Medicina Nuclear Aula 03: Instrumentação

1. Medicina NuclearAula 03: Instrumentação Walmor Cardoso Godoi, M.Sc. http://www.walmorgodoi.com

2. Antes da sonda gama

3. Os Detectores • Processo de cintilação • Em Med. Nuclear necessitam ter número atômico (Z) elevado -> efeito fotoelétrico • Alto poder de freamento da radiação e elevada densidade ->eficiência • Câmaras gama - Cristais espessos de 6 a 12 mm para “frear” os fótons (diâmetros de 400 a 500 mm) • PET – Microcristais de Bismuto-Germânio de 3x3 mm e 30 mm de espessura • Para a faixa de energia do Tecnécio-99m a atenuação do cristal é de 2,22 cm-1 (90% dos fótons são absorvidos em 10 mm)

4. Os Detectores • Os cristais de cintilação usados em PET são: óxido de germânio bismuto (BGO), oxi-ortosilicato de gadolíneo(GSO), ou oxi-ortosilicato de lutécio (LSO).

5. O Equipamento • O equipamento utilizado para confeccionar a imagem é chamado câmara Anger ou gama câmara. • Essa câmara possui um sistema de colimação com múltiplos furos, um cristal de cintilação e um conjunto de fotomultiplicadoras (PMT). • Entre os cintiladores e as PMT existe um acoplamento óptico com silicone.

6. O Equipamento • Primeiros modelos comerciais de equipamento PET (1975)

7. Positron Emission Tomography (PET) Detector: Raios gama Material cristalino Radiação visível Impulso elétrico Aquisição de sinal e processamento de dados Tubo fotomultiplicador

9. Detector • O detector cintilador com NaI(Tl) tem um uso fundamental nas clínicas de endocrinologia, qual seja: • avaliar o tamanho da tireóide, • avaliar o nível de captação da tireóide e • detectar nódulos frios (áreas da tireóide pouco captantes) e nódulos quentes (regiões da tireóide mais captantes).

10. Veja o esquema de funcionamento do mapeador cintilográfico tipo linear. • Video 1

11. Esse exame, em países avançados, tem sido realizado com o 123I. No Brasil algumas clínicas utilizam o 131I. • É importante considerar que o 131I por ser um beta emissor provoca maior dose radiológica no paciente. Esse exame também pode ser realizado com o pertecnetato de 99mTc. • Esse tipo de equipamento médico foi projeto na década de 50 e tem as seguintes vantagens: • é de custo relativamente barato, • na maioria de suas configurações mostra as proporções do órgão em tamanho natural

12. Sua principal desvantagem é que • necessita uma varredura do detector acima do órgão. • é sensível somente ao passar em cada região do órgão. Outras regiões que estão emitindo radiação não são consideradas até que o detector passe por elas, enfim, é relativamente pouco sensível, suas imagens são planares, i.e., fornece resultado bidimensional.

13. O Colimador • A maioria dos raios gama emitidos pelo paciente não contribuem efetivamente para a formação da imagem -> apenas 1 em 105 chega • Os fótons gama não podem ser focalizados como a luz mas podemos restringi-los à uma direção • Utiliza-se para isso colimadores

14. Função do Colimador • No mapeador cintilográfico linear é necessário acoplar uma peça denominada colimador entre o cristal cintilador. • Essa peça geralmente é construída com chumbo num formato de um semi-cone. • 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 angulo 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. 

15. Função do Colimador • Veja o esquema de um colimador • Vídeo 2

16. Função do Colimador • Para compreender e utilizar eficientemente os colimadores é necessários conhecer alguns parâmetros dos mesmos. Dentre eles vamos definir primeiramente o que é o raio R de resolução geométrica, a espessura t do colimador, a distância focal f, a profundidade de foco l, o diâmetro f e a partir desses parâmetros como se define a eficiência geométrica G de um colimador.

17. Função do Colimador • Parâmetros geométricos do colimador que interferem na resolução da imagem cintilográfica • Os parâmetros geométricos da construção de um colimador produzem uma alteração no resultado da imagem cintilográfica  de um pequeno ponto contendo radioatividade o qual é visto pelo sistema de modo aumentado.

18. Função do Colimador • Esse efeito produz uma redução da resolução do sistema e conseqüentemente tumores de pequenas dimensões geralmente não são percebidos, ou identificados, nos exames cintilográficos pois o sistema de imageamento não é capaz de discriminar regiões do tecido orgânico com pequenas diferenças (gradientes) de concentração radioativa.

19. Função do Colimador

20. Detector

21. A Câmara de Cintilação de Anger • O desenvolvimento da câmara de cintilação por Hal Anger em 1952, conhecida como a câmara Anger, é a base da medicina nuclear e do desenvolvimento da tomografia axial computadorizada (CAT ou CT).

23. Aquisição de Imagens • A radiação gama absorvida pelo cristal detector produz um conjunto de pulsos na saída da fotomultiplicadora • O pulso de sinal (x,y) corresponde à localização da cintilação no cristal. Uma coordenada Z representa a altura de pulso (energia do fóton) • Quando Z é aceito o par (x,y) é digitalizado por um conversor AD

24. A informação é armazenada em modo sequencial (list) ou matricial (frame) • Dimensões: 64x64 (4096 pixels), 128x128 (16384 pixels), 256x256 (65536 pixels) • FOV • Matriz 380 x 380 mm em uma matriz 128 x128 (pixel aprox. 3,0 x 3,0 mm)

25. Limitação • FOV • Densidade de contagem (contagens/cm2) • Distância fonte-detector • Flutuações estatísticas no processo de decaimento radioativo, processo cintilográfico e detector, colimadores e circuito elétrico • Não linearidade de resposta da gama câmara

26. Limitação • Atenuação da radiação no paciente • Espalhamento da radiação