Estudo sobre o cálculo de dose em crianças em exames de cintigrafia renal

sábado, abril 07, 2018

Hoje, dia 7 de Abril, celebra-se o Dia Internacional da Saúde que coincide com o aniversário da fundação da Organização Mundial da Saúde. O tema escolhido pelo C2TN para assinalar esta data é a Medicina Nuclear, uma especialidade médica que se baseia em ciências e tecnologias nucleares aplicadas à Saúde. Apresentamos assim um estudo desenvolvido no C2TN no âmbito da Medicina Nuclear e relevante para doentes pediátricos.


Aplicações da radiação ionizante em Medicina Nuclear


As aplicações da radiação ionizante estendem-se a um vasto conjunto de domínios. Um deles é a Saúde, com a sua utilização no diagnóstico e tratamento de doenças. Nas últimas décadas, têm-se observado grandes avanços tecnológicos nas aplicações médicas da radiação ionizante que têm servido para melhorar significativamente a capacidade de diagnóstico e tratamento de diversas patologias, incluindo o cancro, doenças neurodegenerativas (Alzheimer, Parkinson), cardiovasculares, entre outras. 

No caso particular da Medicina Nuclear, a aplicação das radiações ionizantes implica a utilização de radiofármacos: moléculas ligadas a átomos que se desintegram emitindo radiação ionizante e que possuem afinidade para determinados órgãos ou tecidos específicos  dentro do corpo. Como estes radiofármacos emitem radiação, a sua detecção é possível utilizando equipamentos próprios para o efeito, tais como os PET/TC, Câmara Gama, etc, permitindo desta maneira visualizar o interior do corpo humano para fins de diagnóstico.

A Medicina Nuclear não esteve alheia aos referidos avanços tecnológicos. O desenvolvimento de novos radiofármacos e o progresso tecnológico nos equipamentos de imagem como SPECTs e PETs fez com que a frequência anual destes exames aumentasse no mundo e em Portugal. De acordo com os dados mais recentes, entre 2010 e 2014 realizaram-se, anualmente, cerca de 160 mil exames de Medicina Nuclear em adultos em Portugal. 

Medicina Nuclear em doentes pediátricos

Dos muitos exames de Medicina Nuclear realizados anualmente, uma parte é realizada em crianças. O principal exame de Medicina Nuclear realizado em doentes pediátricos é a cintigrafia renal, que é utilizada para detectar patologias ao nível do sistema urinário. Estes exames são determinantes na detecção precoce de doenças neste sistema, permitindo que se inicie o tratamento o mais cedo possível. Isto por sua vez contribui para melhorar a saúde e a qualidade de vida da criança, e também o ambiente familiar em que esta se insere. 

Apesar da quantidade de radiação utilizada nestes exames ser baixa, estes são realizados em elevado número. Para além disto, as crianças são mais sensíveis a radiações que os adultos, o que explica a necessidade de compreender melhor a acção da radiação ionizante nos pacientes destas faixas etárias, para que o exame seja realizado da maneira mais adequada.

Um exemplo de uma campanha internacional ‘Image Gently’ de consciencialização de profissionais e educadores para a necessidade de adaptar a crianças os equipamentos que usam radiação.

O problema coloca-se de imediato com o facto de a maioria dos modelos existentes para a determinação da quantidade de radiação absorvida pelo corpo humano, isto é, da dose, serem sobretudo desenvolvidos para adultos, que podem ou não ter funções renais diferentes das crianças, cujo metabolismo ainda está em desenvolvimento. Por outro lado, a anatomia de um adulto é diferente da de uma criança. Existe assim uma grande possibilidade de o cálculo de quantidade de radiação na população pediátrica estar a ser estimado incorrectamente.

O estudo 

Por esta razão, investigadores do C2TN, em colaboração com a Fundação Champalimaud (equipa liderada pelo Dr. Durval Costa), resolveram realizar um estudo observacional. Estando cientes da vital importância da realização destes exames nos pacientes pediátricos, pareceu-nos relevante analisar e quantificar em detalhe a radiação que estes recebem. Este estudo permitiu não só melhorar os procedimentos em si, como também consciencializar os profissionais de saúde e a população em geral para o tema das radiações. 

Exemplo dos dados obtidos durante um estudo observacional que permitiu compreender melhor o metabolismo renal das crianças.

Assim, realizou-se um estudo observacional em 22 crianças que tinham sido inicialmente encaminhadas para o serviço de Medicina Nuclear da Fundação Champalimaud para a realização de cintigrafias renais. Como parte do procedimento, foi injectado a estas crianças um radiofármaco que permite visualizar o metabolismo dos rins, sendo que a quantidade de radiofármaco administrada é baseada num modelo presumivelmente optimizado apenas para adultos. Após ser injectado, este radiofármaco distribui-se pelo corpo todo da criança, concentrando-se nos rins. É então efectuada a leitura desta concentração numa câmara gama - equipamento que permite detectar e medir radiação. Utilizando um conjunto de fórmulas matemáticas, foi possível inferir o valor exato de dose a que as crianças foram expostas. Os resultados obtidos permitiram confirmar que efectivamente o modelo normalmente utilizado subestima largamente a dose à qual as crianças estão sujeitas nestes procedimentos, em especial as mais pequenas. Através deste estudo observacional foi possível, por um lado, compreender em maior detalhe o metabolismo destas crianças comparativamente ao metabolismo dos adultos, e por outro, determinar factores de cálculo de dose apropriados para crianças e não para adultos.

Este estudo permitiu ainda desenvolver um modelo para o cálculo da actividade de radiação baseado no peso e na altura de uma criança. Este modelo é mais exacto que os modelos utilizados anteriormente. Com este modelo esperamos contribuir para que as doses em crianças sejam determinadas de maneira mais apropriada quando submetidas a exames de cintigrafia, maximizando a utilidade do exame e minimizando os efeitos indesejados para o paciente! 


Trabalho da autoria de Pedro Teles.





Today, April 7, we celebrate the World Health Day, which coincides with the anniversary of the foundation of the World Health Organization. The topic chosen by C2TN to mark this date is Nuclear Medicine, a medical specialty based on nuclear sciences and technologies applied to Health. We introduce therefore a study developed at C2TN on the topic of Nuclear Medicine and which is relevant to paediatric patients.

Applications of ionizing radiation in Nuclear Medicine


The applications of ionizing radiation span over a wide range of fields. One of them is Health where ionizing radiation is used for diagnosis and treatment of diseases. In the last decades, major technological developments have occurred in the field of medical applications of ionizing radiation, which paved the way to significant improvements in the diagnosis and treatment of diseases such as cancer, neurodegenerative/neurological (Alzheimer, Parkinson) and cardiovascular diseases, amongst others.

In the particular case of Nuclear Medicine, the application of ionizing radiation involves the use of radiopharmaceuticals: molecules which are chemically drawn to specific organs or tissues inside the human body and that are linked to atoms that disintegrate, emitting ionizing radiation. As these radiopharmaceuticals emit radiation, their external detection is possible using proper equipment such as PET/CT, gamma chambers, etc, allowing the visualization of the interior of the human body for diagnostic purposes.

Nuclear Medicine was no exception to the mentioned technological advances. The development of new radiopharmaceuticals and the technological progress made in imaging techniques like SPECTs and PETs has caused an increase in the annual frequency of this type of medical exams in the world and in Portugal. According to the most recent data, between 2010 and 2014, in Portugal, more than 160 000 Nuclear Medicine exams and procedures have been performed annually in adults. 

Paediatric pacients and Nuclear Medicine

Although the quantity of radiation used in these exams is low, a high number of procedures is prescribed and performed. Furthermore, children are more sensitive to ionizing radiation than adults, which explains the need to understand the effects of ionizing radiation on babies, children and young patients, in order to ensure that the exams are performed in the most appropriate manner.

Of the many Nuclear Medicine exams performed, some are performed in children. The main Nuclear Medicine exam performed in paediatric patients is renal scintigraphy, used to detect congenital pathologies related to the urinary system. These exams are crucial for an early detection of diseases, allowing for treatment to start as early as possible. This leads to an improvement in the child’s health and life quality, as well as the development of a better family setting.

Example of an international awareness campaign ‘Image Gently’ for the need of adapting to children the equipments that use radiation.

The immediate and obvious existing problem is that models currently used for the determination of the radiation received during the exam, i.e., the dose, have been developed and are adequate for adults, who may have different renal function from children whose metabolism is still developing. Moreover, the anatomy of an adult is different from a child's. It is therefore very likely that currently, the calculation of the quantity of radiation received by a child is being incorrectly estimated. 

The study

For the reasons mentioned above, researchers from C2TN, in collaboration with Champalimaud Foundation (with a team led by Dr. Durval Costa), have decided to conduct an observational study. Considering the importance and usefulness of these exams, it seemed relevant to analyze and quantify in detail the radiation dose that the patients received during the exam. This study allowed not only to improve the procedures themselves, but also to raise awareness of both health professionals and of the general public regarding the use of radiation in medicine.

Example of the data obtained in an observational study that allowed to better understand children’s renal metabolism.

Bearing this in mind, an observational study was conducted on 22 children who had been directed to the Nuclear Medicine service of the Champalimaud Foundation to perform a renal scintigraphy. As part of the procedure, a radiopharmaceutical was administered to these children, allowing the visualization of their kidneys´ metabolism. The quantity of drug administrated was determined based on a model presumably optimized for adults only. After the injection, this drug distributes throughout the entire body, accumulating in the kidneys. Then, the concentration is measured in a Gamma Chamber – an equipment used to detect and measure radiation. Using an adequate mathematical formulism, it was possible to infer the exact value of dose to which each child had been exposed to. The results obtained allowed to confirm that, in fact, the model normally used underestimates by far the dose to which children are exposed in these procedures, this being particularly evident for smaller children. Through this study, it was possible to, firstly, understand in more detail how the renal metabolism of a child performs when compared to an adult’s metabolism, and secondly, to determine dose calculation factors that are appropriate for children. 

Based on this work, a model was developed for the calculation of radiation dose based on the weight and height of a child. This model is more accurate than previously used models. Using it, we hope to contribute to a more appropriate dose determination in children subjected to scintigraphy exams, maximizing the usefulness of the examination while minimizing the undesired effects for the patient. 

Authored by Pedro Teles.






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