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DecaimientoNuclear, Razonde Decaimientoy Vida media
EfectoFotoelectrico
Efecto Compton
Interaccion de laluz con lostejidos
Camara derayos Gamma
The Multi-HoleCollimator
Tipos decolimador
EficienciaGeometrica yResolucionEspacial
El SistemaDetector
Eventosposibles
Sistema dePosicionamiento
Hipertiroidismo
Enfermedad deGraves
Valores
Bibliografıa
MEDICINA NUCLEARLA CAMARA DE RAYOS GAMMA
Juan Carlos Cuevas1
11 de noviembre de 2008
[email protected], [email protected] Carlos Cuevas () MEDICINA NUCLEAR LA CAMARA DE RAYOS GAMMA11 de noviembre de 2008 1 / 29
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Tipos decolimador
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El SistemaDetector
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Contenidos
1 Principios FısicosSistematica NuclearDecaimiento Nuclear, Razon de Decaimiento y Vida mediaEfecto FotoelectricoEfecto ComptonInteraccion de la luz con los tejidos
2 Camara de rayos GammaThe Multi-Hole CollimatorTipos de colimadorEficiencia Geometrica y Resolucion EspacialEl Sistema Detector
Eventos posibles
Sistema de Posicionamiento
3 HipertiroidismoEnfermedad de GravesValores
4 Bibliografıa
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Principios Fısicos Sistematica Nuclear
Definiciones basicas
Definiciones basicas
Rayos gamma: grupo de fotones de alta energıa denaturaleza ondulatoria.
A=numero de nucleones en elnucleo(Neutrones+Protones)
Z=numero de protones en el nucleo.
N= numero de neutrones en el nucleo N = A− Z
La notacion en fısica nuclear para los diferentes elementos estadada por
AZX
Energıa de ligadura:es la energıa necesaria para separar unnucleo en protones y neutrones.Dado que la energıa del nucleodel atomo es siempre menor que la suma de los nucleones porseparado tenemos que:
Eb = Zmpc2 + (A− Z)mnc
2 −mnucleoc2
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Principios Fısicos Decaimiento Nuclear, Razon de Decaimiento y Vida media
Decaimiento
Un nucleo que sufre decaimiento radioactivo permanece en unestado de energıa excitado,por tanto este puede sufrir unsegundo decaimiento hasta un estado de energıa inferior y talvez hasta el estado base. La maxima Eb se obtiene para A=60ya que para este numero la fuerza nuclear y la coulombiana nose equilibran mas.
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Principios Fısicos Decaimiento Nuclear, Razon de Decaimiento y Vida media
Decaimiento Nuclear, Razon de Decaimiento yVida media
La probabilidad de decaimiento es
dN = −λdt (1)
donde N es el numero de nucleos radioactivos que disminuye yλ es la constante de decaimiento. Integrando la ecuacion(1)tenemos que
N = N0e−λt (2)
que es la funcion del numero de nucleos radioactivos quedisminuye con el tiempo.derivando la ecuacion (2) con respecto a t obtenemos la razonde decaimiento
R =dN
dT= N0λe
−λt (3)
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Principios Fısicos Decaimiento Nuclear, Razon de Decaimiento y Vida media
Efecto Magnus
Decaimiento Gamma Y Conversion Interna
El decaimiento gamma se da cuando el nucleo en estado deexcitacion emite fotones de alta energıa para ası llegar a unestado de minima energıa. La energıa de conversion interna esla energıa perdida en la transicion y cedida directamente a unelectron de enlace(K o L)
AZX
∗ =AZ X + γ
T = Eγ −BeJuan Carlos Cuevas () MEDICINA NUCLEAR LA CAMARA DE RAYOS GAMMA11 de noviembre de 2008 6 / 29
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Principios Fısicos Decaimiento Nuclear, Razon de Decaimiento y Vida media
Efecto Magnus
Vida media
La vida media de una sustancia radioactiva es el tiempo quetarda en decaer la mitad de un numero dado de nucleosradioactivos.
Para obtener la vida media hacemos la sustitucion en laecuacion(2) de N = N0
2 y t = T 12
despues despejamos T 12
obteniendo la expresion
T 12
=Ln2λ
=0,693λ
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Principios Fısicos Decaimiento Nuclear, Razon de Decaimiento y Vida media
Preliminares
Radiofarmaceuticos y Trazadores
Radiofarmaceuticos
Un nucleo radioactivo por si solo no es efectivo, para esto secombina con otra sustancia para que sea absorbido en zonasespecificas(propiedades fısicas).
Propiedades Biologicas
El farmaceutico debe estar preparado en la formaadecuada par que sea absorbido por el tejido a estudiar.
Transporte Activo:la droga es concentrada en un organoespecifico en contra del gradiente deconcentracion.(tiroides,glandulas salivares y gastricas)
Difusion:Hace posible que el farmaceutico se mueva atraves de la membrana a una zona de menorconcentracion.(problemas en la barrera cerebral,impermeabilidad a pequenos iones)
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Principios Fısicos Efecto Fotoelectrico
Efecto Magnus
Efecto Fotoelectrico Es el proceso por el cual se liberanelectrones de un material por la accion de laradiacion.Caracteristica principal:
Para cada sustancia hay una frecuencia mınima o umbralde la radiacion electromagnetica por debajo de la cual nose producen fotoelectrones por mas intensa que sea laradiacion.
Ek = E − φ E = hν eV0 = hν − φ
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Principios Fısicos Efecto Compton
Efecto Magnus
Cuando la radiacion electromagnetica interaccion conelectrones libres, que se suponen en reposo se observa queademas de la radiacion incidente, hay otra de frecuencia menor.Esto se puede explicar como la colision elastica entre un fotony un electron.
E2 = c2p2 + (m0c2)2 λ− λ = λc(1− cosϕ)
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Principios Fısicos Interaccion de la luz con los tejidos
Efecto Magnus
Dos grandes clases de medios biologicos pueden serconsiderados para la interaccion de la luz con los tejidos yfluidos (1) dispersion fuerte(opaca) como la piel, cerebro,paredes capilares, esclera del ojo, y ganglios y dispersiondebil(transparente) como la cornea, cristalino, humor vıtreo , yhumor acuoso.
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Principios Fısicos Interaccion de la luz con los tejidos
Transparencia
TransparenciaLa transparencia de los tejidos alcanza sumaximo cerca del infrarrojo (NIR), lo cual es asociado con elhecho de que los tejidos vivientes no contienen cromoporosintrınsecos fuertes que podrıan absorber radiacion dentro de surango espectral.
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Principios Fısicos Interaccion de la luz con los tejidos
Efecto Magnus
La fluorescencia La fluorescencia aumenta hacia la absorcionde la luz y se relaciona con una transicion electronica de unestado excitado hacia un estado de menor energıa en lamolecula. La intensidad de la fluorescencia IF es proporcional ala concentracion C.
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Principios Fısicos Interaccion de la luz con los tejidos
Efecto Magnus
Interaccion de la luz con una dispersion fuerte en lostejidosLos tejidos biologicos son opticamente inhomogeneos yabsorben en un medio cuyo ındice de refraccion medio es masalto que el del aire. Esta es la principal causa de la reflexionparcial de la radiacion en la interface tejido-aire (reflexion defresnel), mientras que la parte restante penetra el tejido. . En elultravioleta (UV) y en el infrarrojo (IR) (200nm), la luz esabsorbida facilmente, lo cual da cuenta de pequenascontribuciones en la dispersion y la incapacidad de la radiacionpara penetrar tejidos profundos (solo a traves de una o mascapas de celulas). En longitudes de onda de 600 a 1600 nm, ladispersion prevalece sobre la absorcion; la intensidad de laradiacion reflejada se incrementa de 35 a 70 % del total de laluz incidente (debido al backscattering) [2]
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Camara de rayos Gamma
Efecto Magnus
Camara GammaEn contraste con los rayos X, el ultrasonido y el MRI, lamedicina nuclear no produce mapas anatomicos del cuerpo,pero en lugar de eso produce la distribucion espacial demateriales radioactivos(radiotrazadores) que son introducidosdentro del mismo.
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Camara de rayos Gamma The Multi-Hole Collimator
El colimador multihoyo
El colimador multihoyoel colimador consiste en un arreglo de miles de hoyos separadospor bordes(septa) hechos de una aleacion de plomo ytungsteno. El colimador confina la direccion del rayo gammaincidente a un angulo solido muy pequeno y realiza unaproyeccion de la fuente radioactiva tridimensional a un planobidimensional del sistema detector.
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Camara de rayos Gamma Tipos de colimador
El colimador multihoyo
Tipos de colimador El angulo de los hoyos con respecto a lasuperficie del detector puede hacer igual, mas pequena o masgrande la FOV que las dimensiones del detector. De acuerdo ala relacion entre la FOV efectiva y las dimensiones del detector,el colimador puede ser categorized en: divergente, convergente,paralelo y de hoyo unico.
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Camara de rayos Gamma Eficiencia Geometrica y Resolucion Espacial
El colimador multihoyo
Eficiencia Geometrica y Resolucion Espacial
La eficiencia geometrica es el porcentaje de rayos gammaemitidos por una fuente puntual que alcanza el detector.
La resolucion espacial mide la habilidad de la camaragamma para identificar la ubicacion exacta en la cual elrayo gamma ha sido emitido.
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Camara de rayos Gamma El Sistema Detector
El colimador multihoyo
El Sistema Detector El sistema detector esta formado por uncristal de centelleo de NaI(Tl) hermeticamente sellado y unarreglo de tubos fotomultiplicadores(PMTs)
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Camara de rayos Gamma El Sistema Detector
El colimador multihoyo
Eventos posiblesExisten cuatro eventos posibles que puedendarse cuando un rayo gamma atraviesa el colimador y alcanzael cristal centelleante.
a) Absorcion fotoelectrica
b) Dispersion Compton
c) Dispersion Compton y absorcion fotoelectrica
d) No hay interaccion.
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Camara de rayos Gamma Sistema de Posicionamiento
El colimador multihoyo
Sistema de Posicionamiento Las senales de salida de cadaPMT son procesadas por el circuito de posicionamiento paradeterminar un par de senales coordenadas X,Y correspondientesa la interaccion del sitio donde son emitidos los rayos gammacon el cristal y una senal Z cuyo alto de pulso es proporcional ala energıa total de los rayos gamma absorbida dentro del cristal.
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Camara de rayos Gamma Sistema de Posicionamiento
Preliminares
El pulso Z es usado para normalizar la senales coordenadas X yY de acuerdo don la relacion:
x =X+ −X−
Z
y =Y + − Y −
ZAnalizador de Pulso Alto(PHA) Si todos los eventos dedispersion son detectados, una posicion perdida de rayo gammase puede registrar y esto ocasiona el degeneramiento en laresolucion espacial de la camara gamma.
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Hipertiroidismo Enfermedad de Graves
Hipertiroidismo
Hipertiroidismo o enfermedad de Graves
La enfermedad de Graves es causada por una respuestaanormal del sistema inmunitario que ataca la glandula tiroidesy ocasiona una produccion excesiva de las hormonas tiroides.
La glandula tiroides humana esta conformada por dos pequenasbolsas que se conocen como vesıculas o folıculos. Ensituaciones normales las vesıculas estan llenas de una sustanciacoloidal constituida por la proteına llamada tiroglobulina juntocon las dos hormonas tiroideas, tiroxina, tambien llamadatetrayodotironina (T4) y triyodotironina (T3). Estas hormonasestan compuestas por multiples copias del aminoacido tirosina,conteniendo tres o cuatro atomos de yodo.
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Hipertiroidismo
T3 y T4 Estas hormonas controlan el metabolismo del cuerpo.
T4
Los niveles de T4 son importantes porque incrementannumerosas enzimas que producen energıa para el cuerpo.
T3
Las celulas del cuerpo convierten la T4 en T3, la cual es lahormona mas activa.
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TSH
La cantidad de tiroglobulina segregada por el tiroides escontrolada por la hormona estimulante del tiroides (TSH) de lahipofisis.
La TSH es producida por la hipofisis y le ordena a laglandula tiroides producir y liberar las hormonas tiroxina(T4) y triyodotironina (T3).
La tiroglobulina es muy rica en yodo. Aunque el tiroidesconstituye apenas el 0,05 % del peso corporal, acumulacerca del 25 % del total del yodo del organismo, que seobtiene a partir de los alimentos y del agua.
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Hipertiroidismo Valores
Hipertiroidismo
Valores Normales
T3
De 100 a 200 ng/dL (nanogramos por decilitro)
T4
Un valor normal tıpico oscila entre 4.5 a 11.2 mcg/dL(microgramos por decilitro).
Tsh
Los valores normales son de 0.4 a 4.0 mlU/L para aquellos sinsıntomas de un funcionamiento anormal de la tiroides
Aquellas personas sin signos o sıntomas de una actividadtiroidea baja que tengan un valor para TSH por encima de 2.0mlU/L, pero niveles normales de T4, pueden desarrollarhipotiroidismo en algun momento en el futuro.
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Comparacion de datos
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EficienciaGeometrica yResolucionEspacial
El SistemaDetector
Eventosposibles
Sistema dePosicionamiento
Hipertiroidismo
Enfermedad deGraves
Valores
Bibliografıa
Hipertiroidismo Valores
Resultados
Juan Carlos Cuevas () MEDICINA NUCLEAR LA CAMARA DE RAYOS GAMMA11 de noviembre de 2008 28 / 29
MEDICINANUCLEAR
LA CAMARADE RAYOS
GAMMA
Juan CarlosCuevas
Contenidos
PrincipiosFısicos
SistematicaNuclear
DecaimientoNuclear, Razonde Decaimientoy Vida media
EfectoFotoelectrico
Efecto Compton
Interaccion de laluz con lostejidos
Camara derayos Gamma
The Multi-HoleCollimator
Tipos decolimador
EficienciaGeometrica yResolucionEspacial
El SistemaDetector
Eventosposibles
Sistema dePosicionamiento
Hipertiroidismo
Enfermedad deGraves
Valores
Bibliografıa
Bibliografıa
Antecedentes
Bibliografıa
David Daga Fend,Biomedical InformationTechnology,U.S.A 2008, editorial Academic Press,Capitulo1, pags 7-11
Tuan Vo-Dinh,Biomedical Photonics HANDBOOK,OakRidge, Tennessee 2003,CRC PRESS,Capitulo 3.
”www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/003517.htm,Enciclopedia medica en espanol.
Russel K Hobie, Intermediate Physics for Medicine andBiology,Springer,capitulo 17.
Juan Carlos Cuevas () MEDICINA NUCLEAR LA CAMARA DE RAYOS GAMMA11 de noviembre de 2008 29 / 29
