Tomografia em Três Dimensões: por trás do PET Scan

jun 4

6 min de leitura

A Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET Scan) é um processo que, a partir do escaneamento da radiação emitida por certas substâncias, os radiofármacos, torna possível a visualização de processos metabólicos no corpo em tempo real, permitindo a geração de imagens tridimensionais que possibilitam a análise de órgãos, como o cérebro e pulmões, e, caso presentes, identificação rápida de atividades incomuns no encéfalo ou de tumores malignos no corpo de um paciente.

A partir dessas imagens, é possível visualizar anomalias que, a olho nu ou por meio de certos exames, como a tomografia ou ressonância magnética, não seriam detectadas, ou até seriam, mas tardiamente e com menor precisão. O PET Scan permite que diversos possíveis problemas sejam tratados com antecedência, aumentando as chances de recuperação de pacientes afligidos pelo câncer ou Alzheimer.

COMO FUNCIONA?

O processo se inicia a partir da análise dos sintomas de um paciente, que necessita do exame para comprovar a presença de um possível tumor em seu organismo. Para detectá-lo, é necessário sintetizar em laboratório uma substância radioativa, chamada de radiotraçador, ligada a uma molécula biologicamente ativa. Essa substância, que é específica para o órgão analisado, tende a ser a fluordesoxiglicose (FDG), que consiste em uma molécula comum de glicose (C6H12O6), à qual se substituiu uma hidroxila (OH⁻) por um isótopo radioativo do flúor (18F), tornando-se C6H1118FO5.

A parte radioativa do radiofármaco é produzida em um cíclotron, um pequeno acelerador de partículas que, com o uso de campos magnéticos, consegue criar colisões de partículas a altíssimas velocidades, tornando-as radioativas. No caso do flúor, substâncias enriquecidas são bombardeadas com prótons, em uma reação nuclear que gera o radionuclídeo da FDG, o Flúor-18.

Em seguida, o radionuclídeo é enviado a um módulo de síntese, que unirá quimicamente a parte radioativa com a não radioativa, produzindo o radiofármaco, que será enviado, após controle de qualidade, para clínicas e hospitais. Devido à curta meia-vida dessas substâncias, o transporte e controle de qualidade deve ser feito simultaneamente e com rapidez, para permitir sua aplicação efetiva no paciente.

Agora, com o radiotraçador pronto e entregue, é necessária sua aplicação por via intravenosa. Tendo em vista a intensa atividade que um tumor terá sobre seu hospedeiro, ao se reproduzir descontroladamente, a glicose modificada (FDG) será metabolizada mais rapidamente nas áreas afetadas pela doença.

Para certas enfermidades específicas do cérebro, caso haja áreas que sejam menos responsivas à aplicação do radiotraçador, ou seja, que possuem menor atividade metabólica, o inverso será analisado. A partir do escaneamento, será possível concluir que essas áreas estão sendo afetadas por males, tal como o Alzheimer, que causa a deterioração das funções cognitivas.

Após a introdução do radiofármaco no corpo do paciente, um curto período deve ser aguardado, para que a molécula ativa se concentre nos tecidos de interesse. Durante essa espera, o paciente é posicionado em um equipamento que detecta a radiação emitida pelos tecidos que absorveram a substância e, por meio dessa radiação, irá gerar as imagens tridimensionais de seu corpo.

GERANDO IMAGENS 3D COM RADIAÇÃO

Tudo começa a partir do isótopo radioativo do flúor que se insere na molécula ativa de glicose: os átomos radioativos são instáveis, por não estarem em suas configurações ideais de estabilidade. Para alcançarem a estabilidade, esses isótopos irão passar pelo processo de decaimento, no qual o átomo irá romper seu núcleo para comportar a quantidade maior de cargas em relação ao átomo estável. Nesse processo, será emitida radiação, no caso do Flúor-18, beta-positiva (β⁺), que nada mais é do que a conversão de um dos prótons do núcleo em um nêutron, liberando uma partícula subatômica de mesma massa e spin de um elétron, porém com carga oposta, chamada pósitron, na reação [¹⁸F → ¹⁸O + e⁺ + νₑ]. Nisso, o Flúor-18 se transforma em Oxigênio-18, um átomo estável.

O pósitron liberado desacelerará enquanto atravessa uma curta distância de tecido (>1mm), perdendo energia cinética até desacelerar a ponto de poder interagir com um elétron do tecido circundante. A colisão entre as partículas aniquila o elétron e o pósitron, convertendo suas massas em energia pura na forma de dois fótons de radiação γ (gama), emitidos em direções opostas (≅ 180° entre si).

O equipamento PET é composto por milhares de detectores dispostos em forma circular ao redor do paciente, que captam pares de fótons de aniquilação (raios γ). A chave para a formação da imagem está na detecção simultânea dos dois raios gama produzidos por uma mesma aniquilação: um par específico de ondas de radiação γ, tendo sido emitidos em direções opostas, será registrado em coincidência temporal (dentro de uma janela de poucos nanossegundos) por detectores opostos. Com esses dados, o computador pode determinar que houve uma aniquilação em linha reta entre eles, permitindo localizar espacialmente a posição do evento.

Um sistema computacional complexo irá processar milhões dessas detecções de coincidência, conforme o paciente é movido através do scanner. Assim, constroem-se, usando complexos algoritmos de reconstrução tomográfica, as imagens tridimensionais que mostram detalhadamente a distribuição do radiofármaco no corpo, revelando o local e intensidade da atividade metabólica dos tecidos escaneados.

APLICANDO NA MEDICINA: PRINCIPAIS USOS DO PET

Detecção de Tumores: O PET Scan é extremamente eficaz na oncologia, área de maior uso do PET, ao usar o metabolismo acelerado das células cancerosas, que consomem glicose em taxas muito superiores às células normais, para a detecção e análise de tumores. No PET Scan, tumores aparecem como "pontos quentes" nas imagens, permitindo não apenas detectar cânceres em estágios iniciais, mas também avaliar se o tratamento está sendo eficaz ao monitorar mudanças na atividade metabólica do tumor.

Neurologia: usado no diagnóstico de demências, como o Alzheimer, onde mostram-se padrões característicos de hipometabolismo em regiões específicas do cérebro. Localiza focos epilépticos em pacientes afetados, avalia distúrbios do movimento como Parkinson, e monitora malformações do desenvolvimento encefálico infantil, além de monitorar tumores cerebrais e inflamações ou infecções no tecido meníngeo.

Pneumologia: caracteriza nódulos pulmonares solitários, diferenciando lesões benignas de malignas, facilitando a análise de pulmões afetados pela tuberculose, câncer e poluição aérea. Também permite avaliar, em diferentes estágios de evolução, processos inflamatórios pulmonares e monitorar doenças intersticiais.

Cardiologia: avalia a viabilidade do miocárdio em pacientes com doença coronariana, identificando áreas do coração que ainda têm células vivas, mas com função comprometida (miocárdio hibernante). Também detecta inflamação cardíaca e avalia a perfusão miocárdica, monitorando processos inflamatórios em articulações e vasos sanguíneos, e sendo útil no diagnóstico de vasculites e artrites de difícil caracterização.

Benefícios de Velocidade: o PET Scan oferece a vantagem de fornecer informações funcionais em tempo real sobre o metabolismo dos tecidos, algo que exames anatômicos tradicionais, como radiografias e tomografias computadorizadas, não conseguem fazer. Isso permite diagnósticos mais rápidos e precisos, sendo especialmente crucial em casos em que é necessário identificar a atividade biológica de uma lesão para distinguir entre processos benignos e malignos.

Pesquisa e desenvolvimento de medicamentos: utilizado em estudos clínicos para avaliar a distribuição de novas substâncias e sua eficácia terapêutica no corpo dos pacientes afetados, buscando comprovar a ação real dos novos tratamentos.

CONCLUSÃO

Em suma, o PET Scan funciona através do uso de radiotraçadores, criados em ciclotrons, injetados no paciente que, quando decaem, emitem pósitrons. Estes se aniquilam com elétrons, produzindo pares de raios gama, os quais são detectados e localizados simultaneamente por detectores, situados ao redor do paciente. Então, algoritmos computacionais permitem construir imagens tridimensionais detalhadas para análise médica a partir dessas detecções.

A importância do PET Scan na medicina moderna não pode ser subestimada. Esta tecnologia revolucionou o diagnóstico médico ao combinar princípios fundamentais da física nuclear com processamento computacional avançado, permitindo visualizar processos biológicos, em nível molecular, dentro de um corpo humano vivo. Ela representa um marco na medicina, salvando incontáveis vidas através de diagnósticos precoces e monitoramento eficaz de tratamentos. O PET Scan exemplifica como a compreensão profunda da física fundamental pode ser aplicada para resolver problemas médicos complexos, demonstrando que a ciência básica e a medicina aplicada são parceiras inseparáveis no avanço do cuidado da saúde humana.

FONTES

[1] https://my.clevelandclinic.org/health/diagnostics/10123-pet-scan; acesso em 29/05/25.

[2] https://brasilescola.uol.com.br/quimica/positrons.htm ; acesso em 29/05/25.

[3] https://stanfordhealthcare.org/medical-tests/p/pet-scan/what-to-expect.html#;

acesso em 29/05/25.

[4]https://www.iaea.org/newscenter/news/cyclotrons-what-are-they-and-where-can-you-find-them; acesso em 30/05/25.

[5]https://www.msdmanuals.com/pt/casa/assuntos-especiais/exames-de-imagem-comuns/tomografia-por-emiss%C3%A3o-de-p%C3%B3sitrons-pet; acesso em 30/05/25.

[6] https://en.wikipedia.org/wiki/Fluorodeoxyglucose_(18F); acesso em 30/05/25.

[7] https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/decaimento-radioativo.htm; acesso em 30/05/25.

[8] https://en.wikipedia.org/wiki/Positron_emission_tomography; acesso em 30/05/25.

[9] https://pt.wikipedia.org/wiki/Neutrino_do_el%C3%A9tron; acesso em 31/05/25.

[10] https://www.instagram.com/p/DFKw0wDR9h7; via CDTN; acesso em 31/05/25.