ESTUDO ESTATÍSTICO

Em detrimento da disciplina de Área de Projecto e dos objectivos e planos de trabalho traçados no inicio do ano apresentamos, aqui, no nosso blog, os dados e estudos desenvolvidos após a realização de inquéritos a 30 utentes no Centro de Saúde da Póvoa de Santa Iria, dois especialistas médicos e dois engenheiros químicos.
Utentes
Sexo

Faixas etárias


1.Porque razão se dirige/dirigiu ao Centro de Saúde?


2. Caso se dirija a uma consulta/tratamento pensa que o médico/enfermeiro recorrerá
a algum tipo de aparelho de tratamento/diagnóstico para o atender?

3. Considera que o diagnóstico fornecido pelas Novas Tecnologias actuais é credível?


4.Com que frequência recorre/tem recorrido a exames fornecidos por aparelhos de diagnóstico e/ou tratamento?

5.Pensa que o desenvolvimento das Novas Tecnologias tem que tipo de influência no diagnóstico precoce e na cura de doenças?


6.Sabendo que alguns aparelhos de diagnóstico/tratamento são emissores de radiações prejudiciais à saúde humana como se sente quando tem de recorrer aos mesmos?


6.1.Se não se sente seguro de todo acha que existe algo que os médicos/técnicos/enfermeiros possam fazer para aumentar a segurança dos utentes?


RADIOTERAPIA INTERNA - BRAQUITERAPIA

A Braquiterapia é utilizada para tratar tumores de pequenas dimensões e permite que uma maior dose de radiação seja usada para o tratar e que baixas doses de radiação atinjam os tecidos normais próximos a ele.

Em 1901, Henri Becquerel queimou-se acidentalmente enquanto trabalhava e Pierre Curie, marido e companheiro de pesquisas de Marie Curie, resolveu espalhar rádio impuro no braço daquele durante 10 horas. Na pele, desenvolveram-se crostas e uma úlcera. A pele demorou 52 dias para se reconstituir, deixando uma cicatriz. Em seguida, Curie emprestou a um médico amigo, Dr. Danlos, uma pequena quantidade de rádio, que foi usada para preparar aplicadores de superfície no tratamento de lesões de pele. Este foi o início clínico da braquiterapia.
Em 1903, Alexadre Graham Bell escreveu: “Não há razão pela qual uma pequena quantidade de rádio, selada num tubo de vidro fino, não possa ser inserida no interior de um tumor maligno agindo assim directamente sobre a lesão. Não valeria a pena fazer experiências ao longo dessa linha de pensamento?”
Os braquiterapeutas pioneiros limitavam-se a inserir grandes tubos de rádio, dentro do tumor, por um certo período, e retirá-los posteriormente, o que teve muito sucesso no tratamento de células tumorais.
Inicialmente, os problemas com a exposição à radiação intimidaram muitos radioterapeutas da época. Durante as décadas de 1960 e 1970, houve uma grande diminuição da popularidade da braquiterapia. Isso aconteceu por causa da falta de oportunidades no treinamento em braquiterapia, do advento da teleterapia com o cobalto 60 e com os aceleradores lineares médicos e, ainda, por causa da idéia errônea de que a teleterapia poderia curar tudo. A braquiterapia chegou a ser considerada obsoleta pelos radioterapeutas.
Nos anos 80, surgiu um renovado interesse em todas as formas de braquiterapia, isolada ou associada com outras modalidades terapêuticas. Surgiram novos radioisótopos (alguns de baixa energia) e uma dosimetria refinada, com uma melhor distribuição de dose. Começou a se fazer uso também de computadores, da tomografia computadorizada e da ressonância magnética, melhorando a exatidão da braquiterapia com uma melhor delimitação dos tecidos normais e neoplásicos.


A fonte de radiação utilizada é um implante ( Fig. 1), implante este que por sua vez vai ser colocado dentro do tumor ou muito próximo do mesmo. O implante é pequeno, entre milimetros e centrimetros de comprimento, pode ter a forma de fios, tubos de plásticos chamados cateteres, cápsulas ou sementes e pode ser permanente ou temporário. Estes implantes podem ser administrados de duas maneiras: intersticialmente e de forma intracavitária ou intraluminal.
60Co, 137Cs, 198Au, 192Ir, entre outras fontes de radiação, são utilizadas, dependendo de suas propriedades e de sua adequação ao tratamento preterido.
Quando estas fontes se dividem emitem partículas alfa, beta e gama.
Os raios alfa são os mais fracos e podem ser bloqueados por papel. Os raios beta atravessam o papel, mas não uma folha de alumínio. Os raios gama passam pelos dois, mas não atravessam um bloco de chumbo.







Fig.1 - Exemplo de implantes utilizados na Braquiterapia








Na braquiterapia intersticial, os implantes são inseridos no tecido do tumor ou num local próximo dele através de uma injecção que os contém no seu interior e através de cirúrgia, pois alguns implantes são cirúrgicos. É geralmente utilizada para o tratamento de tumores da cabeça, do pescoço, da próstata, do cérvix, dos ovários, da mama e das regiões perianal e pélvica.

Na braquiterapia intracavitária ou intraluminal, é inserida no organismo através de um aplicador e é, geralmente, usada no tratamento de tumores ginecológicos (Fig. 2).
Dependendo do local do corpo em questão, é possível realizar o tratamento sem necessidade de anestesia como é o caso, por exemplo, de tumores superficiais de pele.










Fig. 2 - Braquiterapia para tratamento de câncer do útero. Fontes radioativas são introduzidas no útero com aplicadores especias que variam de 2 a 8 cm de comprimento e podem acondicionar várias fontes









Quando se utiliza este tipo de radioterapia, o doente poderá ter de permanecer uns dias no hospital devido à radioactividade dos implantes, mas isto não quer dizer que o doente se torne radioactivo pois esta é uma das maaiores preocupações dos doentes. Eles não precisam de deixar de estar com outras pessoas, desde que os implantes sejam devidamente selados.






Este tipo de tratamento pode ter efeitos colaterais que variam de pessoa para pessoa, dependendo fundamentalmente da área tratada e das doses te radiação empregues nessa área. Têm duração varìável, na maioria das vezes desaparecem após algumas semana, mas podem perdurar por alguns meses, quando se trata de implantes permanentes. Como os implantes estão muito próximos das mucosas, pode haver inflamção das mesmas assim como das superfícies cutâneas.

RADIOTERAPIA EXTERNA - TELETERAPIA

A Teleterapia utiliza os raios x , os raios gama e feixes de electrões e neutrões. Estes raios utilizam ambos radiações ionizantes electromagnéticas, produzidos de maneira diferente, no entanto, ambos usam fotões e radiações corpusculares. Neste tipo de tratamento, o técnico realiza exames por imagem para saber a posição que o paciente irá adoptar durante as sessões de tratamento e delimita a zona de tratamento com uma tinta que não deverá ser apagada, pois irá servir para, que nas próximas sessões, os técnicos terem a certeza que realizam o tratamento na mesma zona que das outras sessões.



Os raios x são produzidos pela desaceleração rápida de partículas carregadas a alta velocidade. Esta desaceleração é feita através da projecção de feixe de electrões de energia elevada contra, por exemplo, um alvo de cobre. Ao colidirem, os núcleos presentes nos átomos de Cu (Cobre) produzem deflexões no feixe de electrões (mudam de trajectória) que, por sua vez, radiam fotões de raios x. Se durante as colisões os átomos do alvo ficarem ionizados, por remoção dos electrões mais interiores ao núcleo, o átomo emitirá raios x quando retomar ao seu estado fundamental (se quiserem obter mais informações sobre a produção destes, leiam o separador do nosso blog designado, efectivamente, por produção de raios x);
e os raios gama pela energia radioactiva libertada por isótopos de certos elementos, como irídio, Césio137 e Cobalto60, quando se dividem, com uma velocidade específica e libertam uma quantidade diferente de energia, que depende da profundidade que consegue atingir dentro do corpo humano. Os raios x e gama propagam-se á velocidade da luz (300000 Km/s), no entanto, os raios gama têm menor comprimento de onda, logo, são mais prejudiciais e não possuem carga. Estes conseguem atravessar completamente o corpo humano, causando danos irreversíveis, como alteração na estrutura do DNA.



Os aceleradores lineares de partículas (Fig. 1, Fig. 2 e Fig. 3) são “túneis” circulares que servem para acelerar partículas até atingirem velocidades muito elevadas, que além de produzirem e emitirem raios x, emitem também feixes de electrões de várias energias. deve-se salientar que estes não possuem no seu interior material radioactico pois este só é produzido quando os electrões colidem com o alvo. Para isto, as partículas devem manter-se dentro do mesmo até colidirem umas com as outras e atingirem uma certa velocidade. Quando atingida a velocidade pretendida, usam-se campos magnéticos e eléctricos muito intensos, nomeadamente, para obrigar as partículas a descreverem trajectórias circulares e para as acelerar, aumentando o raio da trajectória. Devido á versatilidade destes aparelhos, permite a realização de múltiplos tratamentos, utilizando apenas um aparelho/equipamento e é um dos mais sofisticados equipamentos no tratamento de vários tumores, como pélvicos, torácicos, cerebrais e no pescoço, sem comprometer os tecidos vizinhos que se encontram em estado normal. Existem vários tipos de aceleradores lineares, entre os quais, o ciclotrão (Fig. 4), usado para acelerar protões e deuterões (núcleos de hidrogénio pesado) e produzir feixes de neutrões de alta energia que libertam a maior parte da sua energia quando chocam com o alvo e como não têm carga não causam ionização ao longo do seu percurso, ao contrário dos raios-x, que vão libertando a sua energia ao longo do seu percurso e ionizando o meio por onde passam. O ciclotrão é constituído por duas câmaras semicilíndricas, em forma de D, onde se faz o vácuo, colocados perpendicularmente a um campo magnético uniforme criado por um poderoso electroíman e entre os dois objectos de cobre estabelece-se uma diferença de potencial alternada. Estes, além de produzirem raios-x, podem ainda produzir radiação corpuscular, também designada por radiação particulada, como electrões (produzidos por tubos de raios x), neutrões (produzidos por elementos radioactivos e por um equipamento especial), iões pesados (tais como protões e hélio) e pi-menos negativo (pequenas partículas carregadas negativamente). Como algumas radiações corpusculares não conseguem atingir grandes profundidades nos tecidos, são utilizados muitas vezes para tratar cancros localizados na superfície ou imediatamente abaixo da pele. Os protões da radiação corpuscular depositam a sua energia numa área muito pequena, chamada pico de Bragg, sendo este usado para dirigir doses elevadas de radiação corpuscular com protões até ao tumor, provocando menos danos nos tecidos normais. Esta terapia está disponível em apenas algumas novas instalações nos Estados Unidos da América e o seu uso está reservado a cancros de difícil acesso e cirurgicamente perigosos de tratar. Falando ainda da radiação corpuscular com protões, está esta a ser utilizada em ensaios clínicos para o tratamento de alguns cancros como no olho, tecido muscular, cérebro, pescoço, pulmão e próstata.










Fig. 1 - Equipamento de Teleterapia: Acelerador Linear (Exemplo de um tratamento com electrões)















Fig . 2 - Esquema de um acelerador linear:


1-Fonte de electrões; 2-Alvo; 3-Feixe de electrões ou fotões, 4-Mesa de tratamento.














Fig. 3 - Acelerador linear de partículas
















Fig . 4 - Esquema de um ciclotrão
















O primeiro acelerador de partículas (ciclotrão) desenvolvido por Ernest O. Lawrence, em 1929









O cícloton de Lawrence usava ímãs em forma de D (chamado de Dee) separados por um pequeno espaço vazio. Os ímãs produziam um campo magnético circular. Uma voltagem oscilante criava um campo elétrico através do espaço vazio para acelerar as partículas (íons) a cada volta. Como as partículas se moviam rapidamente, os raios de seus caminhos circulares se tornavam maiores até que atingissem o alvo no círculo mais externo. O cícloton de Lawrence era eficaz, mas não podia alcançar as energias dos aceleradores circulares modernos.

Os aceleradores circulares modernos colocam clístrons e eletroímãs ao redor de um tubo circular de cobre para acelerar as partículas. Muitos aceleradores circulares também têm um acelerador linear curto para acelerar inicialmente as partículas antes de entrarem no anel. Um exemplo de um acelerador circular moderno é o Laboratório Nacional do Acelerador Fermi (em inglês - Fermilab) em Illinois, que ocupa quase 25,6 km² (Fig. 6)













Fig. 6 - Vista aérea










Os aparelhos que emitem os raios gama (Fig.4) têm uma aparência semelhante aos aceleradores de partículas. Uma pastilha de material radioactivo, de césio, ou cobalto, ou iridio, é colocada numa cápsula de aço inoxidável, revestida de chumbo e urânio para evitar a emissão de radiação em todas as direcções, e de forma cilíndrica, com aproximadamente 2cm de diâmetro. Esta cápsula encontra-se dentro do aparelho e, quando esta se abre, emite radiação que irá ao encontro do seu alvo, ou seja, do tumor. Por conter material radioactivo este tipo de equipamento requer cuidados especiais para evitar acidentes.

Fontes de cobalto-60 libertam fotões sob forma de raios γ
com energias de 1,17 MeV e 1,33 MeV. Como a fonte é radioativa, a
emissão de fotões é contínua, ou seja, a fonte não para de emitir fotões.
Quando a máquina está desligada, a fonte permanece guardada numa
blindagem adequada que bloqueia a saída dos raios γ.
Alguns serviços mais antigos, ainda usam fontes de césio-137, o que
não é mais recomendado devido á baixa penetração de seu feixe.
Como conseqüência do decaimento radioativo, as fontes de alta atividade
(centenas de Giga Bekuerel - GBq) dos aparelhos de cobalto-60 diminuem
de intensidade na taxa de 1,1% ao mês. Depois de 5,27 anos,
que é o valor de uma meia-vida, a exposição do paciente ao feixe
demora o dobro do tempo em relação ao inicial para que seja atingida
a mesma dose. Isto acarreta uma chance maior do paciente mover-se,
principalmente quando sente dores intensas, fazendo com que o tumor
fique fora do campo de irradiação e não seja adequadamente tratado e
também que partes sadias entrem no campo e sejam lesadas.
Desse modo, uma fonte de cobalto-60 de teleterapia deve ser trocada
pelo menos a cada 8 anos.

Esta técnica da radioterapia é mais usada no tratamento de cancro da mama.









Fig . 5 - Aparelho emissor de radiação gama








HIT – Heidelberg Ion-Beam Therapy Center

HIT significa Centro de Terapia com Raios Iónicos de Heidelberg (Alemanha). O centro de Terapia com Raios Iónicos de Heidelberg é um dispositivo gigantesco de alta tecnologia que esta praticamente debaixo do solo e que o seu tamanho é cerca de metade de um campo de futebol. O desenvolvimento da HIT e um projecto comum a quatro instituições alemãs que colaboram desde 1993. Os seus trabalhos preparatórios forneceram a base para o desenvolvimento da HIT.

A HIT começará as suas operações no inverno de 2008, com a primeira instalação do tipo na Europa, com o propósito de ajudar os pacientes que sofrem de tumores malignos, que normalmente são incuráveis de outras maneiras. Cada ano, aproximadamente 1300 pacientes tirará proveito da HIT.

As radiações iónicas consistem em partículas muito pequenas de iões pesados, como os núcleos dos átomos de carbono ou dos seus protões ou como os núcleos dos átomos hidrogénio. São substancialmente diferentes da terapia convencional (Raios X ou Raios Gama) porque são eficazes na profundidade dos tecidos. Além disso, devido às técnicas modernas os raios podem alvejar o tumor precisamente. Consequentemente, os pacientes que sofrem de tumores profundos (tumores na cabeça, no tronco e escondido na cavidade abdominal) têm maior proveito da radiação iónica pesada.


Os dispositivos de radiação com iões ou protões pesados já existem na Europa e em outras partes do mundo. Entretanto, a HIT tem características especiais que tornam a sua posição excepcional no mundo:
A HIT é a primeira a combinar os dispositivos de protões e iões pesados na Europa, e que é utilizado por um hospital e usado para tratar pacientes assim como para estudos clínicos;
É o único dispositivo que usa a terapia de intensidade modificada com radiação e fornece consequentemente uma precisão inigualável tridimensional da radiação do tumor;
A sua rotatividade do ião pesado é única;
O ambiente clínico e científico fornecido por três instituições que trabalham com a HIT, centra-se insuperavelmente na pesquisa de cancro e dos seus tratamento.


A radiação iónica não usa fotões (como os raios-X e os raios Gama), mas iões carregados positivamente, ou seja, núcleos atómicos que perderam os seus electrões. As principais partículas usadas são núcleos atómicos do hidrogénio e os núcleos atómicos do carbono, que são partículas muito pesados e consequentemente são chamados de iões pesados. Os núcleos atómicos são acelerados em enormes aparelhos até aproximadamente três quartos da velocidade da luz e, de seguida, disparados no tumor. A profundidade da penetração pode ser realçada acelerando os iões. As radiações iónicas batem nos seus alvos com muita precisão e transferem uma dosagem exacta de energia ao tumor.
As radiações iónicas foram sempre candidatas interessantes para a radioterapia, pois têm características físicas especiais: quando batem no corpo, viajam muito rapidamente nas camadas exteriores e perdem rapidamente toda a energia antes que cheguem à profundidade e eventualmente comecem furando e transferindo a sua energia prejudicial aos tecidos vizinhos.
As radiações iónicas são específicas para tratar os tumores encontrados em profundidade no corpo.



-Que pacientes beneficiam maioritariamente da HIT?

“Aproximadamente 5 a dez por cento de todos os pacientes que sofrem de cancro tirarão proveito da radiação iónica” diz o professor Dr. Jürgen Debus, director médico de uma Universidade Alemã e da HIT. “ Estes pacientes sofrem de tumores situados em profundidade no corpo e são consequentemente pouco atingidos com o tratamento de radiação convencional ”.
O tratamento com radiações iónicas é especialmente benéfico para as crianças que sofrem de tumores malignos, porque evita os efeitos secundários a longo prazo. É possível tratar delicadamente e com um grande cuidado, e ao mesmo tempo impede o crescimento do cancro e da ocorrência de novos tumores.


- A radiação pesada do ião ou do protão são a cura total dos tumores sensíveis à radiação?

Os doutores e os cientistas em Heidelberg preparam a maior implementação da radiação iónica conduzindo os estudos clínicos que comparam os resultados de tratamento da HIT com a radioterapia convencional. Até agora, a eficácia da radioterapia do ião pesado é documentada unicamente para o um pequeno número de tumores. Estes são tumores ligeiros malignos no tecido da espinha e na cartilagem da base do esqueleto. Além disso, tumores raros nas glândulas salivares podem ser tratados com sucesso através das radiação com iões pesados. Provavelmente, os resultados dos tratamentos para outros tipos de tumores podem igualmente ser melhorados, por exemplo para determinados tipos de cancro pulmonar e de cancro da próstata.



O que acontece antes e durante o tratamento?

Antes do tratamento começar, as especificações e as dimensões do tumor estarão exactamente determinadas com as técnicas modernas de imagem como o Computador Tomográfico (CT) e como imagens por ressonância magnética (MRI). Os físicos da HIT ajustam a radiação iónica às coordenadas. A fim de assegurar a precisão máxima, o paciente é fixado num dispositivo descartável manufacturado em suspensão. Os pacientes com tumores no cérebro ou no crânio usam máscaras também descartáveis manufacturadas por fora de material plástico. Também existem outros acessórios para outras partes do corpo, como por exemplo para tumores na espinha tratáveis.

O paciente é fixado no seu dispositivo suspenso e colocado por assistentes técnicos com a ajuda de um braço robô que sai de uma mesa de alta tecnologia, que é usada pela primeira vez na HIT. Desse modo, a posição calculada do paciente é alcançada com uma precisão menor que um milímetro. Uma imagem raio X assegura que aquele paciente está posicionado correctamente e que a radiação iónica irá alvejar o tumor: Os doutores comparam as estruturas do osso dos retratos do raio X com as imagens precedentes do CT e do MRI.

Só depois disto é que a radiação é enviada para o paciente. O paciente não observa nada quando a radiação iónica incide no seu tumor com uma velocidade altíssima. A radiação incide entre um e cinco minutos. Durante a irradiação os sensores monitorizam vinte mil vezes por segundo e mostram se a radiação bate precisamente no alvo. A radiação terapêutica também faz um exame para ver se o tumor se espalhou.

O procedimento inteiro - colocar a máscara, posicionar o paciente e a radiação - demora aproximadamente 20 minutos. Com a radioterapia convencional, um tratamento não é suficiente para destruir o tumor e evitar o dano ao tecido vizinho. Consequentemente, o tratamento tem que ser repetido nos dias seguintes. Um ciclo médio do tratamento dura aproximadamente 15 dias. Diversas semanas após o ciclo do tratamento, com a ajuda das imagens do CT e do MRI os doutores verificam se o tumor encolheu ou desapareceu completamente.



Perguntas mais frequentes na HIT

Qual é o tamanho da HIT? É do tamanho de metade de um campo de futebol e contem três pisos. Dois pisos são subterrâneos e um está acima do nível da terra.

O que é que o edifício contem? Contem dois edifícios em um. O primeiro é um edifício de vidro longo com os escritórios para doutores, assistentes, enfermeiras, físicos, coordenadores e técnicos. Junto a ele está um bloqueador de cobre, a “divisão” do acelerador e três quartos de tratamento. As paredes, os tetos e as divisões são protegidos adicionalmente por dois blocos de cimento grosso. O edifício é ajustado num monte.

Quanto custou o projecto da “HIT”? A “HIT” custou aproximadamente 100 milhões de euros e foi financiada pelo governo alemão e pela Universidade de Heidelberg.

O que são protões? Os protões são núcleos de átomos carregados positivamente.

O que são iões pesados? Os iões pesados são núcleos atómicos mais pesados do que os núcleos do hidrogênio que perderam os seus electrões. A HIT usa uma variedade de iões que são mais pesados do que os protões do hélio, do carbono e do oxigênio. Os núcleos do carbono e do oxigênio são mais eficaz no tratamento do cancro do que protões e núcleos do hélio.

São os protões tão eficazes no tratamento do cancro quanto os iões pesados? Os iões pesados são três vezes mais eficazes em comparação com protões e iões do hélio. No tecido do corpo, os iões pesados podem ser dirigidos com precisões milimétricas e são consequentemente superiores aos protões no tratamento de determinados tumores.

Como são as partículas aceleradas? Um dispositivo muito grande e sofisticado é necessário. Primeiro, os iões são acelerados num tubo reto longo de 5 metros que é conduzido como um “carrossel”, e a isto chama-se ciclotrão. Lá, as partículas são aceleradas numa trajectória circular a aproximadamente três quartos da velocidade da luz.

A que profundidade penetram as partículas no tecido do corpo? A radiação pode penetrar 30 cm no corpo, profundidade esta que aumenta com velocidade.

Qual é a quantidade de energia necessária para fazer funcionar a HIT? Três megawatt, tanto quanto uma cidade pequena com tamanho para 10.000 habitantes.

Quantas pessoas estão a trabalhar no edifício da HIT? Mais de 70 doutores, enfermeiras, assistentes técnicos, físicos, coordenadores e técnicos. O acelerador é continuamente visionado. Os pacientes são tratados em uma operação de dois deslocamentos de segunda-feira a sábado.

Quantos quartos de tratamento estão disponíveis? Três. Dois para a radiação horizontal: a radiação incide através de um tubo de vácuo fora da parede, o paciente é colocado numa tabela móvel ajustada por um robô de alta tecnologia e por fim o tumor é atingido por uma radiação precisamente dirigida. O terceiro quarto de tratamento contem um pórtico original rotativo, único no mundo que permite o tratamento de radiação em todos os sentidos.

Como trabalha o pórtico? Este dispositivo gigantesco tem três níveis elevados e pesa 600 toneladas. Como o pórtico pode ser girado em torno do paciente, o tumor pode ser irradiado de todos os sentidos com exactidão elevada, a radiação afasta-se somente metade de um milímetro do alvo. O sistema de transporte da radiação é colocado numa estrutura complicada, similar a um telescópio de rádio. O quarto do pórtico tem que estar com a temperatura controlada a fim de evitar que as diferenças de temperatura deformem a construção.



Composição da HIT

(clique nas imagens para ver maior)















1. Fontes de iões
Os iões são átomos carregados positivamente. A fim de obter iões, os átomos devem perder as suas cargas negativas – os electrões. Para essa finalidade, o gás do dióxido de carbono paira na câmara do ião. Os electrões livres no gás são acelerados por campos magnéticos e por microondas. Ao viajar através da câmara do ião, os electrões atingem as moléculas do dióxido de carbono. Após esta colisão as moléculas separam-se e 4 dos 6 electrões que são parte de todo o átomo de carbono são separados. Os campos eléctricos extraem os iões do carbono para fora da câmara; os ímãs transportam-nos sobre um fluxo regular no vácuo.


2. Acelerador linear
Os cinco metros de tubos longos consistem em duas seções: A primeira parte converte o fluxo regular num fluxo de pulsação com os 217 milhões de micropulses por segundo. Neste procedimento a radiação é colimada e os iões são acelerados. Subsequentemente, na segunda peça do tubo, os campos electromagnéticos aceleram os iões até mais de 10 vezes por cento da velocidade da luz. A saída do acelerador é através de uma folha de carbono onde os átomos de carbono perdem seus últimos dois electrões, tais que somente as 6 cargas positivas permanecem no núcleo.


3. Ciclotrão
Os iões fundem-se num fluxo circular. Os ímãs enormes deflexionam a radiação em seis voltas de 60° cada uma, até que o círculo esteja terminado. Os iões são acelerados agora até 73% da velocidade da luz. Eles atravessam através do anel 3.4 milhões de vezes por segundo. Isto explica o termo de ciclotrão para esta parte da instalação.


4. Transporte da radiação de alta energia
Os tubos e os ímãs de vácuo conduzem a radiação. Pouco antes da entrada nos quartos de tratamento a radiação passa através de dois scanners. Estes scanners são os ímãs que podem deslocar a radiação horizontalmente e verticalmente. Com a sua ajuda a radiação iónica pode precisamente ser guiado pelo método de detecção.



5. Tratamento horizontal

A radiação iónico entra nestes quartos de tratamento através de uma janela. Para se conseguir uma irradiação precisa, o paciente é segurado na posição de encontro (onde a radiação vai incidir), sobre um sofá robótico de tratamento posicionado. Uma máscara plástica mantem a cabeça, corpo e extremidades numa posição definida. A irradiação toma até 5 minutos.


6. Raio-X Digital
Antes de irradiar, o médico verifica a posição correta do paciente por razões de segurança. Os ossos e outros órgãos anatómicos do corpo servem como marcas de posição. O robô do tecto transporta uma fonte de raio X e um robô do chão é um receptor. O instrumento pode incidir em camadas únicas como o computador tomográfico. As imagens são transferidas imediatamente ao monitor dentro da sala de comando.


7. "Gantry"
Esta construção gigante de três andares elevados pesa 600 toneladas. A construção elaborada permite o posicionamento exacto da radiação iónica num melhor ângulo ao paciente. Penetra até 30 cm no tecido humano e tem um máximo desvio de 0.5 milímetros do alvo. Os tubos de vácuo que guiam a radiação são unidos a um conjunto de haste que também é usado na tecnologia dos satélites.


8. Radiação Iónica e Raio-X
Aqui a radiação sai do tubo. Dois detectores de raio X são instalados na direita e na esquerda. A fonte do raio X é situada na parte inferior do “gantry e pode ser girada com o instrumento. Desta maneira, os doutores podem verificar a posição do paciente uma vez mais antes de começar o tratamento.

RADIOTERAPIA

A radioterapia é um método de tratamento que consiste na destruição de células tumorais, essencialmente na fase de multiplicação celular, utilizando radiações ionizantes electromagnéticas (raios x e raios gama) e radiações corpusculares (partículas alfa e beta e electrões), que são de elevada frequência, ou seja, as mais energéticas.

As radiações podem interagir directamente nas cadeias de ADN ( ácido desoxirribonucléico) das células, lesando-as directamente, ou então, podem interagir com a água e criar o radical hidroxila que pode danificar indirectamente as cadeias de ADN.

O tratamento radioterápico tem várias finalidades, como: destruir definitivamente as células tumorais; controlar o tumor, evitando o seu crescimento e reduzir sintomas como dor intensa, sangramento e compressão de órgãos.

As radiações dizem-se ionizantes pois quando interagem com o meio afectado causam a ionização dos átomos dos materiais que atravessam, ou seja, formam iões a partir desses átomos. Estas são aplicadas na zona envolvente do tumor, mas antes de iniciar o tratamento é preciso calcular a dose necessária para acabar com as células tumorais do doente pois, a dose de radiação está directamente relacionada com o tamanho do tumor e se a dose não for a certa, pode causar danos graves ás células vizinhas, as que se encontram em estado normal e, se tal acontecer, estas não poderão fazer a regeneração da área irradiada.

Para se proteger as células normais e atingir maior quantidade de células tumorais, a dose total de radiação administrada é habitualmente dividida em doses diárias iguais (quando se usa terapia externa), deve-se marcar previamente a área de tratamento e é necessário planear a posição que o paciente irá adoptar durante a realização dos tratamentos diários através de exames de imagem como a ressonância magnética (RM), tomografia computorizada (TAC), Tomografia por emissão de positrões (PET) radiografias e ultra-sons (Ecografia). (Estes exames por imagem também são realizados para se saber se o doente tem ou não células tumorais num determinado local). Para se delimitar a zona do tratamento no corpo do doente é utilizada uma tinta que não deve ser apagada depois de cada sessão pois vai servir para os técnicos, nas próximas sessões do tratamento, terem a certeza que estão a tratar a mesma área.

A radioterapia pode ser utilizada isoladamente ou em conjunto com outras técnicas de tratamento, como a cirurgia ou a quimioterapia.

Durante o tratamento o doente não sente dor pois a radiação não é sentida nem ouvida e estará sempre em contacto com o técnico através de um altifalante e estará sempre a ser seguido através de um televisor.

A radiocirurgia é um procedimento minimamente invasivo, bem tolerado, que não apresenta algumas das complicações que podem ocorrer com o tratamento cirúrgico convencional, tais como hemorragias e infecções. Não se necessita anestesia geral ou recuperação pós-operatória em centro de tratamento intensivo e o período de internação é significativamente mais curto.

A radioterapia pode ser considerada de dois modos: radioterapia externa, Teleterapia e radioterapia interna, Braquiterapia.

Quando se está a ser tratado por Radioterapia podem ocorrer vários efeitos secundários, no entanto, estes são bem tolerados desde que respeitadas as quantidades certas das doses totais necessárias para o tratamento, as regras da aplicação das doses e cumprir o plano de radioprotecção. No entanto estes também estão relacionados com a forma que organismo de cada doente responde ao tratamento e com o tipo de radiação , sendo assim, alguns doentes podem apresentar efeitos secundários mais severos enquanto outros podem nem apresentar nenhuns.

Pode ocorrer:
- a zona que está a ser tratada pode ficar vermelha, seca e sensível (a pele, com o tempo, irá voltar á sua cor normal, no entanto, poderá haver uma alteração duradoura na cor da pele);
- queimaduras na pele da zona tratada;
- perda do cabelo e/ou dos pêlos da zona tratada;
- Feridas na boca;
- boca seca;
- diarreia;
- dor ao urinar;
- cansaço, particularmente, nas últimas semanas do tratamento.
A gravidez deve ser evitada, pois a radiação causa riscos na formação do bebé.


Simultaneous in vivo positron emission tomography and magnetic resonance imaging

Artigo adaptado da revista PNAS – http://www.pnas.org/

A tomografia por emissão de positrões (PET) e a ressonância magnética (MRI) são amplamente usadas in vivo tanto clinicamente, como em aplicações para investigação biomédica. Os pontos fortes da MRI centram-se na alta resolução, alto contraste morfológico da imagem de tecidos moles; a capacidade de imagem de parâmetros fisiológicos, como o a difusão e a alteração a nível de oxigenação neuronal resultante da simulação; medições dos níveis morfológicos usando as mudanças dos gráficos dos químicos. A PET permite imagens da distribuição biológica dos indicadores de radiação com alta sensibilidade, mas geralmente faltam imagens anatómicas do contexto e são de baixa resolução especial. A integração destas tecnologias permite a aquisição de dados temporalmente correlacionados mostrando a distribuição de indicadores de radiação PET e agentes de contraste MRI ou MR – metabolismos detectáveis, com registo subjacente à anatomia. Foi construído um scanner compatível com a PET e a MRI para investigação biomédica que permite que aplicações de dados de ambas as modalidades sejam adquiridas em simultâneo. Experiências realizadas demonstraram a inexistência de efeitos do sistema MRI na resolução espacial no sistema PET e uma resolução <10%>


A tomografia por emissão de positrões (PET) permite imagens in vivo da distribuição de biomoléculas (pequenas moléculas, péptidos, anticorpos e nanopartículas) marcadas através de radionuclídeos que sofrem decaimento e produzem aproximadamente 511-keV pela aniquilação de fotões. Devido à alta sensibilidade dos ensaios radioactivos, a PET pode medir pequenas concentrações de biomoléculas marcadas. Uma grande variedade de alvos moleculares e os seus percursos foram digitalizados usando indicadores de radiação PET, com ávida acumulação do indicados de radiação [18F2]-2-fluoro-2-dióxido-D-glucose (FDG) em tumores malignos, sendo apenas um exemplo que tem aplicações difundidas na actividade clínica e no estudo de estratégias terapêuticas para o tratamento de tumores em animais-modelo. Contudo, a resolução da PET é limitada por factores físicos associados à física do positrão e pela dificuldade em obter estatísticas suficientes. Além disso, nas imagens PET falta, muitas vezes, informação anatómica definitiva, tornando difícil a localização exacta da acumulação do indicador de radiação.


A ressonância magnética (MRI) pode fornecer imagens anatómicas de alta resolução espacial de tecidos moles em contraste, explorando as diferenças nos tempos de relaxamento dos protões em diferentes ambientes bioquímicos. A combinação de alta resolução espacial e contraste permite observar consequências anatómicas (por exemplo, o crescimento tumoral, atrofia cerebral, anormalidades cardíacas) de muitas doenças em pacientes e em animais-modelo. As técnicas funcionais da MRI podem medir parâmetros fisiológicos importantes, incluindo a difusão, permeabilidade e as alterações dos níveis de oxigenação sanguínea após activação neuronal. O vício de agentes de contraste passivos baseados em gadolíneo ou em nanopartículas de óxido de ferro podem reforçar ainda mais o contraste. Alguns laboratórios encontram-se, também, a desenvolver agentes de contraste orientadores MRI. A MR espectroscopia (MRS), que mede a variação da frequência com que os protões ressoam em diferentes ambientes químicos, permite que sejam medidas as concentrações relativas de metabolitos abundantes e de algumas drogas administradas em massa. Com a MRS localizada, também podem ser obtidas imagens espectroscópicas comuns. O protão MRS é particularmente útil no estudo de tumores e também oferece informações sobre a integridade neuronal em doenças neurodegenerativas. No entanto a sensibilidade molar da ressonância magnética para diferentes metabolitos e marcadores é de muitas ordens de grandeza abaixo da PET, impondo restrições significativas sobre os tipos de metas que podem ser visualizadas.


Limpar as sinergias existentes entre as duas modalidades, porque cada uma pode fornecer informações exclusivas não atingíveis com a outra modalidade. Por esta razão a MRI e a PET são frequentemente combinadas em diagnósticos clínicos e em investigação. Relevante para o presente trabalho, estas modalidades têm sido cada vez mais utilizadas em investigação biomédica básica, em especial nos esforços para compreender a etiologia e evolução de doenças humanas em modelos animais adequados e na pré-avaliação de novas estratégias terapêuticas, tendo em conta pequenas moléculas de drogas, péptidos e anticorpos, terapias celulares, terapias genéticas e terapias à base de nanopartículas. Em particular, estas modalidades podem ser usadas em simultâneo para estudar a farmacodinâmica de novas terapias.


Até à data, a PET e a MRI são adquiridas em sistemas de imagem separados e combinados usando software que utiliza a informação contida nos dados da imagem ou em marcadores que podem ser claramente identificados nas duas imagens. Esta abordagem funciona bem no cérebro, onde o crânio limita o movimento e permite o registo simples de corpos rígidos. Contudo, torna-se mais problemática no tórax, abdómen e regiões pélvicas, onde se deformam tecidos e órgãos com base na posição do sujeito no scanner, e onde existem variações temporais, como o esvaziamento do conteúdo estomacal, a circulação de alimentos a través do intestino e o enchimento da bexiga, também dificultam o registo. Podem ser utilizadas técnicas de registo de imagens deformáveis, mas o seu sucesso é altamente dependente da situação, e elas, geralmente, não são robustas na presença de movimentos significativos de tecido entre os dois estudos das imagens em separado. A aquisição seria, portanto, uma garantia espacial no registo dos dois dados.


Mais decisivo é o facto da PET e da MRI não permitirem a correlação temporal. Os sistemas biológicos são inerentemente dinâmicos e a sua resposta a drogas e a agentes de contraste é fortemente dependente do tempo. A bio distribuição de muitos agentes de contraste e drogas exibe as alterações em escalas de tempo de minutos e segundos. Para garantir que um assunto está a ser digitalizado no mesmo estado fisiológico e para correlacionar as mudanças ao longo do tempo nos sinais PET e MRI em resposta a uma intervenção, exige, muitas vezes, que os dados sejam adquiridos em simultâneo. Para dar apenas um exemplo, pode querer controlar alterações dinâmicas na fisiologia de um tumor com a MRI enquanto digitaliza a entrega de agentes terapêuticos radiomarcados ou faz a avaliação da bioquímica do tumor. A aquisição simultânea de dados da PET e da MRI usando um dispositivo integrado de representação gráfica é, por conseguinte, necessária para responder a muitas questões biomédicas importantes na dinâmica de sistemas vivos. Na concepção de um scanner integrado para PET e MRI simultâneas, um desafio óbvio diz respeito às formas em que os sistemas PET e MRI podem interferir uns com os outros, o que conduz a grandes artefactos e/ou degradação de imagem. As principais preocupações são as interferências electromagnéticas (EMI) e o feito do campo magnético principal (B0) da MRI sobre os detectores no scanner PET; contudo, outras, mais subtis, com os efeitos que precisam de ser considerados, incluem a indução de correntes em turbilhão, a susceptibilidade de artefactos e um aumente de temperatura ou vibrações induzidas pelo funcionamento das sequências MR. Os detectores e a electrónica normalmente associada aos scanners PET são sensíveis aos campos magnéticos e contêm condução e radiofrequência (RF) de componentes radiantes que têm potencial para interferir com o sistema MRI. Por exemplo, os PMTs são afectados por fracos campos magnéticos. Devido à sua elevada sensibilidade, os materiais ferromagnéticos normalmente não são úteis, ou mesmo toleráveis, dentro do campo da MRI e, consequentemente, devem ser evitados.


As abordagens mais rápidas para o desenvolvimento de sistemas combinados PET-MRI utilizam fibra óptica muito longa nas conexões entre os elementos do citinlador e PMT para eliminar efectivamente a EMI entre os dois sistemas. Embora esta situação tenha levado a dados com provas iniciais, incluindo um pequeno número de estudos animais, o desempenho do scanner PET era pobre em comparação com o scanner PET independente e o comprimento das fibras ópticas tornaram o sistema pesado. Uma variação sobre este projecto, usando um íman dividido em que os detectores PET residem no fosso e as fibras de emanar residem radialmente do íman, se bem que ainda limitada pela transmissão da luz cintilante através de longas fibras ópticas e baixa intensidade do campo do íman em comparação com a maioria dos scanners PET pré-clínicos.


Optámos por uma abordagem diferente no desenvolvimento de um scanner PET inserido que é compatível com o actual campo forte do sistema MRI. Utilizámos um campo magnético insensitivo com avalanche de fotodíodo (APD) no lugar de detectores PMTs e usámos uma grande quantidade de fibras ópticas muito pequenas para posicionar apropriadamente os fotodetectores e a electrónica PET respeitado a MRI RF e bobinas, para minimizar a interferência. Em breve, a PET inserida compreende 16 módulos detector arranjados num anel simétrico.


Cada módulo detector PET consiste numa matriz de lutécio oxiortosilicatado (LSO), detectores acoplados através de um feixe de fibras ópticas dobradas para uma posição de sensibilidade APD (PSAPD) e uma carga sensitiva de pré-amplificadores montados numa placa de circuito impresso povoado de componentes não magnéticas. Todos os 16 módulos são montados num tubo de fibras de carbono e os cristais em LSO ordenados por oito anéis detectores completos no centro da inserção. Os PSAPDs e os fotodetectores são blindados por um tonel laminado e estão localizados no scanner MRI de maneira que estão axialmente fora da região linear do campo do gradiente-z e fora do volume de imagem definido pela bobina RF. Os detectores são arrefecidos a -10ºC usando ar fresco refrigerado e ar seco para obter uma óptima relação sinal – ruído a partir dos PSAPDs e para minimizar a temperatura acumulada. A PET inserida é compatível com os existentes scanners MRI pré-clínicos tendo um furo nítido de 12 cm ou maior. O PET inserido é posicionado no scanner MRI utilizando um registo com o scanner PET e MRI onde sejam visíveis marcadores seguros de tal forma que os isocentros dos campos de visão (FOVs) PET e MRI sejam coincidentes. O PET inserido é facilmente removido, permitindo-lhe e ao scanner MRI serem utilizados como dispositivos independentes.


Outros grupos têm prosseguido abordagens semelhantes, mas sem a ligação de fibras ópticas, colocando os APDs e a electrónica no volume activo MRI. Esta abordagem irá melhorar o desempenho da PET por eliminar a luz cintilante perdida nas fibras ópticas; contudo, a aproximação dos APDs à bobina RF e gradientes têm o potencial de aumentar a interferência entre os sistemas, especialmente para sequências de pulso MRI que a procura intensa do gradiente de comutação e de alta intensidade de pulsos RF.


Aqui descrevemos de forma detalhada fantasmas de experiências realizadas com o scanner PET-MRI compatível para demonstrar que a PET e MRI podem ser adquiridas em simultâneo, sem interferência significativa entre as duas modalidades. Também levámos a cabo uma série de estudos in vivo para destacar as aplicações biomédicas para esta tecnologia.



Resultados e Discussão

Efeitos do sistema MRI sobre o sistema PET.
Experiências para analisar a interferência entre os dois sistemas de imagiologia quando adquirem dados PET e MRI simultaneamente foram concebidas para caracterizar o efeito de um sistema de aquisição de imagem protocolo sobre o outro. A PET detectora de mapas (que mostra um histograma dos eventos detectados pelo cintilador 8 x 8 elementos num particular módulo detector PET quando é uniformemente irradiada com uma fonte de 511-keV – aniquilação de fotões) demonstra uma pequena rotação (horária ou anti-horária, dependendo da orientação das PSAPDs no que diz respeito ao campo magnético) quando o PET inserido no interior do íman (fig. 1 A e B), devido à força magnética sobre os electrões que se deslocam através do silício. No entanto, a capacidade para resolver o detector de cristais, que é uma chave que contribui para a resolução espacial na PET, não foi sensivelmente alterada no íman 7-T.

Fig. 1. MR scanner effect on PET system. (A–C) Detector histograms showing the anticlockwise (A) and clockwise (B) rotations of the crystal maps when compared with the data acquired outside of the magnet (C). (D) PET event rate measured under different conditions: (i) while applying only RF power (with 1,000 ms and 500 ms repetition times) and (ii) while switching the x–z gradients independently (at 100% and 50% power; 400 and 200 mT/m, respectively). Baseline represents the event rate recorded without running MR sequences.


Adquirir uma imagem MR requer o uso de fortes impulsos RF mudanças rápidas de gradiente de campo magnético que têm o potencial para perturbar o fraco sinal electrónico produzido pelos detectores PET. Por isso, as medições PET foram tomadas durante uma corrida de sequências MRI que são normalmente utilizadas em pequenos estudos animais, tais como RARE (rápida aquisição com relaxamento acessório) e FLASH (tiro rápido de baixo ângulo).
Não houve diferença na resolução espacial do scanner PET observada quando operados no scanner MRI com RARE (1.18 + / - 0,02 mm), SE (spin echo) (1,19 + / - 0,01 mm), ou FLASH (1.19 + / - 0,01 mm) sequências de pulso versus resoluções espaciais de 1.19 + / - milímetros medidos dentro do íman sem correr sequências de pulso. Isto demonstra que não existe distorção espacial observável nos dados PET no ambiente MRI. A resolução da energia dos detectores PET (que é importante para rejeitar a aniquilação de fotões que têm inelasticidade dispersos pelo corpo e que perderam as suas informações posicionais) também está inalterada durante as sequências de pulso MRI. A sensibilidade absoluta medida (fracção de decaimento radioactivo levando a um caso detectado no scanner PET) no PET inserido foi 0.6% no centro do FOV (CFOV). Não foi detectada alteração na sensibilidade enquanto decorre uma sequência padrão SE. No entanto, uma diminuição de 10% e 7% na taxa de evento foi observada enquanto decorriam as sequências FAST e RARE, respectivamente. Isto sugere que uma pequena fracção dos eventos é removida do fluxo de dados da PET. Outras experiências nas quais a excitação RF e o gradiente de comutação foram aplicadas separadamente revelando que o efeito é provavelmente causado pelo gradiente de comutação (fig. 1D). Esta interferência ocorre apenas durante uma pequena fracção do ciclo da sequência de pulso e estes eventos são rejeitados pelo scanner PET por não satisfazerem os critérios do pulso de altura.


Efeitos do sistema PET sobre o sistema MRI. A presença do PET inserido no íman tem o potencial para causar artefactos ou para degradar o sinal para ruído (SNR), no sinal MR, o que poderia reduzir a qualidade da imagem


Fig. 2. PET insert effects on MR imaging. (A and B) SE (A) and GE (B) images of a structured phantom acquired in the presence of the PET insert. (C and D) SNR (C) and uniformity (D) measured for several pulse sequences with and without the PET insert, using a uniform phantom.


Por isso, as imagens MR foram comparadas com e sem o PET inserido. As imagens MR de um modelo anatómico estruturado na presença do PET inserido ligado com uma determinada sequência de pulso não apresentam qualquer distorção nem artefactos óbvios (fig. 2 A e B). Subtraindo imagens, na presença do PET inserido ligado e desligado, demonstram um ruído de fundo incaracterístico. Numa experiência em separado, SNR médio (fig. 2C) e imagem em uniformidade (fig. 2D) com e sem PET inserido para diferentes sequências de pulso, usando um modelo anatómico homogéneo. O maior decréscimo no SNR causado pelo PET inserido foi com a sequência RARE (-8%, P = 0.0001), enquanto que um menor decréscimo (-3%, P = 0.0001) foi observado para a sequência SE. Do mesmo modo, a maior queda na uniformidade verificou-se no caso da sequência RARE (-2%). Pequenas mudanças (-1%) foram observadas para a sequência SE e não se registaram mudanças para a sequência FLASH.

PET e MRI simultâneas in vivo em pequenos animais. Estudos de imagiologia num rato in vivo revelaram que o sistema multimodal combinado produz informação consistente numa configuração do mundo real. Um rato injectado com 10(6) células de MC38 foi digitalizado após 10 dias, quando o tumor tinha chegado a » 9 mm de diâmetro. A imagem simultânea FDG PET e MRI anatómica (fig. 3A) demonstra um foco hiper intenso de FDG coincidente com a localização do tumor.



Fig. 3. Simultaneous in vivo PET and MR imaging. (A) Mouse FDG tumor imaging. (Upper Left) PET image, (Upper Right) MR image, and (Lower) fused PET and MR image. One transaxial image slice is shown. (B) Fused PET and MR images of a mouse. Transaxial sections from top of head to bladder are shown. (Scale bars, 5 mm.) The same false-color look-up table is used in both A and B.


A aceitação é heterogénea e uma região de hiper intensidade na MRI próxima do centro do tumor mostra baixa absorção de FDG (ver seta na fig. 3A), provavelmente indicativa de necrose. Este exemplo mostra o potencial do estudo combinado PET/MRI para melhorar a interpretação do cancro em estudos de imagiologia em tumores heterogéneos com tecidos malignos, necrose e edema que não são separáveis por ressonância magnética. A imagem completa do organismo animal é importante em muitos estudos (por exemplo, em células de monitoramento, tratamento de imagens primárias de metástase, respostas imunológicas em cancro e detecção de placas vasculares). Apesar de o FOV axial do MRI compatível com o PET inserido ser apenas 12 mm, a imagem do organismo completo foi realizada com o movimento do animal com os dois sistemas de imagem e de aquisição de dados que abrangiam a totalidade do animal (fig. 3B). Esta análoga à forma como o estudo de imagiologia é feito a todo o corpo humano pela PET. O marcador de radiação administrado foi Na18F – ião fluoreto acumulado nas estruturas ósseas devido à incorporação na apetência de cristais. A mandíbula é bem visível na linha superior, a coluna vertebral pode ser bem detectadas nas últimas 10 imagens e da bexiga é vista a acumulação nítida de 18F. A s imagens PET e MRI mostram um excelente registo ao longo de todo o eixo do corpo. Este exemplo mostra o potencial do sistema para todo o estudo de todo o organismo com a distribuição de marcadores de radiação e, nomeadamente, o uso do ião 18F é relevante na PET/MRI para estudar o sistema esquelético em modelos de osteoporose, artrite e metástases ósseas.



Para além da MRI morfológica: avançadas técnicas MR realizadas na presença do PET inserido. A MRS move métodos MR no domínio das medições metabólicas, permitindo que o sinal de metabolitos seja abundante para ser digitalizado, embora com uma dimensão espacial bastante grosseira. A combinação de medições PET e MRS também oferece muitas oportunidades. Para demonstrar que a MRS pode ser realizada na presença do PET inserido em funcionamento, foi adquirido um espectro de protão a partir de um cubo voxel de tamanho 3x3x3 mm3 posicionado centralmente no cérebro do rato normal (fig. 4A).



Fig. 4. Advanced MR measurements. (A) In vivo MR spectroscopy; mouse 1H brain spectrum acquired in the presence of the PET insert. (B) ADC map of an in vivo mouse brain acquired by using a four-shot EPI sequence in the presence of the PET insert. ADC units are 10–3 mm2/sec. (Scale bar, 2 mm.)
Os três singlet e uma ressonância doublet correspondentes a NAA, Cho, Cr e picos de LAC, respectivamente, podem ser observados nos dados do rato. Ao adquirir estes dados em simultâneo com a PET, seria possível correlacionar temporalmente a dinâmica dos sinais PET e MRS. Adicionalmente, a biodistribuição e o metabolismo de drogas contendo fluoreto poderiam ser estudadas simultaneamente por uma combinação de 18F PET em vestígios 19F MRS montantes em massa.

Uma das mais exigentes, ainda que útil, sequências para a realização de estudos da ressonância magnética funcional (fMRI) é o EPI (echo planar imaging). Pelo facto desta sequência empregar gradientes fortes e rápidos, é potencialmente uma das mais difíceis de executar no sistema combinado. Como prova de princípio, bidimensional, quatro EPI com difusão de imagens ponderada (DWI-EPI) foram atingidos, na presença do PET inserido. DWI é baseada na medição do movimento das moléculas de água nos tecidos biológicos e os mapas de difusão podem ser obtidos através da medição da difusão aparente de coeficientes (ADCs) para todos os voxels na região de interesse. A fidelidade do mapa ADC para leitura de valores ilustra que o PET inserido não tem qualquer efeito importante sobre o desempenho da instrumentação MR, mesmo sob estas condições exigentes. Métodos DWI têm-se revelado importantes para avaliar processos patológicos numa série de condições, tais como acidente vascular e cancro. A combinação de medições PET e fMRI permitirá diferentes fases de uma complexa resposta farmacological. Por exemplo, os substratos radiomarcados PET e ligantes poderiam ser utilizados a taxa de síntese de dopamina, transporte e expressão de recepção, enquanto fMRI é usada para estudar activação neuronal após estimulação por anfetaminas ou cocaína.

Em conclusão, temos demonstrado a viabilidade de estudos simultâneos PET e MRI, o que mostra que, com bom desenho, não há grandes artifícios ou perda em performances que são vistas em toda uma série de condições MRI. Assim, qualquer um dos dois sistemas de imagiologia desempenha essencialmente o mesmo, quer o outro esteja presente ou não. Não se pode excluir, nesta fase, a presença de artefactos subtis de efeitos de segunda ordem que podem resultar em pequenas mudanças na relação sinal-ruído em uma ou em ambas as modalidades. No então estudos simultâneos PET e MRI de alta qualidade têm sido demonstrados tanto em modelos anatómicos como in vivo. Uma série de desafios continuam. Embora o desempenho do scanner PET não esteja a afectar indevidamente o sistema MRI, a concepção deste protótipo, em termos de sensibilidade, só aproxima a primeira geração de scanners PET desenvolvidos para animais nos finais dos anos 90 (embora este ainda seja suficiente para muitos estudos interessantes). Para desenhar um MR compatível inserido existe competitividade com os sistemas PET independentes será exigido um longo FOV axial e detectores mais eficientes. A utilização de detectores de codificação mais espessos e de um scanner desenhado que dobra a FOV axial, levando a um aumento> 8 da sensibilidade, deve ser explorada. Com excepção desta questão, não há qualquer razão para que a tecnologia aqui desenvolvida não possa ser traduzida para representação gráfica de temas mais abrangentes, incluindo os seres humanos.

Neste trabalho, demonstrámos que o scanning simultâneo da PET e MRI é viável e prático na área de pequenos animais. As imagens de roedores in vivo aqui apresentadas apoiam o potencial deste método de imagiologia multimodal numa série de aplicações, incluindo o monitoramento de moléculas e células, estudos farmacodinâmicos/farmacocinéticos de tecidos com consumo de droga com receptores de ocupação (via PET). A fusão destas duas modalidades permite-nos, de uma forma sinérgica, enormes vantagens de ambas as técnicas.



MR-compatible PET scanner. (A) Photograph of the PET insert. (B) Close-up view showing PSAPDs and associated electronics that reside under the high-frequency copper laminate. (C) PET insert in place within the 7-T Bruker BioSpin preclinical MRI system. DAQ, data acquisition; PCB, printed circuit board.

VANTAGENS E DESVANTAGENS DA RM

Vantagens


O facto de os aparelhos de ressonância não utilizarem radiação ionizante é um conforto para muitos pacientes, assim como o facto de os materiais de contraste terem uma incidência de efeitos colaterais muito pequena.

Outra grande vantagem da ressonância magnética é sua capacidade de gerar imagens de qualquer plano. A tomografia é limitada a um só plano, o plano axial. Já um aparelho de ressonância magnética é capaz de criar imagens axiais e imagens no plano sagital ou a qualquer nível entre esses.

E o que é melhor, é que o paciente não precisa de fazer nenhum movimento. Os 3 magnetos gradientes permitem que o aparelho de ressonância escolha a parte exacta do corpo da qual se quer gerar uma imagem e oriente o corte das "fatias".

Desvantagens



Embora este tipo de exame seja ideal para diagnosticar e avaliar vários problemas, ele tem suas desvantagens.

Há muitas pessoas que não o podem fazer por questões de segurança e há pessoas que são grandes demais para entrar na máquina e existe também o facto de muitas pessoas recusarem a entrada num aprelho de Ressonância magnética (claustrofóbicas).

Durante o exame, a máquina faz muito barulho, que é criado pelo aumento da corrente eléctrica nos fios dos magnetos gradientes que enfrentam a resistência do campo magnético principal. Quanto mais forte o campo principal, mais elevado se torna o barulho dos magnetos gradientes.

Os pacientes devem ficar completamente imóveis durante longos períodos de tempo. Estes exames podem durar de 20 a 90 minutos ou mais. E mesmo o menor movimento da parte do corpo sendo examinada pode fazer com que as imagens fiquem completamente distorcidas e tenham de ser refeitas.

Existe também o incoveniente de ser ímpossivel a realização deste exame em pessoas que possuam equipamentos ortopédicos (pinos, placas, articulações artificiais) na área do exame pois podem causar graves distorções nas imagens. Estes equipamentos criam uma alteração significativa no campo magnético principal. Lembre-se que é essencial que haja um campo uniforme na hora de gerar boas imagens.

Os benefícios quase que ilimitados da ressonância magnética para a maior parte dos pacientes batem de longe suas poucas desvantagens.

IMAGEM NA RESSONÂNCIA MAGNÉTICA

A maioria dos exames de imagem usa o contraste injectável, ou corantes, em certos procedimentos. E a ressonância magnética não é alheia a este facto utilizando também o mesmo método. O que é diferente é o tipo de contraste utilizado, como ele funciona e o motivo de sua utilização.

O contraste ou corante utilizado em uma radiografia e em uma tomografia computadorizada funcionam da mesma maneira pois ambos os métodos utilizam raios X (radiação ionizante). Estes agentes impedem que os fotões da radiação X passem pela área em que estão localizados e atinjam a imagem. Assim sendo, é perceptível um gradiente de diferentes níveis de densidade na imagem, tanto nas radiografias tanto nas tomografias computadorizadas.

O contraste utilizado na ressonância magnética tem uma diferença fundamental: funciona alterando o campo magnético local do tecido que está sendo examinado, sendo que o tecido normal e anormal não irão reagir da mesma maneira a essa pequena alteração e criarão sinais diferentes. Estes sinais variantes são transferidos para as imagens, permitindo que visualizemos vários tipos de anomalias nos tecidos e processos de doenças de uma forma bastante melhor do que a que veríamos sem o contraste.

APARELHO DE RESSONÂNCIA MAGNÉTICA

Os aparelhos de ressonância magnética, têm um design básico na maioria deles: um cubo gigante. O cubo de um aparelho comum deve ter 2 m de altura x 2 m de largura x 3 m de comprimento, embora os modelos actuais estejam a diminuir de dimensões.
Há um tubo horizontal que atravessa o magneto (íman) da parte dianteira até a traseira. Esse tubo é uma espécie de vão do magneto.


O paciente, deitado de costas, desliza para dentro do vão por meio de uma mesa especial. O que vai determinar se o paciente vai entrar primeiro com a cabeça ou com os pés, ou até onde o magneto irá- este é o tipo de exame que será realizado.


Embora os aparelhos venham em tamanhos e formatos diferentes, e os novos modelos possam ter uma certa abertura nas laterais, o design básico é o mesmo. Assim que a parte do corpo que deve ser examinada atinge o centro exacto ou isocentro do campo magnético, o exame começa.
O aparelho de ressonância percorre cada ponto do corpo do paciente, construindo um mapa em 2-D ou 3-D dos tipos de tecido. Então, ele junta todas essas informações para criar imagens em 2-D ou modelos em 3-D.





Os aparelhos de ressonância magnética usam pulsos de RF (radiofrequência) direccionados somente ao hidrogénio. O aparelho direcciona este pulso para a área do corpo o médico deseja examinar no paciente. Este pulso faz com que os protões naquela área absorvam a energia necessária para se movam numa direcção diferente. E é este o facto que faz com que se faça referência à palavra "ressonância" do termo ressonância magnética. O pulso de RF força os protões (somente 1 ou 2 que não se anularam em cada milhão) a girar com uma frequência e direcção específicas. A frequência específica de ressonância é chamada de frequência de Larmour e é calculada com base no tecido cuja imagem vai ser gerada e na intensidade do campo magnético principal.

Geralmente, estes pulsos de RF são aplicados através de uma bobina.
Os aparelhos de ressonância magnética vêm com diferentes bobinas projectadas para diferentes partes do corpo: joelhos, ombros, pulsos, cabeça, pescoço e outras. Essas bobinas geralmente adaptam-se ao contorno da parte do corpo cuja imagem irão gerar, ou pelo menos ficam muito próximas destas partes do corpo durante o exame.
Quase que ao mesmo tempo, os três magnetos gradientes entram em acção, organizados de tal maneira dentro do magneto principal que, ao serem ligados e desligados rapidamente e de maneiras determinadas, alteram o campo magnético principal em um nível bem localizado. E isto significa que opção de escolha quanto à área que queremos analisar e obter uma imagem de diagnóstico.

Em termos técnicos, estas áreas são apelidadas de “fatias”. É possível "fatiar" qualquer parte do corpo em qualquer direcção, existindo uma grande vantagem sobre qualquer outro tipo de exame de diagnóstico de imagens. E, além disso, não é necessário mover o aparelho para obter uma imagem com uma direcção diferente, pois este consegue manipular tudo com os magnetos gradientes.

Quando o pulso de RF é desligado, os protões de hidrogénio começam a retornar lentamente (em termos relativos) os seus alinhamentos naturais dentro do campo magnético e libertam o excesso de energia armazenada. Ao fazê-lo, os protões emitem um sinal que a bobina recebe e envia para o computador. Esses dados matemáticos são convertidos, por meio de uma transformada de Fourier, em uma imagem. E é por isso que falamos tanto que este é um exame de "imagens".





Equipamento actual de Ressonância magnética