A medicina nuclear é a área da ciência médica que usa radiofármacos, isto é um radionuclídeo ligado a uma molécula de interesse biomédico, para estudar o funcionamento do organismo. Com isso, essa ciência pode realizar diagnósticos de patologias ou tratamento oncológico. Os estudos pré-clínicos, estudo com pequenos animais, são requisitos de suma importância para o desenvolvimento dessa área. São esses estudos que permitem os testes de novos radiofármacos que possivelmente serão usados em humanos. Quando se trata de pequenos animais, os órgãos de estudo são muito pequenos, portanto é vital que o equipamento tenha uma ótima resolução espacial e boa sensibilidade. Na medicina nuclear, a tomografia por emissão de pósitron (Positron Emission Tomography, PET) tem as características necessárias para desenvolver esses estudos com pequenos animais. Os animais mais usados são ratos e camundongos, e como nem sempre esses animais representam modelo humano seria interessante ter um equipamento que também funcionasse em outros animais. Sendo esse tomógrafo caro, não é viável ter um equipamento para cada tipo de animal. O presente trabalho propõe justamente um único tomógrafo que possa ser usado em diferentes animais ou eventualmente em dois animais simultaneamente. Isso será alcançado variando o anel de detecção usado nesse tipo de tomógrafos. Isso é alcançado mais facilmente em geometrias retangulares, pois com apenas 4 hastes se consegue variar a distância máxima entre os detectores preservando a forma da geometria. O custo envolvido na construção física desse tomógrafo é elevado, consequentemente é interessante ter um teste preliminar que forneça dados que possam sustentar essa ideia. A melhor alternativa para esse teste é o uso de simulação computacional. GATE (Geant4 Application for Tomographic Emission) foi o programa escolhido para essa simulação, porque já é um software validado, isto quer dizer que é compatível com experimentos reais. Assim sendo, quatro simulações foram montadas, duas para geometrias circulares com diâmetros diferentes, e analogamente, duas quadradas. Para verificar qual das geometrias tem melhor performance, foram usados os métodos sugeridos pela norma NEMA NU 4-2008. Efetuados esses testes, pode-se observar que as geometrias quadradas tem resolução semelhante às circulares. A sensibilidade e a relação sinal-ruído são maiores nas geometrias quadradas. Portanto, conclui-se que no geral, as geometrias retangulares simuladas são melhores que as circulares. Esse resultado é motivador para dar início à construção física do tomógrafo, pois o mesmo permite desenvolver novos produtos de modo mais eficiente e com menos custo / Nuclear medicine is an area of medical science that uses radiopharmaceutical (a radionuclide bounded to a molecule of biomedical interest) to study human physiology by images. Thus, this science can perform diagnostics of diseases and eventually, in specific cases, cancer treatment. Before using a new radiopharmaceutical in humans it is necessary to test it in small animals. The organs in these animals are very small, consequently it is vital that the equipment has a great spatial resolution and high sensitivity. In nuclear medicine Positron Emission Tomography (PET) has this requirement. The most animal used to develop this kind of studies are rats and mice. However, they are not always representing human animal model, so equipment that works to other animals also it would be interesting. But it is not feasible to have equipment for each animal, because it will be very expensive. Therefore, the aim of this work is test one scanner that can be used in different animals or possibly in two animals at the same time. This will be achieved by varying the detection ring used in this type of scanners (PET). To do it, it is easier using rectangular geometries because moving only four stalks the distance between the detectors can be varied preserving the shape of the geometry. The cost involved in physical construction of this kind of tomograph is too high, therefore it is interesting have a preliminary test that provides some data which supports this idea. Computer simulation is a cheap alternative for this test and it is able to provide a reliable data. The software used to do the simulations was GATE (Geant4 Application for Tomographic Emission) because it has already validated, what means it is compatible with real experiments. Thus, four simulations were builded, two for circular geometries with different diameters and two for rectangular geometries. To check which kind of geometry has better performance, it used the methods suggested by NEMA NU 4-2008. At end of these tests, it is possible to observe that the spatial resolution in square geometries is similar to circular. The sensitivity and signal to noise ratio are higher in the square geometries. So, in general, it is concluded that the simulated rectangular geometries are better than circular certainly, this result can be motivating to begin physical construction of the scanner, as it allows developing new products more efficiently and with less cost.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-08092015-181918 |
| Date | 30 July 2015 |
| Creators | Martins, André Augusto de Farias |
| Contributors | Moraes, Eder Rezende |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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