Radiacoes em MN

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Radiações em Medicina Nuclear

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Radiacoes em MN

  1. 1. RADIAÇÕES PARA DIAGNÓSTICO E TRATAMENTO EM MEDICINA NUCLEAR Carlos Eduardo Anselmi
  2. 2. O ÁTOMO <ul><li>O átomo é a menor porção de um elemento que mantém as propriedades químicas desse elemento </li></ul><ul><li>O átomo não é indivisível </li></ul><ul><li>Composto de 3 partículas elementares: </li></ul><ul><ul><li>Próton </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Z – identidade química </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>A - massa </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Nêutron: N </li></ul></ul><ul><ul><li>Elétron </li></ul></ul><ul><li>Núcleo: 10-13 cm </li></ul><ul><li>Átomo: 1-2 x 10 -8 cm </li></ul>
  3. 4. ENERGIA DE LIGAÇÃO, IONIZAÇÃO E EXCITAÇÃO <ul><li>Cada elétron está ligado a um núcleo com uma quantidade fixa de energia </li></ul><ul><li>Medida de energia no nível atômico: elétron-volt </li></ul><ul><li>A energia de ligação dos elétrons aumenta com o aumento do Z </li></ul><ul><li>Absorção de energia pelos elétrons: aquecimento, campos elétricos, passagem de uma partícula carregada, impacto mecânico </li></ul><ul><ul><li>Excitação: luz, ultra-violeta ou raio-x em 10-9 segundos </li></ul></ul><ul><ul><li>Ionização </li></ul></ul>
  4. 5. ENERGIA DE LIGAÇÃO, IONIZAÇÃO E EXCITAÇÃO
  5. 6. FORÇAS <ul><li>FORTE: 1: responsável pela estabilidade nuclear – déficit de massa </li></ul><ul><li>Fraca: 10 -2 : importante no processo de transformação nuclear </li></ul><ul><li>Eletromagnética: 10 -13 : vida diária – interações entre átomos, moléculas, biomoléculas, etc </li></ul><ul><li>Gravitacional: 10 -39 : produzida pela massa da matéria; negligível no nível atômico </li></ul>
  6. 7. RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA <ul><li>Campos magnéticos e elétricos são produzidos pro partículas com carga </li></ul><ul><li>Durante a interação das partículas há emissão de energia sob forma de radiação eletromagnética </li></ul><ul><li>A radiação eletromagnética pode se propagar como onda e interagir como partícula </li></ul><ul><li>Os pacotes individuais são chamados de fótons </li></ul><ul><li>Um fóton não tem carga ou massa </li></ul><ul><li>Caracterizada pela energia ou pelo comprimento de onda </li></ul>
  7. 8. ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
  8. 9. RADIONUCLÍDEOS E ESTABILIDADE NUCLEAR <ul><li>Vários nuclídeos são instáveis – radionuclídeos </li></ul><ul><li>Busca da estabilidade pela emissão de radiação eletromagnética ou de partículas carregadas </li></ul><ul><li>Força forte: P-P, N-N, P-N. Atrativa apenas quando a distância entre os componentes é muito pequena </li></ul><ul><li>Força eletromagnética: apenas entre Prótons, de forma repulsiva </li></ul><ul><li>O balanço dessas duas forças determina a estabilidade do nuclídeo </li></ul><ul><li>Quando o balanço é rompido, o nuclídeo se torna instável e, dessa forma, radioativo </li></ul>
  9. 10. RADIONUCLÍDEOS E ESTABILIDADE NUCLEAR
  10. 11. TIPOS DE RADIAÇÃO <ul><li>ALFA </li></ul><ul><li>BETA </li></ul><ul><li>GAMA </li></ul><ul><li>Obedecem aos princípios: </li></ul><ul><ul><li>Conservação de número de massa </li></ul></ul><ul><ul><li>Conservação da carga elétrica </li></ul></ul><ul><ul><li>Conservação da energia </li></ul></ul>
  11. 12. DECAIMENTO ALFA <ul><li>2 prótons e 2 nêutrons </li></ul><ul><li>Partícula pesada e com carga </li></ul><ul><li>Núcleo de Hélio </li></ul><ul><li>Energia cinética da partícula é discreta para um decaimento em particular </li></ul><ul><li>226 Ra – 222 Rn </li></ul>
  12. 13. DECAIMENTO ALFA
  13. 14. DECAIMENTO BETA <ul><li>Um nêutron ou próton é convertido em um próton ou nêutron </li></ul><ul><li>A conversão é controlada pela força fraca </li></ul><ul><li>Beta mais: próton convertido em um nêutron </li></ul><ul><li>Beta menos: nêutron convertido em um próton </li></ul>
  14. 15. DECAIMENTO BETA
  15. 16. BETA MENOS <ul><li>NEUTRON  PRÓTON + ELÉTRON + ANTI-NEUTRINO </li></ul><ul><li>Aumenta em 1 o número atômico </li></ul><ul><li>A energia do elétron não é fixa porque a energia total tem que ser compartilhada com o anti-neutrino </li></ul><ul><li>Espectro Beta menos: 0 a EBmax </li></ul><ul><li>131 I – 131 Xe </li></ul>
  16. 17. BETA MENOS
  17. 18. BETA MAIS <ul><li>PRÓTON  NEUTRON + PÓSITRON + NEUTRINO </li></ul><ul><li>PÓSITRON: PET </li></ul><ul><li>18 F – 18 O </li></ul>
  18. 19. DECAIMENTO GAMA <ul><li>Um núcleo pode estar em um estado excitado pela absorção de energia (isômero). </li></ul><ul><li>Isômeros têm curta duração, exceto no caso de meta-estados. </li></ul><ul><li>O decaimento é chamado isomérico. </li></ul><ul><li>O excesso de energia é liberado na forma de um fóton de alta energia: raio gama </li></ul><ul><li>O gama não pode ser diferenciado do x porque ambos interagem com a matéria da mesma forma; a única diferença é a forma de produção. </li></ul>
  19. 20. DECAIMENTO GAMA
  20. 21. DECAIMENTO GAMA
  21. 22. UNIDADES DE RADIOATIVIDADE <ul><li>Curie (Ci): taxa de desintegração de 1g de Radium: 3,7 x 10 10 desintegrações por segundo </li></ul><ul><li>Becquerel (Bq): 1 desintegração por segundo – SI </li></ul><ul><li>1 Ci = 3,7 x 10 10 Bq </li></ul><ul><li>1 mCi = 3,7 x 10 7 Bq </li></ul><ul><li>1 Bq = 2,7 x 10 -11 Ci </li></ul><ul><li>1 GBq = 27 mCi </li></ul>
  22. 23. DECAIMENTO E MEIA VIDA <ul><li>O número de átomos que decaem é proporcional ao número de átomos na amostra </li></ul><ul><li>A constante lambda é conhecida como constante de decaimento: probabilidade de decaimento por unidade de tempo para um radioátomo </li></ul><ul><li>O momento do decaimento de um núcleo em particular não pode ser previsto e não é influenciado pelo decaimento de outros núcleos ou pelo ambiente físico ou químico </li></ul>
  23. 24. DECAIMENTO
  24. 26. MEIA VIDA FÍSICA <ul><li>Tempo para que a radioatividade de um radionuclídeo seja reduzida à metade </li></ul><ul><li>99m Tc: 6 horas </li></ul><ul><li>131 I: 8,04 dias </li></ul><ul><li>123 I: 13,6 horas </li></ul>
  25. 27. MEIA VIDA BIOLÓGICA <ul><li>Clearance biológico do radionuclídeo de um tecido ou órgão </li></ul>
  26. 28. MEIA VIDA EFETIVA <ul><li>Depende tanto da meia vida física quanto da biológica </li></ul><ul><li>Os decaimentos físico e biológico ocorrem ao mesmo tempo </li></ul><ul><li>Fitato </li></ul><ul><li>Xenônio </li></ul>
  27. 29. INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA <ul><li>Radiação Particulada </li></ul><ul><ul><li>Beta menos: Negatron </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Ionização nos tecidos por interações eletrostáticas com elétrons nos orbitais </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Perde energia por uma série de interações por um caminho tortuoso </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Beta mais: Pósitrons </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Sofre aniquilação quando combina com um elétron </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Libera dois raios gama em 180 o , cada um com 511 keV </li></ul></ul></ul><ul><li>Raios gama e x </li></ul><ul><ul><li>Efeito fotoelétrico </li></ul></ul><ul><ul><li>Produção de pares </li></ul></ul><ul><ul><li>Espalhamento Compton </li></ul></ul>
  28. 30. EFEITO FOTOELÉTRICO <ul><li>Toda a energia do fóton é transferida para um elétron em um orbital </li></ul><ul><li>O fóton tem energia maior que a energia de ligação do elétron </li></ul><ul><li>Uma cascata de elétrons surge para preencher a vaga com a emissão de raios-x característicos </li></ul><ul><li>Importante em tecidos moles para energias abaixo de 50 keV </li></ul><ul><li>Indesejável em tecidos </li></ul><ul><li>Desejável na detecção </li></ul>
  29. 31. EFEITO FOTOELÉTRICO
  30. 32. ESPALHAMENTO COMPTON <ul><li>Um fóton interage com um elétron de um orbital externo, com energia de ligação fraca </li></ul><ul><li>O fóton é defletido e continua a existir, mas com energia mais baixa </li></ul><ul><li>A diferença de energia é transferida para o elétron </li></ul><ul><li>Degrada as imagens </li></ul>
  31. 33. ESPALHAMENTO COMPTON
  32. 34. MATERIAIS RADIOATIVOS E FONTES DE RADIAÇÃO <ul><li>Naturais: 235 U, 40 K, 232 Th, 222 Rn, 226 Ra </li></ul><ul><li>Artificiais: 131 I, 99m Tc, 137 Cs </li></ul><ul><li>Cósmica: 14 C, 3 H </li></ul>
  33. 35. MATERIAIS RADIOATIVOS E FONTES DE RADIAÇÃO
  34. 36. PRODUÇÃO DA RADIAÇÃO <ul><li>Natural </li></ul><ul><li>Cósmica </li></ul><ul><li>Reatores </li></ul><ul><li>Aceleradores lineares </li></ul><ul><li>Cíclotrons </li></ul>
  35. 37. REATORES
  36. 38. CÍCLOTRONS
  37. 39. CÍCLOTRONS
  38. 40. DETECÇÃO DA RADIAÇÃO
  39. 41. MEDICINA NUCLEAR DEFINIÇÃO <ul><li>Uso de fontes de radiação não selada e radiofármacos para diagnóstico e tratamento </li></ul><ul><li>Imagens da vida </li></ul><ul><li>Imagens funcionais </li></ul><ul><li>Imagens moleculares </li></ul>
  40. 42. RADIOFÁRMACO <ul><li>Composto químico ligado a um material radioativo </li></ul><ul><li>Princípio do traçador: quantidades ínfimas do fármaco, de forma a não alterar a fisiologia </li></ul><ul><li>Material radioativo: permite a detecção e o tratamento </li></ul>
  41. 43. RADIOFÁRMACO <ul><li>Livre de carreador: o radionuclídeo não está contaminado por nuclídeos estáveis ou radioativos do mesmo elemento </li></ul><ul><li>Atividade específica: radioatividade por unidade de peso (mCi/mg) </li></ul><ul><li>Concentração específica: atividade por unidade de volume (mCi/ml) </li></ul>
  42. 44. O GERADOR
  43. 45. CONTROLE DE QUALIDADE <ul><li>Aparelhos </li></ul><ul><li>Radiofármacos </li></ul>
  44. 46. CONTROLE DE QUALIDADE <ul><li>Pureza radionuclídica: apenas o radionuclídeo desejado está presente no eluato: Mo </li></ul><ul><li>Pureza química: presença de outros materiais: Al </li></ul><ul><li>Pureza radioquímica: o radiofármaco deve estar na forma radioquímica desejada </li></ul><ul><ul><li>Tc coloidal </li></ul></ul><ul><ul><li>Tc livre </li></ul></ul><ul><li>Esterilidade </li></ul><ul><li>Apirogenicidade </li></ul>
  45. 47. RADIAÇÕES UTILIZADAS <ul><li>99m Tc </li></ul><ul><ul><li>DMSA, DTPA, ECD, MDP, MIBI, HMPAO, EC, FITATO, ENXOFRE, CIPRO </li></ul></ul><ul><li>67 Ga </li></ul><ul><li>131 I e 123 I </li></ul><ul><ul><li>MIBG </li></ul></ul><ul><li>201 Tl </li></ul><ul><li>18 F </li></ul><ul><ul><li>FDG </li></ul></ul>
  46. 48. 99m Tc <ul><li>Gama: 140 keV </li></ul><ul><li>T1/2: 6 horas </li></ul><ul><li>Produzido em gerador </li></ul><ul><li>Marcação: </li></ul><ul><ul><li>Ecd, hmpao, pertecnetato, mibi, maa, fitato, dmsa, dtpa, albumina, mag3, ec </li></ul></ul>
  47. 49. 67 Ga <ul><li>Gama: 93, 184, 300, 388 keV </li></ul><ul><li>T1/2: 78 horas </li></ul><ul><li>Produzido em cíclotron </li></ul><ul><li>Usos: </li></ul><ul><ul><li>Linfoma </li></ul></ul><ul><ul><li>Infecção </li></ul></ul><ul><ul><li>Miocardite </li></ul></ul>
  48. 50. 131 I <ul><li>Gama: 364 keV </li></ul><ul><li>Beta: 606 keV </li></ul><ul><li>T1/2: 8,02 dias </li></ul><ul><li>Produzido em reator </li></ul><ul><li>Diagnóstico e tratamento </li></ul><ul><li>Marca MIBG </li></ul>
  49. 51. 123 I <ul><li>Gama: 159 keV </li></ul><ul><li>T1/2: 13,6 horas </li></ul><ul><li>Produzido em cíclotron </li></ul><ul><li>Diagnóstico </li></ul><ul><li>Marca MIBG </li></ul>
  50. 52. 201 Tl <ul><li>Gama: 69-80, 135, 167 keV </li></ul><ul><li>T1/2: 73 horas </li></ul><ul><li>Produzido em cíclotron </li></ul><ul><li>Diagnóstico </li></ul><ul><li>Viabilidade miocárdica </li></ul><ul><li>Perfusão miocárdica </li></ul><ul><li>Viabilidade tumoral </li></ul>
  51. 53. 18 F <ul><li>Gama: 511 keV </li></ul><ul><li>T1/2: 110 minutos </li></ul><ul><li>Produzido em cíclotron </li></ul><ul><li>Marca a deoxiglicose </li></ul><ul><ul><li>Tumores </li></ul></ul><ul><ul><li>Cardiologia </li></ul></ul><ul><ul><li>Neurologia </li></ul></ul><ul><ul><li>Infecção </li></ul></ul>
  52. 54. FORMAÇÃO DA IMAGEM
  53. 55. EFEITOS DA RADIAÇÃO
  54. 56. EFEITOS DA RADIAÇÃO <ul><li>Deposição de energia: ionização e excitação </li></ul><ul><li>Transferência de energia para uma molécula </li></ul><ul><li>Formação de radicais livres: H - e OH - </li></ul><ul><li>Reação com DNA/RNA e outras moléculas biológicas importantes </li></ul><ul><li>Efeito biológico: função da molécula afetada </li></ul>
  55. 57. EFEITOS DA RADIAÇÃO <ul><li>Estocásticos </li></ul><ul><ul><li>A probabilidade de ocorrer depende da dose (não a severidade) </li></ul></ul><ul><ul><li>Câncer </li></ul></ul><ul><ul><li>Dano genético </li></ul></ul><ul><ul><li>Não têm um limiar </li></ul></ul><ul><ul><li>Sempre considerados para proteção radiológica: ALARA </li></ul></ul><ul><li>Determinísticos </li></ul><ul><ul><li>A severidade depende da dose </li></ul></ul><ul><ul><li>Têm um limiar </li></ul></ul><ul><ul><li>Catarata e eritema </li></ul></ul>
  56. 58. EFEITOS AGUDOS <ul><li>Nenhum efeito </li></ul><ul><li>Discreta depressão medular </li></ul><ul><li>Depressão medular severa e sintomas gastro-intestinais leves </li></ul><ul><li>Sintomas gastro-intestinais severos </li></ul><ul><li>Sintomas neurológicos </li></ul>
  57. 59. EFEITOS TARDIOS <ul><li>Baixa probabilidade de efeitos </li></ul><ul><li>Efeitos genéticos </li></ul><ul><li>Câncer </li></ul>
  58. 60. EFEITOS DA RADIAÇÃO <ul><li>Tipo de tecido </li></ul><ul><li>Quantidade de tecido </li></ul><ul><li>Taxa de turnover celular </li></ul><ul><li>Variação biológica: varia enormemente entre indivíduos </li></ul><ul><li>Modificadores químicos </li></ul><ul><ul><li>Sensibilização: oxigênio </li></ul></ul><ul><ul><li>Proteção: cisteína </li></ul></ul>

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