Rodrigo Penna

PCTN – UFMG – Nov/2005

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OS CRISTAIS CINTILADORES A utilização de cristais cintiladores é

bastante difundida, tanto para detecção qualitativa quanto quantitativa da radição.

São vários os tipos de cristais utilizados para esta função: NaI(Tl), BGO, cintiladores plásticos, Germânio hiperpuro, Silício.

O princípio básico de funcionamento: ao ser atingido por um fóton de radiação, o cristal cintila, isto é, emite luz, que pode ser contada (eletrônica associada) e serve como parâmetro de medida da radiação.

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ESQUEMA

Radiação incidente.

Cristal cintilador.

LUZ.

1. Radiação atingeo cristal.2. Um pulso deluz é emitido.3. Essa luz vai paraa fotomultiplicadora.4. O sinal é pré-amplificado.5. Depois, amplificado.6. Finalmente, contadoou processado.

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BASES FÍSICAS - 1 Núcleos instáveis sofrem um processo

de DECAIMENTO RADIOATIVO. Neste processo, eles liberam energia

sob a forma de radiação. Com isto, tornam-se mais estáveis.

Aplicação na Medicina: CINTILOGRAFIA

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BASES FÍSICAS - 2 A radiação (gama) emitida no

decaimento pode ser detectada. Para isto, utiliza-se um cristal

cintilador, usualmente iodeto de sódio ativado com tálio NaI(Tl).

O cristal emite luz (cintila!) ao incidir radiação. Esta “luz” é amplificada e contada, dando uma medida desta radiação incidente.

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O REATOR NUCLEAR

Para produzir 99mTc, Urânio-235 físsil é atingido por um nêutron térmico e no processo de fissão é gerado 99Mo, que decai para o 99mTc.

Reação:

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CÂMARA DE CINTILAÇÃO OUGAMA-CÂMARA - 1

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GAMA-CÂMARA - 2

FOTOMULTIPLICADORA

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GAMA-CÂMARA - 3

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O GERADOR Mo-Tc

mCi 250 500 750 1000 1250 1500 2000

GBq 9,25 18,50 27,75 37,00 46,25 55,50 74,0IPEN→

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A MARCAÇÃO

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O EXAME1. Administração do Radiofármaco: em

geral, endovenosa, mas também pode ser ingerido ou inalado. São raros efeitos colaterais ou alérgicos (Obs: gravidez).

2. Geração das imagens: o paciente é posicionado na gama-câmara. Pode ser necessário se esperar horas ou até dias!

3. Análise das imagens: feita por um médico especialista, que dá um laudo.

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NA GAMA-CÂMARA

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GAMA-CÂMARAS

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VANTAGEM DA CINTILOGRAFIA

E- Radiografia normal após tratamento com 131I.

D- Micronódulos em cintilografia.

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TRATANDO A METÁSTASE

131I

A- 3GBq

B- 5,5GBq

C- 14GBq

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FRATURA DE STRESS TÍBIA

ANTES E DEPOIS DO TRATAMENTO - UM ANO DEPOIS.

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Cintilografia pré e pós stent em CD

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USOS DO NaI(Tl) – Espectometria

Figura 1: cristal de NaI(Tl) e fotomultiplicador. Figura 2: um espectro típico de gamametria.

Laboratório de Instrumentação Nuclear - UFMG

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USOS DO NaI(Tl) – Atenuação

Figura 1: cintilador com uma fonte de Amerício.

Figura 2: contagem da atenuação comalgumas placas de acrílico.

Figura 3: tela com contagens da atenuação para vários materiais.

Laboratório de Instrumentação Nuclear - UFMG

PET – POSITRON EMISSION TOMOGRAPHY

Outra aplicação na Medicina.

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ANIQUILAÇÃO

Quando um par elétron-pósitron se encontra, eles se aniquilam, e surgem dois fótons de radiação de energia 511KeV.

Observe que os dois fótonssaem em direções opostas,a partir da aniquilação.O PET se baseia neste princípio.

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ESQUEMA DO CICLOTRON

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OS CICLOTRONS - Brasil

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CICLOTRON AUSTRÁLIA

Atualmente, mais de 120 ciclotrons para aplicação médicase encontram em operação espalhados pelo mundo. 3 naAustrália.

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PRINCÍPIOS BÁSICOS

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DESCRIÇÃO - 1 Um radiofármaco específico é produzido e

administrado no paciente. Dentro do paciente, um núcleo pai sofre um

decaimento +: 1 próton decai em 1 nêutron, 1 pósitron e um neutrino.

O pósitron encontra um elétron e sofre uma aniquilação.

Dois fótons de 511KeV são emitidos.

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PRINCÍPIOS BÁSICOS - 2

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DESCRIÇÃO - 2

Numa câmara PET, os detectores (cristais cintiladores como na cintilografia!) são construídos em posições opostas.

Os cristais opostos detectam então as chegadas dos dois fótons de 511KeV emitidos em sentidos opostos.

Somente os eventos coincidentes são contados para efeito de geração de imagem.

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OS CRISTAIS DETECTORES

Ao contrário da Cintilografia, onde se usa mais comumente o NaI(Tl), muitos sistemas PET atualmente usam o cristal de germanato de bismuto (Bi4Ge3O12 – BGO).

Suas vantagens são uma maior eficiência para os fótons de 511KeV do PET.

Apesar de sua saída de luz ser de apenas cerca de 12 a 14% do NaI(Tl), o BGO é mais denso e tem e tem um maior peso atômico.

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AS CÂMARAS PETAUSTRÁLIA

Austin & Repatriation Medical Centre

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MAIS CÂMARAS

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O EXAME

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PET - CT

A grande vantagem de PET em relação à cintilografia convencional e aos demais exames de diagnóstico por imagem como Tomografia Computadorizada,

Ressonância e Ultra-som, é que o método é capaz de detectar com enorme precocidade mínimas

áreas de tumor (até 4 mm) que não podem ser vistas nos demais exames, senão tardiamente, quando o tumor já apresenta grandes dimensões e portanto

maior gravidade para o paciente.

Apesar das imagens de PET serem altamente informativas da presença do tumor, muitas vezes não

se consegue identificar com precisão a localização das mesmas em um determinado órgão. Os aparelhos de PET de última geração foram portanto concebidos

híbridos, isto é, com a associação em um mesmo equipamento, do PET que é chamado de um método metabólico com um tomógrafo convencional (CT) que

é um método morfológico. Tal associação (PET + CT = PET-CT) permite então que se localize com grande

precocidade e com alta precisão as pequenas lesões tumorais.

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Carcinoma PulmonarCOMPARAÇÃO ENTRE

IMAGENS

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Cintilografia - carcinoma

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PET - carcinoma

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CINTILADORES NA INDÚSTRIA A detecção de radiação por cristais

cintiladores possibilita uma série de aplicações na indústria.

Alguns exemplos são medidas de densidade e nível em vários ramos, como indústria petroquímica e siderúrgica.

Nestes casos, os cintiladores plásticos, por suas características e versatilidade são dos mais utilizados.

Porém, as câmaras de ionização e os bons e velhos Geigers têm suas aplicações ainda.

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MEDIDORES DE NÍVEL Linha FiberFlex Ohmart-Vega

1. Uma fonte selada emite radiação em umtanque cujo nível se precisa medir.2. Detectores de radiação colocados no lado oposto captam a radiação emitida.3. Se o tanque está cheio, a radiação é atenuada e absorvida e a quantidade que chega ao detector é menor.4. Caso o tanque esteja vazio, chega mais radiação ao detector.5. Os sinais são processados e interpretados de acordo com as necessidades específicas de cada processo industrial.

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SOFISTICAÇÕES

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COMPARANDO

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ELETRÔNICA “La electrónica GEN2000ä tiene

aprobaciones para aplicaciones en lugares peligrosos.”Carcaza Compacta de Aluminio Vaciado· La carcaza de aluminio vaciado es ligera y compacta· Protegida con un acabado exterior recubierto con pinturaepóxicaElectrónica Modular· Las tarjetas electrónicas son compactas y modulares· Fácil mantenimiento· El diseño incorpora la tecnología de componentes demontaje superficial para mejorar su resistencia a lavibración.Las Salidas Incluyen:- 4 - 20 mA CD con Protocolo de Comunicación HART®- Protocolo Digital Foundation Fieldbus- Salida de frecuencia para el SmartPro, ProPac o elprocesador remoto HART® (RHP).

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CINTILADOR PLÁSTICO SÓLIDO

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APLICAÇÕES

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MEDIDA DE DENSIDADE

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APLICAÇÕES ESPECIAISTubo Foto Multiplicador de Alta SensibilidadUn tubo foto multiplicador de alta sensibilidad es usado para aprovechar totalmente las ventajas del desempeño del cristal sintético de centelleo.

Cristal Sintético de Centelleo de Alta DurabilidadLos cristales sintéticos de centelleo se usan en lugar de los antiguos cristales de yoduro de sodio para proporcionar un alto desempeño con una mejor protección contra la vibración, humedad y cambios de temperatura.

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AS FONTESOs parâmetros que variam são:

Tipo de Fonte, atividade e tipo de radiação.

Para materiais de grande espessura e dimensões,

utiliza-se fontes de maior atividade; Ra-226, Co-60 e

Cs-137 (1 a 5 Curie).

Para materiais de baixa densidade, como medidores

de latas, espessuras de papel, pesagem de cigarros e

detectores de fumaça, utiliza-se o Am-241 e o Sr-90

( 100 a 300 mCi)

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BLINDAGEM AS BLINDAGENS DEVEM SER TOTALMENTE

AUTOMATIZADAS PARA OPERAÇÃO REMOTA, COM FECHAMENTO AUTOMÁTICO EM CASO DE FALHA.

DEVEM SER Á PROVA DE FOGO E SUPORTAREM TEMPERATURAS DE ATÉ 800°C.

DEVEM SER EXTREMAMENTE RESISTENTES, APRESENTANDO OPERAÇÃO SEGURA APÓS UMA QUEDA DE 9,1 METROS, IMPEDINDO QUE O OBTURADOR TRAVE NA POSIÇÃO ABERTA.

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V&M TUBES (Mannesmann) Medidor de espessura, fonte de cobalto.

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V&M TUBES (Mannesmann)

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V&M TUBES (Mannesmann)

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Bibliografia1. Guia Prático em Medicina Nuclear: a Instrumentação, Amaury Castro Jr., Guilherme

Rossi e Renato Dimenstein, Ed. SENAC.2. Radiações ionizantes para médicos, físicos e leigos, Antônio Renato Biral, Ed. Insular.3. The Essential Physics of Medical Imaging, Bushberg, Seibert, Leidholdt e Boone, Ed.

Lippincott Williams & Wilkins.4. Química Nuclear, revista eletrônica, UFSC, site http://quark.qmc.ufsc.br/qmcweb/ em

26/10/04.5. Disciplina Instrumentação Nuclear ministrada pelo Professor Doutor Clemente

Cardoso Silva, Departamento de Engenharia Nuclear, UFMG, site http://cctn.nuclear.ufmg.br/instrumentacao/ em 26/10/04.

6. Fundamentos de Radiodiagnósticos por Imagem, UFRGS, site http://www.if.ufrgs.br/ast/med/imagens/node1.htm em 26/10/04.

7. IPEN (Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares), site http://www.ipen.br/ acessado em 26/10/04.

8. Disciplina Radiofármacos ministrada pelo Professor Doutor Valbert do Nascimento Cardoso, Departamento de Engenharia Nuclear, UFMG.

9. Tabela de Nuclídeos, site http://atom.kaeri.re.kr/cgi-bin/decay?Mo-99+B- em 31/10/04.10. Home page do Professor Osvaldo Sampaio, Médico Especialista em Medicina

Nuclear, Mestre e Professor da UCB, site http://www.osvaldo.med.br/ em 31/10/04.11. Radioproteção e Dosimetria: Fundamentos, Luiz Tauhata, Ivan P. A. Salati, Renato Di

Prinzio e Antonieta R. Di Prinzio, IRD, CNEN. Baixei na internete, site http://www.ird.gov.br/tauhata/FundamentosCORv5.pdf (ou http://www.ird.gov.br/ e procurar no site) em 08/08/2004.

12. Centro de Medicina Nuclear do ABC, site http://www.cmnabc.com.br/home.htm em 31/10/04.

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Bibliografia 213. Austin & Repatriation Medical Centre, centro médico da Austrália, site

http://www.petnm.unimelb.edu.au/ em 10/11/04.

14. Sociedade Espanhola de Medicina Nuclear, site http://www.semn.es/ em 18/11/04.

15. Ohmart-Vega fabricante de produtos para processos industriais, site http://www.ohmartvega.com/ acessado em 20/11/2005.

16. Relatório da Companhia V&M TUBES DO BRASIL, sobre a utilização de fontes em áreas de produção: SRW.IMC.ACIARA, Lingotamento Contínuo, emitido pela CNEN/MG.