Novas Tecnologias Ligadas à Saúde

ESTUDO ESTATÍSTICO

2008-05-25T08:34:00.000-07:00

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

2008-05-20T07:30:00.000-07:00

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

2008-05-13T09:34:00.001-07:00

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

2008-05-13T08:19:00.000-07:00

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

2008-05-13T07:54:00.001-07:00

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

2008-05-13T07:53:00.005-07:00

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

2008-05-13T07:51:00.007-07:00

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

2008-05-13T07:51:00.005-07:00

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

2008-05-13T07:51:00.003-07:00

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

ELECTROCARDIOGRAMA

2008-05-13T07:51:00.001-07:00

O electrocardiograma é um exame médico na área de cardiologia onde é feito o registro da variação dos potenciais eléctricos gerados pela actividade eléctrica do coração.
O exame é habitualmente efectuado por técnicos de cardiopneumologia, ou por médicos cardiologistas, sendo estes os dois grupos profissionais habilitados para o exame.

Bases Teóricas
O coração apresenta actividade eléctrica por variação na quantidade relativa de iões de sódio presentes dentro e fora das células do miocárdio. Esta variação cíclica gera diferença de concentração dos referidos íons na periferia do corpo. Elétrodos sensíveis colocados em pontos específicos do corpo registram esta diferença eléctrica.

Aparelhagem
O aparelho que registra o electrocardiograma é o electrocardiógrafo.

Indicação
O exame é indicado como parte da análise de doenças cardíacas, em especial as arritmias cardíacas.

Princípios fisiológicos
O aparelho registra as alterações de potencial eléctrico entre dois pontos do corpo. Estes potenciais são gerados a partir da despolarização e repolarização das células cardíacas. Normalmente, a actividade eléctrica cardíaca inicia-se no nodo sinusal (células auto-rítmicas) que induz a despolarização dos átrios e dos ventrículos. Esse registro mostra a variação do potencial eléctrico no tempo, que gera uma imagem linear, em ondas. Estas ondas seguem um padrão rítmico, tendo denominação particular.

Eventos do electrocardiograma

Onda P
Corresponde a despolarização dos átrios, e sua amplitude máxima é de 0.25 mV. Tamanho Normal: Altura 2,5mm, comprimento 3,0mm Hipertrofia atrial gera aumento da onda P

Complexo QRS
Corresponde a despolarização ventricular. É maior que a onda P pois a massa muscular dos ventrículos é maior que a dos átrios. Anormalidades no sistema de condução geram complexos QRS alargados.

Onda T
Corresponde a repolarização ventricular. Normalmente é perpendicular e arredondada. A inversão da onda T indica processo isquémico. Onda T de configuração anormal indica hipercalemia. Arritmia não sinusal = ausência da onda P

Onda T auricular
A repolarização auricular não costuma ser registrada, pois é encoberta pela despolarização ventricular, evento eléctrico concomitante e mais potente. Quando registrada, corresponde a Onda T atrial. A onda Ta é oposta à onda P.

Intervalo PR
É o intervalo entre o início da onda p e início do complexo QRS. É um indicativo da velocidade de condução entre os átrios e os ventrículos e corresponde ao tempo de condução do impulso eléctrico desde o nodo átrio-ventricular até aos ventrículos.

Período PP
Ou Intervalo PP, ou Ciclo PP. É o intervalo entre o início de duas ondas P. Corresponde a frequência de despolarização atrial, ou simplesmente frequência atrial.

Período RR
Ou Intervalo RR, ou Ciclo RR. É o intervalo entre duas ondas R. Corresponde a frequência de despolarização ventricular, ou simplesmente frequência ventricular.

Riscos
O exame não apresenta riscos. Eventualmente podem ocorrer reacções dermatológicas em função do gel necessário para melhorar a qualidade do exame.

Técnica
Para se realizar o exame electrocardiograma (ECG), o cardiopneumologista (CPL) (Também designado por técnico de cardiopneumologia) deve inicialmente explicar ao paciente cada etapa do processo. O ambiente da sala deve estar com temperatura agradável (nem muito quente nem muito frio). O paciente deve estar descansado há pelo menos 10 minutos, sem ter fumado há pelo menos 40 minutos, estar calmo. Deve ser investigado quanto ao uso de medicamentos que esteja a tomar, ou que costume usar esporadicamente. Com o paciente em decúbito dorsal, palmas viradas para cima, o técnico determina a posição das derivações precordiais (V1 a V6) correctas; em seguida é colocado o gel de condução nos locais pré-determinados, como sendo a zona precordial, e membros, são conectados aos electrodos do electrocardiógrafo. Às vezes é necessário uma tricotomia (corte dos pelos) em parte do precórdio, principalmente em homens. É então registado o electrocardiograma de repouso. Os sinais eléctricos podem ser vistos com um osciloscópio, mas geralmente são registrados em papel quadriculado. Correntemente existem electrocardiógrafos digitais, com relatório automático. No entanto deve ter-se sempre em conta que esses resultados devem ser analisados pelo cardiologista, pois muitas vezes esses aparelhos têm erros no algoritmo de diagnóstico.

Critérios electrocardiográficos de patologia cardíaca

Sobrecarga ventricular esquerda (SVE)
. Presença de critérios de amplitude ou voltagem para SVE: Recomendados índices de Sokolow Lyon e de Cornell.
. Indice de Sokolov-Lyon: onda S de V1 + onda R de V5 ou V6 >35mm;
. Índice de Cornell: onda R de aVL + onda S de V3 maior do que 28 mm em homens e 20 mm em mulheres.
. Aumento discreto na duração do complexo QRS às custas de maior tempo de aparecimento do ápice do R nas derivações que observam o Ventrículo esquerdo. Deflexão intrinsecóide ou tempo de activação ventricular (TAV) 50ms.
. Alterações de repolarização ventricular nas derivações que observam o Ventrículo esquerdo (D1, V5 e V6):
. Onda T achatada (valor na fase precoce);
. Padrão tipo strain: infradesnivelamento do segmento ST de convexidade superior e T negativa assimétrica.
. Critério indirecto de SVE: presença de onda P com componente negativo (final lento e profundo) na derivação V1 (critério de Morris): profundidade x duração mm x segundo 0,03mm/s.

Sobrecarga ventricular direita (SVD)
. Componente R do QRS de V1 e V2 de voltagem maior que o máximo para a idade (maior do que 7mm em V1 no adulto).
. S profundas em V5 e V6, com complexos padrão RS ou rS.
. Pequena onda q, seguida de R (qR) ou Rs (qRs) em V1 ou V1 e V2.
. Aumento discreto duração do QRS em derivações direitas, por aumento da deflexão intrinsecóide (50ms).
. Padrão trifásico (rsR’), com onda R' proeminente nas precordiais direitas.
. Ausência do aumento progressivo da voltagem do r de V1 a V3.
. Ondas T positivas em V1 entre os 3 dias de vida e os 6 anos de idade.
. Eixo eléctrico médio de QRS no plano frontal à direita de +110º, no adulto.
. Sinais indirectos para SVD
. Ondas P pulmonale - apiculadas e/ou acima 2,5mm de voltagem em DII, DIII e aVF;
. Eixo eléctrico médio de P à direita de + 65º.

INTENSIDADE MAGNÉTICA e FÍSICA DA RESSONÂNCIA

2008-05-13T07:34:00.000-07:00

Para entender como funciona o aparelho de tomografia por ressonância magnética, é necessário definir primeiro a "magnética" e perceber alguns príncipios físicos associados ao tema ressonância.

Princípios físicos relevantes

O spin ½ do núcleo 1H, com abundância natural nos sistemas biológicos;
Na presença de um campo magnético externo B0 (ex: 1,5T), os núcleos precessam à volta do campo segundo duas orientações, paralela e anti-paralela;
Dois estados com duas energias diferentes:

10 protões a mais por milhão no estado de menor energia, para B0=1,5T ;
Macroscopicamente, resulta uma magnetização total M com a direcção do B0.

O maior e mais importante componente em um sistema de ressonância magnética é o magneto.

Magneto

O magneto de um sistema de ressonância magnética é classificado por uma unidade de medida conhecida como tesla. Outra unidade de medida normalmente usada com magnetos é o gauss (1 tesla = 10 mil gauss). Os magnetos utilizados nos sistemas de ressonância magnética actualmente estão dentro da faixa de 0,5 a 2 tesla, ou de 5 mil a 20 mil gauss. Os campos magnéticos maiores do que 2 tesla não foram aprovados para uso médico, apesar de haver magnetos muito mais poderosos (até 60 tesla) sendo utilizados em pesquisas.

O local do aparelho de tomografia por ressonância magnética pode ser um lugar perigoso se não tomarmos precauções muito severas. Os objetos de metal que os pacientes possam possuir podem tornar-se elementos muito perigosos se levados até à sala de exames.

A força magnética exercida sobre um objecto aumenta exponencialmente conforme este se aproxima do íman.

Um campo magnético bem uniforme, ou homogéneo, com grande intensidade e estabilidade, é essencial para gerar imagens de alta qualidade, formando assim o campo magnético principal.

O magneto principal coloca o paciente num campo magnético estável e muito intenso, enquanto que os magnetos gradientes criam um campo variável. O resto do aparelho de ressonância consiste em um potente sistema computacional, alguns equipamentos que nos permitam transmitir pulsos de radiofrequência para o corpo do paciente durante o exame e muitos outros componentes de segunda ordem.

Pulso de RF

Pode-se alterar a razão entre as
duas populações e a orientação
da magnetização total M: pulso
de RF;
Na relaxação, o sistema de NMR
vai detectar a componente
transversal Mxy: o FID

Gradientes de codificação espacial

Os gradientes são de origem magnética e têm uma geometria linear;
Estes traduzem-se em gradientes de frequência de precessão;

Para um corte axial (figura):
-Gradiente de selecção do corte em z
-Gradiente de codificação da fase em y
-Gradiente de codificação da frequência em X

Contraste de fase

Esta baseia-se na diferença de fase originada por precessões diferentes:

Gradiente bipolar G(t) adicionado
ao campo B0;

Tecido estacionário sem
diferença de fase;

Spins em movimento e em diferença
de fase, usada para reconstrução da
imagem;

Proporcionalidade entre diferença
de fase f e velocidade v .

Na prática...

Tem que se definir o Velocity
encoding (Venc) --> 180º;

Aliasing: a velocidade representada
não corresponde à verdadeira;

Aquisição sincronizada com batimento
cardíaco.
(ver figura)

Para a aquisição da imagem quantitativa:

Definição do plano de corte transversal
à zona de fluxo;

Após a aquisição, definição da secção;

O programa dá-nos o valor da
velocidade média e do fluxo
consequentes.

Campo Magnético . . .

O corpo humano é composto por bilhões de átomos, os tijolos fundamentais de todo o tipo de matéria. O núcleo de um átomo gira sobre um eixo. Imagine o núcleo de um átomo como um pião que gira em algum ponto fora do seu eixo vertical.

Um pião que gira levemente fora do eixo vertical realiza um movimento de precessão .

Um átomo de hidrogênio em precessão sob influência de um campo magnético.

Imagine agora bilhões de núcleos, girnado todos em direcções diferentes. Há tipos de átomos muito diferentes no corpo humano, mas para os propósitos da ressonância magnética, os que apenas interessam são os átomos de hidrogénio. O átomo de hidrogénio é um átomo ideal para a ressonância magnética pois o seu núcleo tem apenas um protão e um elevado momento magnético.

O alto momento magnético significa que, ao ser colocado num campo magnético, o átomo de hidrogénio tem uma forte tendência para se alinhar com a direcção do campo.

Dentro do vão do equipamento, o campo magnético passa directamente pelo centro do tubo em que colocamos o paciente e isto significa que se um paciente estiver deitado no equipamento, os protões de hidrogénio do seu corpo irão-se alinhar na direcção dos pés ou da cabeça. A grande maioria destes protões anulam-se, ou seja, para cada um alinhado na direcção dos pés, haverá um na alinhado direcção da cabeça para o anular. São poucos os protões em cada milhão que não são anulados. O número pode parecer elevado, mas o valor total de átomos de hidrogénio no corpo humano conseguirá fornecer de forma exacta os dados necessários para criar imagens fantásticas.

Todos os protões de hidrogénio se alinham com o campo magnético em um dos dois sentidos. A grande maioria acaba por se anular, mas, como mostra a imagem, em qualquer amostra existem sempre um ou dois protões "extras".

BREVE NOTA HISTÓRICA DA RESSONÂNCIA

2008-05-12T15:22:00.000-07:00

O conceito de spin surgiu da necessidade de se explicar os resultados até então impensados na experiência de Stern-Gerlach na década de 1920. Nessa experiência, um feixe colimado de átomos de prata, oriundos de um forno a alta temperatura, atravessavam um campo magnético altamente não-homogéneo.

Tal experiência era destinada a medir a distribuição dos momentos magnéticos, devidos principalmente aos electrões. Como os átomos, na temperatura em que estavam a emergir do forno, estavam no seu estado fundamental 1S, deveriam sofrer desvios nulos na presença do campo magnético não-homogéneo. A distribuição esperada era da perda da coerência espacial do feixe durante o seu tempo de vôo, do forno de origem até o alvo. Contudo, tal não sucedeu.

O resultado obtido foram duas manchas de depósito de prata sobre o alvo, indicando que o feixe se dividira em dois durante o percurso. Isso indicou que os átomos de prata do feixe ainda tinham um grau de liberdade de momento angular, mas que não era o momento angular orbital dos electrões no átomo, mas sim um momento angular intrínseco destas partículas. A esse "momento angular intrínseco" deu-se o nome de spin.

Posteriormente, em 1939, Rabi e colaboradores submeteram um feixe molecular de hidrogénio em alto vácuo a um campo magnético não-homogéneo em conjunto com uma radiação na faixa das radio-frequências (RF). Para um certo valor de frequência o feixe absorvia energia e sofria pequeno desvio. Isso era constatado como uma queda da intensidade observada do feixe na região do detector. Este experimento marca, historicamente, a primeira observação do efeito da ressonância magnética nuclear.

Nos anos de 1945 e 1946 Bloch e Purcell procuraram aprimorar a medida de momentos magnéticos nucleares e observaram sinais de absorção de radio-frequência dos núcleos de 1H na água e na parafina, respectivamente.

Quando Packard e outros assistentes de Bloch substituíram a água por etanol, em 1950 e 1951, e notaram que havia três sinais (um tripleto) e não somente um sinal (um singleto) ficaram decepcionados. Entretanto, esse aparente fracasso veio a indicar alguns dos aspectos mais poderosos da técnica: a múltipla capacidade de identificar a estrutura pela análise de parâmetros originados de acoplamentos mútuos de grupos de núcleos interagentes.

O primeiro tomógrafo de ressonância magnética

Pouco tempo depois, em 1953, já eram produzidos os primeiros espectrómetros de RMN no mercado, já com uma elevada resolução e grande sensibilidade.

Nos equipamentos de ressonância magnética para imageamento biológico, os núcleos dos átomos de hidrogénio presentes no objecto de análise são alinhados por um forte campo magnético e localizados por bobina receptora devidamente sintonizada na frequência de ressonância destes.

ESTETOSCÓPIO

2008-05-12T15:21:00.005-07:00

Funcionalidades
Aparelho utilizado para amplificar sons corporais, como os sons cardíacos e os sons dos pulmões, por exemplo.

Estrutura
. olivas auriculares – peças em formato anatómico, que se encaixam ao canal auditivo do examinador;
. tubo(s) de condução – condutas que permitem a transmissão do som com pouca distorção da campânula ou diafragma aos ouvidos do examinador;
. campânula – peça de contacto com o corpo do examinando, com formato de campânula, mais apropriada para a percepção de sons graves;
. diafragma –peça de contacto com o corpo do examinando, com forma de campânula, mas limitada por uma membrana, mais apropriada para a percepção de sons graves.

Inventor (es)

Simples – René T. H. Laennec (1781-1826) – 1816

Biauricular – George Cammann – 1855

Estetoscópio Folding – 1920

ULTRA-SONOGRAFIA

2008-05-12T15:21:00.003-07:00

A ultra-sonografia, ou ecografia, é um método diagnóstico que aproveita o eco produzido pelo som para ver, em tempo real, as reflexões produzidas pelas estruturas e órgãos do organismo. Os aparelhos de ultra-som em geral utilizam uma frequência variada dependo do tipo de transdutor, desde 2 até 14 Mhz, emitindo através de uma fonte de cristal piezoelétrico que fica em contacto com a pele e recebendo os ecos gerados, que são interpretados através da computação gráfica. Quanto maior a frequência maior a resolução obtida. Conforme a densidade e composição das estruturas a atenuação e mudança de fase dos sinais emitidos varia, sendo possível a tradução em uma escala de cinza, que formará a imagem dos órgãos internos.
A ultra-sonografia permite também, através do efeito Doppler, conhecer o sentido e a velocidade de fluxos sanguíneos. Por não utilizar radiação ionizante, como na radiografia e na tomografia computadorizada, é um método inócuo, barato e ideal para avaliar gestantes e mulheres em idade fértil.
A ultra-sonografia é um dos métodos de diagnóstico por imagem mais versáteis, de aplicação relativamente simples e com baixo custo operacional. A partir dos últimos vinte anos do século XX, o desenvolvimento tecnológico transformou este método num instrumento poderoso de investigação médica dirigida, exigindo treino constante e uma conduta participativa do usuário.

História

Na evolução da espécie humana, os ultra-sons (US) têm sido utilizados em diferentes aplicações, que vão desde as tecnológicas às dedicadas ao diagnóstico médico.
Os princípios dos US foram estudados no século passado por Jobin Strutt, que publicou" A Teoria do Som" em 1877. Em 1912, a tragédia do Titanic foi um dos vários acidentes que incentivaram os cientistas na procura de métodos de detecção de obstáculos no mar.E já durante a 2ª Grande Guerra a Marinha utilizou os eco pulsados para detectar os movimentos dos submarinos inimigos; a Indústria utiliza-os na detecção de falhas nos materiais, como acontece no domínio da aviação onde permitem a detecção precoce de fissuras nas asas dos aviões. Muitos outros exemplos da sua aplicação em áreas não médicas poderiam ser dados (metalurgia, por exemplo, para detecção de fissuras em metais).

A utilização dos ultra-sons em medicina foi feita primeiramente no âmbito terapêutico, tendo sido empregado empiricamente em várias áreas, desde o tratamento de artrite reumatóide até tentativas de remissão da Doença de Parkinson em neurocirurgia. Em 1940, chegou a ser considerado uma verdadeira panacéia, mas como sua utilização não se fundamentava em comprovações científicas, o método foi gradativamente abandonado devido à falta de resultados satisfatórios.

Nesta mesma década, idos de 1940, o ultra-som foi utilizado pela primeira vez em medicina diagnóstica. Karl Theodore Dussik, neuropsiquiatra da Universidade de Viena, tentava localizar tumores e verificar o tamanho dos ventrículos cerebrais, através da mensuração da transmissão dos sons pelo crânio.

O médico Americano Douglas Howry, auxiliado por sua esposa também médica, Dorothy Howry, também é considerado um dos pioneiros na utilização da ultra-sonografia diagnóstica, tendo sido condecorado pela Sociedade de Radiologia da América do Norte em 1.957. Entretanto, nesta época o paciente tinha que ficar submerso e imóvel dentro de uma banheira com água para a realização do exame. Um procedimento nada prático e que produzia imagens de baixa qualidade e resolução.

Na década de 1950, foi desenvolvido o método utilizado ainda hoje. A banheira de água foi substituída por uma pequena quantidade de gel (parecido com aquele usado nos cabelos), que serve para aumentar e melhorar a superfície de contato entre a pele e o "transdutor". O transdutor é o nome dado a qualquer dispositivo que transforme um tipo de energia em outro; como exemplo, podemos citar de forma análoga um alto-falante, que transforma os impulsos elétricos que chegam através dos fios em som, ou seja, energia elétrica em energia sonora.

Na natureza encontramos exemplos de animais que utilizam o ultra-som para se localizar e caçar, como os golfinhos e os morcegos, que não tendo uma visão muito aguçada, substituíram-na pela audição.

A primeira observação sobre os morcegos foi feita em 1793, por Spallanzani, naturalista italiano. Constatou que os morcegos, mesmo impedidos de enxergar, desviavam-se de obstáculos e apanhavam as suas presas no ar. Ao contrário, quando eram impedidos de ouvir, através da aplicação de tampões de cera em seus ouvidos, porém com a visão mantida, perdiam completamente a capacidade de orientação em vôo.

Características

Na realização do exame ultra-sonográfico, utiliza-se um aparelho com complicado mecanismo electrónico, que consegue transformar energia eléctrica em energia acústica e vice-versa, e posteriormente, os sinais eléctricos em imagem projectada num monitor de televisão, onde são visualizados os órgãos do corpo humano.

Durante o exame ultra-sonográfico acomoda-se confortavelmente o(a) paciente numa maca/cama, aplica-se o transdutor com gel, deslizando delicadamente sobre a pele da região a ser analisada. Neste caso, o transdutor é o responsável por transformar os ecos reflectidos pelo interior do corpo humano em sinais que serão descodificados electronicamente em uma imagem que, por sua vez, será interpretada pelo médico que estiver realizando o exame.

Esta modalidade de diagnóstico por imagem apresenta características próprias:
· É um método não invasivo ou minimamente invasivo.
· Apresenta a anatomia em imagens seccionais ou tridimensionais, que podem ser adquiridas em qualquer orientação espacial.
· Não possui efeitos nocivos significativos dentro das especificações de uso diagnóstico na medicina.
· Não utiliza radiação ionizante.
· Possibilita o estudo não invasivo da hemodinâmica corporal através do efeito Doppler.
· Permite a aquisição de imagens dinâmicas, em tempo real, possibilitando estudos do movimento das estruturas corporais.
O método ultra-sonográfico baseia-se no fenómeno de interacção de som e tecidos, ou seja, a partir da transmissão de onda sonora pelo meio, observamos as propriedades mecânicas dos tecidos. Assim, torna-se necessário o conhecimento dos fundamentos físicos e tecnológicos envolvidos na formação das imagens do modo pelo qual os sinais obtidos por essa técnica são detectados, caracterizados e analisados correctamente, propiciando uma interpretação diagnóstica correcta.
Além disso, o desenvolvimento contínuo de novas técnicas, a saber: o mapeamento Doppler, os meios de contraste, os sistemas de processamento de imagens em 3D, as imagens de harmónicas e a elastometria exigem um conhecimento ainda mais amplo dos fenómenos físicos.
A ultra-sonografia pode contribuir como auxílio no diagnóstico médico e veterinário, sendo sua aplicação mais ampla actualmente em seres humanos. Pode acompanhar durante a gravidez o bebé desde seus primórdios ao nascimento, avaliando aspectos morfo-funcionais. Permite ainda a orientação de processos invasivos mesmo antes do nascimento.Interage e auxilia a todas as demais especialidades médicas e cada vez mais firma-se como um dos pilares do diagnóstico médico na actualidade.

EFEITO DOPPLER

2008-05-12T15:21:00.001-07:00

O efeito Doppler é uma característica observada nas ondas quando emitidas ou refletidas por um objecto que está em movimento com relação ao observador. Foi-lhe atribuído esse nome em homenagem a Johann Christian Andreas Doppler, que o descreveu teoricamente pela primeira vez em 1842. A primeira comprovação foi obtida pelo cientista alemão Christoph B. Ballot, em 1845, numa experiência com ondas sonoras.
Em ondas electromagnéticas, esse mesmo fenómeno foi descoberto de maneira independente, em 1848, pelo francês Hippolyte Fizeau. Por esse motivo, o efeito Doppler também é chamado efeito Doppler-Fizeau.

Características

O comprimento de onda observado é maior ou menor conforme sua fonte se afaste ou se aproxime do observador.
No caso de aproximação, a frequência aparente da onda recebida pelo observador fica maior que a frequência emitida. Ao contrário, no caso de afastamento, a frequência aparente diminui.
Um exemplo típico é o caso de uma ambulância com sirene ligada que passe por um observador. Ao se aproximar, o som é mais agudo e ao se afastar, o som é mais grave. De modo análogo, ao movimentar-se numa estrada, o ruído do motor de um automóvel que vem em sentido contrário apresenta-se mais agudo enquanto ele se aproxima, e mais grave a partir do momento em que se afasta (após se cruzar com o observador).
Nas ondas luminosas este fenómeno é observável quando a fonte e o observador se afastam ou se aproximam com grande velocidade relativa. Neste caso, o espectro da luz recebida apresenta desvio para o vermelho (quando se afastam) e desvio para o violeta (quando se aproximam).
Medição de velocidades
· O efeito Doppler permite a medição da velocidade de objectos através da reflexão de ondas emitidas pelo próprio equipamento de medição, que podem ser radares, baseados em radiofrequência, ou lasers, que utilizam frequências luminosas.

Muito utilizado para medir a velocidade de automóveis, aviões, bolas de ténis e qualquer outro objecto que cause reflexão, como, na Mecânica dos fluidos e na Hidráulica, em partículas sólidas dentro de um fluido em escoamento.
· Em astronomia, permite a medição da velocidade relativa das estrelas e outros objectos celestes luminosos em relação à Terra. Essas medições permitiram aos astrónomos concluir que o universo está em expansão, pois quanto maior a distância desses objectos, maior o desvio para o vermelho observado.
· Na medicina, um ecocardiograma utiliza este efeito para medir a direcção e velocidade do fluxo sanguíneo ou do tecido cardíaco.
· O efeito Doppler é de extrema importância quando se está comunicando a partir de objectos em rápido movimento, como no caso dos satélites.

CRISTAL PIEZOELÉCTRICO

2008-05-12T15:20:00.007-07:00

O cristal piezoelétrico é um cristal de quartzo que, quando submetido a uma pressão, gera um campo eléctrico (num eixo transversal àquele onde foi aplicado a pressão) que pode ser coletado como tensão. Esse cristal é bastante utilizado em circuitos electrónicos para se gerar o clock de Trigger em certos componentes síncronos do circuito, como contadores, registadores,etc. É utilizado, por exemplo, nos relógios de pulso, em que é necessário uma precisão muito boa para se mostrar as horas, minutos e segundos. Também conhecido por estudantes de Engenharia Electrónica pelo termo técnico XTAL.

DENSITOMETRIA ÓSSEA

2008-05-12T15:20:00.005-07:00

A Densitometria óssea estabeleceu-se como o método mais moderno, aprimorado e inócuo para se medir a densidade mineral óssea e comparado com padrões para idade e sexo.
Essa é condição indispensável para o diagnóstico e tratamento da osteoporose e de outras possíveis doenças que possam atingir os ossos. Os aparelhos hoje utilizados conseguem aliar precisão e rapidez na execução dos exames, a exposição a radiação é baixa, tanto para o paciente como para o próprio técnico. O técnico do sexo feminino pode trabalhar mesmo estando grávida.
As partes mais afectadas na osteoporose são: o colo do fémur, coluna, a pelve e o punho. As partes de interesse na obtenção das imagens para diagnóstico são o fémur e a coluna vertebral.
Sabe-se que hoje a densitometria óssea é o único método para um diagnóstico seguro da avaliação da massa óssea e consequente predição do índice de fractura óssea.
Segundo a Organização Mundial de Saúde, OMS, a osteoporose é definida como doença caracterizada por baixa massa óssea e deterioração da micro-arquitectura do tecido ósseo.
É recomendado que se repita anualmente a densitometria óssea para que o médico controle o acompanhamento evolutivo da osteoporose.
O objectivo de se fazer uma densitometria óssea é avaliar o grau da osteoporose, indicar a probabilidade de fracturas e auxiliar no tratamento médico. O paciente não necessita de preparo especial e nem de jejum. O exame leva aproximadamente 15 minutos. A osteoporose pode ser controlada.

TOMOGRAFIA POR EMISSÃO DE POSITRÕES

2008-05-12T15:20:00.001-07:00

A tomografia por emissão de positrões (PET) é um exame imagiológico da medicina nuclear que utiliza radionuclídeos que emitem um positrão aquando da sua desintegração, o qual é detectado para formar as imagens do exame.
A parte do corpo a ser examinada é marcada com uma substância que emite partículas radioactivas chamadas positrões e, em seguida, é injectado através da via intravenosa. Em poucos minutos, quando o nutriente marcado atinge a área do coração que está sendo examinada, um detector examina a área e registra os locais com maior actividade.
Um computador produz uma imagem tridimensional da área, revelando quão activamente as diferentes regiões do miocárdio estão a utilizar o nutriente marcado. A tomografia por emissão de positrões produz imagens mais nítidas que os demais estudos de medicina nuclear.
A PET é um método de obter imagens que informa acerca do estado funcional dos órgãos e não tanto do seu estado morfológico como as técnicas da radiologia propriamente dita.
A PET pode gerar imagens em 3D ou imagens de "fatia" semelhantes à TAC.

História
O PET foi desenvolvido por Edward Hoffman e Michael E.Phelps em 1973 na Universidade de Washington em St. Louis, EUA. O exame PET ficou limitado a usos de investigação médica até cerca de 1990.
Hoje em dia é frequente a combinação dos exames PET e TAC do mesmo órgão. Existem equipamentos que permitem efectuar ambos os exames simultaneamente, inventados por David Townsend e Ron Nutt.
O exame de PET é uma técnica intensiva apenas praticada nos hospitais centrais. É necessário um ciclotrão para produzir continuamente o Flúor-18, que tem uma semi-vida curta de apenas algumas horas. Em Portugal (em 2005) ainda não existe nenhum ciclotrão, portanto o Flúor-18 usado em Lisboa, Porto e Coimbra ainda é importado de Sevilha ou Madrid. No entanto, em 2008, Coimbra vai dispor de um Centro de Tecnologias Nucleares Aplicadas à Saúde (CTNAS), no qual estará incluída a instalação de um centro PET e do primeiro ciclotrão em Portugal.

Equipamento
A imagem da PET é formada pela localização da emissão dos positrões pelos radionuclídeos fixados nos órgãos do paciente. Contudo como o positrão é a partícula de antimatéria do electrão, ele aniquila-se rapidamente com um dos inúmeros electrões das moléculas do paciente imediatamente adjacentes à emissão, não chegando a percorrer nenhuma distância significativa. É assim impossível detectar os positrões directamente com o equipamento. Contudo, a aniquilação positrão-electrão gera dois raios gama com direcções opostas e cuja direcção e comprimento de onda podem ser convertidos na posição, direcção e energia do positrão que os originou, de acordo com as leis da Física.
No exame PET detectores de raios gama (câmara gama) são colocados em redor do paciente. Os cálculos são efectuados com um computador, e com a ajuda de algoritmos semelhantes aos da TAC, o computador reconstrói os locais de emissão de positrões a partir das energias e direcções de cada par de raios gama, gerando imagens tridimensionais (que normalmente são observadas pelo médico enquanto série de fotos de fatias do órgão, cada uma separada por 5mm da seguinte). Os PETs e TACs da mesma área são frequentemente lidos em simultâneo para correlacionar informações fisiológicas com alterações morfológicas.

Segurança
O teste PET é minimamente invasivo e as doses de radioactividade absorvidas por cada paciente (7 mSv) são semelhantes às dos outros estudos como a TAC (8 mSv).

Radionuclíeos
Os radionuclídeos usados na PET são necessariamente diferentes dos usados nos restantes exames da medicina nuclear, já que para esta última é importante a emissão de fotões gama, enquanto a PET se baseia no decaimento daqueles núcleos que emitem positrões.
Flúor-18: marca a Fluorodeoxiglicose (FDG) radioactiva que é um análogo da Glicose. É usado para estudar o metabolismo dos órgãos e tecidos. Semi-vida de 2 horas.
Nitrogénio-13: é usado para marcar amónia radioactiva que é injectada no sangue para estudar a perfusão sanguínea de um órgão (detecção de isquemia e fibrose por exemplo).
Carbono-11
Oxigénio-15: usado em estudos do cérebro.
Rubídio-82: é usado em estudos de perfusão cardíacos.

Aplicações do exame PET
- PET oncológico: É injectado FDG com Flúor-18 no sangue do paciente. O F18-FDG, um análogo da Glicose, é transportado para dentro das células pelo mesmo transportador na membrana celular do açúcar, contudo dentro da célula ele não é completamente metabolizado mas é transformado em uma forma que é conservada (fixada) no interior da célula. Assim ele pode ser utilizado para detectar células com alto consumo de glicose e que portanto contenham muitos transportadores membranares (hiperexpressão destes genes), como acontece nas células dos tumores de crescimento rápido, os quais são frequentemente malignos (cancro). É usado para distinguir massas benignas de malignas no pulmão, cólon, mama, linfomas e outras neoplasias, e na detecção de metástases. Esta técnica constitui 90% dos PET feitos actualmente.

- PET do cérebro: é usado Oxigénio-15. Usado para avaliar perfusão sanguínea e actividade (consumo de oxigénio) de diferentes regiões do cérebro. A F18-DOPA está em estudo enquanto análogo do precursor de neurotransmissor DOPA.

- PET cardíaco: FDG-F18 usado para detectar áreas isquémicas e fibrosadas, mas o seu benefício-custo em comparação com a técnica de SPECT Cintigrafia de Perfusão (discutida em medicina nuclear) é duvidoso.

Também são usados PET em investigação em farmacologia. O fármaco é marcado com radionuclídeo de modo a estudar a sua absorção, fixação e eliminação.

RADIAÇÃO GAMA

2008-05-12T15:19:00.001-07:00

Radiação gama ou raio gama (γ) é um tipo de radiação electromagnética produzida geralmente por elementos radioactivos, processos subatómicos como a aniquilação de um par positrão-electrão. Este tipo de radiação tão energética também é produzido em fenómenos astrofísicos de grande violência. Possui comprimento de onda de alguns picómetros até comprimentos mais ínfimos como 10-15/10-18 metros.

Por causa das altas energias que possuem, os raios gama constituem um tipo de radiação ionizante capaz de penetrar na matéria mais profundamente que a radiação alfa ou beta. Devido à sua elevada energia, podem causar danos no núcleo das células, por isso usados para esterilizar equipamentos médicos e alimentos.

A energia deste tipo de radiação é medida em Megaelectrão-volts (MeV). Um Mev corresponde a fotões gama de comprimentos de onda inferiores a 10 - 11 metros ou frequências superiores a 1019 Hz.

Os raios gama são produzidos na passagem de um nucleão de um nível excitado para outro de menor energia e, na desintegração de isótopos radioactivos. Estão geralmente associados com a energia nuclear e aos reactores nucleares. A radioactividade se encontra no nosso meio natural, desde os raios cósmicos que bombardeiam a Terra provenientes do Sol e das Galáxias de fora do nosso sistema solar, até alguns isótopos radioactivos que fazem parte do nosso meio natural.
Os raios gama produzidos no espaço não chegam à superfície da Terra, pois são absorvidos na parte mais alta da atmosfera. Para observar o universo nestas frequências, é necessária a utilização de balões de grande altitude ou observatórios espaciais. Em ambos os casos se utiliza o efeito Compton para detectar os raios gama. Estes raios são produzidos em fenómenos astrofísicos de alta energia como em explosões de supernovas ou núcleos de galáxias activas.
Em astrofísica se denominam erupções de raios gama (Gamma Ray Bursts) as fontes de raios gama que duram alguns segundos ou algumas poucas horas, sendo sucedidas por um brilho decrescente da fonte em raios X. Ocorrem em posições aleatórias do céu e sua origem permanece ainda sob discussão científica. Em todo caso parecem constituir os fenómenos mais energéticos do universo.

A radiação gama é usada nos exames da medicina nuclear, nomeadamente nas Tomografias por Emissão de Positrões (PET). Ela é detectável com uma câmera gama.

MEDICINA NUCLEAR

2008-05-10T13:33:00.000-07:00

A especialidade de Medicina Nuclear surgiu no início dos anos 50 com o desenvolvimento de um aparelho denominado tubo fotomultiplicador, o qual converte um sinal luminoso, de fraca intensidade, em corrente eléctrica. O fotomultiplicador é acoplado a um material que se torna luminescente (cintilante) quando atingido por radiação de energia elevada, obtendo-se assim um detector de radiações extremamente eficiente. Nos anos 50, materiais de cintilação muito eficientes, como o iodeto de sódio (NaI), passaram a poder utilizar-se com maior facilidade, o que permitiu o desenvolvimento do "scanner" linear durante as décadas de 50 e 60.

Este aparelho, essencialmente constituído por um colimador de chumbo, um cristal de iodeto de sódio e um fotomultiplicador, fazia um varrimento sobre o doente dando origem a uma imagem da distribuição da radioactividade no corpo humano. A câmara-gama começou por ser desenvolvida por Hal Anger, em 1957, e consistia num disco de iodeto de sódio de grande diâmetro, associado a uma série de fotomultiplicadores. Com a introdução, em 1964, do tecnécio-99m (Tc-99m) a câmara-gama rapidamente se tornou no instrumento de imagem mais utilizado em Medicina Nuclear. Nos anos 60, Kuhl e Edwards fizeram a demonstração de uma versão tomo gráfica da câmara-gama. A interface da câmara-gama com os computadores surgiu nos anos 70 e evoluiu nos últimos quinze anos, para dar origem à câmara-gama digital, que hoje se conhece.

A imagem cintigráfica baseia-se na capacidade de detectar radiação gama e X emitida por material radioactivo. Os modernos detectores de radiação são capazes de avaliar a distribuição do material radioactivo no corpo humano, podendo determinar a fixação e excreção do material de um determinado órgão e, assim, gerar imagens da sua actividade no corpo humano.

Equipamento de Medicina nuclear

RADIAÇÃO NA TOMOGRAFIA

2008-05-08T15:06:00.000-07:00

Desde a descoberta da Tomografia Computorizada que o uso deste método de diagnóstico tornou-se bastante popular e vulgar sendo difícil encontrar alguém que nunca tenha ouvido falar em Tomografia. No entanto, há quem considere que o uso desta técnica é desnecessário em alguns casos e que são necessários mais cuidados com os riscos da grande exposição à radiação. Para obter um exame com alta resolução e definição de imagem é necessário que o paciente seja submetido a uma dose de radiação bem maior relativamente à dose de radiação que iria ser submetido se realizasse uma radiografia convencional.

Em Novembro de 2007, David Brenner e Eric Hall, do Centro de Pesquisa Radiológica da Universidade Colúmbia (EUA), publicaram um trabalho na prestigiosa revista The New England Journal of Medicine, alertando para a possível subestimação do potencial efeito cancerígeno de um terço das tomografias realizadas nos Estados Unidos. Segundo eles, pode haver um grande problema de saúde pública se o uso da TC crescer na proporção observada actualmente. Os responsáveis pelo estudo estimam que, em poucas décadas, aproximadamente 2% dos casos de cancro nos EUA poderão advir das tomografias realizadas actualmente.

De Roentgen a Hounsfield, a centenária história dos raios-X tem mostrado um padrão característico. Como num processo dicotómico, as descobertas inicialmente fascinam pelo inusitado e pelas possibilidades de aplicações médicas e tecnológicas, para no momento seguinte causarem inquietação pelos efeitos secundários. Entretanto, sempre que emerge a inquietação, a humanidade busca um compromisso no qual os benefícios sejam potencializados e os riscos, minimizados. O recente alerta de Brenner e Hall faz parte desse processo, como também fazem parte enaltecedoras observações registradas na literatura. Não existe maneira de não nos deixarmos impressionar com a qualidade das imagens obtidas com a tomografia computadorizada. Se assim não fosse, como explicaríamos o interesse recente pelo tratamento artístico destas mesmas imagens?

A RECONSTRUÇÃO DE IMAGENS NA TOMOGRAFIA

2008-05-07T16:16:00.000-07:00

Johann Radon foi o matemático responsável pelo desenvolvimento da imagem tomográfica, aplicada na tomografia computadorizada. O seu artigo fora desenvolvido para obter, também, imagens transversais dos doentes, sendo possível a reconstrução tomográfica para todos os tipos de tomografia, sendo que alguns dos termos físicos utilizados e descrições nos remetem para a tomografia computorizada através de Raios-X.

A projecção de um objecto em um determinado ângulo θ é composto por um conjunto de linhas integrais.

Nos CT Raios-X, a linha integral representa a total atenuação do feixe de Raios-X, uma vez que, que atravessa o objecto em linha recta.

A imagem resultante é um 2D (ou 3D) modelo do coeficiente de atenuação, sendo o objectivo encontrar a imagem μ (x, y). A maneira mais simples e mais fácil de visualizar e perceber o método de digitalização é o sistema de projecção em paralelas, como fora utilizado nos primeiros scanners. Assim sendo, consideramos que os dados sejam recolhidos como sendo uma série de raios paralelos, em posição r, através da projecção de um ângulo θ. Este processo é repetido para vários ângulos, ocorrendo como uma frequência exponencial nos tecidos.

Onde μ (x) é o coeficiente de atenuação na posição ao longo do percurso dos raios x. Portanto, a atenuação total de um raio na posição r, na projecção de um ângulo θ, é dada pela linha integral:

Usando o sistema de coordenadas, o valor de r para que o ponto (x, y) será projectado no ângulo θ é dada por:

Onde f (x, y) representa μ (x, y). Esta função é conhecida como sinogram do objecto 2D. Este teorema diz-nos que, se tivéssemos um número infinito de projecções a uma dimensão de um objecto tomado em um número infinito de ângulos, poderíamos perfeitamente reconstituir o objecto original, f (x, y). Assim, para obter f (x, y), a partir da equação acima significa encontrar o inverso da equação sinogram,. É possível encontrar uma fórmula explícita para a função inversa de sinogram. Contudo, a inversa desta equação revela-se extremamente instável no que diz respeito a dados ruidosos. Na prática, uma versão estável da inversa de sinogram é utilizada e é conhecida como a versão filtrada da projecção algoritmo.

Aquisição de imagens na tomografia computorizada

Visualização de imagens

O TOMÓGRAFO

2008-05-07T16:15:00.000-07:00

A tomografia computadorizada (TC) é considerada a maior invenção da Radiologia depois da descoberta do Raios X. Hoje é um dos mais importantes métodos de diagnóstico, sendo fundamental para a actividade médica, uma vez que se trata de um método não invasivo que fornece imagem definida das estruturas e patologias dos órgãos analisados.

A TC utiliza um aparelho de Raios X que gira à volta do paciente, fazendo radiografias transversais do seu corpo. Estas radiografias são então convertidas por um computador nos chamados cortes tomográficos. Isto quer dizer que a TC constrói imagens internas das estruturas do corpo e dos órgãos através de cortes transversais, uma série de secções fatiadas que são posteriormente montadas pelo computador para formar um quadro completo.

Através de processamento matemático, ainda é possível reconstruir os orgãos estudados tridimensionalmente.

Os tomógrafos de terceira geração possuem um leque de detectores situados à frente do tubo do outro lado do gantry e igualmente espaçados entre si. À medida que o tubo se movimenta, estes detectores movimentam-se à mesma velocidade e no mesmo sentido rotacional, garantindo a leitura dos raios X oriundos do tubo. Os tomógrafos de quarta geração possuem um tubo gigante e uma coroa de detectores num raio maior. Estes detectores não se movimentam, pois toda a circunferência do gantry está provida de detectores.

O funcionamento do tomógrafo de terceira geração e, consequentemente do simulador, consiste na produção de um feixe de raios X e consequente detecção destes raios atenuados pelo corpo em estudo (no caso do simulador um phantom geométrico).

Para chegar a este resultado calcula-se os pontos de intersecção entre o raio e cada uma das elipses. Na posse desses dois pontos, é possível determinar a distância entre eles. Multiplicando-se essa distância pela atenuação da elipse em questão, tem-se a atenuação gerada por aquela elipse. O processo é então repetido para todas as outras elipses que são interceptadas pelos raios X do tubo do tomógrafo e ao fim de todas as projeções é feito o somatório das atenuações de todas as elipses, para cada angulo de projecção.

Estes raios são projectados numa geometria equiangular e devem ser adequados a um senograma de geometria paralela para cada ângulo de incidência. Para que isto ocorra, é necessário utilizar a técnica de rebbininng, transladando os dados para agrupar cada uma das projecções no seu ângulo correto. Após isto, tem-se o senograma pronto para a reconstrução da imagem tomográfica.

SENOGRAMA

É a apresentação gráfica dos somatórios das atenuações do phantom para cada ângulo. Embora o gráfico pareça contínuo, a movimentação do sistema é discreta e, consequentemente existe uma lacuna entre cada um dos ângulos apresentados. Estes dados ficam disponíveis para a reconstrução futura e consequente processamento da imagem. Uma possibilidade cada vez mais comum é a reconstrução do elemento de estudo em 3D, a partir de interpolações entre as várias aquisições (ou cortes) realizadas no mesmo exame. Outra possibilidade é por exemplo, trabalhar com os dados originais em comparação com imagens novas ou com as antigas; estudo de uma mesma região porém obtidos com equipamentos diferentes e o resultado de diferentes algorítmos na reconstrução da imagem a partir destes dados.

São vários os algoritmos existentes para a reconstrução da imagem a partir das projecções, porém, embora já bem desenvolvidas, continuam como assunto para aperfeiçoamento em pesquisas.

PHANTOM

São objectos geométricos usados para descrever o objecto a ser escaneado pelo tomógrafo. É composto por um ou mais elementos, sendo estes elementos formas geométricas simples como rectângulos, triângulos, elipses, sectores e segmentos.

Um phantom pode ser classificado como eletrónico. Este trata-se de uma combinação espacial de voxels que devem representar um objecto com uma dimensão, localização, orientação, e composição pré-definida, para que possam serem descritos pela média dos coeficientes de atenuação que corresponde cada região.

As coordenadas cartesianas determinam a localização de um ponto do objecto sendo uma referência em geral do centro de simetria. Já a orientação do objecto é especificada por três coordenadas angulares. A composição é seleccionada de uma biblioteca contendo tipos de tecido (osso, músculo, gordura) , metais (chumbo, cobre, passa a ferro, alumínio), e outros materiais também importantes em radiologia como água, por exemplo. Nos objectos de formas irregulares os seus contornos são reconstruídos, através de pontos que determinarão os contornos de suas secções sucessivas e então traçados os seus lados.

O volume de interesse é dividido em voxels representados por uma matriz dimensional que determinará a informaçãodo conteúdo de cada voxel. O phantom também pode ser criado compilando uma série de fatias da tomografia, resultando em uma seção anatómica virtual do corpo Humano, neste caso, a todo voxel será atribuído um valor da atenuação linear (coeficiente) correspondendo a um número que será a base para a reconstrução tomográfica.

Funcionamento de um tomógrafo

TOMOGRAFIA CONVENCIONAL VS COMPUTORIZADA

2008-05-07T15:57:00.000-07:00

Tomo = Corte
Graphos = Imagem
Partes seleccionadas (cortes) de um objecto

=
Imagens sem sobreposição

A Tomografia abrange vários tipos de exame de diagnóstico podendo ser: a Tomografia Computorizada e Convencional quando a fonte utilizada é a radiação X; o SPECT quando a fonte é a radiação gama; o PET quando a fontes são os positrões; a MRI quando a fonte é a Ressonância Magnética; a Ultrassonografia quando a fonte são os ultra-sons e, por fim, o 3DTEM quando a fonte são os electrões.

Tomografia Convencional

A Tomografia Convencional trata-se de uma técnica de diagnóstico em que a aquisição de imagens é feita em películas radiográficas convencionais. Esta pode ser classificada quanto ao tipo de movimento, podendo então tomar o nome de Tomografia Linear, Circular, Elíptica, Multidireccional ou Complexa (Espiral e Hipocicloidal).Na Tomografia Convencional o paciente é exposto a uma dose de radiação reduzida em relação à Tomografia Computorizada e o exame tem um preço relativamente mais baixo.

Tomografia Computorizada

A Tomografia Computorizada baseia-se nos mesmos princípios que a radiografia convencional, segundo os quais tecidos com diferente composição absorvem a radiação X de forma diferente. Ao serem atravessados por raios X, os tecidos mais densos (como o fígado) ou com elementos mais pesados (como o cálcio presente nos ossos), absorvem mais radiação que os tecidos menos densos (como o pulmão, que está cheio de ar).

Assim, uma TC indica a quantidade de radiação absorvida por cada parte do corpo analisada (radiodensidade), e traduz essas variações numa escala de cores cinzentas, produzindo uma imagem. Cada pixel da imagem corresponde à média da absorção dos tecidos nessa zona, expresso em unidades de Hounsfield (em homenagem ao criador da primeira máquina de TC).

Estas radiografias são então convertidas por um computador nos chamados cortes tomográficos. Isto quer dizer que a TC constrói imagens internas das estruturas do corpo e dos órgãos através de cortes transversais, de uma série de secções fatiadas que são posteriormente montadas pelo computador para formar um quadro completo. Portanto, com a TC o interior do seu corpo pode ser retratado com precisão e confiança para ser depois examinado. Ao contrário da maioria dos exames de raios X, a TC pode detectar até as menores alterações, em tecidos e forma precoce. Isto naturalmente simplifica o tratamento e melhora as chances de recuperação. Além do mais, a TC torna possível retratar as partes do corpo em três dimensões e deste modo certas áreas que estão sobrepostas podem ser examinadas.

Para obter uma TC, o paciente é colocado numa mesa que se desloca para o interior de um anel com cerca de 70 cm de diâmetro. À volta deste anel encontra-se uma ampola de Raios X (tubo de Coolidge), num suporte circular designado gantry. Do lado oposto à ampola encontra-se o detector responsável por captar a radiação e transmitir essa informação ao computador ao qual está conectado.

Nas máquinas sequenciais ou de terceira geração, durante o exame, a “gantry” descreve uma volta completa (360º) em torno do paciente, com a ampola a emitir raios X que depois de atravessarem o corpo do paciente são captados na outra extremidade pelo detector. Estes dados são então processados pelo computador, que analisa as variações de absorção ao longo da secção observada, e reconstrói esses dados sob a forma de uma imagem. A “mesa” avança então mais um pouco, repetindo-se o processo para obter uma nova imagem, alguns milímetros ou centímetros mais abaixo.

Execução de uma tomografia

Vantagens

A principal vantagem da TC é que permite o estudo de "fatias" ou secções transversais do corpo humano vivo, ao contrário do que é dado pela radiologia convencional, que consiste na representação de todas as estruturas do corpo sobrepostas. É então obtida uma imagem em que a percepção espacial é mais nítida.
Outra vantagem consiste na maior distinção entre dois tecidos. A TC permite distinguir diferenças de densidade da ordem 0,5% entre tecidos, ao passo que na radiologia convencional este limiar situa-se nos 5%.
Desta forma, é possível a detecção ou o estudo de anomalias que não seria possível senão através de métodos invasivos, sendo assim um exame complementar de diagnóstico de grande valor.

Desvantagens

Uma das principais desvantagens da TC é devida ao facto de utilizar radiação X. Esta tem um efeito negativo sobre o corpo humano, sobretudo pela capacidade de causar mutações genéticas, visível sobretudo em células que se estejam a multiplicar rapidamente. Embora o risco de se desenvolverem anomalias seja baixo, é desaconselhada a realização de TCs em grávidas e em crianças, devendo ser ponderado com cuidado os riscos e os benefícios. Apesar da radiação ionizante X, o exame tornasse com o passar dos anos o principal método de diagnostico por imagem, para avaliação de estruturas anatómicas com densidade significativa. O custo do exame não é tão caro como outrora, se comparado ao raios x convencional. Oferecendo ao profissional médico um diagnóstico rápido e cada vez mais confiável.

BREVE NOTA HISTÓRICA DA TOMOGRAFIA

2008-05-06T15:36:00.000-07:00

No início dos anos 1930 o radiologista italiano Alessandro Vallebona propôs um método para representar uma única fatia (secção) do corpo sobre a película radiográfica. Este método ficou conhecido como tomografia. A ideia nasceu de conhecimentos baseados em princípios simples de geometria projectiva.

A Tomografia ganhou o estatuto de pilar do diagnóstico radiológico até aos finais dos anos 70, quando se iniciou a utilização de minicomputadores e do método transversal axial, sendo o último graças ao trabalho de Godfrey Newbold Hounsfield e Allan McLeod Cormack, gradualmente conhecida como a modalidade de CT. O primeiro scanner CT foi inventado pelo inglês Godfrey Newbold Hounsfield na Central Research Laboratories EMI, através dos Raios-X.

Hounsfield concebeu a ideia da tomografia computorizada em 1967, anunciando-a publicamente em 1972. O americano Allan McLeod Cormack da Tufts University, Massachusetts, inventou um processo semelhante ao seu homónimo inglês, e ambos, Hounsfield e Cormack, receberam o Prémio Nobel da Medicina, em 1979.

O protótipo inicial, em 1971, realizou cerca de 180 leituras do corpo humano, através de ângulos diferentes, cada um em 1 º, em cerca de 5 minutos. As imagens provenientes destas leituras demoraram cerca de 2h e 30 minutos a serem processadas, sendo a reconstrução feita através de técnicas algébricas.

As vertentes técnica e de aplicação clínica da Tomografia nos diversos órgãos e sistemas têm sido assunto para a publicação, desde então até hoje, de compêndios e tratados, abordando de forma exaustiva a verdadeira revolução resultante do seu aparecimento, quer em investigação de diagnóstico, quer na melhoria dos cuidados de saúde.

RADIOLOGIA DIGITAL

2008-05-06T07:41:00.000-07:00

Desde a descoberta dos raios X por Wilhelm Konrad Roentgen em 1895, a Radiologia manteve-se inalterada na sua essência até meados dos anos 60, sendo uma energia modulada que ao atravessar o corpo é registada num receptor, o filme radiográfico ou o ecrã radioscópico, como uma representação analógica. O extraordinário desenvolvimento dos computadores, quanto à sua capacidade e miniaturização, permitiu revolucionar o conceito de Radiologia, tornando possível o advento da tomografia computorizada (TC), e abrir toda uma gama de novas possibilidades, com especial ênfase para o uso de energias não ionizantes.

O Radiologista passou a conviver com um novo conceito de representação do objecto radiológico - a representação digital. Enquanto a uma representação analógica subjaz uma possibilidade infinita de valores diferentes distribuídos no espaço, uma representação digital é discreta, com mudanças bruscas entre valores que são invariáveis dentro de certos limites, cuja dimensão define a unidade elementar da imagem, designada por pixel (picture x element). No equipamento tradicional o estudo é obtido da sensibilização de um filme comum por meio de raios-X.
Na radiologia digital, o filme convencional é substituído por uma película especial, sensível aos raios-X, que é lida por equipamento moderno de computação, o que proporciona uma imagem de alta resolução.

Esta representação digital leva a uma resolução espacial pior que a da imagem analógica. Realmente uma radiografia simples, que é uma imagem analógica, tem como limite da resolução espacial o tamanho do grão fotográfico, muito mais pequeno que o tamanho do pixel.

Onde residem então as vantagens da imagem digital?

Em primeiro lugar na resolução de contraste que advém da incomensuravelmente maior discriminação dos novos receptores e da diminuição do ruído que é cerca de 1/10 do da radiografia. Só este factor tem um peso muito significativo no índice sinal/ruído, tornando a imagem muito mais diagnóstica.

Mas além disso, a radiografia convencional, ao mesmo tempo que é um detector pouco discriminativo, de valores fixos, e documento único, sobre o qual se faz a leitura, ainda tem de ser transportada até todos os potenciais utilizadores, e finalmente tem de ser arquivada. Ao contrário, a imagem digital contempla a possibilidade de ser representada de múltiplas maneiras, utilizando a restrita gama de cerca de 30 cinzentos que os nossos olhos são capazes de discriminar, entre as milhares que o processo disponibiliza, centrados em estruturas diferentes e com representações diferentes.

Num tórax, por exemplo, pode-se centrar a imagem nas altas atenuações e assim estudar o medias tino e a coluna, ou pode-se centrar a imagem nas baixas atenuações e estudar o parênquima pulmonar. Com o uso criterioso deste sistema de janelas, as subtis diferenças de contraste podem ser postas em evidência.

DATAS MARCANTES EM RESUMO...

2008-05-03T13:01:00.000-07:00

1895 - Descoberta experimental dos Raios x pelo físico alemão Wilhelm Conrad Roentgen e obtenção da primeira radiografia que fora feita à mão da esposa de Roentgen;

1896 - Primeira radiografia a um projéctil de arma de fogo no interior do crânio de um paciente, (radiografia feita em Inglaterra pelo Dr. Nelson); Thomas Edison desenvolve um fluoroscópio portátil que consistia numa tela fluorescente sensível aos raios X, que podia mostrar a imagem sem necessidade de radiografar fotograficamente;

Início do século XX - Revolução no meio médico e consequente avanço no diagnóstico por imagem;

1911 - Hensxhen radiografou o conduto auditivo interno alargado por um tumor do nervo acústico;

1918 - O cirurgião americano Walter E. Dandy (1886-1946) descobre que, ao injectar ar por meio de uma agulha, directamente nos ventrículos cerebrais, estes se destacavam na radiografia, permitindo assim um grau adicional de referência espacial, além dos acidentes ósseos- pneumoencefalografia. Dandy Baltimore desenvolve a ventriculografia cerebral, substituindo o líquor por ar (grande contribuição no diagnóstico dos tumores cerebrais);

1931 - J. Licord desenvolve a mielografia com a introdução de um produto radiopáco no espaço suboracnóideo lombar;

1927 - Egaz Moniz desenvolve a angiografia cerebral pela introdução de contraste na artéria carótida com punção cervical;

1930 - Alessandro Vallebona desenvolve a tomografia axial, a antecessora da tomografia computadorizada.

Década de 1950 - Introduz-se o escaneamento por isótopos;

1952 - Desenvolve-se a técnica da angiografia da artéria vertebral por punção da artéria femoral na coxa passando um cateter que ia até a região cervical, pela aorta;

1960 - A ultra-sonografia começa a ser usada como método diagnóstico;

1970 - Surge a radiologia intervencionista e terapêutica; J. Hounsfield, desenvolve a Tomografia Computadorizada, acoplando o Raio X a um computador;

1971 - Realiza-se o primeiro estudo de um crânio, em Londres;

1972 - Introduz-se o novo método para a formação de imagens a partir de Raios X;

1973 - São instalados nos EUA e em alguns países da Europa os primeiros aparelhos de tomografia computadorizada para exames de crânio;

1974 - Tem início o uso da tomografia computadorizada para exames dos demais segmentos do corpo;

Década de 1980 - A Ressonância Nuclear Magnética é descoberta e posta em aplicação clínica;

O PROGRESSO DA RADIOLOGIA

2008-05-03T12:32:00.000-07:00

O desenvolvimento de novos equipamentos veio a permitir exposições cada vez mais curtas, tanto através da melhoria dos aparelhos de Raios X, como pela evolução do registo radiográfico. O progresso das emulsões das películas e a utilização de ecrãs de reforço culminaram, quase um século depois, com o aparecimento da Laser e da Digitalização da Imagem.

O progresso dos contrastes foi determinante para a individualização das estruturas anatómicas e para a criação de uma semiologia radiológica. Primeiro, aconteceu a introdução directa numa estrutura oca. Depois, alcançou-se a utilização de um ciclo fisiológico. Assim se visualizaram estruturas mais inacessíveis, como as vias biliares e as vias urinárias.

A individualização de estruturas pelos contrastes não contornou, porém, o problema das sobreposições anatómicas na projecção radiográfica. Por isso, pensou-se longamente como se havia de "cortar" um corpo, apagando o que estava à frente e atrás da estrutura que se queria estudar. Deste modo, nasceu a Tomografia Linear. Depois, veio a Tomografia de Movimentos Complexos tentando-se a individualização máxima das pequenas estruturas.A análise das estruturas anatómicas veio a socorrer-se, mais tarde, de outros tipos de radiação. O emprego dos ultrasons teve, porém, um período de gestação bem mais longo do que os Raios X. Hoje, também, a Ecografia, como a Ressonância Magnética não podem ser dissociadas na bateria de meios de diagnóstico pela imagem.

O pormenor dos fenómenos fisiológicos e fisiopatológicos só alcançou concretização, em muitos casos, com o contributo do Radiocinema e da Cineanálise. Um emprego clínico alcançado quase meio século depois das demonstrações simultâneas dos raios X e do Cinema. A colheita da Imagem Radiológica tem preceitos rigorosos, dela dependendo o êxito do exame. Para cada estrutura há um conjunto de incidências estabelecidas. Em muitos órgãos o posicionamento do doente deverá ser conduzido através do controlo de Intensificador de Imagem.

O caminho para individualização das estruturas, e das suas alterações, veio conhecer sucessivas possibilidades com a Ecografia, a Tomografia Computorizada e a Ressonância Magnética.

Voltando mais atrás no tempo, recorde-se que, logo que os equipamentos permitiram o registo útil de uma patologia, verificou-se haver discrepância entre os sinais clínicos e a imagem dada pela radiografia. A explicação foi encontrada no princípio físico e químico das modificações de uma estrutura anatómica em relação à afecção que a atinge. Este facto levou ao desenvolvimento de uma estreita, e imprescindível, relação entre a Anatomia Patológica e a Radiologia. A semiologia radiológica veio a criar, não só parâmetros de alterações das estruturas anatómicas, como o timing correspondente às modificações físico-químicas condicionantes dos coeficientes de absorção.

A Radiologia foi, durante largo espaço do seu percurso, uma especialidade dirigida para o diagnóstico pela imagem. O sector terapêutico quase se limitava à aplicação das radiações em algumas afecções, nomeadamente malignas. O melhoramento da imagem e dos equipamentos, permitiram conduzir prácticas terapêuticas conjugadas com técnicas inicialmente apenas de diagnóstico, como foi o caso da Angiografia. Cada vez mais se descrevem técnicas de Intervenção, numa viragem radical nos conceitos clássicos da Radiologia.

Os progressos da Radiologia não contrariaram o preceito fundamental de relacionar a Clínica com os dados das imagens radiológicas. Dentro da Radiologia estabeleceu-se, por outro lado, uma correlação cada vez mais íntima entre as várias técnicas de imagem. Os próprios equipamentos desenvolveram-se criando sistemas de chamamento rápido dos diversos estudos feitos a um doente, e onde o confronto se mostra vantajoso para um melhor diagnóstico. A partir daqui, valoriza-se, cada vez mais, o arquivo imagiológico. A transmissão das imagens, dentro de um Hospital ou a grandes distâncias, é a prática que se desmultiplica. O cadastro imagiológico de cada um de nós, tem grande valor para eventuais diagnósticos futuros, e para a investigação clínica.

O IMPACTO DOS RAIOS X

2008-05-03T12:21:00.000-07:00

A descoberta dos Raios X provocou um impacto extraordinário no mundo da medicina, estes permitem que um paciente seja examinado internamente sem nenhuma cirurgia.

Porém apesar de todos os convenientes os Raios X também podem ser perigosos. No princípio de toda a descoberta dos Raios X, muitos foram os médicos a ficarem expostos e a exporem os seus pacientes aos feixes por longos períodos de tempo. Consequentemente, médicos e pacientes começaram a desenvolver doenças causadas por radiação e a comunidade médica percebeu que havia algo que estava errado.

O problema é que os Raios X são uma forma de radiação ionizante. Quando a luz normal atinge um átomo, esta não muda esse átomo de forma significativa, mas quando a radiação X atinge um átomo, este pode expulsar electrões do átomo, criando assim um ião, um átomo eletricamente carregado. Dá-se então, a colisão de electrões livres com outros átomos para criar mais iões.

A carga elétrica de um ião pode gerar uma reacção química anormal dentro das células. Entre outras coisas, a carga pode quebrar as cadeias de DNA. Uma célula com uma cadeia de DNA quebrada pode morrer ou o DNA desenvolver uma mutação. Se várias células morrerem, o corpo pode desenvolver várias doenças. Se o DNA sofrer mutação a célula pode se tornar cancerígena - e este cancro pode-se espalhar pelo resto do corpo. Se a mutação ocorre em um espermatozóide ou em um óvulo, pode causar deficiências no feto. Assim, e por todos os riscos a que os pacientes são submetidos, actualmente, a utilização de Raios X por parte dos médicos é feita de uma forma moderada.

Mesmo com todos estes riscos, o raio X continua a ser uma opção mais segura que a cirurgia. As máquinas de raios X são ferramentas médicas valiosas, assim como são valiosas em segurança e em pesquisa científica, sendo uma das invenções mais úteis de todos os tempos.

O APARELHO DE RAIOS X

2008-05-01T18:05:00.000-07:00

O coração de uma aparelho de Raios X é um par de eléctrodos , um cátodo e um ânodo, que ficam dentro de um tubo de vidro a vácuo. O cátodo é um filamento aquecido, como o que se vê numa lâmpada fluorescente. O cátodo aquece depois de haver passagem de corrente pelo filamento, havendo uma consequente expulsão de electrões da superfície do último. O ânodo, positivamente carregado, é um disco achatado feito de tungsténio, que atrai os electrões através do tubo.

Composição de um aparelho de Raios X

A diferença de voltagem entre o cátodo e o ânodo é extremamente alta e por isso, os electrões movimentam-se pelo tubo com bastante força. Quando um electrão, em alta velocidade, choca com um átomo de tungsténio, um outro electão que se encontra numa camada mais interna do átomo é libertado. Assim, um electrão que esteja numa orbital energiticamente mais elevada, ou seja, mais externo, migra para o nível de energia mais baixo (mais interno), agora desocupado pelo electrão que anteriormente havia sido expulso. Esta migração para o nível de energia mais baixo corresponde a uma libertação de energia em forma de fotão. Assim, um fotão de Raios X é a energia libertada durante um choque de electrões.

O elecrão livre colide com o átomo de tungsténio, fazendo com que um electrão de um orbital energeticamente mais baixa se liberte. Um electrão de uma orbital mais elevada preenche a posição vazia, libertando o seu excesso de energia em forma de fotão.

Electrões livres também podem gerar fotões sem atingir especialmente um átomo. Comparando este facto à rota de um cometa em redor do Sol, o electrão diminui a sua velocidade e muda de direcção à medida que passa pelo átomo. Esta acção de "freio" faz com que o electrão emita o excesso de energia na forma de um fotão de raios X.

O electrão livre é atraído para o núcleo do átomo de tungsténio. À medida que o electrão passa, o núcleo altera seu curso. O electrão perde energia, sendo esta libertada na forma de fotão de Raio-X.

As colisões de alto impacto envolvidas na produção dos raios X geram muito calor e por isso existe em todas as máquinas de Raios-X um motor que faz girar o ânodo para que este não derreta (o feixe de electrões não se encontra focalizado sempre na mesma área). Existe, também, uma camada de óleo frio em redor da ampola que absorve calor.
Todo este mecanismo é protegido por uma blindagem grossa de chumbo que evita que os raios X escapem em todas as direcções. Uma pequena abertura na blindagem permite que alguns dos fotões de raios X escapem por um pequeno feixe, sendo que este pequeno feixe passa por uma série de filtros até chegar ao paciente.
Uma câmara situada no outro lado do paciente grava o padrão de Raios X que passam através do seu corpo. A câmara de Raios X usa a mesma tecnologia de filmes que uma câmara comum, sendo que existe uma reacção química que é accionada pela luz dos Raios X em vez de luz visível.
De um modo geral, as imagens aparecem com que um negativo. Isto quer dizer que as áreas que são expostas a mais luz ficam mais escuras e as áreas expostas a menos luz aparecem mais claras. Materiais duros, como ossos, aparecem em branco e materiais mais macios como os tecidos adiposos aparecem em preto ou cinza. Os médicos podem visualizar materiais diferentes variando a intensidade do feixe de raios X.

PRODUÇÃO DE RAIOS-X

2008-04-22T10:20:00.000-07:00

Nas suas publicações, Roentgen não especificou o tipo de equipamento que fora utilizado, mas não é difícil imaginar os possíveis componentes do seu arranjo experimental: uma bateria de corrente contínua, uma bobina de indução, um tubo de vácuo e uma bomba de vácuo. Incrementados por fantásticos desenvolvimentos tecnológicos, e recebendo diferentes denominações, estes componentes continuam em uso na moderna pesquisa científica.

Na época de Roentgen, estes equipamentos eram conhecidos pelos nomes dos seus descobridores. Assim, as principais baterias eram as de Volta (inventada em 1800) e as de Bunsen (1843). Entre as bobinas de indução, as de Ruhmkorff (1851) eram as mais famosas.

No que se refere à utilização do vácuo, a primeira experiência de que se tem notícia foi realizada pelo italiano Gasparo Berti, por volta de 1640. A partir dessas experimentações, passando pelo barómetro de Torriceli (1644) e pela primeira bomba de vácuo construída por Guericke (1650), chegamos às diversas bombas disponíveis no final do século XX, entre as quais destacam-se: a bomba de pistão-duplo de Hauksbee (1709), as bombas de mercúrio de Geissler (1855), de Toepler (1862) e de Sprengel (1873), e a bomba de óleo de Fluess (1892). Na carta enviada a Zehnder, Roentgen informa que usou uma bomba Raps, cuja descrição não se encontra na literatura pertinente.

A elaboração de tubos de vácuo para observação de descarga eléctrica teve início com os trabalhos de William Morgan, por volta de 1785, e consistência experimental com os resultados obtidos por Faraday, por volta de 1833. Todavia, foi somente depois dos desenvolvimentos das bombas de vácuo, ocorridos depois de 1850, que as pesquisas sobre descargas eléctricas em gases rarefeitos tiveram considerável impulso. Em consequência, os tubos de vácuo mais conhecidos levam os nomes dos pesquisadores dessa época. Destacam-se os tubos de: Geissler, Pluecker, Hittorf, Crookes e Lenard.

A bobina de Ruhmkorff, funcionando segundo o princípio do transformador de corrente, é capaz de produzir altas voltagens. Esta contém duas bobinas enroladas em um núcleo de ferro, e isoladas entre si. A bobina interna (primária) é feita com um fio relativamente curto (de 30 a 50 metros), enquanto a externa (secundária) é feita com um fio muito longo (centenas de quilómetros). Para o funcionamento do equipamento, usa-se uma bateria de corrente contínua (ex. bateria de Volta) para fornecer uma determinada voltagem à bobina primária. Quando a corrente é subitamente interrompida, uma voltagem maior é induzida na bobina secundária. O factor de transformação da voltagem é proporcional à razão dos comprimentos dos fios. As bobinas utilizadas no final do século XX produziam tensões de milhares de volts. A interrupção da corrente pode ser realizada, por exemplo, com o auxílio de um interruptor usado nas transmissões telegráficas de código Morse. As potências dessas bobinas, medidas pelo comprimento da centelha que estas produziam, serviam para classificar os laboratórios da época. Para se ter uma ideia da ordem de grandeza, a Royal Institution of London preserva uma grande bobina de Ruhmkorff com 280 milhas de fio na bobina secundária, e capaz de produzir centelhas com 42 polegadas de comprimento.

Parece certo que o primeiro tubo de vácuo utilizado por Roentgen foi um tubo de Lenard, mas, aparentemente, ele comprou outros tubos de raios catódicos convencionais. A diferença essencial entre um e outro tipo de tubo, é que o de Lenard possui uma janela de alumínio, projectada para permitir o estudo dos raios catódicos no seu exterior. Confeccionados em vidro, esses tubos possuíam apenas dois electrodos no seu interior. Com o uso cada vez mais frequente dos Raios X, outros tubos passaram a ser construídos. Até 1913, o mais usado era o tubo de focalização, mas logo depois passou a ter larga aceitação o tubo de Coolidge, um modelo ainda usado nos dias actuais.

A PRODUÇÃO DE RAIOS X, NOS DIAS DE HOJE...

Hoje em dia, os Raios X podem ser produzidos quando os electrões são acelerados em direcção a um alvo metálico.

O choque do feixe de electrões (que saem do cátodo com energia de dezenas de KeV) com o ânodo produz dois tipos de Raios X. Um deles constitui o espectro contínuo, e resulta da desaceleração do electão durante a penetração no ânodo. O outro tipo é o Raio X é o característico do material do ânodo. Assim, cada espectro de Raios X é a sobreposição de um espectro contínuo e de uma série de linhas espectrais características do ânodo. O espectro contínuo é simplesmente uma curva de contagens por segundo (intensidade), versus comprimento de onda do raio X. Todas as curvas têm em comum o facto de que há um comprimento de onda mínimo, abaixo do qual não se observa qualquer tipo de raio X. O curioso é que este valor não depende do material do ânodo.

Baseados no modelo de Bohr podemos entender como são criados os Raios X, e a razão pela qual o espectro obtido com o tungsténio apresenta-se apenas como espectro contínuo.

Quando o electrão proveniente do cátodo incide no ânodo, este pode vir a expulsar o electrão de orbital. A órbita de onde o electrão é expulso, depende da energia do electrão incidente e dos níveis de energia do átomo do ânodo. A lacuna deixada por este electrão será preenchida por um electrão mais externo. Neste processo, a radiação X é, então, emitida, com frequência.

BREVE NOTA HISTÓRICA DA RADIOLOGIA

2008-03-21T15:09:00.001-07:00

Quando, em 1895, Wilhelm Konrad Roentgen fez a descoberta dos Raios X não podia prever as consequências da introdução da radiação X na Medicina. A sua primeira análise, feita com o rigor de um Físico, dizia que, sendo os coeficientes de absorção dos tecidos moles demasiado próximos, não seria possível a sua destinção pela imagem radiológica. A rapidíssima expansão registada nas experiências com os raios X, deve-se a duas circunstâncias: primeiro, existiam ampolas espalhadas por imensos laboratórios de Física e o equipamento elementar era fácil de montar; segundo, era alguma coisa de fantástico mostrar "in vivo" o interior dos seres vivos.

Os primeiros clínicos limitaram-se ao estudo dos ossos e à pesquisa de corpos estranhos. Assim, é natural que a utilização tenha tido forte expansão através da Medicina Militar. Aos primeiros ensaios de russos e ingleses, respectivamente em conflitos na China e no Médio Oriente, seguiu-se a utilização em larga escala na I Grande Guerra Mundial. Se os primeiros radiogramas foram uma arte de físicos, a Guerra veio criar a necessidade de uma aprendizagem para a obtenção da imagem. Firmava-se o conceito de que para fazer o registo de uma imagem radiológica útil, era necessário não só saber manusear o equipamento como ter noções de Anatomia. De outro modo, não se teria um correcto posicionamento da estrutura anatómica.

A necessidade de se obterem radiografias com utilidade clínica tornou imperiosa a formação de Técnicos de Radiografia. Essa necessidade tornou-se mais aguda com o início da Guerra, e a disseminação de Postos Móveis de Raios X. Tanto a organização dos Postos Móveis de Raios X, como os primeiros cursos de Técnicos de Radiologia ficaram a dever-se, em França, a Marie Curie, numa das facetas menos conhecidas da sua vida. Logo no início da utilização dos Raios X, tentou-se a introdução de contrastes nas estruturas ocas de modo a ter o seu registo radiográfico. Assim, se obtiveram belíssimas angiografias em peças de cadáveres de animais e de homens. Em animais vivos, fez-se a introdução de substâncias opacas no tubo digestivo, verificando-se consequências tóxicas, que impediam a utilização no homem. Outra circunstância que limitava a radiografia, eram os longos tempos de exposição. Aliás, são dois problemas que atravessam toda a extensão do primeiro século da imagem médica: a individualização das estruturas anatómicas e a análise dos fenómenos rápidos, tanto fisiológicos como fisiopatológicos. Estes parâmetros perseguem, ainda, toda a investigação radiológica.

Assim, a radiologia é a parte da ciência que estuda órgãos e/ou estruturas através da utilização dos Raios x, envolvendo um processo de revelação. A radiologia subdivide-se em várias especialidades como a médica (para estudos de orgãos e estruturas de humanos), a odontológica, a veterinária, a metalúrgica, a esterilização, a ambiental, a científica e a alimentícia.