Sintonize na Radiologia: Medicina nuclear

HISTORIA DA RADIOLOGIA

INTRODUÇÃO
Em 8 de novembro de 1895, um professor de Física teórica, o Doutor Wilhelm Conrad Roentgen , descobriu os raios X, em Wurzburg (Alemanha) , a partir de experiências com ampolas de Hittorf (Johann Wilhelm Hittorf - físico alemão) e Crookes( William Crookes- físico e químico inglês). Ao anoitecer do dia 8 de novembro de 1895, Roentgen escolheu um dos tubos Hittorf- Crookes de que dispunha em uma estante de seu laboratório, recobriu-o, com cuidado, usando uma cartolina preta , escureceu totalmente o laboratório e ligou o tubo aos eletrodos da bobina de Ruhmkorff. Ao passar a corrente de alta tensão através do tubo, verificou que nenhuma luz visível atravessara a cartolina preta que o revestia. Preparava-se para interromper a corrente de alta tensão quando percebeu que, a cerca de 1 metro do tubo, havia uma luz fraca. Sem entender o que se passava, Roentgen acendeu um fósforo e, com surpresa, verificou que a forma da misteriosa luz era um pequeno écran de platinocianeto de bário deixado sobre um banco. Roentgen sabia que a luz do écran não provinha dos raios catódicos e que pela distância , seria ela algum tipo de radiação. Sem saber qual a radiação, deu-lhe o nome de raios X.

Em 23 de janeiro de 1896, Roentgen proferiu a primeira e única conferência científica a respeito de sua descoberta, na Sociedade Físico- Médica de Wurzburg. Nessa conferência, fez a radiografia da mão do anatomista Albert von Koelliker. Em 1901, recebeu o prêmio Nobel de Física pela descoberta. Os instrumentos reunidos por Roentgen e pelos primeiros eletrorradiologistas (operadores de raios x) resultaram em uma cadeia emissora de raios X de baixo rendimento (1 a 2mA), fazendo com que a radiografia da mão necessitasse de vários minutos de exposição, e a do crânio, cerca de 1 hora. Adaptação da descoberta de Roentgen para fins médicos foi feita por eletrorradiologistas e engenheiros.

Ambrose e Hounsfield, em 1972 apresentaram um novo método de utilização da radiação para medir descontinuidade de densidades, obtendo imagens, inicialmente do cérebro, com finalidades diagnósticas. Nesse método cujo desenvolvimento transcorria há 10 anos, seriam feitas diversas medidas de transmissão dos fótons de raios X , em multiplos ângulos e, a partir desses valores, os coeficientes de absorção pelos diversos tecidos seriam calculados pelo computador e apresentados em uma tela como pontos luminosos, variando do branco ao preto, com tonalidades internediárias de cinza. Os pontos formariam uma imagem correspondende á seção axial do cérebro, que poderia ser estudada ou fotografada para avaliação posterior. Hounsfield acreditava que um feixe de raios X continha mais informações do que aquela que seria possivel capturar com o filme, e pensou que um computador talves pudesse ajudar a obtê-las.
A Tomografia Computadorizada médica começa a desenvolver-se nos anos de 1960, de forma lenta, por falta de apoio matemático. A mais prematura demonstração foi feita pelo neurologista William Oldendorf, que, em 1961, construiu manualmente um sistema de construção de uma seção transversal de um objeto constituído de argolas de ferro e aluminio. Embora inventivo, o estudo experimental usou um método considerado tosco de uma retroprojeção simples. O invento resultante, patenteado, era considerado impraticável porque necessitava de extensa análise.
A contribuição matemática fundamental para o problema da reconstrução foi feita em 1963 e 1964, por Allan Cormack, físico e matemático. Ele estudava a distribuição dos coeficientes de atenuação do corpo para que o tratamento por radioterapia pudesse ser bem direcionado para tumor-alvo. Além disso, também estava desenvolvendo um algoritmo matemático para reconstrução trimensional da distribuição da concentração de radionuclídeos a partir dos dados coletados de um equipamento de "câmara- pósitron", desenvolvido em 1962.
Nesse momento surge a figura de Hounsfield (Fig- 2.5). Engenheiro, experiente com radares, particularmente interessado em computadores, e com total liberdade da EMI para realizar suas pesquisas, foi o criador do primeiro computador totalmente transistorizado da Inglaterra. E já tinha idéias de estudar o interior de objetos tridimensionais a partir da rconstrução obtida pela absorção heterogênea de radiação pelos diferentes componentes. Criou o protótipo e inicialmente, usou uma fonte de amerício- 241, emissora de raios gama. O tempo de aquisição da imagem foi de 9 dias, e o computador levou 150 minutos para processar uma simples imagem. A seguir, Hounsfield (Fig-2.6) adquiriu um tubo e uma gerador de raios X, provavelmente porque os raios X tinham suas propriedades bem conhecidas, sendo uma fonte confiável de informação. Assim, o tempo de aquisição das imagens foi reduzido para 9 horas.

Após várias imagens experimentais com peças e animais, foi feita a primeira imagem diagnóstica, em uma paciente, selecionada pelo Drº Ambrose, com suspeita de tumor, no lobo frontal esquerdo, ainda não confirmado, a imagem obtida, mostrando a lesão causou euforia em Hounsfield e na equipe. Essas primeiras imagens foram monstradas no Congresso Anual do British Institute of Radiology, em 20 de abril de 1972. As reações foram de empolgação. Curiosamente, Hounsfield havia mostrado imagens seccionais de peças de cadáveres e de animais no congresso europeu realizado em Amsterdã no ano anterior, sem despertar nenhum interesse. A comunidade médica ali reunida não precebeu nem teve noção da revolução que se aproximava.
Em 1973, após 18 meses de uso do primeiro equipamento construído com finalidade clínica, Hounsfield e Ambrose apresentaram os resultados e sua experiência em artigos publicados.
O primeiro tomógrafo do Brasil foi instalado em São Paulo, no Hospital da Real e Benemérita Sociedade Portuguesa de Beneficiência, em 1977. Logo depois, o primeiro aparelho do Rio de Janeiro iniciou funcionamento, em 28 de julho de 1977, na Santa Casa da Misericórdia. A tecnologia não parou de evoluir, criando os aparelhos chamados de segunda, terceira e quarta gerações, os modelos helicoidais, cada vez mais rápidos, com imagem mais refinada, tempo de realização do exame mais curto e custo de produção menor, reduzindo acentuadamente os preços dos equipamentos e dos exames. Atualmente já existem, na prática médica , os tomógrafos multidetectores de 64,128 e 320 canais, o que transformou o estudo cardíaco pela radiologia. Esses exames fazem os exames em apnéia de aproximadamente 6 segundos. Surgindo em um momento no qual se pensava que a tomografia computadorizada não tinha mais pra onde evoluir, a aquisição volumétrica foi patenteada em 1976 e, em junho de 1980, imagens tridimensionais com resolução de 1.200x1.200 pixels foram obtidas e exibidas quase em tempo real.

Medicina nuclear

A Medicina Nuclear é uma especialidade médica relacionada à Imagiologia que se ocupa das técnicas de imagem, diagnóstico e terapêutica utilizando partículas ou nuclídeos radioactivos.

"A Medicina Nuclear está para a Fisiologia como a Radiologia para a Anatomia". A Medicina Nuclear permite observar o estado fisiológico dos tecidos de forma não invasiva, através da marcação de moléculas participantes nesses processos fisiológicos com isótopos radioactivos. Estes, denunciam sua localização por emitirem radiação nuclear (onda eletromagnética de comprimento de 0,01nm a 1nm = espectro dos raios gama). A detecção localizada de muitos fótons gama com uma câmara gama permite formar imagens ou filmes que informem acerca do estado funcional dos órgãos. A maioria das técnicas usa ligações covalentes ou iónicas entre os elementos radioactivos e as substâncias alvo, mas hoje já existem marcadores mais sofisticados, como o uso de anticorpos específicos para determinada proteína, marcados radioactivamente. A emissão de partículas beta ou alfa, que possuem alta energia, pode ser útil do ponto de vista terapêutico, para destruir células ou estruturas indesejáveis mas não formam imagem.

Centros de Medicina Nuclear existem em regra apenas nos hospitais centrais, ou em clínicas privadas.

Tipos de Radiação Utilizados

1. Partícula Beta: consiste num Elétron, podendo portanto ser utilizado em terapia como por exemplo no tratamento de hipertiroidismo e do cancro da tiroideia, doença de Plummer, através do uso do Iodo-131 (terapêutica com Iodo radioactivo).

1. Posítron: é a antipartícula do elétron. Consiste num "elétron" de carga positiva. É o tipo de radiação utilizada nos exames de PET (Positron Emission Tomography - Tomografia por Emissão de Posítrons). O principal radiofármaco utilizado nesse tipo de exame é o FDG (Glicose marcada com Fluor-18).

1. Radiação Gama: é um fóton, ou seja, energia (onda eletromagnética). Os raios gama têm origem nos núcleos atómicos, e são utilizados na grande maioria dos exames em medicina nuclear. Os raios gama são detectados por um equipamento apropriado, a Câmara Gama. O principal radionuclídeo emissor de radiação gama utilizado em medicina nuclear é o Tecnécio.

Tipos de Radiofármacos Utilizados

Um radiofármaco incorpora dois componentes. Um radionuclídeo, ou seja, uma substância com propriedades físicas adequadas ao procedimento desejado (partícula emissora de radiação beta, para terapêutica; ou partícula emissora de radiação gama, para diagnóstico) e uma vector fisiológico, isto é, uma molécula orgânica com fixação preferencial em determinado tecido ou órgão. Essencialmente, os radionuclídeos são a parte radioactiva dos radiofármacos. Mas estes também possuem uma molécula (não radioactiva) que se liga ao radionuclídeo (marcação radioactiva) e o conduz para esse órgão ou estrutura que se pretende estudar.

* Tecnécio-99-metaestável: é um radionuclídeo artificial, criado pelo homem. Tem vida-média de aproximadamente 6 horas, isto é, a sua Actividade, ou "quantidade de radioactividade" reduz-se para metade a cada 6 horas. Emite um fóton gama com 140.511keV de energia, ideal para a Câmara Gama. É muito reactivo quimicamente, reagindo com muitos tipos de moléculas orgânicas. Esta grande versatilidade química permite que hoje em dia a grande maioria dos estudos em Medicina Nuclear sejam efectuados com base no uso de radiofármacos Tecneciados.

* Iodo-123 ou Iodo-131: importantes no estudo da Tiroideia. Têm emissão de radiação gama e beta, respectivamente. Semi-vida de 8 dias para o I131, 13 horas para o I123.

* Tálio-201: tem propriedades químicas semelhantes ao Potássio, tendo sido utilizado durante muitos anos para imagiologia cardíaca (integrava a bomba de sódio-potássio). Os seus fótons gama têm energias baixas, mas as imagens eram menos nítidas e a sua interpretação mais complexa. Semi-vida de 3 dias. Actualmente os estudos com Tálio-201 têm caído em desuso, face ao aparecimento de novos radiofármacos marcados com Tc-99m.

* Gálio-67: tem propriedades semelhantes ao ião Ferro. É um emissor gama de média energia e apresenta semi-vida de 3 dias. É utilizado em estudos de Infecção e em Oncologia.

* Índio-111: semi-vida 3 dias. É um emissor de radiação gama de média energia.

* Xénon-133 e Crípton-81m: gases nobres radioactivos que podem ser usados na cintigrafia de ventilação pulmonar. No entanto, a maior parte dos estudos de ventilação pulmonar são feitos com um aerossol marcado com Tc-99m.

* Flúor-18: emite positrões. É usado no exame PET.

Utilidade e Risco

A importância deste tipo de exames tem merecido cada vez mais reconhecimento. A principal limitação à maior utilização da medicina nuclear é o custo. No entanto é impossível observar muitos processos fisiológicos de forma não invasiva sem a Medicina Nuclear. A quantidade de radiação que o paciente recebe num exame de medicina nuclear é menor que a radiação recebida numa radiografia ou uma Tomografia Axial Computadorizada que visualize as mesmas estruturas. A quantidade de substância estranha é normalmente tão baixa que não há perigo de interferir significativamente com os processos fisiológicos normais. Os casos mais graves são muitas vezes os casos de hipersensibilidade (alergia) com choque anafilático do doente em reacção ao agente químico estranho.

Sistema Nervoso Central: Cintilografia Cerebral

* Cintigrafia de Perfusão Cerebral: avalia a perfusão sanguínea das várias regiões do cérebro. É injectado um radionuclídeo lipofílico no sangue do paciente, que seja capaz de atravessar a Barreira hematoencefálica. Ele é depois integrado nas membranas celulares dos neurónios. É usado para indicar lesões causadas por enfartes - AVCs, ou para descobrir artérias parcialmente obstruídas que tenham um risco de enfartes futuros.

Endocrinologia

* Cintigrafia da Tireoide: A principal aplicação da Medicina Nuclear nesta área é o diagnóstico e terapia do Carcinoma bem diferenciado da Tireoide. As células normais da Tireoide assim como as do carcinoma bem diferenciado desse órgão, concentram o Iodo até concentrações muito superiores a outros órgãos, uma vez que o Iodo é uma parte importante das hormonas produzidas nessa glândula, a T3 e a T4. Este facto permite usar os isótopos radioactivos do Iodo, o I-123 (preferido porque tem semi-vida curta, energia mais adequada às Câmaras Gama e ausência de emissão beta, mas muito mais caro) e o I-131 para formar imagens funcionais da Tiroideia.

* Terapia com I-131: O I-131 pode além disso ser usado para terapia do carcinoma bem diferenciado da tiroideia. Em muito altas concentrações, a emissão de partículas beta pelos radionúclidos destrói as células ao redor. Uma vez que a Tiroideia concentra muitas vezes mais o ião que os outros órgãos, é ela o órgão alvo. Esta terapia é usada após tireoidectomia para eliminar focos de metástase do cancro. É feita terapia de substituição das hormonas tiroideias (são ingeridas regularmente sob a forma de medicamento).

* Cintigrafia Corporal com 123I-MIBG: é uma técnica de estudo dos tumores neuroendócrinos. O radiofármaco utilizado, metaiodobenzilguanidina-Iodo-123, um análogo da guanetidina que é captada para os grânulos cromafins das células neuroendócrinas. São indicações para este exame a suspeita de feocromocitoma, tumores carcinóides neuroblastoma pediátrico, carcinoma medular da Tiroideia e outras neoplasias derivadas da crista neural. O 123I-MIBG também é usado, em maiores concentrações, na terapia de algumas destas condições.

* Cintigrafia do Córtex das Suprarrenais com 131I-Iodocolesterol: têm afinidade para o córtex da glândula supra-renal. Utilizado no diagnóstico de Síndrome de Cushing, hiperaldosteronismo e hiperandrogenismo. Detecta lesões da supra-renal.

* Cintigrafia das Paratiroideias: permite avaliar a funcionalidade das glândulas paratiroideias. É preparado um Radiofármaco com afinidade para estas glândulas (geralmente o 99mTc-sestaMIBI ou o 99mTc-Tetrofosmina) que é depois administrado ao paciente por via endovenosa. São realizadas duas séries de imagens: umas cerca de 15min após a injecção, que permite a visualização das glândulas paratiroideias, bem como a glândula tiroideia; outras cerca de 2h após a injecção, onde já não é suposto visualizar as glândulas paratiroideias, nem a glândula tiroideia. A ideia é averiguar sobre o "washout" do radiofármaco. Em casos de Adenoma das Paratiroideias, continua a visualizar-se actividade nas glândulas paratiroideias, mesmo 2h após a administração do radiofármaco. Por vezes é exigido que este exame seja comparado com uma Cintigrafia da Tiroideia.

Pneumologia: Cintigrafia Pulmonar

Cintigrafia de Perfusão e Ventilação: são duas técnicas que devem ser executadas sempre que possível (frequentemente de emergência). É o principal método de avaliação da grave condição potencialmente mortal que é a tromboembolia pulmonar. A parte de perfusão é uma avaliação do fluxo sanguíneo por todo o pulmão, ou seja, se há obstruções nos vasos, como em casos de tromboembolia pulmonar. Ela é efectuada pela injecção de aglomerados de albumina marcados com tecnécio-99m no sangue. Qualquer área que não seja irrigada ficará pálida (zona fria) na imagem obtida. A cintigrafia de ventilação indica as áreas do pulmão que ventilam convenientemente. Ela é feita pela inalação de marcadores radioactivos gasosos ou sob a forma de aerossóis, como isótopos de gases nobres radioactivos ou microparticulas marcadas com tecnécio (technegas). O resultado do exame vem da comparação entre as zonas frias (pouco radioactivas) da perfusão e as da ventilação. Se houver grandes e múltiplas defeitos de perfusão não consonantes com áreas de defeitos de ventilação, é provável o diagnóstico de tromboembolismo pulmonar. De outro modo poderá haver obstrução de um brônquio ou bronquíolo (apenas zona fria na ventilação), ou outras condições.

Cardiologia Nuclear

* Angiografia de radionuclídeos de Equilíbrio (ARNE): é usada para avaliar a função ventricular, especialmente a do ventrículo esquerdo. O tecnécio-99m é feito reagir quimicamente com a hemoglobina dos eritrócitos é injectado no sangue. Estes eritrócitos marcados espalham-se por todo o sangue da pessoa rapidamente o que torna possível então fazer um filme do batimentos cardíacos a partir das emissões e avaliar a quantidade de sangue que permanece nos ventrículos aquando da sístole e da diástole (cálculo da fracção de ejecção). Estes filmes dão indicações sobre a performance cardíaca em casos de miocardiopatias, valvulopatias e outros.

* Cintigrafia de Perfusão do Miocárdio em Esforço e em Repouso: é indicada para avaliar doentes com enfartes do miocárdio prévios, dispneia de esforço, ou angina pectoris. É feito um estudo por SPECT ou Tomografia Computorizada de Emissão de Fótons Simples. Basicamente a câmara gama roda e tira imagens de várias posições, que o computador então reconstrói em imagens 3D. São usados os compostos Tálio-201 (um análogo do ião Potássio, K+, em cujo transportador os miócitos são ricos), 99mTc-Tetrofosmina (absorvida pelas células ricas em mitocôndrias, como os miócitos) ou 99mTc-SestaMIBI, todos absorvidos pelas células do miocárdio (se houver fluxo sanguíneo próximo). São efectuadas duas medições da radioactividade: em repouso e em esforço máximo. Se houver zona fria ou de radioactividade muito reduzida em ambas as situações, haverá apenas tecido fibroso derivado de um enfarte prévio nesse ponto do coração (já não existem miócitos); se houver zona fria em esforço, mas não em repouso, então deverá haver limitações ao fluxo sanguíneo para essa região, ou seja ele é suficiente para o repouso mas a artéria está obstruída parcialmente e quando há vasodilatação devido ao esforço, o volume nas outras artérias desobstruídas aumenta muito mais (porque num tubo o aumento do raio de 2 para 3 mm corresponde a muito mais volume extra que de 1 para 2mm)- logo essa área está com menos radioactividade comparativamente.

* Estudo de Viabilidade do Miocárdio (Repouso sob Nitroglicerina): é um estudo idêntico à Cintigrafia de Perfusão do Miocárdio, sendo apenas realizado o estudo em Repouso. A injecção do Radiofármaco é precedida pela administração oral de um comprimido de Nitroglicerina. Desta forma, é obtida uma imagem do coração em condições óptimas de fluxo sanguíneo. Desta forma, todas as células viáveis (vivas) terão acesso à irrigação coronária.

Nefrologia Nuclear

* Cintigrafia Renal com 99mTc-DMSA: o Parênquima do Rim é estudado com a molécula DMSA (ácido dimercaptosuccinico) que é feita reagir in vitro com Tecnécio-99m radioactivo. O DMSA-Tc99m é injectado no sangue do paciente, de onde é simultaneamente filtrado, reabsorvido e secretado a nível glomerular, e do Tubo Contornado Proximal. O fármaco fica na sua maioria localizado no Córtex renal desde que este esteja funcional e capaz de filtrar, reabsorver e secretar. As zonas frias (pálidas) de pouca actividade radioactiva obtidas no filme corresponderão assim a zonas do córtex do Rim que estejam em insuficiência ou não estejam a funcionar a 100%. Este método tem sensibilidade maior que a Ecografia para detecção de pielonefrites, malformações ou cicatrizes, nomeadamente em Pediatria.

* Cintigrafia Renal com 99mTc-DTPA: o DTPA, mesmo acoplado ao tecnécio, é quase totalmente eliminado por filtração glomerular sem quase nenhuma secreção ou reabsorção. É uma técnica de avaliação do Glomérulo Renal e sua capacidade de filtração efectiva, nomeadamente das Glomerulopatias.

* Renograma Basal com 99mTc-MAG3: o 99mTc-MAG3 ou mercaptoacetiltriglicina-99mTc é eliminada principalmente por secreção tubular. A sua rápida excreção permite a avaliação não só dessa função renal mas também da perfusão, e integridade do sistema colector. É usada na monitorização da insuficiência renal, obstrução dos canais colectores e refluxo de urina.

* Renograma com prova diurética: usado no diagnóstico diferencials entre a obstrução das vias urinárias, nomeadamente por cálculos ("pedra dos rins"), e a Estase funcional dessas vias. A administração de um diurético como a furosemida acelera a excreção de urina pelo rim. Qualquer dificuldade de micção que não seja obstrução mecânica das vias pode ser distinguido aumentando suficientemente o volume de urina secretada pelos rins. Se houver obstrução mecânica o radiofármaco na urina se concentrará proximalmente ao ponto bem definido da obstrução, e pouco ou nenhum passará. Se for estase funcional (e.g. se o músculo do ureter não propelir a urina), o aumento de volume será suficiente para fazer avançar a urina nas vias por si mesmo, e o radiofármaco ocupará toda a via urinária.

* Renograma com Captopril: é usada como teste de detecção de hipertensão arterial devido a estenose (causada pela aterosclerose ou placa de colesterol) da artéria renal. É administrado Captopril, um inibidor da enzima conversora da angiotensina, que tem o efeito de diminuir a perfusão (fluxo sanguíneo) renal. O radiofármaco utilizado é o 99mTc-DTPA. Se a radioactividade vinda do rim diminuir consideravelmente, a artéria correspondente já deveria estar estenosada antes da vasocontrição devida ao captopril (porque um tubo de 3mm que diminui para 2 perde muito menos volume que um de 2 que diminui para 1mm).

* Cistocintigrafia Directa ou Indirecta: é usada no diagnóstico do refluxo vesico-ureteral (da bexiga de volta ao ureter) da urina. Há dois tipos. Na cistocintigrafia directa, o doente é cateterizado (tubo colocado no ureta) e a solução radioactiva é introduzida na bexiga. Na indirecta o rádiofarmaco é injectado no sangue e as imagens feitas aquando do percurso da urina radioactiva pelas vias urinárias inferiores. Em qualquer caso, o imagiologista verifica se há refluxo da urina radioactiva.

Osteoarticular

* Cintifragia Óssea de Corpo Inteiro: é usada São usados derivados de disfosfatos resistentes às enzimas fosfatases, quelados com Tecnécio-99m como o 99mTc-metilenodifosfonato (99mTc-MDP) e o 99mTc-hidroximetilenodifosfonato (99mTc-HMDP), os quais são injectados no sangue. Rapidamente fixam-se com cálcio ao mineral apatite do osso. Uma vez que os processos de cristalização normais dos sais de cálcio e fosfato no osso são os mesmos da fixação do radiofármaco, esta técnica permite detectar áreas de grande ou insuficiente formação de mineral dentro dos ossos. Assim detectam-se áreas frias ou hipofixantes, com pouca radioactividade, que correspondem a grande actividade destruidora de osso como a osteoclástica ou baixa actividade geradora de osso como a osteoblástica. Causas possíveis de hipofixação são a necrose óssea (por isquémia, enfarte ou infecção-osteomielite), isquémia por anemia falciforme, ou metástases agressivas. É esta última a indicação mais importante, uma vez que permite detectar lesões causadas por metástases de cancros de outros órgãos ou do próprio osso muito mais precocemente que o raio-x, e permite fazer o estadiamento da neoplasia. Os cancros que mais frequentemente metastizam para o osso são os da próstata, mama e pulmão.

* Cintilografia Óssea com estudo de três fases

* Estudo Ósseo Tomográfico (complementar)