Avaliação da dose absorvida na tiróide, em cintigrafias com 123I e Na99mTcO4 utilizando modelos biocinéticos e métodos de Monte Carlo

Abstract

Os procedimentos cintigráficos realizados em Medicina Nuclear com 123I e Na99mTcO4, com fins diagnósticos, têm ampla e importante utilidade clínica. Contudo, a biodistribuição normal quer de um isótopo, quer de outro, inclui a incorporação pela tiróide; por este motivo, se não se adotar qualquer protocolo de bloqueio da glândula, os isótopos vão ser incorporados, expondo-a desnecessariamente a radiações ionizantes e aos seus potenciais efeitos detrimentais. Assim, com o objetivo de avaliar a necessidade de adoção ou otimização destes protocolos, pretende-se: - Avaliar a dose absorvida na tiróide em estudos com 123I; - Avaliar a dose absorvida na tiróide em estudos com Na99mTcO4. De maneira a calcular a dose absorvida devido à incorporação destes isótopos na tiróide, selecionaram-se os exames DaTScan® e cintigrafia com mIBG, realizados com 123I e cintigrafia para pesquisa de divertículo de Meckel e a angiografia de radionuclídeos em equilíbrio, realizados com Na99mTcO4-. Aplicaram-se os modelos biocinéticos do ICRP e do laboratório de Oak Ridge (ORNL), de maneira a obter curvas de atividade em função do tempo e a calcular o número total de desintegrações gama dentro da tiróide devido a cada um dos procedimentos mencionados. Com vista a comparar as estimativas dos modelos biocinéticos com as doses em órgãos de pacientes reais, foram realizadas medições externas de incorporação na tiróide em pacientes utilizando um detetor portátil de Iodeto de Sódio dopado com Tálio – NaI(Tl), devidamente calibrado e caracterizado em termos de eficiência. O “setup” experimental foi modelado por simulações por métodos de Monte Carlo (utilizando o programa PENELOPE v.2008 representativo do estado da arte computacional em simulações Monte Carlo para o transporte de partículas), com o objectivo de comparar a eficiência experimental com a eficiência computacional e ser efetuada a análise de incertezas que afectam as medições e os cálculos efectuados. Um dos aspectos inovadores deste estudo, que envolve medições e métodos computacionais, consistiu na implementação de dois fantomas computacionais de voxel, Golem (masculino) e Laura (feminino) com vista a poder estimar-se a dose absorvida na tiróide destes fantomas efectuando simulações por métodos de Monte Carlo (utilizando o programa PENELOPE v.2008). A análise das discrepâncias entre as medições efetuadas em pacientes e os resultados computacionais obtidos utilizando a metodologia previamente descrita é efetuada; são identificadas e discutidas as fontes de incerteza que afectam as medições efetuadas, as previsões obtidas utilizando os modelos biocinéticos, a modelação implementada (detector, fantomas) e os resultados computacionais obtidos por simulação de Monte Carlo. ABSTRACT - The nuclear medicine scintigraphy procedures performed with 123I and Na99mTcO4, for diagnostic purposes, have broad and important clinical utility. However, the normal biodistribution of both isotopes include the thyroid incorporation; for this reason, if any gland blockade protocol is not adopted, the isotopes will be incorporated by thyroid, exposing it unnecessarily to ionizing radiation and its potential detrimental and deleterious effects. Thus, in order to assess the need for adoption or optimization of these protocols, it is aimed: - To assess the thyroid absorbed dose in studies with 123I; - To assess the thyroid absorbed dose in studies with Na99mTcO4. In order to calculate the absorbed dose due to the incorporation of these isotopes in the thyroid, the tests DaTScan® and scintigraphy with mIBG, performed with 123I, and scintigraphy to search for Meckel's diverticulum and equilibrium radionuclide angiography, performed with Na99mTcO4-, were selected. The ICRP and Oak Ridge National Laboratory (ORNL, USA) biokinetic models were applied in order to obtain curves of activity versus time and to calculate the number of gamma disintegrations within the thyroid volume due to each of the mentioned procedures. In order to make a comparison between the predictions of the biokinetic models and doses in real patients, measurements of the incorporation of isotopes in patients' thyroid were performed with a portable NaI (Tl) based detection system properly calibrated and characterized in terms of its efficiency. The experimental setup was modeled by Monte Carlo simulation methods (using the PENELOPE v.2008 computer code, representative of the computational state-of-the-art in particle transporte simulation), in order to compare the experimental and the computational efficiencies, and to perform the uncertainty analysis of both measurements and computational results. One of the novel and innovative aspects of this study that involves both measurements and computational methods consisted in the implementation of two of the GSF voxel phantoms, namely Golem (male) and Laura (female), in order to be able to estimate the absorbed dose in these phantoms' thyroid performing Monte Carlo (PENELOPE v.2008) simulations. The analysis of the discrepancies between the measurements performed in real patients and the computational results obtained using the aforementioned methodology has been performed; the major sources of uncertainty affecting the measurements performed, the predictions of the biokinetic models and the Monte Carlo modeling (detector, phantoms) and simulation results are identified and discussed.