introducao a medicina nuclear

INTRODUÇÃO À INTRODUÇÃO À MEDICINA NUCLEARMEDICINA NUCLEAR

RADIAÇÃORADIAÇÃO

O ÁTOMOO ÁTOMO

Existem 109 átomos diferentes, um Existem 109 átomos diferentes, um para cada um dos elementos.para cada um dos elementos.

Sua dimensão é de 10Sua dimensão é de 10-10-10 milimetros. milimetros. Até pouco tempo pensava-se que Até pouco tempo pensava-se que

não existia nada menor que o átomo.não existia nada menor que o átomo. Hoje sabemos que o átomo é Hoje sabemos que o átomo é

formado por partículas bem menores formado por partículas bem menores (partículas fundamentais).(partículas fundamentais).

O ÁTOMOO ÁTOMO

O átomo é composto de prótons, O átomo é composto de prótons, nêutrons e elétrons, que são nêutrons e elétrons, que são chamadas de partículas subatômicas chamadas de partículas subatômicas ou elementares.ou elementares.

Os prótons e nêutrons compõem a Os prótons e nêutrons compõem a maioria dos núcleos dos átomosmaioria dos núcleos dos átomos

Durante anos pensou-se que eles Durante anos pensou-se que eles fossem partículas fundamentaisfossem partículas fundamentais

O ÁTOMOO ÁTOMO

Contudo, hoje sabemos que eles são Contudo, hoje sabemos que eles são formados por partículas menores formados por partículas menores chamadas de quarks.chamadas de quarks.

Os elétrons, por sua vez, são Os elétrons, por sua vez, são partículas elementares ou partículas elementares ou fundamentais.fundamentais.

ESTRUTURA ATÔMICAESTRUTURA ATÔMICA

O modelo do átomo proposto por Niels O modelo do átomo proposto por Niels Bohr em 1913 é bastante simples.Bohr em 1913 é bastante simples.

Apesar dos modelos mais recentes e Apesar dos modelos mais recentes e completos, ele serve para o nosso completos, ele serve para o nosso propósito.propósito.

Ele é composto por um núcleo, composto Ele é composto por um núcleo, composto de prótons e neutrons, rodeado por órbitas de prótons e neutrons, rodeado por órbitas de elétrons.de elétrons.

Os prótons tem uma carga elétrica Os prótons tem uma carga elétrica positiva de 1e a massa de 1 amu (atomic positiva de 1e a massa de 1 amu (atomic mass unit).mass unit).

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Os neutrons são eletricamente Os neutrons são eletricamente neutros e têm também 1 amu.neutros e têm também 1 amu.

Os elétrons têm carga elétrica Os elétrons têm carga elétrica negativa e a massa de 0.00055 amu.negativa e a massa de 0.00055 amu.

O número de prótons em um núcleo O número de prótons em um núcleo determina o elemento do átomo.determina o elemento do átomo.

O número de prótons no urânio é 92 O número de prótons no urânio é 92 e no neônio é de apenas 10.e no neônio é de apenas 10.


O número de prótons é também chamado de O número de prótons é também chamado de número atômico e é designado pela letra Z.número atômico e é designado pela letra Z.

Os átomos com diferente número de prótons Os átomos com diferente número de prótons são chamados de elementos e estão são chamados de elementos e estão dispostos na tabela periódica, com um Z dispostos na tabela periódica, com um Z crescente.crescente.

Os átomos na natureza são eletricamente Os átomos na natureza são eletricamente neutros, pois o número de prótons no núcleo neutros, pois o número de prótons no núcleo é igual ao número de eletrons periféricos.é igual ao número de eletrons periféricos.


Os neutrons servem como um Os neutrons servem como um espécie de cola, para manter os espécie de cola, para manter os prótons em seus lugares no núcleo.prótons em seus lugares no núcleo.

Sem a presença dos neutrons os Sem a presença dos neutrons os prótons sairiam do núcleo, pois eles prótons sairiam do núcleo, pois eles tendem a se repelir.tendem a se repelir.

Um mesmo elemento pode ter Um mesmo elemento pode ter diferente número de neutrons em diferente número de neutrons em seu núcleo.seu núcleo.

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O átomo de hidrogênio, que tem O átomo de hidrogênio, que tem apenas um neutron, pode ter um apenas um neutron, pode ter um outro neutron acrescentado ao seu outro neutron acrescentado ao seu núcleo.núcleo.

Desta maneira é formado o deutério.Desta maneira é formado o deutério. Se acrescentarmos um outro Se acrescentarmos um outro

neutron, teremos o trítio, que é neutron, teremos o trítio, que é radioativo.radioativo.


Átomos de um mesmo elemento, Átomos de um mesmo elemento, com diferente número de neutrons, com diferente número de neutrons, são chamados de isótopos.são chamados de isótopos.

Alguns elementos têm vários Alguns elementos têm vários isótopos estáveis.isótopos estáveis.

O estanho tem 10 isótopos, enquanto O estanho tem 10 isótopos, enquanto outros elementos têm apenas 1 ou 2 outros elementos têm apenas 1 ou 2 isótopos.isótopos.

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Nos indicamos que um elemento é um Nos indicamos que um elemento é um

isótopo com a notação: Neon-20 ou isótopo com a notação: Neon-20 ou 2020NeNe1010

O número 20 indica a quantidade de O número 20 indica a quantidade de

prótons + neutrons no núcleo do átomoprótons + neutrons no núcleo do átomo

A tabela dos nuclídeos pode ser vista no A tabela dos nuclídeos pode ser vista no

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Cada elemento tem um número Cada elemento tem um número atômico específico (número de atômico específico (número de prótons no núcleo) e número de prótons no núcleo) e número de massa (soma dos prótons e massa (soma dos prótons e nêutrons).nêutrons).

2020NeNe1010

Na notação acima 20 é o número de Na notação acima 20 é o número de massa e 10 é o número atômico.massa e 10 é o número atômico.

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TABELA DOS NUCLÍDEOSTABELA DOS NUCLÍDEOS

TABELA PERIÓDICATABELA PERIÓDICA

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RADIOATIVIDADERADIOATIVIDADE

Propriedade de certos elementos em emitir Propriedade de certos elementos em emitir energia e partículas sub-atômicas energia e partículas sub-atômicas espontaneamente.espontaneamente.

Um núcleo instável se decompõe ou decai Um núcleo instável se decompõe ou decai para uma configuração mais estável através para uma configuração mais estável através da emissão de energia eletro-magnética e da emissão de energia eletro-magnética e partículas.partículas.

Este decaimento radioativo é uma Este decaimento radioativo é uma propriedade de elementos naturalmente propriedade de elementos naturalmente radioativos, como também de elementos radioativos, como também de elementos radioativos artificiais.radioativos artificiais.

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A radioatividade natural ocorre em certos A radioatividade natural ocorre em certos elementos naturais como o rádio e o elementos naturais como o rádio e o urânio, como também entre alguns urânio, como também entre alguns isótopos de elementos mais leves como o isótopos de elementos mais leves como o C-14.C-14.

A radioatividade também pode ser criada A radioatividade também pode ser criada artificialmente, através do bombardeio do artificialmente, através do bombardeio do núcleo de elementos estáveis.núcleo de elementos estáveis.

Este bombardeio é realizado em um Este bombardeio é realizado em um acelerador de partículas.acelerador de partículas.

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O ritmo com que um elemento O ritmo com que um elemento radioativo decai é conhecido como radioativo decai é conhecido como meia-vida, ou seja a metade do tempo meia-vida, ou seja a metade do tempo para que a população dos átomos para que a população dos átomos radioativos de uma determinada radioativos de uma determinada substância seja reduzida a metade.substância seja reduzida a metade.

A meia-vida dos elementos radioativos A meia-vida dos elementos radioativos pode variar de 1.000.000.000 de anos pode variar de 1.000.000.000 de anos a 10a 10-9 -9 segundos.segundos.

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O produto do decaimento radioativo, O produto do decaimento radioativo,

conhecido como elemento filho, pode conhecido como elemento filho, pode

ser também instável e decair até que ser também instável e decair até que

seja formado um elemento estável.seja formado um elemento estável.

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EMISSÕES RADIOATIVASEMISSÕES RADIOATIVAS

As formas mais comuns de emissões As formas mais comuns de emissões radioativas são:radioativas são:– Partícula alfaPartícula alfa– Partícula betaPartícula beta– Radiação gamaRadiação gama– NeutrinoNeutrino

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PARTÍCULA ALFAPARTÍCULA ALFA

Neste tipo de decaimento radioativo Neste tipo de decaimento radioativo a substância pai decai através da a substância pai decai através da emissão de dois prótons e dois emissão de dois prótons e dois nêutrons (núcleo do hélio).nêutrons (núcleo do hélio).

O elemento filho apresenta um O elemento filho apresenta um número atômico e um número de número atômico e um número de massa, menores 2 e quatro, massa, menores 2 e quatro, respectivamente.respectivamente.

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PARTÍCULA ALFAPARTÍCULA ALFA

PARTÍCULA ALFAPARTÍCULA ALFAElemento filho, energia liberada e meia-vidaElemento filho, energia liberada e meia-vida

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DECAIMENTO BETA DECAIMENTO BETA NEGATIVONEGATIVO


Quando um átomo tem muitos Quando um átomo tem muitos nêutrons em seu núcleo, ele tenta nêutrons em seu núcleo, ele tenta alcançar o equilíbrio transformando alcançar o equilíbrio transformando um nêutron em um próton.um nêutron em um próton.

Neste processo de decaimento o Neste processo de decaimento o elemento pai emite uma partícula elemento pai emite uma partícula beta negativa (negatron) e um anti-beta negativa (negatron) e um anti-neutrino.neutrino.


Neste processo o elemento pai se Neste processo o elemento pai se transforma em outro elemento com transforma em outro elemento com mesmo número de massa e número mesmo número de massa e número atômico maior em uma unidade.atômico maior em uma unidade.

DECAIMENTO BETA DECAIMENTO BETA POSITIVOPOSITIVO

Na década de 30 descobriu-se mais 2 Na década de 30 descobriu-se mais 2 tipos de decaimento radioativo entre tipos de decaimento radioativo entre os produtos artificiais de reação os produtos artificiais de reação nuclear:nuclear:– desintegração beta positiva desintegração beta positiva – captura eletrônica captura eletrônica

A desintegração beta positiva A desintegração beta positiva acontece nos átomos com excesso acontece nos átomos com excesso de prótons em seus núcleos. de prótons em seus núcleos.


Na tentativa de alcançar o equilíbrio Na tentativa de alcançar o equilíbrio há transformação de um próton em há transformação de um próton em neutron e a emissão de um eletron neutron e a emissão de um eletron positivo (positron) e um neutrinopositivo (positron) e um neutrino..

O elemento pai dá origem a um O elemento pai dá origem a um elemento filho com o mesmo número elemento filho com o mesmo número de massa e com número atômico de massa e com número atômico menor uma unidademenor uma unidade..


Como exemplo temos o carbono-11 Como exemplo temos o carbono-11

(z = 6) que decai através da emissão (z = 6) que decai através da emissão

de uma partícula beta positiva e um de uma partícula beta positiva e um

neutrino, dando origem ao Boro-11 (z neutrino, dando origem ao Boro-11 (z

= 5).= 5).

CAPTURA ELETRÔNICACAPTURA ELETRÔNICA

A captura eletrônica é semelhante ao A captura eletrônica é semelhante ao decaimento positivo, pois o elemento pai decaimento positivo, pois o elemento pai decai para um elemento filho com um decai para um elemento filho com um número atômico menor em uma unidadenúmero atômico menor em uma unidade..

O núcleo captura um eletron da camada O núcleo captura um eletron da camada periférica mais interna e o aniquila.periférica mais interna e o aniquila.

Em seguida um eletron de uma camada Em seguida um eletron de uma camada mais superior preenche o vazio deixado mais superior preenche o vazio deixado pelo elétron capturado.pelo elétron capturado.

CAPTURA ELETRÔNICACAPTURA ELETRÔNICA

Isto faz com que haja a emissão de Isto faz com que haja a emissão de raios-X pela camada eletrônica raios-X pela camada eletrônica excitada.excitada.

Como exemplo temos o decaímento Como exemplo temos o decaímento do berílio-7 em litio-7.do berílio-7 em litio-7.

DECAIMENTO GAMADECAIMENTO GAMA

A emissão de radiação gama geralmente A emissão de radiação gama geralmente acompanha a emissão de radiação acompanha a emissão de radiação particulada (alfa e/ou beta).particulada (alfa e/ou beta).

Muitas vezes o elemento pai ao decair para Muitas vezes o elemento pai ao decair para um elemento filho através da emissão de um elemento filho através da emissão de partículas alfa ou gama, fica com os partículas alfa ou gama, fica com os componentes do núcleo em estado de componentes do núcleo em estado de excitação.excitação.

Quando os prótons e nêutrons voltam ao seu Quando os prótons e nêutrons voltam ao seu estado basal, eles emitem radiação (gama).estado basal, eles emitem radiação (gama).


A radiação gama não é particulada e A radiação gama não é particulada e se comporta como um raio de luz se comporta como um raio de luz (fóton).(fóton).

Ela é na realidade uma radiação Ela é na realidade uma radiação eletro-magnética.eletro-magnética.

A sua emissão não afeta o número A sua emissão não afeta o número de massa ou o número atômico do de massa ou o número atômico do elemento que a emite.elemento que a emite.

TRANSIÇÃO ISOMÉRICATRANSIÇÃO ISOMÉRICA

O estado de excitação dos núcleons O estado de excitação dos núcleons antes de uma emissão gama dura antes de uma emissão gama dura menos que 1 nanosegundo (10 menos que 1 nanosegundo (10 –9–9 segundos).segundos).

Quando este estado de excitação Quando este estado de excitação dura mais que 1 nanosegundo, dura mais que 1 nanosegundo, dizemos que o núcleo está meta-dizemos que o núcleo está meta-estável.estável.

TRANSIÇÃO ISOMÉRICATRANSIÇÃO ISOMÉRICA

O tecnécio-99m (O tecnécio-99m (mm indica meta- indica meta-

estável) um dos radionuclídeos mais estável) um dos radionuclídeos mais

utilizados em Medicina Nuclear é um utilizados em Medicina Nuclear é um

excelente exemplo deste tipo de excelente exemplo deste tipo de

transição.transição.

introducao a medicina nuclear

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