Aula 8 Efeitos biológicos das radiações nos seres vivos - parte 2

Radiobiologia e Dosimetria
Aula 8: Efeitos biológicos das radiações nos seres vivos - parte
2
Apresentação
Abordaremos a natureza dos efeitos biológicos e a diferenciação dos efeitos físicos, químicos e biológicos, resultantes de
exposição à radiação ionizante.
Veri�caremos como ocorre o processo de indução de doenças decorrentes da exposição a radiações ionizantes
relacionando os efeitos biológicos com os valores de exposição a ela.
Objetivos
Examinar conceitos importantes referentes a grandezas como LET e RBE, que contribuem para o entendimento da
relação entre o câncer e o sistema biológico irradiado;
Diferenciar os efeitos produzidos por radiações de Baixo LET e alto LET.
Conceito de dose
Para a medição do efeito produzido pela radiação ionizante a nível macroscópico se utiliza o conceito de dose. A dose
corresponde ao valor esperado de energia depositada pela partícula incidente na matéria por unidade de massa pontual. Sua
unidade no sistema internacional é o Gray (Gy), em que Gy=J/kg.
Como será visto mais adiante, o dano biológico está relacionado à quantidade de ionizações produzidas pela radiação no meio.
Na passagem da radiação por um material, parte da energia se consome nas ionizações dos átomos que liberam elétrons com
determinada energia cinética. A energia depositada é proporcional ao número de ionizações, e, portanto, a dose �ca
diretamente relacionada a o dano biológico produzido.
"O dano biológico vai depender também do tipo de partícula e da energia. Assim é
necessário, para a análise do dano biológico das radiações, o conceito de Transferência
Linear de Energia (LET, Linear Energy Transfer)."
- (MILAN, 2006)
Transferência linear de energia
A transferência linear de energia, ou LET, avalia a quantidade de energia recebida pelo meio por unidade da distância percorrida
pela partícula no meio. Pode-se considerar que o LET é uma estimativa da energia transferida para o meio na forma de energia
cinética para elétrons.
Essa expressão considera todos os níveis de energia e, em proteção radiológica, pode ser chamada de Transferência Linear de
Energia Irrestrita. O mais comum é que a LET seja obtida para água, e sua unidade no SI seja o (j.m ).
Uma distinção importante da LET para o Stopping Power é que, apesar das duas grandezas se referirem à transferência de
energia, a LET avalia a energia transferida por fótons aos elétrons de um meio qualquer. A tabela abaixo mostra alguns valores
de LET para radiações.
L = dE
dx
-1
Radiação Energia (MeV) L (keV.µm )
Radiação gama do Co 1,25 0,2
Raios x produzido com 250 kV Até 250 keV 2
prótons 10 4,7
prótons 150 0,5
alfa 2,5 166
lons de Fe 2000 1000
 Tabela: Valores de LET para alguns tipos de radiação e energia, em água. (OKUNO, 2013)
-1
60
Pode-se a�rmar que a LET vai depender do tipo de radiação, da energia
(como vimos acima) e do meio. Raios-X e raios gama são considerados
como radiações de baixo LET ou ligeiramente ionizantes. Por outro lado,
nêutrons rápidos, prótons e partículas carregadas pesadas são
considerados de alto LET ou altamente ionizantes.
Entretanto, o fato de ter fornecido uma mesma dose num meio com radiação de altas e baixas LET não indica que os efeitos
biológicos sejam iguais. Em ambos os casos a energia depositada é a mesma, mas a distribuição espacial dos processos de
ionização será diferente. As partículas de alto LET produzem muitas ionizações ao longo do seu caminho, ao contrário das
partículas de baixo LET, nas quais esse número não é tão grande.
Atenção! Aqui existe uma videoaula, acesso pelo conteúdo online
E�ciência biológica relativa (RBE)
A E�ciência Biológica Relativa, ou Relative Biological Effectiveness (RBE), mede a in�uência da qualidade de um tipo de radiação
na produção de efeitos radiobiológicos no tecido e nos sistemas biológicos irradiados. Ela depende da dose de radiação, da
taxa de dose, do fracionamento da dose e da idade da pessoa exposta.
A RBE é uma função da qualidade da radiação, a qual é expressa pela Transferência Linear de Energia (LET), que representa a
perda média de energia, por colisão, de uma partícula carregada por unidade de comprimento da trajetória no tecido irradiado.
A RBE é de�nida pela relação adimensional. (THAUATA, 2013)
Dose é a dose da radiação de referência necessária para produzir um especí�co nível de resposta e Dose é a
dose da radiação A necessária para produzir igual resposta.
RBE (A) =
Dose
referência
Dose
radiação A
referência radiação A
Pode-se a�rmar que a RBE é dependente de outros fatores como a taxa de
dose, fracionamento da dose, órgão ou tecido irradiado e da idade do
indivíduo irradiado.
Pode-se a�rmar que as radiações γ, β + e β – e raios X são considerados radiações de baixo LET. Os raios X e a radiação γ
foram incluídos devido ao fato de que, após a primeira interação com a matéria, aparecem elétrons por efeito fotoelétrico, por
espalhamento Compton ou por formação de pares. Por esta razão, essas radiações são conhecidas como indiretamente
ionizantes.
Os elétrons Auger são também considerados radiações de baixo LET, mas podem apresentar valores de RBE maiores do que os
demais elétrons. Entretanto, se o radionuclídeo que os emite não penetrar na célula, os elétrons Auger são incapazes de
produzir efeitos biológicos devido ao seu pequeno alcance.
Para os que penetram na célula, mas não se incorporam ao DNA, o RBE é de 1,5 a 8. Para os que se incorporam no DNA, como
o 125I, o RBE de seus elétrons Auger �ca na faixa de 20 a 40. (THAUATA, 2013)
Atenção! Aqui existe uma videoaula, acesso pelo conteúdo online
Clique nos botões para ver as informações.
Pode-se a�rmar que as radiações γ, β + e β – e raios X são considerados radiações de baixo LET. Os raios X e a radiação γ
foram incluídos devido ao fato de que, após a primeira interação com a matéria, aparecem elétrons por efeito fotoelétrico,
por espalhamento Compton ou por formação de pares. Por esta razão, essas radiações são conhecidas como
indiretamente ionizantes.
Os elétrons Auger são também considerados radiações de baixo LET, mas podem apresentar valores de RBE maiores do
que os demais elétrons. Entretanto, se o radionuclídeo que os emite não penetrar na célula, os elétrons Auger são
incapazes de produzir efeitos biológicos devido ao seu pequeno alcance.
Para os que penetram na célula, mas não se incorporam ao DNA, o RBE é de 1,5 a 8. Para os que se incorporam no DNA,
como o 125I, o RBE de seus elétrons Auger �ca na faixa de 20 a 40. (THAUATA, 2013)
Radiações de baixo LET 
As radiações consideradas de alto LET são aquelas que possuem um alto poder de ionização e uma alta taxa de
transferência de energia num meio material. (THAUATA, 2013)
Tais radiações, mesmo produzindo o mesmo valor de dose absorvida, provocam mais dano biológico, e são conhecidas
como diretamente ionizantes. São consideradas radiações de alto LET as partículas alfa, íons pesados, fragmentos de
�ssão e nêutrons. As partículas carregadas interagem com os átomos situados à frente da linha de incidência e nas
proximidades, devido à ação da sua carga elétrica e sua massa.
Radiações de alto LET 
In�uência do LET na indução do câncer
Radiações de baixo LET
Devido à proteção radiológica, os valores de dose comumente medidos no cotidiano são relativamente baixos (mGy, micro Gy).
Para esses valores, não existem estudos epidemiológicos su�cientes para indicar um limiar e/ou o formato aproximadamente
exato da curva dose – resposta.
A solução é a realização de uma extrapolação, levando em consideração as informações obtidas para doses maiores (acima de
0,1 Gy) a �m de obter informações sobre a indução do câncer devido a radiações que produzem baixas doses. O
comportamento dos efeitos biológicos que resultam em tumores cancerosos pode ser descrito da seguinte forma:
1. Em casos em que os valores de dose são extremamente baixos, há carência de dados inequívocos e, por esta razão,
considera-se que a incidência do câncer tenha probabilidade proporcional