2019916_171910_Equipamentos_em_MN

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MEDICINA NUCLEAR
Profª Alana
Serviço de Medicina Nuclear
 Dependências indispensáveis ao Serviço de Medicina Nuclear:
» Sala de espera de pacientes;
» Sanitário exclusivo de pacientes;
» Local para armazenamento de rejeitos radioativos;
Serviço de Medicina Nuclear
»Laboratório de manipulação e armazenamento de fontes em uso;
» Sala de administração de radiofármacos;
» Sala de exames.
				CNEN-NN-3.05.
Equipamentos e Instrumentos Utilizados em MN
 Detecção da quantidade e do tipo de radioatividade administrada aos pacientes;
 Monitoração das áreas de trabalho para garantir a segurança da equipe e do paciente.
Equipamentos e Instrumentos Utilizados em MN
 
Equipamentos da sala de administração de radiofármacos (sala quente).
 Equipamentos de diagnóstico.
Equipamentos e Instrumentos Utilizados em MN
 Equipamentos da Sala Quente
Medida da atividade e monitoração de área;
Garantia de segurança após a manipulação de radiofármacos;
 Câmaras de ionização (Calibrador de dose/ (Curiômetro / Medidor de Atividade Radioativa) , Contador de Poço, Contador Geiger-Müller.
Medidor de Atividade Radioativa
 “Instrumento destinado a medir a atividade de radionuclídeos utilizados em Medicina Nuclear.” 
				CNEN-NN-3.05.
 
Medidor de Atividade Radioativa
 A corrente produzida na câmara de ionização por uma determinada fonte radioativa em um determinado arranjo geométrico é diretamente proporcional à quantidade de radioatividade da fonte;
 Radionuclídeos diferentes com a mesma radioatividade produzem quantidades diferentes de corrente.
Medidor de Atividade Radioativa
 Testes
» Acurácia: teste realizado anualmente utilizando-se duas fontes radioativas diferentes. Se a variação medida for maior que 10% da atividade padrão, o equipamento deve ser recalibrado.
Medidor de Atividade Radioativa
» Linearidade: teste realizado mensalmente que determina a resposta do calibrador em uma faixa de variação de atividades conhecidas;
» Precisão ou constância: teste diário mensura a capacidade do calibrador de repetir a medida de uma mesma amostra ao longo do tempo. As medidas não devem variar mais do que 10% do valor de referencia fonte de bário – 133, césio – 137 ou cobalto - 57.
Medidor de Atividade Radioativa
» Geometria: teste de aceitação do calibrador que objetiva medir a mesma dose/atividade em volumes diferentes. Caso o calibrador apresente variações maiores que 10% de um volume para o outro, são calculados valores de correção.
Contador de Poço
 Instrumento semelhante ao curiometro mas que apresenta uma eficiência maior.
http://www.youtube.com/watch?v=YIHMtdtzQTc
Contadores Geiger-Müller
Monitores de superfície e de monitoração de área;
Empregados na detecção de baixos níveis de atividade;
Tempo morto tempo significativo para recuperação e detecção do próximo evento. 
Contadores Geiger-Müller
I – A tensão é baixa de modo que os pares de íons produzidos se recombinam formando átomos ou moléculas neutras.
II – Platô de ionização. Tensão suficientemente elevada para atrair os íons para os eletrodos.
III – Região Proporcional. A tensão aumenta e os elétrons libertados possuem energia suficiente para produzir ionizações secundárias.
IV – U, grande número de íons é produzido efeito avalanche.
V – Tensão altíssima não sendo mais necessária a radiação para produzir a descarga.
http://www.youtube.com/watch?v=5TMnbt9-YM8&feature=related
Equipamentos e Instrumentos Utilizados em MN
Equipamentos de Diagnóstico
 Scanner/Mapeador Retilíneo
»“Pica Pau” – espécie de caneta (1930, aproximadamente);
» Adaptação do contador de atividade para relacionar o valor da radioatividade com o local onde ela foi medida;
»Utilizado primeiramente para a tireóide e posteriormente para rins e cérebro. 
Equipamentos e Instrumentos Utilizados em MN
 Probe
» Medidor de atividade que utiliza um cristal cintilador de tamanho reduzido;
» Utilizado para estudo de linfonodo sentinela.
Equipamentos e Instrumentos Utilizados em MN
 Câmara de Cintilação
» Equipamento utilizado na detecção da intensidade da radiação emitida de pontos individuais da estrutura em estudo e para localização espacial dos raios gama emitidos pelos radiofármacos administrados ao paciente;
» Desenvolvido por Hal Anger em 1960;
Equipamentos e Instrumentos Utilizados em MN
 Componentes:
Cristal cintilador NaI(Tl) acoplado a um grande número de tubos fotomultiplicadores (TFM);
O cristal, os TFMs e alguns outros componentes eletrônicos estão dentro do Gantry.
Câmara de Cintilação
Câmara de Cintilação
Funcionamento:
 Para detectar os fótons gama utiliza-se um largo cristal de iodeto de sódio dopado com tálio. 
O cristal emite um lampejo de luz visível cada vez que um fóton gama o atinge. 
Este flash de luz é captado por fotomultiplicadoras, que convertem a luz em sinal elétrico.
Os sinais elétricos dos fotomultiplicadores são analisados por um computador para construir uma imagem.
Septo
Melhor resolução
de imagem
Câmara de Cintilação - Colimador
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Câmara de Cintilação
 Colimadores
» Permitem que apenas os fótons que contribuirão para a formação da imagem alcancem o cristal cintilador;
» Chumbo;
Câmara de Cintilação
» Alta resolução: septos muito estreitos;
»Baixa resolução: colimadores mais espessos;
» Campo de visão (fov of view);
»Quatro tipos: paralelos, divergentes, convergentes e pinhole.
Posicionamento
Câmara de Cintilação
 Detectores:
» Os detectores à base de cintilação absorvem energia proveniente das radiações e as convertem em luz NaI(Tl);
» A intensidade da luz é proporcional à energia da radiação absorvida pelo detector;
» A maioria das câmaras de cintilação utilizam cristais espessos (6 a 12 mm) com Ø = 400 a 500 mm.
Detectores
• Características
» Elevado Z maior probabilidade de absorção da radiação;
» Alto poder de freamento da radiação e elevada densidade;
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Detectores
NaI (Tl).
* 90% dos fótons são absorvidos em 10 mm.
Tubo Fotomultiplicador (T.F.M.)
 Responsáveis por coletar os fótons de luz produzidos no cristal e por produzir, a partir deles, uma corrente proporcional a intensidade da luz coletada. 
Câmara de Cintilação
 Pré-amplificador: responsável por aumentar a corrente produzida nos T.F.M. para que a corrente chegue ao resto do circuito.
 Amplificador: aumenta o valor da corrente melhorando a relação sinal-ruído.
Câmara de Cintilação
 Circuito de Posicionamento: responsável pela localização do ponto onde ocorreu a emissão de luz no cristal.
 Seletor de Altura de Pulso (PHS): seleciona os valores que serão enviados ao computador. Vários PHS conectados: analisador multicanal.
Fotopico
 Energia principal do radionuclídeo que deve ser selecionada no equipamento;
 O equipamento distingui dois fótons de energia diferente quando essa diferença é de no mínimo 14 keV.
Câmara de Cintilação – Sistema de Detecção
Câmara de Cintilação – Sistema de Detecção
Câmara de Cintilação – Sistema de Detecção
Câmara de Cintilação – Sistema de Detecção
Câmara de Cintilação
Imagem bidimensionais planares;
Superar limitação: adquirir imagens em duas posições do paciente. Exemplo: AP e Lateral do fígado;
Tomografia Computadorizada por Emissão de Fóton Único (SPECT): câmara de cintilação que grava imagens em uma série de ângulos em torno do paciente 
	 reconstrução tomográfica
 imagens axiais ou em 3D 
Câmara de Cintilação
SPECT.
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Imagem em Medicina Nuclear
Matriz 64x64, 128x128, 256x256.
Controle de Qualidade de Câmaras de Cintilação
 Conjunto de ações que visa monitorar, avaliar e manter em níveis ótimos todas as características de desempenho que possam ser definidas, mensuradas e controladas;
Entender como o desempenho do equipamento pode afetar a qualidade de imagem;
 Reconhecer artefatos;
 Entendera importância do CQ;
 Implementar/executar testes de CQ.
Controle de Qualidade
Manutenção e melhoria da qualidade do serviço de MN;
Uso de quantidade mínima de atividade radionuclídica para assegurar a produção da informação diagnóstica desejada;
 Uso efetivo de recursos disponíveis.
Objetivos da Garantia de Qualidade em Medicina Nuclear
Radiofarmacêuticos: verificar se os radiofármacos estão dentro de determinados padrões;
 Físicos: verificar o processamento adequado das câmara; radioproteção.
Controle de Qualidade em Medicina Nuclear
 Assegura que TODOS os aspectos e etapas dos procedimentos clínicos, diagnósticos ou terapêuticos, sejam realizados dentro de padrões especificados e normas estabelecidas;
 O controle de qualidade nas câmaras de cintilação assegura a obtenção de imagens “precisas”, verdadeira e confiáveis para diagnóstico;
 Possíveis problemas devem ser corrigidos antes que alterem as imagens clínicas.
Controle de Qualidade em Medicina Nuclear
 CNEN – NN – 3.05  Testes de Instrumentação:
	• Monitores de taxa de exposição e de contaminação de superfície (reprodutibilidade);
	• No Curiômetro (exatidão, precisão, reprodutibilidade e linearidade);
	• Na Câmara de cintilação.
Controle de Qualidade em Medicina Nuclear
 É essencial que o controle de qualidade dos instrumentos seja considerado parte integrante do trabalho de um serviço de Medicina Nuclear e que seja executado por pessoal adequadamente treinado.
	(Agência Internacional de Energia Atômica – IAEA).
Controle de Qualidade em Medicina Nuclear
 Testes de aceitação;
 Testes operacionais ou de rotina;
 Livro de registro (“diário de bordo”);
 Manutenção preventiva periódica.
Etapas do Controle de Qualidade
 Realizados após a instalação do equipamento;
 Verificação das condições físicas e gerais;
 Avaliação dos parâmetros de desempenho segundo padrão (NEMA ou IEC) e protocolo escolhido (IAEA, AAPM, próprio). 
Testes de Aceitação
 Comparação com os valores do fabricante;
 Estabelecimento dos valores de referência;
 Requerem phantoms especiais, softwares de quantificação e análise.
Testes de Aceitação
É qualquer material que simule o organismo humano e a interação da radiação com os tecidos corporais (ICRU Report 48);
 Objetos simuladores/fantomas;
 Podem ser divididos em:
	 	Antropomórficos;
	 	Objetos simuladores com formas variadas (cilíndrica, quadrada, em forma de disco, entre outras).
Phantoms
Realizados regularmente para assegurar um desempenho ótimo continuo;
Detecção de problemas antes que alterações surjam nas imagens clínicas;
Acompanhamento do desgaste do equipamento;
Auxiliam na determinação da frequência e da necessidade de recalibração ou manutenção preventiva.
Testes de CQ Operacionais ou de Rotina
 Testes operacionais: verificação de todos os parâmetros de desempenho da câmara de cintilação;
 Testes de rotina: checagem de um número limitado de parâmetros;
 Ambos podem ser realizados pela própria equipe local.
Testes de CQ Operacionais ou de Rotina
 Detecção de possíveis desarranjos;
Necessária para correção e ajustes;
 Aumento da vida útil do equipamento.
Manutenção Preventiva Periódica
Estabelecer protocolos e frequência
↓
Executar testes regularmente
↓
Manter os registros dos resultados
↓
Avaliar os resultados
↓
Problemas no resultado?
(Manutenção Corretiva)
↓
Registrar a ação corretiva aplicada
↓
Repetir os testes
CQ
Principais Testes e sua Frequência
 Representa a uniformidade de resposta em todo campo de visão; Teste diário.
Intrínseco: sem colimador
 » Fonte pontual e não linear (< 1mCi ; ~ 1μCi – pertecnetato de sódio).
 » Distância fonte detector: 
~4 a 5 vezes do campo útil do detector.
Uniformidade de Campo
 ROI: mostra menor e maior valor de contagem  indica o quanto a imagem está uniforme;
 Mapas de correção: realiza uma uniformidade padrão para que o equipamento adote essa informação como parâmetro para análise.
Uniformidade de Campo
Artefatos de Uniformidade
 Manchas claras (brancas): fotomultiplicadora descalibrada;
 Manchas escuras: problemas nas fotomultiplicadoras;
 Presença de “riscos”: indicam trincas ou rachaduras no cristal:
		impacto (menos provável)
		temperatura (reação com o ambiente)
Artefatos de Uniformidade
Cristal trincado
Fotomultiplicadora danificada
A uniformidade do colimador não é testada ;
 Cristal exposto: aumenta o risco de quebrar ao recolocar o colimador;
 Não é possível em alguns sistemas de múltiplos detectores devido a distância.
Uniformidade de Campo
2) Extrínseco: com colimador
 » Fonte plana líquida: Flood Phantom de 99mTc
 » Fonte plana sólida: Folha de 57Co ~10mCi
 » Distância fonte colimador:
 ~ 5 a 10cm do detector
Uniformidade de Campo
 Menor risco de danificar o cristal;
 O Flood Phantom deve estar muito bem homogeneizado (difícil);
 A fonte de 57Co é cara (T1/2=273 dias  utilizável por dois anos);
Uniformidade de Campo
 Atividade maior  aumento de dose para o profissional;
 Difícil testar uniformidade para outras energias (preparar um phantom para cada radionuclídeo).
Uniformidade de Campo
 Parâmetros de aquisição:
	» ~3 a 10 milhões de contagens
	» Taxa de contagem ~ 20c/s
	» Matriz 128 x128
Uniformidade de Campo
Uniformidade de Campo
Bolhas de ar
Phantom não homogeneizado
Variação da Uniformidade com Diferentes Janelas de Energias
133 keV – 147 keV
129,5 keV – 150,5 keV
126 keV – 154 keV
Variação da Uniformidade com a Taxa de Contagem
83 c/s
114 c/s
166 c/s
Observação da Uniformidade
Artefatos de Uniformidade – Mapas de Correção
Mapas de Uniformidade x Diferentes Radionuclídeos
 Capacidade do sistema em distinguir duas fontes muito próximas, ou seja, a menor distância entre duas fontes pontuais que as permita serem vistas em separado;
 Linhas/cm.
Resolução Espacial ou Geométrica
 Resolução Intrínseca: resolução somente do detector;
 Resolução Extrínseca: resolução do detector com o colimador.
 Baixa resolução imagem borrada 
Resolução Espacial ou Geométrica
Centro do FOV câmara
Phantom de Barras
 Barras se chumbo;
 São obtidas 4 imagens fazendo giros sequenciais de 90° do fantoma de barras a cada tomada de dados;
 Não pode existir dependência geométrica: no giro de 90° as imagens devem permanecer “iguais”.
 		Captação ruim das FM ou posicionamento 			errado do phantom.
Resolução Espacial ou Geométrica
 Quanto maior o número de barras identificado pelo sistema maior será sua resolução espacial!!
Resolução Espacial ou Geométrica
 O phantom deve ser posicionado cuidadosamente sobre o colimador para evitar o efeito Moiré.
Resolução Espacial ou Geométrica
Resolução Espacial ou Geométrica
Efeito Moiré
 Possível o uso de phantoms de barras ou ortogonal sobre o colimador:
Phantom de Furos Ortogonais
 Todos os grupos de barras devem aparecer retas e paralelas;
 Uso de phantom de barras ou ortogonal sobre o colimador:
		»Verificar distorções introduzidas pelo colimador;
		» Phantom ortogonal uma imagem obtida. 
Resolução Espacial ou Geométrica
 Permite a avaliação do espectro de energia;
Capacidade do sistema de produzir respostas idênticas para fótons de energias iguais, ou seja, selecionar precisamente os fótons de acordo com sua energia;
Resolução Energética
 Resolução: histograma (função de espalhamento linear) Ideal: linha vertical mostrando toda a atividade num pico.
			 Prática: curva em forma de sino.
 Medida pela largura a meia altura (FWHM) do fotopico expressa em percentagem da Ey;
		.
Resolução Energética
Resolução Energética
FWHM
FWHM: Full Width at Half Maximum = largura a meia altura (metade da distância entre o pico e a base).
 A resolução de energia melhora com a energia do fóton devido ao melhor rendimento de luz no cristal;
 Em geral, o equipamento consegue distinguir dois fótons de energias diferentes quando essa diferençafor de no mínimo 14keV.
Resolução Energética
 O equipamento é calibrado para identificar energias de fotopicos diferentes.
Calibração do Fotopico
 Capacidade da Câmara de cintilação em determinar, com exatidão, a posição da interação do fóton dentro do cristal;
 Uso de phantoms: quadrantes de barras, furos ortogonais entre outros;
Linearidade na Resposta
 Capacidade do sistema em converter atividade em taxa de contagens, ou seja, número de eventos detectados por unidade de atividade;
 Contagens/min/MBq 	Contagens/min/µCi. 
Sensibilidade do Sistema
 A sensibilidade depende: 
 » Eficiência do cristal;
 » Diminui com a energia dos raios gama;
 » Aumenta com a espessura do cristal;
 » Depende do colimador.
• Protocolo de aquisição:
» Fonte de 99mTc em placa de Petri;
» Contagem em 100s;
» Distância fonte colimador =10cm.
Sensibilidade do Sistema
 Capacidade da Câmara de Cintilação em detectar um grande número de fótons por segundo, mantendo a proporcionalidade entre o número de fótons emitidos e o número de fótons detectados.
Taxa de Contagem
 Teste importante devido aos efeitos causados pelo desalinhamento do centro de rotação:
	» Perda de resolução, estruturas anulares;
	» Distorções geométrica principalmente em 	180°;
	» Distorções na imagem principalmente para sistemas com mais de um detector.
Centro de Rotação/COR
 Fonte pontual colocada no centro da imagem;
• Imagens obtidas de um SPECT de 360°;
• Tamanho do pixel = 3,85mm;
• ROI: ponto da fonte deve estar dentro da região do ROI.
Artefatos em SPECT Cardíaco em 180°
 Testes de performance do SPECT: uniformidade, resolução espacial, centro de rotação;
Phantom Jaszczac
Phantom Jaszczac