medicina nuclear

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MEDICINA NUCLEAR SEL 5705  FUNDAMENTOS FÍSICOS DOS PROCESSOS DE FORMAÇÃO DE IMAGENS (Sub-área de Imagens Médicas) PROF. DR. HOMERO SCHIABEL  ALUNA: LUCIANA DE TORO G. GUIMARÃES Engenhari a Elétrica - EESC - São Carlos Universidade de São Paulo - USP Laboratório de A nálise e Processamento de Imagens Médicas e Odontológicas.

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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

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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

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Radiação Gama

Tc-99m

140 keV

Tecnécio-99m 

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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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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

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)

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 PET (Positron Emissor Tomography)

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O que o PET pode fazer 

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MEDICINA NUCLEAR 

O que o PET pode fazer 

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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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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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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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Tipos de Exames

Cintilografia Óssea

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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. GUIMARÃ[email protected] 

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 

http://www.sbbmn.org.br/sbbmn/index.php?option=com_content&task=view&id=5&Itemid=26  http://www.rem.ind.br/nuclear/medicina_nuclear.asp  http://www.biodieselbr.com/energia/nuclear/energia-nuclear-saude.htm  http://pt.wikipedia.org/wiki/Cintigrafia  http://www.indatir.org.br/o_iodo_t.htm  http://www.nucleomed.com.br/tipos_exame.htm 

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 Referências Bibliográficas

MEDICINA NUCLEAR

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http://www.cerebromente.org.br/n01/pet/petworks_port.htm 

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 Referências Bibliográficas