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7/14/2019 Medicina Nuclear
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MEDICINA NUCLEAR
SEL 5705 – FUNDAMENTOS FÍSICOS DOSPROCESSOS DE FORMAÇÃO DE IMAGENS(Sub-área de Imagens Médicas)
PROF. DR. HOMERO SCHIABEL ALUNA: LUCIANA DE TORO G. GUIMARÃES
Engenharia Elétrica - EESC - São CarlosUniversidade de São Paulo - USP
Laboratório de Análise e Processamento de Imagens Médicas e Odontológicas.
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MEDICINA NUCLEAR Histórico
Conceito
O Exame
Como se realiza o exameEm quais casos é indicado
Radiação Gama
Radiofármacos
Comportamento BiológicoFormação da Imagem
Cíclotron
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MEDICINA NUCLEAR Câmara GamaColimadores
SPECT / PET
Principais Aplicações;Vantagens e Desvantagens
Cintilografia
Tipos de Exames
Controle de Qualidade Imagem/Equipamento Aplicações Médicas
Conclusão
Referências Bibliográficas
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MEDICINA NUCLEAR Histórico
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Físico francês;
1896: observou a existência de“raios” emitidos pelo urânio capazesde impregnar um filme fotográfico;
MEDICINA NUCLEAR Antonie-Henri Becquerel
1859 - 1906
“Pai da radioatividade”.
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Físico alemão;
Contador Geiger;
Tubo Geiger Muller (capaz de medir pequenas quantidades
de radioatividade.
MEDICINA NUCLEAR Hans Wilhelm Geiger
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Físico e químico francês;
Co-autor da descoberta do Po-210e Ra-226.
MEDICINA NUCLEAR Pierre Curie
1859 - 1906
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Matemática e química polonesa;
Co-autora do isolamento do Po-210e Ra-226;
MEDICINA NUCLEAR Marie Curie
1867 - 1934
Nomeou os “misteriosos” raios deradioatividade.
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Físico-Químico húngaro;
1943: Prêmio Nobel pelodesenvolvimento dosradiotraçadores;
Estudou o chumbo e fósforo nometabolismo de plantas e ratos;
MEDICINA NUCLEAR George Charles de Hevesy
1859 - 1906
“Pai dos radiotraçadores”.
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1926: pioneiro no uso de radiotraçador no homem;
Bismuto 214: avaliou a velocidade do fluxo sanguíneo de um braço a outro;
MEDICINA NUCLEAR Hermann Blumgart
“Pai do uso diagnóstico dos radiotraçadores”.
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Descobriram a radioatividade artificial;
1934: Direcionaram um feixe de partículas alfa de uma fontede rádio num alvo de alumínio.
MEDICINA NUCLEAR Frèdrèric Joliot Curie e Irène Curie
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Físico americano;
1939: Prêmio Nobel de física pela invenção do Cíclotron;
MEDICINA NUCLEAR Ernest Lawrence
1901 - 1958
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1937: empregou P-32 no tratamento de pacientes comleucemia;
MEDICINA NUCLEAR John H. Lawrence
“Pai da terapia com radioisótopos”.
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Físico italiano;
1936/37: descobriu o Tc-99m;
* palavra grega techetos(artificial)
MEDICINA NUCLEAR Emílio Segre
1905 - 1989
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1949: Demonstrou a erradicação de metástase de CDT peloIodo-131;
MEDICINA NUCLEAR Sam Seidlin
“Pai da radioterapia”.
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Inventor do cintilógrafo retilíneo(1950);
MEDICINA NUCLEAR Benedict Cassen
“Pai da imagem na Medicina Nuclear”.
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Convenceu a Comissão deEnergia Atômica americanasobre o benefício do uso de RF
pelos médicos;
Preconizou cursos de formação
médica ;1º presidente do SMN; “Pai da estruturação da MN”.
MEDICINA NUCLEAR Marshall Brucer
1913 - 1994
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1957: câmara de cintilação;
Estudos dinâmicos e de corpointeiro;
MEDICINA NUCLEAR Hal Anger
1905 - 1989
“Pai da imagem dinâmica”.
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MEDICINA NUCLEAR
Utiliza pequenas quantidades de substâncias radioativas ou"traçadores" para o diagnóstico ou tratamento de doenças.
mostra a causa da doença;
função dos órgãos e tecidos.
Conceito
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MEDICINA NUCLEAR
Câmara: câmara gama ou câmara de cintilação;
transformação das emissões em imagens; informações de como se encontra a função do órgão em
estudo.
O médico nuclear:
interpreta estes estudos (ou cintilografias);determina qual a causa da doença.
Conceito
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MEDICINA NUCLEAR
Utiliza técnicas seguras e indolores para formar imagens docorpo e tratar doenças.
Única por revelar dados sobre a anatomia e a função dosórgãos.
Conceito
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MEDICINA NUCLEAR
É uma maneira de coletar informações de diagnóstico médicoque, de outra forma, não estariam disponíveis.
requereriam cirurgia; exames de diagnóstico mais caros.
A avaliação funcional realizada pela medicina nuclear traz,
muitas vezes, informações diagnósticas de forma precoce emdiferentes patologias.
Conceito
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MEDICINA NUCLEAR
3 passos principais:
administração do traçador;
aquisição de imagens; análise das imagens.
Uma pequena quantidade de material radioativo é absorvida pelo corpo.
A aquisição das imagens, que pode variar de poucas horas aalguns dias, dependendo do tipo de exame a ser realizado.
Como se realiza um exame de MN
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MEDICINA NUCLEAR
Uma câmera especial é utilizada para tirar fotografias de seucorpo.
Possui detectores especiais que podem captar a imagem dosmateriais radioativos localizados dentro do corpo.
A imagem, gravada em filme ou em um computador, é, então,avaliada por seu médico.
Como se realiza um exame de MN
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MEDICINA NUCLEAR
Danos fisiológicos ao coração;
Restrição do fluxo sangüíneo ao cérebro;
Tireóide, rins, fígado e pulmões;
Tratamento do hipertireoidismo;
Alívio da dor para certos tipos de câncer dos ossos.
Em quais casos é indicado
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MEDICINA NUCLEAR
Surgem a partir de reações nucleares e têm energias associadascom níveis de excitação nuclear, tipicamente na faixa de 30
KeV a 3 Mev.
Devem possuir energias suficientes para que não sejamindevidamente absorvidos pelo corpo.
Radiação Gama
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MEDICINA NUCLEAR Radiação Gama
O limite superior é determinado pela diminuição da eficiênciados detectores.
Vai a qualquer profundidade, embora a intensidade decresçacom a espessura atravessada.
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MEDICINA NUCLEAR Radiação Gama
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MEDICINA NUCLEAR Radiofármacos
Esses agentes, conhecidos como radiofármacos, têm a funçãode mostrar a função fisiológica de órgãos ou sistemas.
A distribuição desses agentes no corpo é determinada pelaforma como eles são administrados e por processosmetabólicos.
Cloreto deTálio (Tl-201)músculo cardíaco.
Iodeto de Sódio (I-131)
Tireóide.
MDP (Tc-99M)Osso.
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MEDICINA NUCLEAR Radiofármacos
Todos, exceto testes in vitro, requerem a administração deelementos radiofarmacêuticos para o paciente.
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Radiofármacos Utilizados na Avaliação da Função e Morfologia da Glândula Tireóide
MEDICINA NUCLEAR
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Decai pela emissão de radiação gama de 140 KeV;
Não emite radiação beta e tem meia vida de apenas 6 h, é possível que seadministrem atividades radioativas mais elevadas do que aquelas utilizadascom I-131 e I-123, o que contribui para a qualidade da imagem obtida.
Tecnécio-99m
MEDICINA NUCLEAR
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uma substância com um isótopo radioativo é administrado
no paciente por via oral ou intravenosa.
Dependendo do radiofármaco utilizado, um ou mais órgãosespecíficos do corpo tornar-se-ão radioativos.
a radiação emitida é utilizada para localizar aquantidade de substância recolhida pelo tecido.
Radiofármacos
MEDICINA NUCLEAR
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Radiação Gama
Tc-99m
140 keV
Tecnécio-99m
MEDICINA NUCLEAR
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Gerador de Tecnécio-99m
MEDICINA NUCLEAR
Exemplo de um gerador de 99mTc
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Comportamento Biológico
MEDICINA NUCLEAR
Quantidade e tempo de permanência do elemento radioativo
no corpo (meia vida).
Fatores que devem ser considerados na seleção de umradionuclídeo:
são os tipos de radiação emitida;
a energia e abundância de raios gama;
e a sua meia vida.
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Formação da Imagem
MEDICINA NUCLEAR
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MEDICINA NUCLEAR
Distribuição predominante do órgão que se deseja estudar;
Resolução baixa comparada com CT ou ressonância;
Valor diagnóstico muito alto fornece informações funcionais;
Formação da Imagem
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MEDICINA NUCLEAR
Equipamento capaz de produzir radioisótopos (elementosquímicos radioativos) necessárias para se obterem as imagens
funcionais.
É possível produzir substâncias como: carbono-11;
oxigênio-15; flúor-18.
Cíclotron
Um ciclotron para a síntese de radiofármacos
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MEDICINA NUCLEAR Cíclotron
Canhão circular;Formado por dois eletrodos
ocos em forma de D,separados por um espaçointermediário;Um acelerador de
partículas nuclearessubatômicas.
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MEDICINA NUCLEAR Cíclotron
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MEDICINA NUCLEAR Cíclotron
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MEDICINA NUCLEAR Aplicações dos Radioisótopos
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MEDICINA NUCLEAR Câmara Gama
Desenvolvida por HAL ANGER década de 60;
É um equipamento usado na Medicina Nuclear:PET e SPECT, para detectar e localizar a origem espacial
de raios gama emitidos pelos radiofármacos.
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MEDICINA NUCLEAR Câmara Gama
Imagens em vários planos;
Cristal de cintilação (NaI) de 25 à 40 cm;
Fotomultiplicadores com informações sobre as coordenadas (x,y);
Colimadores;
Saída: Filme ou monitor;
Possibilita imagens dinâmicas.
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MEDICINA NUCLEAR Protótipo da câmara para radiação gama
Técnica
uma substância com um
isótopo radioativo é
administrado no paciente;
a radiação emitida éutilizada para localizar a
quantidade de substância
recolhida pelo tecido.
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MEDICINA NUCLEAR Colimadores utilizados em Medicina Nuclear Orifícios Paralelos Convergente
DivergenteObturador (pinhole )
Imagem
Objecto
Imagem
Objecto
Objecto
Imagem
Objecto
Imagem
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MEDICINA NUCLEAR Colimador de Alta Resolução
Cintilografia da tiróide utilizando colimador de alta resolução.
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MEDICINA NUCLEAR Colimador Pinhole
Cintilografia da tiróide utilizando colimador "pin-hole".
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Imagem fica invertida;
Imagem pode ficar ampliada ou reduzida;
Alta resolução de pequenos órgãos a pequenasdistâncias;
Tamanho da imagem depende da distânciaentre o objeto e o colimador b.
MEDICINA NUCLEAR Colimador Pinhole
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MEDICINA NUCLEAR Colimadores utilizados em Medicina Nuclear
Material de elevado número atômico (Pb ou W);
Colocado o mais próximo possível do detector e do paciente para melhorar a resolução espacial;
Septa e furos definidos para cada aplicação:
alta resolução; elevada eficiência;grande campo de visão.
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MEDICINA NUCLEAR Colimadores utilizados em Medicina Nuclear
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0º
colimador
Cristal cintilador
*
A partícula, ao atravessar o material cintilador, colide com electrões atômicos
através do Efeito Foto Eléctrico ou Espalhamento de ComptonO electrão é promovido para um nível de energia superior
deixando uma vaga no seu estado naturalApós um curto período de tempo o electrão da orbital acima decai
para o estado de energia inferior emitindo radiação
MEDICINA NUCLEAR Princípio do Funcionamento Câmara Gama
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MEDICINA NUCLEAR Princípio do Funcionamento Câmara Gama
0º
colimador
Cristal cintilador
*
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MEDICINA NUCLEAR SPECT
– S ingle P hoton E mission C omputed
T omography
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MEDICINA NUCLEAR
Utiliza 1 ou 2 sensores ou ainda anel em torno do paciente;
Tipicamente 2 imagens em planos diferentes;
Imagens de cérebro, coração, pulmão, fígado, ossos.
SPECT – S ingle P hoton E mission C omputed
T omography
Principal área de utilização ONCOLOGIA
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MEDICINA NUCLEAR SPECT
– S ingle P hoton E mission C omputed
T omography
VANTAGENS:
Emprega-se radiofármacos convencionais;
Custo acessível;
Seu princípio é o uso de um radiofármaco.
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MEDICINA NUCLEAR
1 Detector 2 Detectores à 180º
2 Detectores com ângulo variável
SPECT – S ingle P hoton E mission C omputed
T omography
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MEDICINA NUCLEAR
Conventional SPECTColimador Paralelo;
Reconstrução 2D (slice-by-slice).
SPECT – S ingle P hoton E mission C omputed
T omography
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MEDICINA NUCLEAR SPECT Ideal
Atividade detectada deve ser a mesma emtodas as projeções.
Problemas encontrados na prática:
Angulação do detector ou colimador;
Variação da atividade com o tempo;
Atenuação não uniforme;
Movimento do paciente.
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MEDICINA NUCLEAR SPECT Cardíaco - Posicionamento
Posicionar bem centralizado com os braços o mais confortável; Informar o paciente para não movimentar; Aproximar o máximo o detector do paciente; Ajustar a angulação do detector.
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MEDICINA NUCLEAR
Detecta com precisão quando determinada parte do corpoapresenta alteração de metabolismo.
A máquina obtém uma série de imagens e as agrupa, criandouma figura tridimensional na tela do computador.
PET (Positron Emissor Tomography)
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MEDICINA NUCLEAR
Seu princípio é o uso de um radiofármaco chamado FDG, oufluoro-deoxi-glicose, marcado com o flúor-18 (FDG-18F), queé semelhante à glicose.
O FDG-18F é captado por células que têm grandeconsumo de glicose por ter maior atividade metabólica.
PET (Positron Emissor Tomography)
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MEDICINA NUCLEAR PET (Positron Emissor Tomography)
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MEDICINA NUCLEAR
Como a radiação gama emitida dentro do cérebro é simétrica,o par de detectores posicionados a 180 graus um do outrosimultaneamente poderão sentir os raios.
PET (Positron Emissor Tomography)
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MEDICINA NUCLEAR PET (Positron Emissor Tomography)
Um seção do cérebro obtida pelo PET Orientação da fatia
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MEDICINA NUCLEAR PET (Positron Emissor Tomography)
A atividade dos receptores de DOPA no
cérebro
Uma reconstrução 3d das imagens do PET
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MEDICINA NUCLEAR
PET (Positron Emissor Tomography)
Imagens cerebrais utilizando o 18F-FDG obtidas com o PET.
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MEDICINA NUCLEAR
PET (Positron Emissor Tomography)
7/14/2019 Medicina Nuclear
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70
MEDICINA NUCLEAR
PET (Positron Emissor Tomography)
7/14/2019 Medicina Nuclear
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MEDICINA NUCLEAR
O que o PET pode fazer
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MEDICINA NUCLEAR
O que o PET pode fazer
7/14/2019 Medicina Nuclear
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MEDICINA NUCLEAR
O que o PET pode fazer
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MEDICINA NUCLEAR
Principais Aplicações SPECT/PET
Neurologia – demências, epilepsias, parkinson...
Farmacologia – testes de novos fármacos
Cardiologia - obstruções
Oncologia – desenvolvimento de tumores
Nefrologia – distúrbios renais
Angiologia – doenças vasculares
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MEDICINA NUCLEAR
Vantagens SPECT/PET
Vantagens Não necessita de intervenção cirúrgica;
Resultado rápido;Confiabilidade;
Pode identificar problemas futuros (análise metabólica).
Minimamente invasivo.
C A C A
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MEDICINA NUCLEAR
Desvantagens SPECT/PET
Desvantagens
Ingestão ou inalação de radiofármacos;
Custo dos exames;Preço do equipamento;
Infra estrutura necessária.
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MEDICINA NUCLEAR
É um procedimento que permite assinalar num tecido ou órgãointerno a presença de um radiofármaco e acompanhar seu
percurso graças à emissão de radiações gama que fazemaparecer na tela uma série de pontos brilhantes (cintilação).
Os elementos radioativos utilizados são de baixa energia,
não expondo o paciente a grandes doses de radiação.
Cintilografia
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Cintilografia da Tiróide
Cintilografia
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Cintilografia
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Cintilografias da tiróide realizadas utilizando o I-131, o I-123 e o Tc-99m
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Cintilografia
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Tipos de Exames
Cintilografia de perfusão miocárdica
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MEDICINA NUCLEAR
Tipos de Exames
Cintilografia Óssea
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MEDICINA NUCLEAR
Tipos de Exames
Cintilografia de perfusão cerebral
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Tipos de Exames
Cintilografia renal dinâmica com diurético
Cintilografia renal estática
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Tipos de Exames
Cintilografia pulmonar (inalação/perfusão)
Cintilografia para pesquisa de Refluxo gastro-
esofágico
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Afetada por existirem diferentes graus de absorção entre ostecidos;
Comparação entre tecido normal e patológico;
Contraste prejudicado por sobreposição de estruturas;
Dependente do equipamento utilizado.
Resolução é função do cristal (NaI) e dos colimadores;
Qualidade da Imagem
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Para obter imagens cintilográficas precisas e verdadeiras;
Para corrigir problemas nas imagens antes que alterem as imagensclínicas;
Para aceitação de uma câmera nova: Comparar parâmentros obtidoscom as especificações do fabricante através da norma NEMA (
National Electrical manufacture’s Association)
Para determinar a frequência e a necessidade de uma manutenção
preventiva.
Controle de Qualidade – Câmaras deCintilação
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Controle de Qualidade – Artefatos
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Controle de Qualidade – Artefatos
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Imagem da glândula tireóideo com 123Imelhor resolução espacial;
muito adaptado a exames pediátricos;melhor uso das instalações existentes para adultos;
Cintimamografia com 99mTc-MIBIdetecção precoce de tumores com imagem funcional de alta
resolução;
melhor capacidade de diagnóstico que a mamografiaconvencional ou digital.
Aplicações Médicas
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Tratamento de Hipertiroidismo:
Dose elevadas de Iodo radioativo 131I;Radiação Beta;
Via oral e exame realizado após 2 e 24 horas para efeitode comparação;
Morte de células e redução da multiplicação dasrestantes;
Aplicações Médicas
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O 131I sendo um beta-emissor é um potente agente terapêuticocapaz de destruir tecidos que captam iodo.
No tratamento da síndrome de Graves (Hipertireoidismo).
Fins Terapêuticos
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No tratamento da doença de Plummer (multi nódulos) causando
aumento da glândula da tireóide.
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Fins Terapêuticos
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MEDICINA NUCLEAR
Fornece informações que outros métodos não apresentam;
Sensibilidade elevada em detectar alterações na função de umdeterminado órgão;
Os exames são mais sensíveis para detecção de doenças do quea maioria dos outros exames de diagnóstico;
Identifica as alterações muito antes do problema se tornar aparente por outros exames.
Conclusão
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MEDICINA NUCLEAR
Exames de medicina nuclear hoje disponíveis, incluem: estudos cerebrais, diagnóstico e tratamento de tumores; avaliação das condições dos pulmões e coração; análise funcional dos rins e de todos os sistemas dos
principais órgãos do corpo.
Preço;
PET-Scan - US$ 2,5 milhões. pode reduzir os gastos de reinternação do paciente; gastos de um hospital.
Conclusão
MEDICINA NUCLEARA di i l t t di l
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Discurso de Eisenhower Átomos para a paz”
08/12/1953 em NY:
“Não é suficiente retirar arma das mãos dos soldados. Deve ser colocada nas mãos
daqueles que conhecem como adaptá-la naarte da paz”.
Criação da Agência Internacional de Energia Atômica (IAEA)
A medicina nuclear no contexto mundial
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Evolução do símbolo da radiação
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Vídeo
Laboratório de Análise e Processamento de Imagens Médicas e Odontológicas.
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Muito Obrigada!
LUCIANA DE TORO G. GUIMARÃESlutoro@sel.eesc.usp.br
Engenharia Elétrica - EESC - São CarlosUniversidade de São Paulo - USP
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Rocha, A. F. G. “Medicina Nuclear”. Editora: Guanabara Koogan, 1976. Rio de Janeiro. http://www.cmnabc.com.br/cmnframes.html http://www.siemens.com.br/templates/coluna1.aspx?channel=2110&channel_pri_nivel=2110
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Referências Bibliográficas
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Referências Bibliográficas
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