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05/07/2017
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Medicina Nuclear
Princípios Físicos e Fisiológico
Sílvio Leão Vieira
Ribeirão Preto- SP
17/11/2003
A Medicina Nuclear é uma especialidade médica
que emprega fontes não seladas de radionuclídeos com
O Que é Medicina Nuclear ?
q p g
finalidade diagnóstica e terapêutica. Habitualmente os
materiais radioativos são administrados in vivo e apresenta
distribuição para determinados órgãos ou tipos celulares.
A administração dos radiofármacos ou traçadores
é na maioria das vezes por via endovenosa, mas pode ser
oral, por sondas, intracavernoso ou mesmo local.
História da Medicina Nuclear
A Medicina Nuclear teve origem em várias
descobertas científicas que, aparentemente, não tinham
uma ligação direta à Medicina, como a descoberta dos
raios-X em 1895, por Röentgen e a descoberta da
radioatividade em 1896 por Becquerelradioatividade em 1896, por Becquerel.
A partir dos anos 60, a Medicina Nuclear
desenvoleu-se a um ritmo exponencial. Nos anos 70,
surgiram os estudos tomográficos (SPECT), destacando-se
o cardíaco e o cerebral. Na década de 80, desenvolveram-se
as aplicações clínicas da Tomografia por Emissão de
Pósitrons (PET).
Marcos importantes no 
desenvolvimento da Medicina Nuclear: 
1895 Descoberta dos Raios X – Röentgen (Foto à esquerda)
1896 Descoberta da radioatividade do Urânio – Becquerel (à direita)
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1898 Descoberta da radioatividade natural (Rádio) - Marie Curie
1923 Primeira utilização de radionuclídeos na exploração biológica -
Hevesey (Prémio Nobel)
1927 Desenvolvimento de um detector de radiações - Geiger e Müller
e pela primeira vez Hermann Blumgart e Soma Weiss injetam na veia
de um braço o radioisótopo natural rádio C (radom), e mediram o
intervalo de tempo que este levou para chegar ao outro braço
Juliot Curie Marie Curie
1931, Construção do primeiro ciclotron por Ernest Lawrence
1934 Descoberta da radioatividade artificial - Casal Joliot-Curie
1936, John Lawrence, é considerado o pai da medicina nuclear, por
ter sido o primeiro a tratar um paciente de leucemia com o isótopo
radiativo do fosfato.
Em 1937, Joseph Hamilton foi o primeiro a utilizar traçadores
radiativos para estudar a fisiologia da circulação.
1938 Primeiros estudos sobre a fisiologia da tiróide (I-131)
1946 Construção do primeiro reator produtor de radionuclídeos
1951 Construção de um aparelho (Scanner) com cristal de Iodeto de Sódio, que 
permitiu realizar os primeiros estudos - Reed e Libby
1952 O termo "Medicina Atômica" é substituído pelo de "Medicina Nuclear"
1962 Surgiram os geradores de Tecnécio-99m
1963 Desenvolvimento das atuais câmaras gama
Ernest Lawrence John Lawrence
Princípio Fisiológico da Medicina 
Nuclear - Metabolismo
Radionuclídeos + Fármacos = Radiofármacos
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Princípio Fisiológico
– Marcação de fármacos, que apresentam 
biodistribuição conhecida, com isótopos 
radioativos 
– As informações obtidas estão maisAs informações obtidas estão mais 
relacionadas ao metabolismo e a fisiologia 
do que com a própria anatomia.
– Para cada objetivo de avaliação funcional, 
utilizamos fármacos e isótopos específicos
Características dos Radiofármacos
* Mimetizam processos fisiológicos naturais.
* Estudo de funções ao invés de anatomia.
* Raios-gama ao invés de raios-x.
* Para minimizar a dose no paciente:
- Meia-vida curta
-Raios-gama monocromáticos com
energia entre 100 e 300keV.
-Não ser tóxico ou estar contaminado.
-Localiza-se no órgão ou tecido de interesse.
* Devem ser fácies de obter e economicamente viáveis.
Isótopo Forma química Uso
99Tcm Pertecnetato (Na99TcmO4)
Estudos dinâmicos cardíaco e 
cerebral 
*Cérebro
Imagens de: *Placenta
*Tireóide
99Tcm
Soro de albumina humana
Estudo dinâmico cardíaco
*Placenta
Imagens da: *Efusão do
pericárdio
99Tcm Microesferas de albumina Imagens dos Pulmões
Exemplos de Radiofármacos e suas Aplicações
Tc Microesferas de albumina Imagens dos Pulmões
99Tcm
Colóide de enxofre
*Medula Óssea 
Imagens de: *Fígado
*Baço
99Tcm Fósforos Imagens do osso
123I Na123I Imagens da Tiróide
201TI Cloreto Imagens do miocárdio
11C 11CO2 Imagens da placenta
13N Amônia(13NH4) Detecção de enfartes cardíacos
A Medicina Nuclear e suas 
Especialidades clínicas
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Princípios Físicos da Medicina NuclearPrincípios Físicos da Medicina Nuclear
Instabilidade Instabilidade Nuclear
Núcleos Atômicos com deferentes números de nêutrons são
chamados de IsótoposIsótopos..
Os Núcleos atômicos se dividem em :
- Estáveis e
- Instáveis
Os Núcleos estáveis não sofrem desintegração radioativa e são
portanto não-radioativos.
Os núcleos dos isótopos instáveis estão em níveis excitados e podem
da origem à emissão espontânea de partículas do núcleo (alfa, beta, gama
ou nêutrons).
A esse fenômeno dá-se o nome de descaimentodescaimento radioativoradioativo.
Os isótopos instáveis são portanto radioativos e também conhecidos
por radioisótoposradioisótopos.
Radiações IonizanteRadiações Ionizante
PartículasPartículas AlfaAlfa Partículas alfa é de longe a maior partículaPartículasPartículas AlfaAlfa -- Partículas alfa, é de longe, a maior partícula
emitida por núcleos instáveis.
PartículasPartículas BetaBeta -- PartículasPartículas betabeta são,são, essencialmente,essencialmente, elétronselétrons
dede altaalta energiaenergia cinéticacinética..
RaiosRaios GamaGama -- RaiosRaios gamagama sãosão fótonsfótons dede altaalta energiaenergia emitidosemitidos
pelopelo núcleonúcleo dede algunsalguns átomosátomos.. RaiosRaios gamagama sãosão idênticosidênticos aosaos raiosraios--xx aa
diferençadiferença estáestá nono fatofato dede queque osos raiosraios gamagama vêmvêm dodo núcleonúcleo dodo átomo,átomo,
ee osos raiosraios--xx nãonão..
EmissãoEmissão NêutronNêutron -- AA emissãoemissão nêutronnêutron éé associadaassociada comcom aa fissãofissão
nuclearnuclear..
Relações Envolvidas na Cadeia de 
descaimento do 99Mo / 99mTc
As unidades usadas na manipulação de materiais radioativos:
Curie ( Ci ) ⇒ 1 Ci = 3.7 x 1010 des/s
Bequerel ( Bq ) ⇒ 1 Bq = 1 des/s
Fontes de Radioatividade para 
Medicina Nuclear
Gerador de Tecnécio Ciclotron
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Acúmulo e Eluições do Tecnécio no 
Gerador
- Equilíbrio transiente
- Múltiplas eluições do gerador de tecnécio. O
intervalo otimizado entre eluições é de 22,9 horas.
Espectro de energia detectado
O fotopico (1) é o resultado da absorção compleata dos raios gama
do 99mTc pelo cristal.
Espalhamento Compton e raios-x secundários do chumbo
ocorrem abaixo dele, na região (2).
O pico soma (3) é o resultado da absorção simultânea de dois
fótons, contados como um.
A área pontilhada (4) mostra o intervalo de aceitação do analisador
de altura de pulso (PHA) ajustado a 140 keV com largura de 20%.
Meia-Vida Efetiva
A dose de radiação absorvida depende de vários
fatores, tais como: TipoTipo dede radiaçãoradiação(gama pura ou mista);
dada energiaenergia liberadaliberada porpor cadacada umauma dasdas radiaçõesradiações ; dada
interaçãointeração comcom oo tecidotecido formadorformador dodo órgãoórgão emem particularparticular.
Características de alguns radionuclídeosCaracterísticas de alguns radionuclídeos
Nuclídeo Fótons (keV)
Modo de 
produção
Modo de 
decaimento
Meia-vida 
(T1/2)
67Ga 93.18 , 296.38 Ciclotron EC 78 horas
99mTc 140 Gerador IT 6 horas
111In 173 247 Ciclotron EC 68 horas111In 173 , 247 Ciclotron EC 68 horas
123I 159 Ciclotron EC 13 horas
125I 27, 36 Reator EC 60 dias
131I 364 Produto de fissão β 8 dias
133Xe 80 Produto de fissão β 5,3 dias
201Tl 70 , 167 Ciclotron EC 73 horas
b = decaimento beta; EC = captura eletrônica; IT = transição interna
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Câmara de Cintilação ou Câmara Anger
O desenvolvimento da câmara de cintilação por Hal
Anger em 1952, conhecida como a câmara Anger, é a base
da medicina nuclear.
Gama Câmara
O colimador normalmente
tem 25 mm de espessura, com
furos separados por 0,3 mm.
Cada fura somente deixa
passar raios-γ provenientes de
um canal estreito.
InstrumentaçãoBásica Colimadores
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Interação da Radiação γ com o Cristal
Atrás do colimador, um
ou mais cristais de iodeto de
ódi d d tálisódio, dopados com tálio, ou
CsI, absorvem cerca de 90%
da radiação gama incidente,
principalmente pelo efeito
fotoelétrico.
Cristal
Novos cristais cintiladores utilizam iodeto de césio,
fluoreto de césio, tungstato de cádmio, ou germanato de
bismuto, que têm brilho prolongado e baixa incardecência
Componentes Eletrônicos da Fotomultiplicadora
As fotomultiplicadoras têm sido superadas por
fotodiodos, que não precisam de fonte de alta voltagem.
Esquema do Funcionamento do detector 
para formação da Imagem
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Dispositivo de Mapeamento
(a)Sistema de varredura linear.
(b) Ampliação da cabeça de varredura, ilustrando a ação
do colimador e a formação da região de penumbra no
plano focal.
Câmaras SPCET
SPECT: Single Photon Emission Computed
Tomography demonstrada em 1963 por Kuhl e Edwards.
SPECT calcula a concentração de
radionuclídeos introduzidos no corpo do paciente.
Como são detectados os raios gama no 
PET
O sistema PET dedicado utiliza milhares de detetores
do tipo BGO ( germanato de bismuto) ou LSO (
ortosilicato de lutécio) que garantem uma melhor
resolução espacial e temporal ao equipamento.
Câmara PET
“O câncer é um processo
metabólico e o PET é a
técnica da imagem
metabólica.”
Limite de resolução
de 4,25 mm, redução
temporal do exame em 50%
a 60 % em relação aos
híbridos.
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Custo dos Equipamentos em 
Medicina Nuclear
Sistema dedicado PET/CT US$ 3.000,000,00
Sistema híbrido PET/SPECT US$ 1.500,000,00Sistema híbrido PET/SPECT US$ 1.500,000,00
Gama câmara SPECT/CT US$ 200,000,00
Gama câmara SPECT US$ 120,000,00
Mapeador retilíneo US$ 50,000,00
Aplicações Clínicas
Captação do Iodo e mapeamento da tireóide.
Devido à afinidade do Iodo pela tireóide, os radioisótopos
mais usados para para se estudar essa glândula são 121I e 123I na forma
de iodeto de sódio. As áreas em vermelho indicam uma maior
atividade do órgão.
Aplicações Clínicas
Aplicações Clinicas
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Aplicações Clinicas
Tomografia por emissão de pósitrons ou FDG (Flúor-Desoxy-Glucose) de um
sujeito normal (à esquerda) e de um paciente que têm a doença de Alzheimer (à
direita)
Note que existe um hipometabolismo do temporo posterior - córtex associativo parietal
Aplicações Clínicas
Múltiplas metástases por neoplasia de mama
Aplicações Clínicas
Doença de Hodgkin ( multi focal)
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Custo dos Exames na Medicina Nuclear
O custo de uma imagem SPECT é da ordem de US$ 700,00 
Enquanto o de uma PET é da ordem de US$ 2000,00
Cintilografia ossea gama câmara convencional US$ 100,00
Estudos de perfusão miocárdica US$ 75,00
Procedimento Radiofármaco Quantidade 
Administrada
Dose 
Orgânica 
Crítica(Gy)
Dose
Gonad
(mGy)
Mapeamento do 
Cérebro
99mTc pertecnato 500 MBq (~ 15 mCi) Intestino, 
0,02
4
Mapeamento do Fígado 99mTc colóide sulfúrico 150 MBq (~ 4 mCi) Fígado, 0,02 0,85
Dose de Radiação na Medicina Nuclear
p g q ( ) g , , ,
Mapeamento dos 
Pulmões
99mTc macroagregado 
de albumina
100 MBq (~ 3 mCi) Pulmões, 
0,009
0,3
Mapeamento de Ossos 99mTc pirofosfato 500 MBq (~ 15 mCi) Bexiga, 0,06 4
Renograma 131I ácido hipúrico 8 MBq (~ 200 m 
Ci)
Bexiga, 0,02 0,2
Tireóide uptake 131I iodeto de sódio 300 kBq (~ 8 m Ci) Tireóide, 
0,08
0,6
Mapeamento de 
Tireóide
99mTc pertecanato 150 MBq (~ 4 mCi) Tireóide, 0,01 0,8
Exame
Dose Efetiva durante o Método Diagnóstico 
(mSv)*
Medicina Nuclear Tomografia 
Convencional
Comparativo de Doses
Convencional
Mapeamento
Ósseo
1,4 x 10-5 3,6
* Safety Saves and Procedures of IAAE
A Medicina Nuclear no Século XXI
- A MN tem aglutinado esforços no sentido de
permitir analisar e diagnosticar as doenças sob a
perspectiva molecular.
- Existem perspectivas ainda muito preliminares
no sentido de a especialidade permitir mapear genes in
vivo, o que, no futuro, poderia ser de extrema utilidade no
sentido de auxiliar terapias genéticas.
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- Cameron, J. R. & Skofronick, J. G. – Medical Phisics. USA, Jonh Wiley $ Sons, 1978.
- Traduzido e adaptado de Huda, Walter e Slone, Richard, Review of Radiologic Physics,
Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins, 1994, págs. 111-125.
- Com figuras e informações complementares extraídas de Webb, S., The Physics of
Medical Imaging, Institute of Physics Pub., 1998 e de Rocha, A. F. G. e Harbert, J. C.,
Medicina Nuclear: bases, Guanabara Koogan, 1979.
Ok E i ll Fí i Ciê i Bi ló i Bi édi B il Sã P l
Fontes Bibliográficas
- Okuno, Emico et all – Física para Ciências Biológicas e Biomédicas. Brasil, São Paulo,
Editora Harbra, 1982.
- Garcia, Eduardo A. C. – Biofísica, Brasil, São Paulo, Editora Sarvier, 2002.
- Sociedade Brasileira de Biologia e Medicina Nuclear – SBBMN
- Sociedade Portuguesa de Medicina Nuclear – SPMN
- Associação Brasileira de Física Médica – ABFM
- Instituto do Coração da Faculdade de Medicina da USP – Incor
- www.alzheimer-montpellier.org.images-spect.jpg
- www. ufsc.br/fismed/canzian/review-radiologic-physics-8
Espero que tenham gostado pessoal !
FimFim
FIMFIM