
· Decaimento radioativo: é um evento aleatório. É possível prever, por exemplo, que um certo núcleo irá emitir uma partícula alfa, mas não se pode dizer quando. O número de átomos que se desintegram num certo intervalo de tempo é proporcional ao número de átomos radioativos presentes na amostra
· Meia vida: é o tempo transcorrido até que metade dos átomos (N) de uma amostra tenha se desintegrado
Exercícios:
1) At = A0 x eˆ- lâmbida x t
2) T = 0,693/ lâmbida
Interação das radiações ionizantes com a matéria
· Ao interagir com um meio material, as radiações cedem energia às moléculas e átomos desse meio. Essa energia pode ser suficiente para promoversua ionização ou excitação (ativação)
· As radiações infravermelhas, visíveis e parte da ultravioleta não possuem energia suficiente para promover o arrancamento de elétrons dos elementos químicos mais importantes na constituição da matéria viva (carbono, hidrogênio, oxigênio). 
· As radiações eletromagnéticas podem ser consideradas, portanto:
a) Não ionizantes: microondas, radiofrequência, radiações infravermelhas, ultravioleta e visível
b) Ionizantes: radiações X e gama. Para os tecidos biológicos, as radiações emitidas por átomos radioativos na forma de partículas (alfa e beta) são sempre ionizantes
· A onda eletromagnética interage com matéria através da ressonância. Para poder ressonar é preciso que a frequência de ressonância da onda seja próxima à frequência de ressonância do elétron
· Efeito fotoelétrico: absorveu tudo, ejetou. O fóton de energia mais baixo interage com elétron da camada mais interna, cede toda a energia e arranca o elétron mais interno do átomo (energia cinética). Isso gera um efeito local
· Efeito Compton: ocorre com energias mais altas. Ocorre interação dos fótons de mais energia com elétrons da camada mais externa (menos energia cinética, mais energia de ligação) e emite um 2o fóton com direção diferente. Não é um efeito local, é espalhado
· Partícula alfa: possui 2 prótons e 2 nêutrons. Uma vez emitida por um átomo, atravessa o meio em alta velocidade, devido à alta energia cinética que possui. O tamanho e a dupla carga positiva dessa partícula permitem que sua energia cinética seja facilmente transferida aos elétrons orbitais dos átomos do meio que ele percorre, levando ao surgimento de pares iônicos (elétron ejetado + átomo ionizado). 
a) Densidade de ionização: na partícula alfa, por ter alta densidade de ionização, a sua energia é rapidamente cedida ao meio, o que torna o sue poder de penetração muito limitado. Essa densidade é definida pela forma da curva, que pode ser dividida em 3 regiões:
- inicialmente, com grande velocidade, a partícula alfa interage por pouco tempo com os elétrons dos átomos do meio, logo a ionização é baixa
- a medida que a velocidade vai diminuindo, ela passa a interagir mais fortemente com os elétrons. Seu poder de ionização vai aumentando até atingir um máximo, quando então, ocorre a captura do primeiro elétron, passando de íon +2 para +1
- com a passagem de íon +2 para +1, ocorre uma drástica diminuição no pode de ionização até chegar a zero, quando o íon captura outro elétron do meio e se torna um átomo de hélio
· Partícula beta negativa: diferem dos elétrons por se originarem dos núcleos dos átomos e por causa de sua energia cinética. Ela interage com a matéria em virtude de sua massa e de sua carga elétrica, produzindo ionizações através de choques com os elétrons orbitais, promovendo a formação de pares iônicos ou a excitação dos átomos do meio, perdendo sua energia cinética. Quando a ionização ocorre nas camadas internas, como K, L e M, ela é acompanhada da emissão de raios X característicos. Partículas beta negativas podem também interagir com núcleos dos átomos do meio. Ao passar na proximidade de um núcleo, a partícula beta negativa sofre desvio na sua trajetória, em função da atração eletrostática, e perde energia cinética. Essa energia é perdida na forma de radiação eletromagnética. A energia transportada pelos fótons é igual àquela perdida pela partícula e é chamada de radiação de frenagem. O alcance das partículas beta negativa é maior do que o das partículas alfa. 
· Partícula beta positiva: é um pósitron, uma antipartícula, ou seja, possui a mesma massa do elétron com uma carga elétrica positiva. Quando ela encontra um elétron, ambos sofrem a aniquilação. Esse processo se caracteriza pela transformação de matéria (e-) e antimatéria (e+) em energia eletromagnética. Os fótons liberados correspondem à transformação da massa das duas partículas em dois fótons de mesma energia que são emitidos em direções opostas. 
Princípios do uso de traçadores radioativos em Medicina
· A indicação de um radionuclídeo em função de sua meia vida física ideal é difícil, pois o tempo que essa substância permanecerá no corpo do paciente depende também de sua cinética de eliminação pelo órgão alvo, ou seja, sua meia vida biológica. Essa meia vida física, na prática, deve ser longa o suficiente para assegurar que, após a administração do radiofármaco, permaneça no órgão alvo uma atividade suficiente para que durante a formação da imagem sejam obtidas as informações desejadas. Meias vidas muito longas também não são desejáveis, já que sua permanência no corpo após o exame resulta em uma exposição adicional não desejável do paciente. 
· Radioisótopos que decaem sem a emissão de partículas (como transição isomérica ou captura eletrônica) têm preferência para uso clínico, já que ocorre uma irradiação local do tecido relativamente menor. 
· Tecnécio 99m: é um radionuclídeo muito usado na Medicina nuclear. Pode ser obtido dentro dos próprios serviços onde os exames são realizados, através de geradores de molibdênio tecnécio. 
· Tomografia por emissão de pósitrons (PET): se baseia na fixação de um radiotraçador ao nível de um órgão. Ela fornece informações anatômicas e principalmente informações sobre o funcionamento ou fisiologia do órgão. Nessa tomografia, são injetados no paciente, isótopos emissores de radiação beta positiva, que possuem a vantagem de existir como isótopos dos elementos químicos que constituem os tecidos biológicos. As imagens tomográficas são obtidas a partir da detecção dos dois fótons de 0,511 MeV, resultantes da aniquilação do pósitron. Há, entretanto, um problema na utilização de radioisótopos emissores de beta positiva. Esse problema é que a meia vida deles é muito curta. Eles devem ser, portanto, produzidos próximo ao local de utilização por meio de ciclotrons. Hoje pode se marcar a desoxiglicose com F18, podendo-se obter uma cartografia do consumo de energia pelo cérebro. 
· Construção de imagens pelo cérebro: o córtex visual, situado na região occipital pode ser dividido em córtex visual primário (V1), no centro, e córtex visual associativo (V2) em volta de V1. O córtex visual não analisa passivamente as imagens transmitidas pela retina. Na verdade, o córtex associativo se divide em várias áreas, cada uma especializada na decodificação de um atributo diferente da imagem. 
Detectores de radiação
· Os radionuclídeos possuem duas características que os distinguem de seus isótopos não radioativos: diferença de massa (número de nêutrons) e desintegram-se emitindo radiações. Essas características são analisadas utilizando-se espectrômetros de massa e detecção de radiações resultantes do processo de desintegração radioativa, respectivamente. 
· Os sistemas de detecção físicos mais comuns são classificados de 3 modos:
a) Pelo meio onde a interação ocorre: líquido, sólido ou gasoso
b) Pela natureza do fenômeno: excitação ou ionização
c) Pelo tipo de pulso gerado: se a amplitude do pulso gerado é proporcional à energia liberada
· Detectores sólidos: são constituídos de cristais, em cuja rede cristalina os núcleos dos átomos estão muito próximos e os elétrons se misturam e se distribuem em níveis de energia definidos, caracterizados como bandas permitidas. Entre essas bandas existem intervalos de energia que os elétrons não podem ocupar, sendo chamadas de bandas proibidas. A banda mais alta de energia que os elétrons podem ocupar no seu estado fundamental são as bandas de valência. A transferência de energia de um fóton ou partícula par um elétron de valência faz com que ele salte uma banda proibida e atinja uma nova banda permitida, que poderá ser uma banda de condução ou de excitação. A lacuna deixada pelo elétron é denominada de buraco e é similar a um íon positivo num sistema gasoso.
a) Detectores de condutividade: quando a passagem se dá para a banda de condução
b) Detectores de cintilação: quando a passagem do elétron se dá para a banda de excitação. A diferença de energia é emitida na forma de fótons de luz visível. A absorçãode energia por uma substância e sua reemissão como radiação visível é conhecida como luminescência. 
 Caso clínico – SPECT
· SPECT: tomografia por emissão de fóton único
· Insuficiência cardíaca: quando o coração não consegue ejetar sangue corretamente. Paciente tem angina instável. 
· Coisas importantes sobre o relato de caso: apresenta dor precordial e dispnéia a moderados esforços; IAM; há um mês vem apresentando sintomas aos mínimos esforços ou mesmo no repouso pela manhã; hipertrigliceridemia; pai falecido de IAM aos 51 anos; mãe diabética; tabagista; dieta rica em gorduras
· Cintilografia de perfusão miocárdica com sestamibi (SPECT). O sestamibi tem muita afinidade por mitocôndria, muito presente nas células miocárdicas. 
· Ventriculografia radioisotópica (Gated SPECT): quero ver o sangue das cavidades. Tecnécio vai junto com as hemácias, nenhuma reação ocorre. 
· SPECT: é uma técnica de imagiologia fundamental em princípios da medicina nuclear e métodos de reconstrução tomográficos. Utiliza radiofármacos para obter informação funcional e metabólica sobre sistemas ou tecidos específicos. Fornece imagens 3D
· No SPECT, o detector é de cristal de iodeto de sódio e a emissão é de fóton único (raios gama). 
· Etapas no paciente: o radiofármaco é administrado no paciente por via oral, endovenosa
· Colimador: consiste numa matriz de orifícios que se coloca sobre os detectores para restringir a uma direção específica os raios gama do paciente. 
· Detectores: cristal de iodeto de sódio com impurezas de tálio. O crista absorve a radiação gama, que excita os elétrons das impurezas de TI (centros de ativação). Ao voltar da banda proibida para a banda de valência, esses elétrons perdem a energia na forma de fóton de luz visível 
· Válvulas fotomultiplicadoras: acoplada aos cristais, amplificam e transformam a 
PET – tomografia por emissão de pósitron
· PET está normalmente associado a câncer. Imagem metabólica. Exame de medicina nuclear que utiliza radiofármacos emissores de pósitrons que, ao se desintegrarem por aniquilação gerarão fótons de mesma energia em sentidos opostos captados para a formação da imagem tomográfica
· Se utiliza fluordesoxiglicose. É análogo à glicose, o que permite a sua utilização para o estudo do metabolismo dos órgãos e tecidos. Principalmente cérebro, coração e para diagnóstico de câncer. 
· Na gama câmara, ocorre a emissão de pósitrons, com aniquilação e emissão de raios gama 
ED raio X
· Ligação entre átomos de bromo e átomos de prata. Elétron é ionizado e a ligação química se desfaz. O bromo vai ser transformado em gás brometo. A prata que fica no centro sensível gera a imagem. 
· Efeito da kilovoltagem: voltagem é a diferença de potencial. Ela controla a energia dos fótons de raio X, determinando se vai ocorrer efeito fotoelétrico ou efeito Compton. Efeito fotoelétrico: fótons de baixa energia. Efeito Compton: fótons de alta energia. O que é transmitido é o que sai do paciente e chega até o filme. O problema de fazer imagens só com efeito fotoelétrico, o paciente iria absorver uma alta dose de radiação, porém é a imagem que tem maior contraste. Em uma radiografia de pulmão, por exemplo, se opta pela imagem com efeito Compton pois é uma região naturalmente contrastada. São os fótons transmitidos que têm a capacidade de gerar a imagem. Quanto mais fótons transmitidos, mais escura fica a imagem. Inicialmente ela é toda branca. O osso numa radiografia fica branco, pois o fóton não consegue atravessá-lo, atravessando toda a área em volta. F´OTON E NAO ELÉTRON. 
TAREFAS 1, 2, 3 E 4
 
 
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