1 – Conceitos gerais sobre Radioatividade:

Os elementos naturais simples são formados por átomos. Cada átomo possui uma parte central chamada núcleo, composto por partículas com o nome genérico de núcleons. Há dois tipos de partículas nucleares: as que possuem carga elétrica positiva, denominadas prótons; e as que não possuem carga (eletricamente neutras) que são chamadas nêutrons. Fora do núcleo, e gravitando em seu redor, estão os elétrons, que são partículas com carga negativa. O número de prótons do núcleo e o número de elétrons nas órbitas são iguais, o que faz com que o átomo seja eletricamente neutro. A quantidade de prótons do núcleo é denominada número atômico, e designado pela letra Z. O número atômico (Z) expressa a totalidade da carga elétrica positiva do núcleo e é único para cada elemento. é ele quem determina as características químicas do elemento.
A quantidade de nêutrons existente no átomo é designada pela letra N. A soma do número de prótons com o número de nêutrons de um núcleo atômico é chamada número de massa, ou massa atômica, e designada pela letra A. A = Z+N. O número de massa confere as características físicas de um determinado elemento.

Elementos com igual número atômico (Z) podem ter diferentes números de massa (A). Isso acontece quando os elementos têm núcleos com a mesma quantidade de prótons mas com quantidades diferentes de nêutrons. A esses elementos se dá o nome de isótopos. Por exemplo, o hidrogênio tem três isótopos: 1H , 2H, e 3H, todos com só um próton e, portanto, com igual Z e, por isso, com igual comportamento químico, mas todos têm diferentes números de massa (A) porque o primeiro não tem nenhum nêutron, o segundo possui um nêutron e o terceiro conta com dois nêutrons. A diferença do valor de A confere a cada isótopo do hidrogênio propriedades físicas distintas, por exemplo, o H3 é instável e se desintegra emitindo radiações, e por isso é chamado de radioisótopo. A explicação deixa claro que radioisótopo é todo isótopo de um elemento capaz de emitir radiações.

Cada radioisótopo se caracteriza pela velocidade com que se desintegra. O período de semidesintegração ou tempo médio, ou meia-vida (expresso pelo símbolo T ½) é o tempo que o número de átomos do radioisótopo se reduz à metade em consequência da desintegração. A atividade de um radioisótopo é definida pelo número de desintegrações que ocorrem a cada segundo e é medida por unidades de atividade, o Curie (Ci) e o Becquerel (Bq).

Existem três tipos de radiações que os radioisótopos podem emitir e são elas:

a) a partícula Alfa composta por núcleos de Hélio, formada por dois prótons e dois nêutrons, portanto com uma grande massa e, por isso, com pouco alcance (penetração), que, por exemplo, no ar não passa de 3 a 8 cm. Devido a pouca penetração da partícula Alfa, os isótopos emissores desse tipo de radiação, não têm utilidade diagnóstica. Eles não representam perigo quando são fontes de radiação situadas fora do corpo mas, são perigosos como fontes internas porque as partículas Alfa, ao serem absorvidas, produzem intensa ionização, um fenômeno físico que leva à produção de efeitos biológicos indesejáveis;

b) a partícula Beta, cuja massa é aproximadamente 8.000 vezes inferior à massa da partícula Alfa, e, por isso, Beta tem maior alcance que Alfa. Embora mais penetrantes que a partícula Alfa, as partículas Beta são detidas por poucos milímetros de alumínio ou de tecido orgânico. A incapacidade de Beta atravessar os tecidos a torna sem utilidade no diagnóstico por imagens. Sua utilidade diagnóstica está no campo da radioimuno-análise no qual o principal isótopo utilizado é o iodo 125 (125I), cuja utilidade médica são as medidas necessárias à investigação de dosagens hormonais e na terapia.

Assim a pouca penetração das partículas Beta, e a consequente ionização que resulta de sua absorção, fundamenta a utilização dos elementos emissores de Beta no setor de terapia onde são usados como fontes abertas de radiação – como o Fósforo 32 (32P), e, também, como fontes internas de irradiação – como do Samário 153 (153Sm), o Estrôncio 89 (89Sr) e o Iodo 131 (131I).

c) as radiações Gama, são emissões de natureza eletromagnética, isto é, são fótons com massa desprezível e sem carga elétrica; essas duas características conferem à radiação Gama uma menor possibilidade de interação com a matéria quando comparada à capacidade de interação das partículas Alfa e Beta. Assim a radiação Gama tem menor capacidade de ionização, fato que, aliado a sua alta energia, permite que ela percorra trajetórias longas e atravesse grandes espessuras de matéria antes de consumir sua energia. Seu alto poder de penetração exige blindagens (geralmente de chumbo) para detê-las. A Medicina Nuclear utiliza as radiações Gama para a obtenção das imagens. Os isótopos emissores de Gama de uso mais frequente são o Tecnécio 99m (99mTc), o Tálio 201 (201Tl), o Índio 111 (111In), o Iodo 131 (131I) e o Gálio 67 (67Ga). A capacidade da radiação Gama de atravessar os tecidos faz com que ela possa ser captada no exterior do corpo e fornecer, assim, informações sobre a localização do isótopo emissor, fundamento do diagnóstico cintilográfico.

Do exposto, fica evidente que a Medicina Nuclear utiliza isótopos radioativos emissores de radiação Gama para o diagnóstico por imagens e usa os isótopos emissores de partículas Betas para a investigação laboratorial ou para terapia com radioisótopos.

A radiação Gama é o fundamento para a obtenção das imagens na Medicina Nuclear porque se assemelha aos raios X, diferindo deles por sua origem nuclear e por ter maior poder de penetração. Quando um isótopo emissor de Gama é administrado e se localiza no interior do corpo de uma pessoa, a radiação Gama emitida atravessa os tecidos do corpo e pode ser captada ou registrada no exterior pelas Câmaras Gama que fornecem as imagens chamadas de cintilografias.

A radiação Beta é o fundamento na terapia em Medicina Nuclear porque, ao contrário dos raios Gama, é pouco penetrante e não pode ser detectada no exterior do corpo humano quando administrada a uma pessoa. A radiação Beta só atravessa poucos milímetros de tecidos orgânicos e, ao ser absorvida pelas células, produz efeitos biológicos de varias intensidades, até mesmo levando à morte celular, sendo, portanto, esses efeitos biológicos utilizados com fins terapêuticos.

A radiação Beta também é o fundamento em Medicina Nuclear das medidas laboratoriais com radioisótopos. Hoje existem equipamentos de alta sensibilidade na medida da radioatividade e, por isso, capazes de medir pequeníssimas quantidades de substância radioativas. A utilização de emissores de Beta permitiu o desenvolvimento de técnicas de análise “in vitro” (rádioimuno-análise), sem a necessidade de administrar o radioisótopo aos pacientes. Tais técnicas são usadas para as medidas de substâncias com alta diluição, cujas quantidades não podem ser avaliadas por processo convencionais de medidas. É o caso, por exemplo, da determinação da quantidade de hormônios na circulação sanguínea quando se investigam doenças das glândulas endócrinas.

Os isótopos radioativos ideais para fins diagnósticos por imagem são os que emitem quase exclusivamente radiação Gama, cujo exemplo típico é o Tecnécio (99mTc). Os isótopos ideais para fins terapêuticos são associados à emissão de Beta, cujos exemplos típicos são o Samário 153 (153Sm) e o Iodo 131 (131I). Existem isótopos os quais emitem os dois tipos de radiação e, entre eles, o principal é o iodo 131, (131I), que, por isso, é utilizado tanto em diagnóstico (para a obtenção de imagens da tireoide), como em terapia (para tratar doenças tireoidianas benignas – como o hipertireoidismo por doença de Plummer – e também as doenças malignas – como é o caso das metástases do câncer da glândula tireoidiana ou para ablação do tecido tireoidiano residual). Os isótopos ideais para as medidas in vitro são os emissores de Beta de baixa energia, como é o caso do iodo 125 (125I).

2 – Conceitos básicos aplicáveis às diversas formas de diagnóstico por imagem:

Nos dias atuais a medicina tem, como recurso diagnóstico, uma variedade de procedimentos de investigação por imagens, cujos fundamentos não são do conhecimento dos leigos. Os diversos mecanismos produtores de imagens se caracterizam fundamentalmente por:
1 – Na Radiologia convencional e na da tomografia computadorizada, são utilizadas fontes externas produtoras de raios-X os quais, ao atravessar um organismo, sofrem modificações de acordo com a densidade dos tecidos atravessados para, só então, formar a imagem radiológica;
2 – Na Ecografia as fontes externas produzem ultrassons, cujos ecos se modificam de acordo com os tecidos a estudar e são eles que formam a imagem ultrassonográfica;
3 – Na Ressonância Nuclear Magnética o organismo é submetido a um campo magnético externo cuja ação sobre o organismo determina modificações frente às ondas de radiofrequência para, então, formar a imagem radiológica;
4 – Na Medicina Nuclear, são introduzidos no organismo traçadores radioativos agregados a fármacos específicos que se incorporam a determinados tipos de células e, dessa maneira, o próprio paciente passa a ser o emissor das radiações a serem detectadas para formar a imagem cintilográfica.

3 – Como se faz uma Cintilografia:

A Medicina Nuclear utiliza pequenas quantidades de substâncias radioativas, ou traçadores, para diagnosticar enfermidades por meio de imagens (cintilografias). Nesse caso, os materiais radioativos são administrados “in vivo” e sua distribuição é orientada para determinados órgãos ou tipos celulares.
A distribuição de um traçador no corpo pode ser ditada por características do próprio elemento radioativo, como no caso do iodo 131 (131I), o qual, como o isótopo não-radioativo do iodo, é captado e organificado pela tireoide que o emprega na síntese hormonal.

Outras vezes, o elemento radioativo é administrado depois de ligado a um outro grupo químico, formando um complexo chamado de rádiofarmaco que tem afinidade por determinados órgãos ou tecidos, como no caso dos compostos a base de fosfatos ligados ao Tecnécio 99m que são captados preferencialmente pelos ossos.

Recordemos que:
1 – Uma radiografia médica convencional é uma imagem registrada num filme fotográfico, obtida pela passagem dos raios X através do corpo de uma pessoa. Na radiografia a fonte de radiação está fora do corpo do indivíduo radiografado. (figura 1)

Figura 1 – Esquema do trajeto da radiação numa radiografia

2 – Uma cintilografia convencional é a imagem gravada em um filme ou impressa em um papel fotográfico e obtida pelas radiações produzidas por um isótopo que está no interior do corpo do indivíduo examinado. Na cintilografia, a fonte de radiação está no interior do corpo a cintilografar ou de um órgão a estudar. (figura 2)

Figura 2 – Esquema do trajeto da radiação numa cintilografia

Na imagem cintilográfica, as radiações partem do interior do corpo e são captadas por equipamentos especiais, dotados de um cristal sensível aonde cada radiação que chega produz uma centelha ou cintilação para formar a imagem final, daí o nome cintilografia. O aparelho que registra as radiações é chamado de câmara gama e seu componente principal é a câmara de cintilação, onde se originam informações processadas por um sistema complexo de computação.
As cintilografias são os registros produzidos pela câmara de cintilação os quais, uma vez processados, são convertidos em imagens, conservadas na memória do equipamento, examinadas em um monitor de LED, gravadas em filme ou impressas em papel.