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UNIGRANRIO – TECNOLOGIA EM RADIOLOGIA EXAMES CINTILOGRÁFICOS – Parte 1 Prof Kleber Couto 1 MEDICINA NUCLEAR Especialidade médica relacionada à Imaginologia que se ocupa das técnicas de imagem, diagnóstica e terapêutica com a utilização de partículas ou nuclídeos radioativos. É um ramo da Radiologia que se fundamenta na utilização da energia nuclear para fins médicos de diagnóstico e de terapia mediante o uso de substâncias conhecidas na física como isótopos radioativos, ou seja, que emitem radiações. A Organização Mundial da Saúde assim define a Medicina Nuclear: “A Medicina Nuclear é a especialidade que se ocupa do diagnóstico, tratamento e investigação médica mediante o uso de radioisótopos como fontes radioativas abertas.” A Sociedade Brasileira de Biologia, Medicina Nuclear e Imagem Molecular a define como “a especialidade médica que emprega fontes abertas de radionuclídeos com finalidade de diagnóstico e de terapia.” Como recurso diagnóstico, é um meio seguro e eficiente, em geral indolor e não invasivo, onde se obtém informações que, de outra maneira, seriam impossíveis de conseguir, ou seja, é um conjunto de procedimentos de alta sensibilidade para encontrar anormalidades na estrutura e na função dos órgãos estudados, com a virtude de identificar, precocemente, numerosas alterações orgânicas e funcionais em relação a outros métodos diagnósticos. "A Medicina Nuclear está para a Fisiologia como a Radiologia para a Anatomia". Permite observar o estado fisiológico dos tecidos de forma não invasiva, através da marcação de moléculas participantes nesses processos fisiológicos com isótopos radioativos. Estes denunciam sua localização com a emissão de partículas detectáveis, sob a forma de raios gama (fóton). A detecção localizada de muitos fótons gama com uma câmara gama permite formar imagens ou filmes que informem acerca do estado funcional dos órgãos. A maioria das técnicas usa ligações covalentes ou iónicas entre os elementos radioativos e as substâncias alvo, mas hoje já existem marcadores mais sofisticados, como o uso de anticorpos específicos para determinada proteína, marcados radioativamente. UNIGRANRIO – TECNOLOGIA EM RADIOLOGIA EXAMES CINTILOGRÁFICOS – Parte 1 Prof Kleber Couto 2 A emissão de partículas beta ou alfa, que possuem alta energia, pode ser útil do ponto de vista terapêutico, para destruir células ou estruturas indesejáveis. Além de seu uso no diagnóstico, o método permite avaliar lesões recidivas, acompanhar a evolução, a remissão ou a progressão de certas enfermidades. Os procedimentos utilizados tem a virtude de substituir outros testes que submetem o paciente a um maior risco iatrogênico, à maior exposição às radiações, que lhes causam maior desconforto. Também substituem outras formas de exames mais onerosos usados em diagnóstico, portanto sendo indispensável para diagnóstico e acompanhamento de enfermidades cardíacas, oncológicas, endócrinas, traumatológicas, renais, pulmonares, etc. Como recurso usado na terapia, também é um meio seguro, eficiente e de “baixo custo” para tratar certas afecções benignas e malignas curáveis com irradiação. EXAMES CINTILOGRÁFICOS A radiologia diagnostica cria uma imagem pela passagem da radiação através do corpo a partir de uma fonte externa. Diferentemente da radiologia diagnostica, a cintilografia cria uma imagem a partir da medição da radiação emitida por marcadores internamente. A imagem é produzida portanto pela emissão de radiação vinda do paciente. As doses de radiação são comparáveis e variam dependendo do exame. Também difere das outras modalidades radiológicas ao demonstrar a função de uma área especifica do corpo. Em algumas ocasiões, esta informação fisiológica pode ser combinada a imagens mais anatômicas da TC e RM, o que melhora a capacidade diagnostica. Em lugar do meio de contraste são usados compostos radiofarmacêuticos que são marcados por radionuclídeo. As administrações dos radiofarmacos são por via intravenosa, ingestão ou inalação. O método de administração depende do tipo de exame, órgão ou processo orgânico a ser estudado. UNIGRANRIO – TECNOLOGIA EM RADIOLOGIA EXAMES CINTILOGRÁFICOS – Parte 1 Prof Kleber Couto 3 Por definição todos os radiofarmacos emitem radiação. A radiação emitida é detectada e sua imagem é obtida por equipamentos especializados como câmeras gama, tomografia por emissão de pósitrons (PET) e tomografia computadorizada por emissão de fóton único (SPECT). Em alguns exames, a radiação pode ser medida pelo uso de sondas, ou pode-se colher amostras dos pacientes e medi-las em contadores. A premissa envolve a biologia funcional, razão pela qual se pode não apenas documentar um processo mórbido, mas também investigar doenças. Os compostos radiofarmacêuticos que são usados na aquisição das imagens emitem raio gama (γ), e aqueles usados para tratamento emitem partícula beta (β). Os raios γ tem energia mais alta para atravessar o corpo e ser detectados por uma câmera de detecção, enquanto as partículas β percorrem apenas distancias pequena e emitem sua dose de radiação no órgão alvo. Por exemplo, pode-se usar tecnécio-99m ou iodo 123 para detecção de doenças da tireoide, mas cânceres ou doenças da glândula tireoide só podem ser tratados unicamente com pelo iodo 131. OBS: Na maioria das vezes, a cintilografia da tireoide é realizada através de tecnécio- 99m, pois a qualidade de imagem é superior e apresenta menor dose de radiação para o paciente em comparação à realizada com iodo 131, devido às suas características físicas (energia mais baixa e meia vida mais curta de 6 horas) e é suficiente para avaliar a funcionalidade dos nódulos palpáveis ou identificados ao ultrassom, podendo ser diferenciados entre nódulos hipocaptantes ou hipercaptantes; para avaliar bócios difusos, multinodulares, tireoidites ou malformações em geral. No entanto, vale lembrar que o tecnécio-99m é captado pela tireoide, mas não é organificado e, portanto, alguns nódulos podem captar tecnécio-99m, mas não o iodo 131. O iodo 131 foi o primeiro isótopo utilizado para avaliação da tireoide, mas devido à maior dose de radiação para o paciente e pior qualidade de imagem, tem sido pouco utilizado. Eventualmente é empregado para caracterizar melhor casos de bócio mergulhante ou tecido ectópico. O iodo 123 é uma boa alternativa para a cintilografia tireoidiana, devido à sua menor meia vida física e qualidade de imagem, porém, seu custo é mais elevado. O preparo para os exames é semelhante, independente do radiotraçador utilizado para a cintilografia (tecnécio-99m, iodo 123 ou iodo 131), pois todos eles competem com o iodeto circulante que será captado pela célula folicular. Portanto, deve-se fazer UNIGRANRIO – TECNOLOGIA EM RADIOLOGIA EXAMES CINTILOGRÁFICOS – Parte 1 Prof Kleber Couto 4 o preparo habitual com a suspensão de substâncias iodadas ou alimentação rica em iodo. (Dra. Tomoco Watanabe, médica nuclear Centro de Medicina Nuclear do HCFMUSP - São Paulo-SP). Os radionuclídeos, usados estão ligados quimicamente a um complexo designado como marcador, de modo que, quando administrados, eles possam agir de maneira característica no corpo. A maneira como o corpo lida com esse marcador pode diferir em doenças ou processos patológicos, demonstrando assim imagens diferentes do normal em estados mórbidos. Por exemplo, o marcador ósseo é o metileno-difosfonato(MPD), que é ligado ao tecnécio-99m para a aquisição das imagens ósseas. O MDP se liga a hidroxiapatita dos ossos. Se houver no osso alteração fisiológica por uma fratura, um acometimento metastático ou uma alteração artrítica haverá um aumento na atividade óssea e, portanto, um acumulo maior do marcador nessa região em comparação com o osso “normal”. Isso ocasionará um “ponto quente” focal do composto radiofarmacêutico em uma cintilografia óssea. Os Radionuclídeos intravenosos mais comuns são leucócitos marcados com iodo: iodo 123, tálio 201, gálio 67, índio 111. Os Radionuclídeos gasosos/ em aerosol mais comuns são xenônio 133, criptônio 81m, tecnécio 99m e tecnécio-99m DTPA. O SPECT é um conjunto de imagens em sequencia temporal ou sequencias espaciais em que a câmera gama se move ao redor do paciente. O exame em sequencias espacial permite que a documentação seja apresentada como uma pilha de imagens em fatias, de modo muito semelhante a TC e RM. Podendo ser fundidas com elas produzindo imagens fisiológicas e anatômicas combinadas. O PET mede as funções corporais importantes como fluxo sanguíneo, uso de oxigênio e metabolismo da glicose para avaliar quão bem vão os órgãos e tecidos, estão funcionando. No PET, isótopos marcadores radioativos de vida curta são incorporados quimicamente a moléculas biológicas ativas (fluorodesoxiglicose- FDG que é um UNIGRANRIO – TECNOLOGIA EM RADIOLOGIA EXAMES CINTILOGRÁFICOS – Parte 1 Prof Kleber Couto 5 açúcar), depois de injetado no corpo essas moléculas ativas se concentram nos tecidos de interesse. Depois de uma hora se pode adquirir as imagens, ao ser emitido o pósitron pelo isótopo ele declina, ao ser emitido percorre alguns milímetros e se aniquila juntamente com um elétron. Secundariamente há a produção de um par de fótons γ que se movem em direções opostas, os detectores do exame PET processam unicamente esses pares de fótons. Esses dados são processados e criam uma imagem da atividade do tecido em relação ao isótopo especifico. Então essas imagens podem ser fundidas com as de TC e RM. Os isótopos utilizados são carbono 11 (~20min), nitrogênio 13(~10min), oxigênio 13(~2min) e flúor- 18(~110min). OBS: A parte mais difícil e sofisticada da instalação PET é o cíclotron. Esta é uma máquina usada para produzir os radioisótopos (elementos químicos radioativos) , que são usados para sintetizar os radiofármacos (as substâncias que serão usadas na realidade para fazer a imagem do cérebro ). O cíclotron é um acelerador de partículas nucleares subatômicas. Ele produz uma grande quantidade de prótons (partículas pesadas com uma carga elétrica positiva) e coloca-os em movimento a uma taxa acelerada ao longo de uma órbita circular, UNIGRANRIO – TECNOLOGIA EM RADIOLOGIA EXAMES CINTILOGRÁFICOS – Parte 1 Prof Kleber Couto 6 dentro de uma câmara controlada por campos eletromagnéticos poderosos alternantes. Assim, as partículas ganham energia e são esmagadas/colididas contra um alvo a uma velocidade quase igual a da luz. Os átomos, em uma substância colocada neste alvo, são transformados pelo seu bombardeamento em isótopos instáveis e radioativos, por meio de uma reação nuclear. Existem muitos isótopos radioativos que podem ser produzidos no cíclotron. De modo a usá-los no equipamento PET para obter imagens do corpo, eles precisam: Ser capazes de emitir pósitrons quando eles decaiam radioativamente, ou seja, quando eles se transformam em isótopos instáveis em outros, estáveis. O pósitron é a anti-partícula de um elétron, ou seja, nós podemos pensar que ele é como se fosse um tipo de elétron com uma carga elétrica positiva ao invés de uma negativa. Ter um período curto de estabilidade, ou seja, eles devem demorar poucos minutos para que qualquer átomo determinado de seu isótopo emita um pósitron e se transforme em um elemento instável. Ser facilmente incorporados em um radiofármaco útil, através de síntese química. Como o carbono, o nitrogênio e o oxigênio existem em praticamente todas as substâncias que ocorrem naturalmente no corpo, muitas moléculas diferentes podem ser sintetizadas, e usadas para obter imagens funcionais específicas. A medida média de estabilidade é chamada de meia vida, que é o tempo que demora a diminuir pela metade os números de isótopos radioativos daquele elemento. Este é o motivo porque muitas das instalações PET do mundo tem o cíclotron bem ao lado do tomógrafo PET. É uma verdadeira corrida contra o relógio, pois assim que o radioisótopo é obtido, restam poucos minutos para sintetizar o radiofármaco e injetá-lo no paciente, de modo que o PET e o cíclotron não devem estar muito distantes um do outro. UNIGRANRIO – TECNOLOGIA EM RADIOLOGIA EXAMES CINTILOGRÁFICOS – Parte 1 Prof Kleber Couto 7 O cíclotron de marca RDS, fabricado pela empresa CTI, do grupo multinacional Siemens, e que é mostrado na figura superior, é um dos mais usados em centros de PET no mundo. Ele incorpora um terminal de computador, que é usado para controlar o fluxo de produção, e uma unidade de biossíntese, que tem diversos tipos de aparelhos especializados para realizar as sínteses químicas dos radiofármacos. (Créditos das imagens: The Crump Institute for Biological Imaging, Department of Pharmacology, University of California at Los Angeles. The Center for Positron Emission Tomography, State University of New York at Buffalo, USA)
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