introdução
Prezado aluno, esta aula servirá para que você aprenda não somente conceitos novos sobre medicina nuclear de forma teórica mas também os conceitos que servirão para você utilizar no seu cotidiano em um setor que utiliza a aplicação de radiações ionizantes tanto para tratamento quanto para diagnóstico. Para você que trabalhará com radiação ionizante, conhecer como são os processos de decaimento radioativo, como são feitas as medições e calibrações dos equipamentos e como são os detectores de radiação é de extrema importância. Esses conceitos estão diretamente ligados ao trabalho diário em um setor de medicina nuclear e radioterapia. Portanto, essa aula é muito importante para a sua formação.
Instrumentos e detecção na radioterapia e medicina nuclear
A área de medicina nuclear e radioterapia faz o uso de radiação ionizante para tratamento e diagnóstico ou tratamento, respectivamente. Na medicina nuclear, há a utilização de fontes de radiação de forma não selada, ou seja, os radiofármacos e radioisótopos são administrados sem que haja um envolto de proteção. Já na radioterapia, equipamentos antigos utilizavam, em seu interior, a fonte de radiação selada, o elemento radioativo ficava blindado e somente disparava radiação no ato da irradiação. Atualmente, esses equipamentos de teleterapia estão sendo atualizados para aceleradores lineares, que não utilizam mais a radiação de forma natural, e sim artificial. Portanto, como essas áreas utilizam a radiação ionizante em seu cotidiano, faz-se necessário o uso de instrumentos que bloqueiem a radiação, façam a leitura da radiação no ambiente e auxiliem na calibração do equipamento ou na formação da imagem.
Um detector de radiação é um dispositivo que é colocado em um campo de radiação que pode indicar sua presença. Existem vários processos através dos quais diferentes radiações podem interagir com o meio material usado para medir ou indicar as propriedades dessas radiações. Durante esses processos, ocorrem a geração de carga elétrica, a geração de luz, a sensibilidade do filme fotográfico (criando marcas (buracos) no material), a geração de calor e as mudanças cinéticas de certos processos químicos. Usualmente, os detectores de radiação consistem em componentes ou materiais sensíveis à radiação e em um sistema que converte esses efeitos em valores relacionados a uma determinada quantidade para medir esta radiação.
A gama-câmara é um dispositivo que foi desenvolvido para a geração de imagens de forma planar, ou seja, bidimensional. Esse processo se difere da radiologia convencional, pois utiliza a emissão de raios gama, que são emitidos através de radiofármacos que foram administrados no interior do paciente. Esse equipamento produz as imagens dos órgãos do paciente, sendo formadas por zonas frias, nas quais foram emitidas poucas radiações gama, e zonas quentes, que são os locais onde foram emitidos muitos raios gama.
Os exames realizados na área de medicina nuclear permitem que as imagens analisem a funcionalidade dos tecidos/órgãos em estudo, contrariamente aos métodos radiológicos, que priorizam a análise anatômica dos órgãos. Desta forma, na medicina nuclear, a imagem é formada pela diferença de distribuição do radiofármaco no tecido objetivo, sendo analisado por imagens bidimensionais (planares) ou tomográficas (SPECT), através da gama-câmara.
A radiação ionizante usada neste método de diagnóstico é parecida ou inferior àquela empregada nos métodos que utilizam raios X, devido à meia-vida dos elementos radioativos administrados ser relativamente baixa, durando algumas horas ou dias. Além de que o radiofármaco pode ser eliminado na urina. Desta forma, temos dois processos de eliminação do radiofármaco: o tempo de meia-vida física e o tempo de meia-vida biológica, reduzindo ainda mais o tempo do medicamento no organismo do paciente.
Na teleterapia, são utilizados três tipos de equipamentos para o tratamento do paciente: os tubos de raios X, telecobalto e acelerador linear. Nessa modalidade, temos o tratamento pela terapia de contato, que opera a uma tensão de 30 a 50 kVp; a terapia superficial, que varia de 50 a 150 kVp, com distância do paciente de 10 a 25 cm; a terapia de ortovoltagem, que utiliza tensão de 150 a 300 kVp, a uma distância de 30 a 50 cm do paciente.
Compreendendo as funcionalidades da instrumentação no setor de tratamento e diagnóstico
Tanto na radioterapia quanto na medicina nuclear, há a utilização do auxílio de detectores de radiação ionizante para diferentes finalidades, formação da imagem, calibração dos equipamentos e monitoramento do local. Portanto, para ser considerado um detector de radiação ionizante, o dispositivo não precisa apenas notificar a presença de radiação mas também apresentar uma sequência de características. Para que um detector seja considerado um detector de radiação ionizante, ele deve apresentar:
- Repetitividade: essa classificação é dada através da concordância dos resultados obtidos em um cenário com as mesmas condições de medição.
- Reprodutibilidade: essa classificação é dada através da concordância dos resultados obtidos em um cenário com as diferentes condições de medição.
- Estabilidade: é a capacidade do dispositivo em conservar suas características de calibração.
- Exatidão: grau de concordância dos resultados (valor verdadeiro ou referencial).
- Precisão: grau de concordância dos resultados entre si, normalmente expresso pelo desvio padrão em relação à média.
- Sensibilidade: a razão da resposta do dispositivo correspondente ao estímulo recebido.
- Eficiência: capacidade de leitura dos sinais recebidos em sinais quantificados (medidos).
A manutenção está incluída quando as condições de medição são estabelecidas. Os mesmos métodos, procedimentos experimentais, instrumentos, condições de operação, localização, condições ambientais e repetição em um curto período de tempo. Na definição de precisão, “valor verdadeiro” ou “valor referir-se”. Obviamente, este valor é desconhecido ou indeterminado devido à sua existência significar incerteza zero. Portanto, existe um “valor verdadeiro tradicional”, uma quantidade, que é um valor atribuído, às vezes aceito por convenção como tendo incerteza adequada para um determinado propósito e obtido por um método de medição escolher.
Não podemos medir diretamente a radiação ionizante. A detecção da existência dessa radiação é o resultado da interação da radiação com a parte sensível do detector. A parte sensível do detector é aquela que determina a presença da radiação e a quantidade de radiação presente em um meio de interesse. A interação entre a radiação e o sistema de leitura (medidor), como um eletrômetro, é o monitor de radiação. O dosímetro, conhecido como um dispositivo de monitoramento pessoal dos profissionais de radiologia, é um detector de radiação total, mostrando a quantificação que uma pessoa foi exposta à radiação ionizante em um período de tempo.
De forma geral, todos os métodos de aquisição de imagem evoluíram com o passar dos anos e, atualmente, temos a interface de equipamentos, como ressonâncias magnéticas e tomógrafos, que funde imagens de alta resolução em softwares computacionais. Sendo assim, a gama-câmara não ficou de fora, pois ela também possui imagens compatíveis aos demais equipamentos utilizados na área de medicina nuclear, possibilitando a formação de imagens híbridas. Essas imagens híbridas são capazes de juntar a capacidade de análise anatômica e funcional dos órgãos, melhorando a acurácia do exame e, por consequência, o diagnóstico.
Na radioterapia, o instrumento de detecção mais utilizado para o controle de qualidade é a câmara de ionização, que é um tipo de dosímetro para medidas de precisão. Esse dispositivo é constituído por um volume em seu interior, preenchido com um gás isolante eletricamente e sensível à radiação. Sendo assim, quando a radiação passa por esse gás, ela o ioniza, e eletrodos dispostos na parede do equipamento são responsáveis pela leitura desses íons.
Utilização dos instrumentos e equipamentos nos setores de tratamento e diagnóstico
Com os equipamentos existentes, a medicina conseguiu avançar e muito no tratamento e no diagnóstico. Contudo, essa área está em constante avanço e mudança, para sempre priorizar a melhoria da qualidade de imagem, utilizando uma dose cada vez mais baixa nos pacientes. A radioterapia utiliza a fonte de radiação natural, por exemplo, cobalto-60 e césio-137, de forma selada. Fontes radioativas seladas ficam blindadas em um material isolante, para que não coloquem em risco as pessoas ao redor. Portanto, a radiação é disparada e aberta somente no momento do exame. Porém, mesmo com uma fonte selada, poderia ocorrer problemas de contaminação durante o descarte do material, por exemplo, e causar problemas para a população ou o ambiente. Pensando nisso, a radioterapia se atualizou e está fazendo o uso de aceleradores lineares, que são semelhantes aos tubos de raios X, porém com uma energia extremamente alta. Nesse momento, estamos falando de radiação artificial, e não mais de radiação natural. Os equipamentos e instrumentos que a radioterapia contempla são: teleterapia com cobalto, aceleradores lineares, câmara de ionização para controle de qualidade, dosímetros individuais e detectores de radiação para levantamento radiométrico.
Na medicina nuclear, não há o uso de radiação artificial. O tratamento é realizado com fontes não seladas, ou seja, fontes radioativas naturais, as quais emitem radiação gama e são acopladas em fármacos, formando os radiofármacos ou radioisótopos. Sendo assim, o paciente, durante o exame ou tratamento, vira uma fonte radioativa que sensibiliza os detectores do equipamento. A medicina nuclear faz o uso da Tomografia Computadorizada por Emissão de Pósitrons (PET-CT), que é um equipamento semelhante ao tomógrafo, porém esse é com emissão de pósitrons, e da Tomografia Computadorizada por Emissão de Fóton Único (SPECT), que é uma técnica de imagem em medicina nuclear que utiliza a radiação ionizante natural, com emissões de radiação gama. Também, faz o uso de detectores de radiação, como Geiger-Muller, câmara de ionização e dosímetros individuais.
Em todos os equipamentos ou instrumentos utilizados em setores de radiologia, medicina nuclear e radioterapia, existem detectores de radiação, os quais são instrumentos que recebem a radiação, convertem em algum sinal que seja lido e mostram o que queremos analisar. Portanto, os detectores são responsáveis pela formação da imagem, pela proteção individual, pela calibração dos equipamentos, pelo controle de qualidade do setor, pelo tratamento e pelo levantamento radiométrico.
A gama-câmara é constituída por cristais de cintilação, vários tubos fotomultiplicadores, colimadores, detectores e circuitos eletrônicos, que são responsáveis pela detecção e leitura da radiação ionizante. Esses constituintes estão no equipamento, porém podemos citar como parte desse conjunto os computadores, que ficam no workstation, onde os comandos e as análises serão criados e utilizados, além do armazenamento dos exames. Além disso, em exames que utilizam a gama-câmara, notou-se uma diminuição da radiação no paciente, preservando a mesma duração do exame e reduzindo a dose pela metade. Esses avanços tecnológicos causam melhorias na flexibilidade oferecida pelo equipamento, o que significa um diferencial extremamente importante para aumentar o conforto e a confiança dos pacientes. Cabe ressaltar também a qualidade superior da imagem nesse equipamento, quando comparado com equipamentos mais antigos.
Vídeo Resumo
Se a área de radioterapia e medicina nuclear te encanta, assim como me encanta, esse vídeo é para você. Nesta aula, abordaremos temas importantes para a sua formação. O funcionamento dos diferentes modos de controle de qualidade, o funcionamento e a utilização dos detectores de radiação e a gama-câmara são assuntos que farão com que seu cotidiano seja facilitado durante seus planejamentos e, certamente, garantirão melhoria na sua qualidade de trabalho.
Saiba mais
Se você ficou entusiasmado com o conteúdo desta aula e quer aprofundar seus conhecimentos na área de radioterapia e medicina nuclear, tenho uma ótima notícia. Há inúmeros livros e artigos científicos, inclusive on-line, que você pode usar para explorar ainda mais esse mundo tão inovador e de grande importância.
Através deste link, você terá acesso a um estudo realizado na UNESP na área hospitalar, intitulado Instrumentação em Medicina Nuclear, relacionado aos equipamentos utilizados no setor.
Caso você queira aprofundar seus conhecimentos sobre os detectores de radiação, esse texto foi feito pela Agência Internacional de Energia Atômica (IAEA).