Medicina Nuclear e Imagens: Questões e Respostas Detalhadas

Questão 1

Questão 2: Submodalidades em Medicina Nuclear

Quais são as duas submodalidades em medicina nuclear e suas principais diferenças?

R: As submodalidades são PET (Tomografia por Emissão de Pósitrons) e SPECT (Tomografia Computadorizada por Emissão de Fóton Único).

As principais diferenças entre as duas são que as substâncias radioativas usadas na SPECT (xenônio-133, tecnécio-99, iodo-123) possuem tempos de decaimento mais longos e emitem raios gama simples ao invés de duplos.

A SPECT pode fornecer informações acerca da circulação sanguínea e da distribuição de substâncias radioativas no organismo.

Na SPECT, as imagens são menos sensíveis e detalhadas (baixa resolução), mas a técnica de SPECT é mais barata que a PET. Além disso, os centros com SPECT são mais acessíveis, porque não necessitam estar próximos a um acelerador de partículas.

Questão 3: Tipos de Colimadores em Medicina Nuclear

Quais os principais tipos de colimadores usados em medicina nuclear e o princípio de funcionamento de cada um?

Colimador: Define o campo de visão geométrico do cristal e a direção específica de entrada dos fótons para incidir no cristal (discriminação direcional). Essa peça geralmente é construída com chumbo num formato de um semicone. Sua função ideal é deixar passar somente a radiação proveniente de um ponto do órgão mapeado. Se o detector for colocado diretamente acima do órgão, o sistema perde praticamente toda a resolução e, assim, não seria capaz de mapear o órgão, pois toda a radiação de um amplo ângulo sólido seria capaz de atingir o detector. Por exemplo, radiação do fígado, dos rins, do pâncreas, do baço e das vísceras atingiriam o detector com a mesma eficiência angular e, assim, a imagem praticamente não discriminaria a sua origem.

Tipos:

• Colimador de Furo Único (Pinhole): A imagem é invertida. Usado para obtenção de imagens da tireoide e paratireoide. A taxa de contagem e a resolução são afetadas pelo diâmetro da abertura.
• Colimador de Furos Paralelos:
  • Placa de chumbo com milhares de canais ou furos paralelos distribuídos uniformemente;
  • Projeto do colimador:
    • ↑ Espessura da chapa
    • ↓ Ângulo de aceitação
    • ↓ Taxa de contagem
    • ↑ Resolução
  • A imagem não é invertida;
  • A imagem mantém o tamanho;
  • O mais utilizado.
• Colimador de Furos Convergentes:
  • A imagem é ampliada;
  • Utilizado na pediatria;
  • Distorção da imagem: Cada porção do alvo é aumentada de forma distinta (depende da distância entre o alvo e o colimador).
• Colimador de Furos Divergentes:
  • A imagem é reduzida;
  • Abrange maior área corporal;
  • Utilizado na análise pulmonar;
  • Distorção da imagem: Cada porção do alvo é reduzida de forma distinta (depende da distância entre o alvo e o colimador).

Questão 4: Zonas de Fresnel e Fraunhofer no Ultrassom

O que são zonas de Fresnel e Fraunhofer e como afetam a produção de imagens de ultrassom?

R: O campo próximo ou zona de Fresnel caracteriza-se por ser a de maior interferência. É a região próxima ao transdutor onde acontecem picos e depressões do feixe. O campo distante ou zona de Fraunhofer caracteriza-se pela menor interferência. É a região além do campo próximo, onde o feixe é mais uniforme e colimado.

Questão 5: Fases da Aquisição de Imagens

Considerando a figura abaixo, descreva as fases da aquisição de imagens

a.) Gerador de pulsos

R: Na fase de geração de pulsos, temos que o gerador de pulsos produz os impulsos que dispararão a excitação do transdutor. Os pulsos gerados passam por um filtro de amplitude (Transmissor), no qual o sinal ultrassônico é transmitido ao material e seu eco retorna ao osciloscópio. E dessa forma são observados no osciloscópio os sinais do pulso de excitação do cristal piezoelétrico e de seu eco.

b.) Transmissor

R: Esta fase tem como função amplificar e controlar o impulso elétrico aplicado ao transdutor. O transmissor excita continuamente o transdutor ultrassônico com um sinal elétrico.

Obs: Os transdutores de ultrassom em Medicina usam materiais piezoelétricos de cerâmica para gerar e detectar ondas de som.

c.) Pré-amplificador de RF

R: O pré-amplificador amplia os sinais captados pelos sensores, ou seja, aumenta o sinal de eco melhorando a relação de sinal/ruído, introduzindo um filtro amplificador RF (rejeita-faixa) que está em contato direto com os pulsos de alta tensão do transmissor.

d.) Controle de ganho temporal

R: Esta fase busca corrigir este efeito de atenuação dependente do tempo.

_____________________________________________________________________________________

Questão 6: Microscopia Eletrônica

Qual a diferença entre microscópios eletrônicos de transmissão e de varredura?

O microscópio eletrônico de varredura (MEV) é um tipo de microscópio eletrônico capaz de produzir imagens de alta resolução da superfície de uma amostra. Devido à maneira com que as imagens são criadas, imagens de MEV têm uma aparência tridimensional característica e são úteis para avaliar a estrutura superficial de uma dada amostra. Enquanto que o MET possui sistemas de iluminação e vácuo que produz feixes de elétrons de alta energia (energia cinética), que ao incidir sobre uma amostra de tecido ultrafina (na espessura de nanômetro), fornece imagens planas, imensamente ampliadas, possuindo a capacidade de aumento útil de até um milhão de vezes e assim permitindo a visibilização de moléculas orgânicas, como o DNA, RNA, algumas proteínas, etc. O sistema de vácuo remove o ar e outras moléculas de gás da coluna do microscópio, evitando assim que ocorra erosão do filamento e propiciando a formação de uma imagem com excelente qualidade e contraste. A imagem é projetada em um anteparo fluorescente, que poderá ser redirecionada para uma chapa fotográfica para registro, ou ainda a imagem pode ser captada por um sistema computadorizado de captação de imagens e armazenada em CD-Rom para futura análise.

O MET é um instrumento admirável para estudar os detalhes mais finos de uma estrutura celular, ou a organização molecular de vírus ou constituintes subcelulares. O preço de conseguir alta resolução, entretanto, é que o instrumento é complexo, os espécimes devem ser extremamente finos e é difícil obter informação sobre estruturas em três dimensões. O MEV, por outro lado, é ideal para estudar a topografia de superfície de objetos sólidos, mas fornece pouca, ou nenhuma informação sobre a estrutura interna. Seu poder separador não se iguala ao do microscópio de transmissão, embora seja adequado para muitos propósitos. Deve-se sempre ter em mente o objetivo da pesquisa que está desenvolvendo, pois, ele é que indicará qual equipamento deverá ser empregado para se atingir os resultados desejados.

Questão 7: Ânodo Fixo e Giratório

Quando são usados o ânodo fixo e o ânodo giratório e por quê?

Os tubos de ânodo fixo são usualmente utilizados em máquinas de baixa corrente, tais como: raios X dentário, raios X portátil, máquinas de radioterapia, raios X industrial, etc.

Os tubos de ânodo giratório são usados em máquinas de alta corrente, normalmente utilizadas em radiodiagnóstico. Ele permite altas correntes, pois a área de impacto dos elétrons fica aumentada.

Questão 8: Componentes de um Sistema de Raios X

Em um arranjo básico de imagens por raios X, qual a função do:

a. Cabeçote

O cabeçote é uma calota protetora, geralmente de alumínio ou cobre, revestida de chumbo, que envolve a ampola e demais acessórios. Sua função é blindar a radiação de fuga.

b. Colimador

As placas do colimador se usam para limitar os feixes dos raios X ao tamanho do cassete introduzido, campo selecionado, ou ao tamanho do objeto que se examina.

c. Grade Antidifusora

Quando a radiação (raios X) atinge o objeto de interesse, gera, provavelmente, a radiação secundária. Usamos então um dispositivo para “filtrar” esta radiação ou minimizá-la, para que esta não influencie na imagem final na chapa radiográfica.

Princípio de funcionamento: Conforme citado, do paciente para a chapa também vão as indesejáveis radiações secundárias, estas de menor intensidade, “batem” nas placas plumbíferas formadoras da grade sendo então absorvidas por esta. A mecânica do funcionamento é, para a grade com movimento, quando no disparo a grade precede os raios X se movimentando até atingir seu pico de velocidade que coincide com o “aparecimento” dos raios X e a partir daí começa a desacelerar até a sua parada.

Com esta oscilação, filtra-se, minimizando os efeitos da radiação secundária no filme.

Obs.1: Se a distância do foco não estiver devidamente ajustada para o tipo de grade, teremos uma absorção até da radiação principal.

Obs.2: Se por algum motivo a grade não se movimentar a radiação principal também será filtrada nas áreas onde as placas estão localizadas gerando “sombras” na imagem.

d. Filme

O filme radiográfico é um conversor de imagem. Converte luz em diversos tons de cinza. A quantidade de exposição necessária para produzir uma imagem depende da sensibilidade ou velocidade do filme. A velocidade é escolhida tendo-se em mente dois fatores importantes: exposição do paciente e qualidade da imagem. O filme de alta velocidade reduz a dose no paciente, mas, por outro lado degrada a qualidade da imagem.

Questão 9: Número CT

O que é, para que é utilizado e como é calculado o número CT?

U = mi

O coeficiente de atenuação linear média Ut de cada pixel é comparado com o coeficiente da água, Ua, definindo o número CT.

A água é utilizada como referência porque seu coeficiente de atenuação é similar ao dos tecidos moles, e é um material fácil de obter para calibrar os aparelhos. O coeficiente 1000 é utilizado para obter números inteiros.

Por convenção, altos valores de CT são imageados como branco, e baixos como preto. Como o olho humano não pode distinguir os milhares de coeficientes, utilizamos a técnica de janelas (windowing), para graficar somente os valores em uma certa faixa.

Questão 10: Microscópio Ótico

Em um microscópio ótico, quais são as funções do conjunto ocular e objetivo?

Ocular: Aumenta a imagem do objeto após o aumento já proporcionado pela objetiva.

Objetivas: São lentes que projetam uma imagem aumentada do objeto e em direção à ocular, o que permite a visibilização de tal objeto.

____________________________________________________________________________________

Questão 11: Obtenção de Imagens em Medicina Nuclear

Qual o procedimento básico para obtenção de imagens em medicina nuclear? (preparação do paciente, equipamento, aquisição de imagens, etc)

R: A Medicina Nuclear usa compostos radioativos para obter informações diagnósticas e para o tratamento de doenças. Seus procedimentos permitem a determinação de informações diagnósticas sem que seja necessário intervenções cirúrgicas, ou de outros testes diagnósticos invasivos. Os procedimentos identificam frequentemente muito cedo anormalidades na progressão de uma doença ao longo do tempo, ou até mesmo antes da apresentação de sintomas.

Em sua forma mais básica envolve a administração de pequenas quantidades de compostos, que são marcados com radionuclídeos gama emissores ou pósitron emissores, no organismo. O composto radiomarcado é chamado de radiofármaco, ou geralmente chamado de traçador ou radiotraçador. Existem diversos tipos de radiofármacos disponíveis que são úteis para estudar diferentes partes do corpo.

Os radiofármacos são introduzidos no corpo do paciente através de injeção, aspiração, ou inalação. A quantidade dada é muito pequena. A parte farmacêutica do radiofármaco é projetada para entrar em um lugar específico do corpo onde pode existir uma doença ou uma anormalidade. A parte radioativa do radiofármaco emite radiação, conhecida como raios gama, que é detectada usando uma máquina “fotográfica” especial chamada de gama câmara. Este equipamento permite que o médico possa ver o que esta acontecendo dentro de seu corpo. Durante a aquisição desta imagem, é solicitado que paciente deite-se em uma cama e então a gama câmara é posicionada a alguns centímetros acima do seu corpo. São tiradas fotos durante alguns minutos. Estas imagens permitem diagnosticar doenças.

Questão 12: Cristal Cintilador

Para que serve o cristal cintilador e qual o seu princípio básico?

As Gama câmeras (Anger cameras) são os dispositivos mais comuns utilizados em medicina nuclear. São usadas para detectar e localizar a origem espacial de raios gama emitidos pelos radiofármacos ingeridos pelo paciente. Ela produz uma imagem dos órgãos do paciente com zonas frias que emitem poucos raios gama e zonas quentes que emitem muitos comparativamente. São formadas por um arranjo 2-D de detectores de raios gama (detectores de cintilação), os quais são formados por um cristal acoplado a um fotomultiplicador. Estes detectores partem da propriedade que certos cristais têm de, ao serem atravessados por radiação ionizante, excitarem parte dos seus elétrons para um nível energético mais elevado, emitindo, após decaimento, fótons de baixa energia (fótons de cintilação). Quanto maior for a quantidade de radiação absorvida maior será a luz emitida.

Cristais cintiladores absorvem os fótons incidentes e produzem luz. A maioria dos cristais são feitos de iodeto de sódio (NaI) com 10 mm de espessura. A sensibilidade intrínseca ou eficiência de um cristal é a percentagem dos raios gama incidentes que é detectada. A emissão de luz do cristal de NaI é detetada por uma matriz de tubos fotomultiplicadores (PMTs, do inglês photomultiplier tubes). Os sinais dos PMTs geram informações sobre a quantidade de energia absorvida pelo cristal e onde cada fóton interagiu (informação espacial).

Os detectores de cintilação mais utilizados são NaI:Tl, CsI:Tl, BGO, LSO:Ce e YAP:Ce. O Tubo ISPA (Imaging Silicon Pixel Array) é um fotodetector híbrido. O princípio de seu funcionamento é:

• A partícula, ao atravessar o material cintilador, colide com elétrons atômicos através do Efeito Foto Elétrico ou Espalhamento de Compton.
• Após um curto período de tempo o elétron da orbital acima decai para o estado de energia inferior emitindo radiação.
• O elétron é promovido para um nível de energia superior deixando uma vaga no seu estado natural

O cristal cintilante YAP:Ce - Yttrium Aluminium Perovskite dopado com Cerium possui um índice de refração do YAP-Ce: n=1.95

Questão 13: Zona de Fresnel

Como se pode estender a zona de Fresnel?

R: A zona de Fresnel, apesar de oferecer mais riscos de lesões teciduais e “hot points” (pontos quentes) em zonas fixas, é o local de ocorrência de todos os efeitos terapêuticos do US, pois à medida que o feixe penetra no campo é absorvido e atenuado, impedindo sua exposição à zona de Fraunhofer. Os efeitos do campo próximo podem ser minimizados através da movimentação do cabeçote durante o tratamento, tornando a zona fresnal mais uniforme. O comprimento da zona fresnal é determinado pelo comprimento de onda e o diâmetro do transdutor. Para se aumentar a zona fresnal pode-se aumentar a frequência ou aumentar o diâmetro do transdutor, mas tem o problema de absorção pelo tecido na distorção lateral.