- Dados da Produção de FDG pela DIPRA / CRCN por Clientes
2011
30 de janeiro de 2012
Ciclotron
O Cíclotron é um acelerador de
particulas carregadas que, sob a ação de um campo magnetico estático e
perpendicular a trajetória do feixe de particulas, estabelece para estas
particulas uma orbita circular em um plano perpendicular ao campo magnético e cujo
raio é proporcional a sua energia cinética. O cíclotron possui dois eletrodos
com a forma de um "D", estes são ocos e semicirculares. Sua montagem
é numa câmara de vácuo entre os pólos de um grande eletroímã. Os íons
(positivos ou negativos), começam a se locomover no interior destes eletrodos
em forma de D.
Nesta orbita tais particulas são
submetidas a ação de um campo elétrico, onde são aceleradas ao passar por este
campo elétrico, ganhando energia e alterando o raio da orbita, levando esta,
portanto, a uma forma espiralada.
A combinação dos campos elétrico
e magnético faz com que atue uma força forbre as partículas, a qual é descrita
matematicamente pela equação ao lado. Esta força apresenta uma componente
tangencial a sua orbita (força elétrica) e uma componente centripeta (força
magnética).
Sob tais condições, as partículas
(ions) ganham energia e são esmagadas/colididas contra um alvo a uma velocidade
quase igual a da luz. Os atomos de uma substância colocada neste alvo, são
transformados pelo seu bombardeamento em isotopos instáveis e radioativas, por
meio de uma reação nuclear.
Existem muitos isótopos
radioativos que podem ser produzidos no ciclotron. Devido ao aspecto
farmacológico a que o CRCN tem aspirado, bem como a importância da tomografia PET
para a área médica do Brasil, o DIPRA / CRCN tem priorizado a produção de 18F
para a produção de FDG bem como para a pesquisa e desenvolvimento de novos
radiofármacos fluorados.
O 18F na forma de íon, é obtido
como resultado do bombardeio do 18O (na forma de agua) por prótons acelerados,
conforme a seguinte reação nuclear:
O Ciclotron usado pelo CRCN é o
modelo “Cyclone® 18/9” da empresa belga IBA, o qual permite acelerar prótons a
uma energia de 18 MeV ou deuterons a energia de 9 MeV, que são acelerados na
forma de íons negativos H- ou D- para posteriormente (imediatamente antes da
colisão com o alvo) serem removidos os seus eletrons.
Este Cíclotron possui 8 portas
(saidas para alvos) aonde 7 destas são usadas diretamente a alvos fixos, para
produção, e uma porta é ligada a uma linha de feixe externo para uso em
arranjos experimentais diversos.
Cíclotron
Radiofarmácia
INTRODUÇÃO
Um das definições mais amplamente
aceitas para a radiofarmácia é:
"Radiofarmácia é cientificamente
reconhecida como a sub-especialidade essencial para a medicina nuclear. Sem os
radiofármacos, procedimentos radiodiagnósticos ou radioterapêuticos não
poderiam ser realizados" [Frase extraída de MATHER, S.J. Innovation in
radiophatmacy:progress and constraints? Eur. Jour. Nucl. Med. Vol 28, no. 4,
2001. ]
Em relação à radiofármacos a
definição mais aceita dentre as diversas existentes e que está em consonância
com a legislação sanitária nacional é que os RADIOFÁRMACOS são MEDICAMENTOS com
finalidade diagnóstica ou terapêutica que quando prontos para o uso, contêm um
ou mais radionuclídeos.
Os radiofármacos servem a
diversos propósitos, contudo dois são principais. O primeiro, e mais pragmático
deles, é o uso como composto marcado administrado a uma paciente para observar
alterações fisiológicas e/ou distribuição anormal do composto administrado e
assim observar alguma anormalidade fisiopatológica, como no caso de exames
realizados para perfusão miocárdica. O segundo é o seu uso como medicamento
para tratamento de doenças dentre elas tumores, como as sementes de Iodo-131
para tratamento de tumor de tiróide.
HISTÓRICO
Historicamente, os radiofármacos
começaram a ser utilizados em 1905, após a descoberta em 8 de novembro de 1895
do Raio-X por Wilhelm Conrad Roentgen em seu laboratório, com apresentação
pública de sua descoberta em 6 de janeiro de 1896. Neste cenário, diversos
personagens importantes foram destaque, dentre eles Marie Sklodowska (mais
tarde a ser conhecida como Marie Curie), Henri Becquerel e Pierre Curie.
O primeiro uso de radiofármacos
em humanos ocorreu em 1927. Nesse ano, Blumgart e Yens mesuraram a circulação
de um paciente após a injeção de solução salina que havia sido exposta ao
radônio. Após a experiência de Blumgart e Yens, um experimento de Hertz,
Roberts e Evans em 1938 deu início a utilização na clínica médica de
radioisótopos. Nesse experimento, foi usado Iodo-121 para estudos da função da
tiróide.
PRODUÇÃO
Os radionuclídeos usados em
Medicina Nuclear para diagnóstico e terapia são produzidos artificialmente em
reatores ou aceleradores de partículas. Podem, ainda, ser acessíveis através de
geradores de radioisótopos, que permitem a utilização de radionuclídeos de T1/2
curto, a partir do decaimento de um radionuclídeo com T1/2 longo. Estes radionuclídeos
de T1/2 longo são produzidos em reator ou cíclotron. Os radionuclídeos que
decaem por emissão de partículas β- são geralmente produzidos em reator por
fissão do 235U ou por reações de captura de nêutrons (n,γ ou n,p) numa amostra
alvo apropriada. Os radionuclídeos que decaem por captura eletrônica ou emissão
de partículas β+ são produzidos em cíclotrons. Nestas reações, partículas de
elevada energia interagem com núcleos estáveis de alvos apropriados, originando
produtos deficientes em prótons. Neste processo, as partículas que interagem
com as amostras alvo podem ser prótons, dêuterons, partículas α ou 3He.
TOMOGRAFIA PET
A tomografia por emissão de
pósitrons utiliza-se basicamente do fato de que a matéria aniquila-se com a
antimatéria. No caso, o corpo do paciente é constituído por matéria, ou seja,
por elétrons, que se aniquilam com a antimatéria emitida por um radionuclídeo
emissor de pósitrons, sendo a antimatéria o pósitron.
Para que a emissão do pósitron
seja detectada e transformada em imagem, os dois fótons (raios gama)
resultantes da aniquilação do pósitron com o elétron (reação
antimatéria-matéria), devem ser detectados simultaneamente. Os dados são
transformados em coordenadas geométricas para cada evento de aniquilação e são
armazenados na memória do computador. São necessários diversos pares de
detectores adjacentes envolvendo todo o corpo do paciente. Isto permite a
aquisição simultânea de dados, que são usados para reconstruir imagens em
planos diversos.
Desta forma para a obtenção de
uma imagem usando uma radiofármaco emissor de pósitron ou simplesmente
radiofármaco PET, existem três etapas distintas: i) a aquisição dos dados, ii)
processamento e reconstrução dos dados e, por fim, iii) a obtenção da imagem.
Portanto, o imageamento por
emissão de pósitrons portanto, se inicia com a aplicação de um radiofármaco
emissor de pósitron. Em alguns minutos, o isótopo se acumula em uma área do
corpo em que o radiofármacos tem afinidade. O isótopo radiativo então decai por
emissão de pósitron. O pósitron emitido colide com um elétron livre normalmente
antes de atravessar 1 mm do ponto de emissão. A interação das duas partículas
resulta na conversão de matéria em energia na forma de 2 raios gamas, com
energia total de 511 keV. Estes raios gamas de alta energia emergem do ponto de
colisão em direções opostas e são detectados por detectores em volta do
paciente. Quando os dois fótons são detectados simultaneamente por um par de
detectores, a colisão que deu origem a eles teve origem na linha que une os
dois detectores. Naturalmente se um dos fótons foi espalhado, a linha de
coincidências será incorreta. Depois de aproximadamente 500 000 eventos de
aniquilação, a distribuição do traçador é calculada por algoritmos de reconstrução
tomográfica, reconstruindo uma imagem bi-dimensional. A resolução espacial é
deteriorada pela ocorrência de coincidências acidentais.
Esquema de funcionamento de uma
tomografia por emissão de pósitron
Representação de um Tomógrafo PET
FDG-18
Representação da molécula de
FDG-18
SÍNTESE
O 18_ F-FDG
(fluorine-18-2-fluoro-2-deoxy-D-glucose ou Fluor-2-desoxi-D-glicose) dentre os
radiofármacos utilizados na tecnologia PET é o que tem o uso mais ubiquitário,
e por isso assumiu o título de “ gold standard” ou padrão ouro, devido a sua
segurança e eficácia. O 18-F-FDG foi primeiramente sintetizado pelo Laboratório
Brookhaven através de uma reação de adição eletrofílica do [18F]-F2, preparado,
usando-se a reação 20Ne (d,α) 18F, em um alvo gasoso com uma pequena quantidade
de F2 e traiacetil-glucal. Mais tarde, passou-se a se usar a substituição
nucleofílica de amino-poliéter de potássio complexo (Kryptofix 2.2.2®) a qual é
utilizada até hoje nos módulos de síntese automáticos.
APLICAÇÕES
RADIOFÁRMACOS PET
CÉREBRO
Os primeiros radiofármacos PET
utilizados para exame cerebral, foram direcionados para a medição do fluxo
sangüíneo e o metabolismo cerebral. 11-C-glicose, 18-F-FDG foram os
radiofármacos utilizados para o metabolismo, enquanto a 15-O-água, foi utilizada
para a mediação do fluxo sangüíneo.
CORAÇÃO
Dentre todos os órgãos estudados
o coração foi o primeiro deles. Para tanto foi utilizado o 11-C-ácido
palmítico. O primeiro experimento consistiu em analisar o coração de um cão com
detectores de iodeto de sódio para demonstrar a viabilidade do método PET.
O radiofármaco de escolha para
uso em diagnóstico cardíaco tem sido o 18-F-FDG devido a sua afinidade,
segurança, eficácia e precisão.
CÂNCER
Assim como a hipótese de Warburg
para a glicólise aeróbica dominou os estudos da bioquímica do câncer durante
vários anos, o uso do 18-F-FDG tem dominado os estudos do metabolismo do câncer
nos últimos anos.
A PET-18-F-FDG é uma ferramenta
valiosa que fornece informações complementares a respeito da anatomo-bioquímica
oncológica. Devido as características do 18-F-FDG e das propriedades das
células tumorais, esse é o radiofármaco mais utilizado para fins de estudo e
/ou diagnóstico na oncologia.
Filmes radiográficos
Filmes são usados como meio de registro, pois a sua
emulsão depois de ser sensibilizada pela radiação e posteriormente processada,
irá mostrar as diferenças de quantidade e intensidade da radiação que
ultrapassou a peça, revelando as diferenças de densidade (grau de
enegrecimento), as variações de espessura e grau de absorção da radiação.
Após a exposição do filme e o processamento dele,
obteremos a radiografia.
Radiografia: obtida com raios-X
Gamagrafia: obtida com raios gama
Geralmente chamadas de radiografia, podem incluir
as obtidas por raios gama
Como é o filme
Consiste de uma base com uma camada de emulsão
contendo cristais de prata, usualmente o brometo de prata.
A base usualmente é de poliéster transparente, com
uma suave coloração azulada.
Emulsão
Consiste de um material gelatinoso contendo grãos
ou cristais de brometo de prata, sensíveis a radiação e distribuídos
uniformemente.
Imagem Latente
A imagem latente é formada por interações da
radiação eletromagnética com os cristais de brometo de prata.. Esta imagem é
formada após a exposição e somente será vista após o processamento do filme.
Revelação
O produtos utilizados na revelação, reduzem os
cristais contendo a imagem latente em prata metálica enegrecida mas terá um
menor efeito naqueles cristais que não foram expostos radiação. A prata
metálica é opaca e forma a imagem radiográfica.
Qualidade da imagem
Uma imagem de qualidade consiste em apresentar:
definição, contraste, resolução e nitidez.
Granulação
É a impressão visual de não uniformidade de
densidade em uma imagem radiográfica
Geralmente a granulação aumenta com o aumento da
energia da radiação
Relação sinal-ruído
A variação acidental na densidade da imagem torna
mais difícil identificar a variação deliberada na densidade da imagem que
resulta do uso do filme. A relação entre estas duas variações de densidade é
conhecida como relação sinal-ruído
Tipos de filme
Existem vários tipos de filmes para raios-X
industrial. Eles variam de acordo com a relação sinal-ruído, velocidade de
resposta à radiação e granulação. De acordo com algumas publicações, é mais
apropriada a classificação pela relação sinal-ruído. Filmes de granulação muito
fina apresentam uma alta relação sinal ruído, requerem comparativamente maiores
quantidades de radiação na exposição para produzirem imagens com excelentes
resolução de detalhes.
Existem quatro classes de filmes, de acordo com
algumas normas são elas:
Classe 1, Classe 2, Classe3 e Classe 4.
Outras normas estabelecem:
Classe especial, Classe I, Classe II, Classe III
De acordo com a ASTM
Classe especial: essa classe apresenta altíssima
relação sinal-ruído. São filmes considerados de alta resolução de detalhes.
Devem ser utilizados quando a máxima sensibilidade é requerida. São filmes
muito lentos.
Classe I: essa classe é considerada com de alta
relação sinal-ruído
Classe II: considerada de moderada relação
sinal-ruído.
Classe III: aqui estão classificados os filmes de
baixa relação sinal-ruído. São filmes de alta velocidade.
Contraste do filme
É a medida da diferença na densidade do filme em
regiões expostas com diferentes quantidades de radiação.
Relação sinal-ruído
A variação acidental na densidade da imagem torna
mais difícil identificar a variação deliberada na densidade da imagem que
resulta do uso do filme. A relação entre estas duas variações de densidade é
conhecida como relação sinal-ruído
Densidade do filme
Num filme que é exposto à radiação, a densidade
óptica ou grau de enegrecimento depende da quantidade de radiação absorvida
pela emulsão radiográfica.
Curva Característica
A curva de característica é a resposta de um tipo
de filme à radiação de uma energia particular. Isso é obtido plotando a
densidade da imagem do filme contra o logaritmo de exposição relativa.
Como a densidade é um logaritmo , escalas log-log
são usadas para plotar os valores.
Escalas log-log não fazem apenas a interpretação
gráfica mas também todos os valores da exposição relativa podem ser derivados
facilmente, subtraindo um valor logaritmo de outro.
As curvas características podem também ser usadas
para calcular as mudanças necessárias para otimizar a técnica quando altera-se
o tipo de filme ou a densidade desejada.
Velocidade do filme
E um fator que determina a quantidade de radiação
que o filme deve receber para obter uma dada densidade.
A velocidade do filme varia com a granulação do
filme. Quanto maior a granulação, maior será a velocidade do filme.
Geralmente os filmes mais rápidos custam menos,
então é um fator a ser analisado, a "economia".
Contraste do filme
É a medida da diferença na densidade do filme em
regiões expostas com diferentes quantidades de radiação.
O contraste do filme não deve ser confundido com o
contraste do objeto (peça).Armazenamento de filmes não expostos
A emulsão dos filmes é sensível ao calor, umidade,
certos vapores ou fumaça química e radiação. Devem ser armazenados
corretamente.
Data de validade do filme radiográfico
A data de validade dos filmes vem expressa na caixa
e deve ser respeitada. O melhor é adquirir somente quantidades necessárias para
uso por determinado período, evitando grandes estoques.
Fazendo-se o rodízio de prateleira, usa-se primeiro
o filme com data mais antiga.
O filme quando está com sua ata de validade
vencida, não deve ser descartado, alguns testes permitidos por normas podem ser
feitos para verificar se ainda podem ser utilizados.
Identificação dos filmes
É necessária e obrigatória a identificação dos
filmes expostos. Esta identificação pode ser feita durante ou após a exposição.
Podem ser utilizados:
- Letras e números de chumbo
- Fita de chumbo que aceita inscrições
- Fitas adesivas, chapas de impressão ou outro método que não contamine a radiografia (após o processamento)
- Local das identificações: canto direito superior do filme.
O que é uma Tomografia?
Podemos defini-la como sendo o método de aquisição de imagens detalhadas do corpo humano, que são adquiridas através da interação dos raios x com a matéria. Os resultados desse processo são várias atenuações nos tecidos estudados e medidas de atenuações que são lidas em forma de um sinal elétrico, que através de sensores especiais e um sistema computacional transformará essas informações em imagem digital.
Fonte:
Livro: Radiologia Médica - Física, Processamento de Filmes, Técnicas Radiológicas e Tomografia Computadorizada
Autor: Denis Honorato Costa (Org.), Edison Corrêa Júnior, Ibevan Arruda Nogueira e Julio Cesar Bezerra Lucas
Editora: Martinari São Paulo/2007
10 de janeiro de 2012
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