Mapeamento do nível radiométrico e construção de mapa espacial em serviço de medicina nuclear

Nuclear Medicine is a medical modality of therapy and diagnostic imaging using unsealed radioactive sources for its purposes. This routine activity promotes the transit of radioactive sources for the area of installation, beyond the transit of patients injected with radioisotope, which also contribute to raising the radiometric level of environment. As a consequence, it has exposured workers and public individuals to the ionizing radiation. There are protective mechanisms of radiation exposure, personal protective equipments, and measurement planes established in standard measurement at certain points of the environment in order to identify any increase in radiometric levels and \ or contamination, but do not cover the entire space occupied by workers and patients. To accomplish with the individual dose limits established by the National Commission of Nuclear Energy, it is interesting if there is an individualized classification for each Nuclear Medicine service. This work aimed to promote an analysis of the radiometric level distribution across the extent of the Technical Nuclear Medicine Sector of Hospital of the Botucatu Medical School, and produce a spatial map to identify locations with higher exposure rate to the ionizing radiation, can be used as a risk map to assist the Occupationally Exposed Individuals (IOE). To perform the radiometric levels checking it was used a digital Geiger-Muller detector available in the sector, due to its practicality compared to other detectors. Measurements were carried out at four different times for all days of the week, at points strategically established to cover all the installation

Análise da dinâmica e quantificação metabólica de imagens de medicina nuclear na modalidade PET/CT.

A presença da Medicina Nuclear como modalidade de obtenção de imagens médicas é um dos principais procedimentos utilizados hoje nos centros de saúde, tendo como grande vantagem a capacidade de analisar o comportamento metabólico do paciente, traduzindo-se em diagnósticos precoces. Entretanto, sabe-se que a quantificação em Medicina Nuclear é dificultada por diversos fatores, entre os quais estão a correção de atenuação, espalhamento, algoritmos de reconstrução e modelos assumidos. Neste contexto, o principal objetivo deste projeto foi melhorar a acurácia e a precisão na análise de imagens de PET/CT via processos realísticos e bem controlados. Para esse fim, foi proposta a elaboração de uma estrutura modular, a qual está composta por um conjunto de passos consecutivamente interligados começando com a simulação de phantoms antropomórficos 3D para posteriormente gerar as projeções realísticas PET/CT usando a plataforma GATE (com simulação de Monte Carlo), em seguida é aplicada uma etapa de reconstrução de imagens 3D, na sequência as imagens são filtradas (por meio do filtro de Anscombe/Wiener para a redução de ruído Poisson caraterístico deste tipo de imagens) e, segmentadas (baseados na teoria Fuzzy Connectedness). Uma vez definida a região de interesse (ROI) foram produzidas as Curvas de Atividade de Entrada e Resultante requeridas no processo de análise da dinâmica de compartimentos com o qual foi obtida a quantificação do metabolismo do órgão ou estrutura de estudo. Finalmente, de uma maneira semelhante imagens PET/CT reais fornecidas pelo Instituto do Coração (InCor) do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (HC-FMUSP) foram analisadas. Portanto, concluiu-se que a etapa de filtragem tridimensional usando o filtro Anscombe/Wiener foi relevante e de alto impacto no processo de quantificação metabólica e em outras etapas importantes do projeto em geral.

Utilização do mapa espacial de radiação e dose acumulada como ferramenta para otimização de doses em pacientes e trabalhadores nas clínicas de medicina nuclear

This study has as general aim to propose a spatial map of doses as an auxiliary tool in assessing the need for optimization of the workplace in nuclear medicine services. As specific aims, we assessed the workers individual dosimetry; we analyzed the facilities of the nuclear medicine services; and we evaluated environment exposure rates. The research is characterized as a case study, with an exploratory and explanatory nature. It was conducted in three Nuclear Medicine Services, all established in the Northwest of the Paraná State. Results indicated that the evaluated dose rates and workers dosimetry, in all the dependencies of the surveyed services, are within the limits of annual doses. However some exceeded the limits recommended in the standard CNEN-NN 3:01 (2014). It was concluded that the spatial map dose is an important tool for nuclear medicine services because it facilitates the visualization of areas with highest concentration of radiation, and also helps in the constant review of these measures and resources, aiding in the identification of any failures and shortcomings, providing resources to correct any issues and prevent their repetition. The spatial map dose is also important for the regular inspection, evaluating if the radiation protection objectives are being met.

Desenvolvimento de fontes radioativas seladas imobilizadas em resina epóxi para verificação de detectores utilizados em medicina nuclear

Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear)

Modelagem de um sistema de planejamento em radioterapia e medicina nuclear com o uso do código MCNP6

Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear)

Níveis de referência de diagnóstico em procedimentos pediátricos de medicina nuclear

Introdução: A Medicina Nuclear (MN) é uma modalidade imagiológica em grande expansão na atualidade, tornando-se especialmente importante em pediatria. Considerando a elevada radiosensibilidade das crianças, torna-se crucial otimizar os vários procedimentos dentro desta modalidade. Objetivo: Determinar Níveis de Referência de Diagnóstico (NRD’s) para procedimentos de MN Pediátrica num dos centros de excelência nacional e comparar os valores obtidos com a literatura internacional. Material e Métodos: Foi realizada uma análise retrospetiva dos cabeçalhos Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) de Tomografia por Emissão de Positões (PET-CT) disponíveis no Picture Archiving and Communication System (PACS), de modo a recolher os valores de CT Dose Index (CTDIvol-mGy), Dose Length Product (DLP-mGy.cm), atividade administrada, o género, peso, altura e idade foram recolhidos; De modo a obter os valores de dose relativos a outros procedimentos de MN foram analisados documentos em formato papel. Considerando a idade dos doentes foi estabelecida a categorização etária de forma a determinar os NRD’s locais com base no percentil 75 dos valores de dose. Resultados: Os NRD’s para a atividade administrada em recém-nascidos (0 anos) para a Cintigrafia Renal e Cistografia Direta foi de 26MBq (0,70 e 0,69mCi, respetivamente). Na Renocintigrafia, o valor obtido foi 30MBq (0,80mCi). Para o exame de PET-CT corpo inteiro, os NRD’s para a atividade administrada, CTDIvol e DLP, para os 15 anos foi de 296MBq, 3,23mGy e de 396,79mGy.cm, respectivamente. Para a Cintigrafia do esqueleto o valor obtido para os 15 anos foi de 684MBq (17,5mCi). Conclusões: Após a comparação com os resultados publicados em outros estudos verificaram-se algumas diferenças, sendo os valores de NRD locais obtidos acima dos níveis apresentados.

Avaliação cintilográfica de diferentes dosagens de Tecnécio-99m na padronização da perfusão pulmonar em cães da raça Rottweiller

A avaliação da função pulmonar em cães pode ser obtida mediante exames cintilográficos, os quais incluem a injeção de radiofármacos, seguida de radiografias. Neste estudo, foram utilizados 10 cães machos hígidos da raça Rottweiler e radiograficamente normais e soronegativos para dirofilariose, com administração de doses variadas de macroagregado de albumina sérica humana marcados com tecnécio-99m ([99mTc](MAA)). Os resultados foram avaliados qualitativa e quantitativamente, considerando o índice de perfusão pulmonar e sua homogeneidade, sendo dessa maneira visualizado um aumento na homogeneidade da imagem diretamente relacionado ao número de partículas de MAA injetado. Este estudo define os critérios de normalidade e de dosagem na perfusão pulmonar em cães hígidos da raça Rottweiller estabelecidos com a técnica de cintilografia.

Informação da dosimetria individual pelas organizações de saúde

A aplicação das radiações ionizantes na área da medicina tem vindo a crescer desde o século passado. Na área da medicina, existem três especialidades principais que desenvolvem as suas actividades recorrendo à aplicação de radiações ionizantes, no âmbito do diagnóstico e da terapêutica: a Medicina Nuclear, a Radiologia e a Radioterapia. Salienta-se uma quarta área, a Cardiopneumologia quando actua na cardiologia de intervenção. Segundo o Decreto-Lei nº 222/2008, de 17/11, cabe às Organizações de Saúde (OSs) a responsabilidade de assegurar a monitorização individual dos trabalhadores expostos a radiações ionizantes, a monitorização dos locais de trabalho e a vigilância médica dos trabalhadores expostos. No que respeita à monitorização individual dos profissionais, as OSs determinam qual e empresa que procederá ao fornecimento e leitura dos dosímetros, não esquecendo no momento da contratação o Decreto-Lei nº 222/2008, de 17/11, artigo 10, que salienta que a monitorização individual dos trabalhadores da categoria A deve ter uma periodicidade mensal, assim como as leituras de dosimetria individual também devem ser mensais. Todos os profissionais têm o direito de aceder a todos os dados referentes à sua monitorização individual das doses de radiação, incluindo os resultados das medições, individuais ou de área que levaram à estimação das doses recebidas. O objectivo geral deste estudo é verificar se as OSs notificam/informam os profissionais de saúde expostos a radiações ionizantes das leituras de dosimetria individual e com que periodicidade.

Impact of the background region of interest in the relative renal function

Renal scintigraphy with 99mTc-dimercaptosuccinic acid (99mTc-DMSA) is performed with the aim of detect cortical abnormalities related to urinary tract infection and accurately quantify relative renal function (RRF). For this quantitative assessment Nuclear Medicine Technologist should draw regions of interest (ROI) around each kidney (KROI) and peri-renal background (BKG) ROI, although, controversy still exists about BKG-ROI. The aim of this work was to evaluate the effect of the normalization procedure, number and location of BKG-ROI on the RRF in 99mTc-DMSA scintigraphy.

Identificação dos parâmetros técnicos de exposição em exames radiológicos convencionais na região de Lisboa: uma comparação com a referência europeia

Em Portugal não são conhecidos estudos publicados que identifiquem com clareza as distribuições típicas dos valores associados aos parâmetros técnicos de exposição utilizados nos exames radiológicos mais comuns. Este estudo tem como objectivos identificar os parâmetros técnicos utilizados em exames radiológicos convencionais na região de Lisboa e comparar os dados com a referência europeia CEC. Os resultados obtidos evidenciam que nas projecções estudadas existe uma predominância para o uso de termos de exposição acima da recomendação CEC e de valores de potencial da ampola (kV) abaixo da recomendação. Esta investigação sugere a necessidade de fixar os NRD nacionais, e/ou locais, e efectuar as respectivas medições, dado que a optimização da exposição é um mecanismo de controlo fundamental para limitar as exposições desnecessárias dos pacientes às radiações ionizantes. Conclui-se que a nível local (região da Grande Lisboa) existe um desconhecimento da prática radiológica enquadrada nos referenciais europeus de boa prática radiológica. Desconhecendo-se a situação a nível nacional, sugerem-se estudos no sentido de identificar os padrões de prática radiológica a nível do País e de promover a optimização dos procedimentos em radiologia convencional. ABSTRACT - Typical distribution of exposure parameters in plain radiography is unknown in Portugal. This study aims to identify exposure parameters that are being used in plain radiography in Lisbon area and to compare collected data with European references (CEC guidelines). Results show that in the four anatomic regions there is a strong tendency of using exposure times above the European recommendation. We also found that x-ray tube potential values (kV) are below the recommended values from CEC guidelines. This study shows that at a local level (Lisbon region) radiographic practice does not fit with CEC guidelines concerning exposure techniques. We suggest continuing national/local studies with the objective to improve exposure optimization and technical procedures in plain radiography. This study also suggests the need to establish national/local DRL’s and to proceed to effective measurements for exposure optimization.

Contributo para o estabelecimento de níveis de referência de diagnóstico em equipamentos de TC multidetectores

Actualmente a Tomografia Computorizada (TC) é um dos métodos de diagnóstico por imagem que tem uma maior contribuição para a dose de radiação X recebida pelos pacientes. Pretende-se com este estudo avaliar as doses praticadas em TC e contribuir para o estabelecimento de Níveis de Referência de Diagnóstico (NRD) na região da Grande Lisboa, Portugal. Foram efectuadas medições de dose em 5 equipamentos de TC multidetectores, considerando o abdómen como área anatómica de interesse. Recorreu-se a uma câmara de ionização e a um fantoma para obter o índice de dose de TC (CTDI) e o produto dose-comprimento (DLP), que permitem determinar os NRD. Estes valores foram comparados com os NRD propostos pela Guideline Europeia e com os estudos desenvolvidos em outros países, como o Reino Unido, Grécia e Taiwan. Os resultados revelaram que os valores de NRD obtidos neste estudo (16,7 mGy para o CTDIvol e 436,5 mGy·cm para o DLP) são discrepantes relativamente à Guideline Europeia (±50%), mas muito próximos relativamente aos NRD estabelecidos nos países considerados. Estes valores podem ser eventualmente explicados pelos equipamentos em análise e pela utilização de protocolos de exame adoptados pelos profissionais de Radiologia nas instituições analisadas. ABSTRACT - Nowadays Computed Tomography (CT) is one of the imaging techniques which have a large contribution to radiation dose received by patients. The purpose of this study is to evaluate CT doses and contribute to the establishment of Diagnostic Reference Levels (DRL) in Lisbon, Portugal. Dose measurements on 5 multidetector CT scanners have been performed, considering the abdomen as the anatomic region of interest. All measurements were performed using an ionization chamber and a phantom to obtain the index CT dose (CTDI) and the dose-length product (DLP), which are used to determine DRL. These values were compared not only with European reference dose values but also with DRL studies developed in other countries like United Kingdom, Greece and Taiwan. The results revealed that DRL values obtained in this study (CTDIvol is 16,7 mGy and DLP is 436,5 mGy·cm) have a higher discrepancy to European Guideline (±50%), while the DRL´s of other countries are nearest to values obtained in this study. Those differences may be eventually explained by the type of the evaluated equipments but also by the exam protocols used by the Radiology professionals on the analyzed institutions.

Avaliação da dose glandular média (MGD) em três sistemas mamográficos

Este estudo tem por objectivos determinar a Dose Glandular Média - Mean Glandular Dose (MGD) - em 3 sistemas de Mamografia e comparar os valores obtidos com os referenciais internacionais. O estudo foi realizado num sistema analógico de Écran-Película (EP) e em dois sistemas de imagem digital (CR e DR). Foi efectuado o cálculo da Entrance Surface Air Kerma (ESAK) e da MGD em três equipamentos a partir de uma amostra de dados referentes a 30 mulheres assintomáticas, com idades compreendidas entre os 40 e 64 anos. Em cada equipamento objecto de análise, foram recolhidos os dados referentes a 10 mulheres. Foram consideradas as projecções crânio-caudal (CC) e oblíqua médio-lateral (MLO). A análise de resultados revelou que o valor de MGD varia quando se compara os três sistemas. Nas incidências CC os valores de MGD obtidos foram de 1,54 mGy (EP), 1,78 mGy (CR) e 0,82 mGy (DR). Nas incidências MLO o valor de MGD foi de 1,53 mGy no sistema EP, de 1,78 mGy no CR e 0,87 mGy no sistema DR. Constata-se que o valor de MGD na incidência de CC é inferior ao valor de MGD na incidência MLO, excepto para o sistema EP. Verifica-se também que o sistema EP apresenta maior variabilidade nos dados de MGD comparativamente com os restantes sistemas. O sistema DR é o que apresenta a menor variabilidade de valores MGD e também valores de MGD mais baixos. Comparando os resultados deste estudo com as referências internacionais, verifica-se que a MGD se encontra abaixo do limite de 2 mGy recomendado. ABSTRACT - This study aims to estimate the Mean Glandular Dose (MGD) associated with three different mammographic systems and compare the results with recommended international reference values. The systems included in the study included a conventional Screen-Film (SF) system and two digital mammography systems (CR and DR). Entrance Surface Air Kerma (ESAK) and MGD associated with each equipment were calculated. A sample of 30 healthy women (age ranging from 40 to 64 years old) undertaking screening mammography was considered in this study. The mammographic exam includes two projections, cranio-caudal (CC) and medio-lateral oblique (MLO). The MGD results obtained for CC projection were 1,54 mGy (SF), 1,78 mGy (CR) and 0,82 mGy (DR). MGD values for the MLO projection were 1,53 mGy (SF), 1,78 mGy (CR) and 0,87 mGy (DR). Results show that MGD value is slightly lower in the CC projection than in MLO, except for the SF system (1,54 mGy; 1,53 mGy). In addition the MGD for the SF system varied more than that associated with the digital systems. The DR system allows a narrow variation of MGD values and also lower MGD values. Comparing this study results with the international references we concluded that MGD values are below the 2 mGy recommended value for the three systems evaluated.

Influência de diferentes parâmetros na diminuição da actividade extra-miocárdica nos estudos Gated-SPECT

A imagem de perfusão do miocárdio por tomografia computorizada de emissão de fotão único (SPECT, do acrónimo inglês Single Photon Emission Computed Tomography) é um dos exames complementares de diagnóstico mais indicados na cardiologia clínica. Os dois agentes tecneciados mais utilizados são o 99mTc-tetrofosmina e o 99mTc-sestamibi. Estes permitem avaliar a distribuição do fluxo sanguíneo no músculo cardíaco. O mecanismo de fixação é idêntico nos dois radiofármacos (RF’s). São excretados, do organismo, a partir do sistema hepatobiliar para o duodeno e para o intestino. Assim, o RF está presente tanto no coração como nos órgãos adjacentes. O coração encontra-se localizado sobre o diafragma, logo acima do lobo esquerdo do fígado e nas proximidades do estômago. Deste modo, os fotões difusos provenientes desses órgãos podem interferir com a interpretação das imagens SPECT, principalmente na parede inferior do ventrículo esquerdo, traduzindo-se na redução da razão alvo-fundo e na qualidade da imagem. Deste modo, a sensibilidade e a especificidade da Cintigrafia de Perfusão do Miocárdio (CPM) diminuem. Têm sido descritos na literatura vários métodos e técnicas para minimizar o efeito da actividade extra-miocárdica, como: a aquisição de imagens mais tardias, a ingestão de líquidos ou alimentos ricos em lípidos. Outras técnicas apontam para a alteração do posicionamento do paciente durante a aquisição. Assim, o objectivo deste estudo é identificar o protocolo da CPM a nível nacional e avaliar a percentagem de repetições de exames provocadas pela interferência de actividade extra-miocárdica.

Estudo da resposta de um dosímetro eletrónico individual

Introdução – A monitorização da exposição ocupacional a doses de radiação ionizante pode ser complementada por dosímetros eletrónicos individuais que permitem uma leitura direta da dose de radiação recebida. Dada a dependência energética e de débito de dose já reportada para estes dosímetros, este trabalho pretende determinar a linearidade da resposta de um dosímetro eletrónico individual e estudar o comportamento da sua resposta em função da energia de radiação e do débito de dose. Metodologia – Para estudar a dependência da energia da radiação do dosímetro eletrónico pessoal Vertec Bleeper Sv procedeu‑se à sua irradiação com um equivalente de dose individual, Hp(10), de 500 μSv de radiação gama do Cobalto – 60 (60C) e Césio – 137 (137Cs) e das qualidades de radiação X da série Narrow (N): N‑30, N‑40, N‑60, N‑80, N‑100 e N‑120. Para investigar a dependência da resposta em função do débito de dose aplicaram‑se à ampola de raios X as intensidades de corrente elétrica de 1 mA, 5 mA, 10 mA, 15 mA e 20 mA. Resultados – Não existe uma relação entre a resposta do detetor e a energia de radiação a que este é exposto. Ocorre uma subestimação superior a 50% na grandeza medida para energias inferiores a 33 keV, mas ostenta uma medida relativamente linear da grandeza Hp(10) para doses inferiores a 100 μSv. Também se constata que, à medida que o débito de dose aumenta, existe uma diminuição na resposta do dosímetro. O menor decréscimo na resposta deste dosímetro eletrónico individual dá‑se para as qualidades de radiação N‑30 (1,1%), N‑40 (4,1%) e N‑120 (20,0%). Conclusão – Verifica‑se que a resposta do dosímetro individual Vertec Bleeper Sv depende fortemente da energia da radiação e do débito de dose. ABSTRACT: Introduction – The measurement of occupational exposure to radiation doses can be completed with an electronic personal dosemeter that allows a direct reading and alarm function of the received radiation dose. Due to the energy and dose rate dependence already reported for this type of dosemeter, it is intended, with this work, to determine the response linearity of an Electronic Personal Dosemeter and to study its response behavior to the dose rate and radiation energy. Methodology – The electronic personal dosemeter Vertec Bleeper Sv energy dependency was evaluated by its irradiation with 500 μSv from the radionuclides Cobalt – 60 (60C) and Cesium – 137 (137Cs) as well as by the radiation qualities of the Narrow (N) series: N‑30, N‑40, N‑60, N‑80, N‑100 e N‑120. To investigate the dose rate dependency, the intensities of electric current of 1 mA, 5 mA, 10 mA, 15 mA and 20 mA were applied to the X‑ray tube. Results – There is no relationship between the response of the detector and the radiation energy. For energies below 33 keV there is an underestimation over 50% of the radiation dose measured but the detector presents a linear response for energies under 100 μSv. A dependency on the dose rate is perceived since as the dose rate increases, the response of the individual monitor decreases. There is a smaller decrease for the radiation qualities of N‑30 (1.1%), N‑40 (4.1%) and N‑120 (20.0%). Conclusion – It is concluded that there is a strong dependence of radiation energy and dose rate on the response of an electronic personal dosemeter.

Evaluation of the respiratory motion effect in small animal PET images with GATE Monte Carlo simulations

The rapid growth in genetics and molecular biology combined with the development of techniques for genetically engineering small animals has led to increased interest in in vivo small animal imaging. Small animal imaging has been applied frequently to the imaging of small animals (mice and rats), which are ubiquitous in modeling human diseases and testing treatments. The use of PET in small animals allows the use of subjects as their own control, reducing the interanimal variability. This allows performing longitudinal studies on the same animal and improves the accuracy of biological models. However, small animal PET still suffers from several limitations. The amounts of radiotracers needed, limited scanner sensitivity, image resolution and image quantification issues, all could clearly benefit from additional research. Because nuclear medicine imaging deals with radioactive decay, the emission of radiation energy through photons and particles alongside with the detection of these quanta and particles in different materials make Monte Carlo method an important simulation tool in both nuclear medicine research and clinical practice. In order to optimize the quantitative use of PET in clinical practice, data- and image-processing methods are also a field of intense interest and development. The evaluation of such methods often relies on the use of simulated data and images since these offer control of the ground truth. Monte Carlo simulations are widely used for PET simulation since they take into account all the random processes involved in PET imaging, from the emission of the positron to the detection of the photons by the detectors. Simulation techniques have become an importance and indispensable complement to a wide range of problems that could not be addressed by experimental or analytical approaches.