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Universidade Tiradentes - Medicina P4 Bases físicas do R X IMAGEM ESTRUTURA DO ÁTOMO: ● A geração dos raios X acontece extranuclearmente pela interação dos elétrons com núcleos em um tubo de raios X. ● Os tipos de radiação nesse espectro são definidos como ionizantes ou não ionizantes, de acordo com a sua energia. ● Radiação ionizante: Se a quantidade de energia associada à radiação provocar uma alteração na eletrosfera do átomo da matéria irradiada, fazendo com que se perca um elétron. ● A radiação ionizante é importante em diversos segmentos, como na saúde, na indústria e na agricultura. ● No entanto, o profissional deve estar atento à quantidade e à dose de exposição à radiação, uma vez que ela pode trazer prejuízos à saúde de maneira direta ou indireta. ● É sempre recomendada a utilização de protetores especiais quando se é exposto à radiação. ● A proteção radiológica é de caráter obrigatório quando se trabalha com radiação ionizante. ● O profissional deve oferecer equipamentos de proteção para paciente e acompanhante. ● Deve utilizar técnicas baixas, permitindo assim pequena quantidade de radiação secundária na sala. ● O objetivo da radioproteção é diminuir as possibilidades de danos biológicos a profissionais e pacientes durante exames radiográficos. ● O reconhecimento dos efeitos prejudiciais e dos riscos da radiação levou à criação de diretrizes para limitar a quantidade de radiação recebida pelos profissionais da Radiologia, bem como pelos pacientes. ● Nos dias atuais, a dose máxima para indivíduos da população deve ser equivalente a 10% do limite da dose ocupacional. 1 2 ● Para o controle da dose recebida por um profissional é utilizado um dosímetro, chamado de termonumilescente. ● O material utilizado nesse equipamento é baseado no uso de cristais, nos quais a radiação ionizante cria pares de elétrons e lacunas. ● Por um processo térmico, fótons são liberados no equipamento, podendo ser coletados por uma fotomultiplicadora. ● A quantidade de fótons liberada é proporcional à população original de cargas. ● Os dosímetros individuais, designados para estimar a dose efetiva de radiação, devem ser utilizados na região mais exposta do tronco, conjuntamente ao uso do avental plumbífero, sendo que o dosímetro deve ser colocado sobre o avental. ● Quando fora de uso, o dosímetro deve ser armazenado em local seguro, longe da fonte de radiação. ● O dosímetro é de uso exclusivo no serviço para o qual foi solicitado. ● Tão logo se obtenha o resultado da aferição, um relatório de dose é enviado ao contratante. ● Externamente à sala de exame, é alocado um dosímetro padrão para verificar a dose externa de radiação. ● Se forem seguidos os protocolos de radioproteção, o serviço estará imune a patologias que envolvam a radiação ionizante, e os profissionais da área poderão trabalhar tranquilamente. ● Os raios X são uma forma de radiação eletromagnética similar à luz visível, com pequeno comprimento de onda. ● O comprimento de onda de raios X é mensurado em nanômetros (nm). ● Um nanômetro é igual a um milésimo de milímetro. (10⎺⁹) ● Os raios X médicos, por terem um comprimento de onda pequeno, penetram facilmente em objetos que refletem e absorvem a luz visível. ● Eles não podem ser considerados apenas compostos em forma de onda, mas sim pequenos pacotes de energia denominados fótons. Os raios X apresentam as seguintes propriedades: 1. possuem capacidade de penetrar materiais que absorvem luz, com taxa de absorção dependente do número atômico, da densidade 2 3 do objeto e da energia dos raios X; 2. fazem com que certas substâncias emitam radiação com elevado comprimento de onda; 3. podem produzir uma imagem latente em um filme radiográfico, que se torna visível após revelação; 4. têm a habilidade de excitar ou ionizar átomos e moléculas de uma substância; 5. podem ionizar gases (removem elétrons de átomos para formar íons), que podem ser usados para mensurar e controlar a exposição; 6. são uma forma de energia radiante capaz de penetrar os tecidos; 7. quando um paciente é radiografado, parte dos raios X é absorvida ou atenuada pelos tecidos e o restante atravessa e interage com a película; 8. quanto maior a absorção de raios X pelos tecidos, menor o número de íons que sensibilizam a película e mais radiopaca (branca) a imagem será apresentada. A absorção dos raios X pelos tecidos (radiodensidade) depende de três fatores: ● Número atômico; ● Espessura do tecido; ● Sobreposição de tecidos. ● Os raios X são gerados quando elétrons em rápida movimentação colidem com qualquer outra forma de matéria. ● No tubo de raios X, o alvo é de tungstênio. ● 99% da energia da interação dos elétrons com os átomos do alvo é convertida em calor e 1%, em radiação. ● Por gerar muito calor, a ampola de raios X é envolvida por óleo, que servirá como uma barreira elétrica enquanto absorve o calor. ● Tanto a ampola quanto o óleo são envoltos em uma caixa de metal, para prevenir danos ao invólucro de vidro e para absorção de raios X dispersos. O funcionamento da ampola apresenta os seguintes passos: 1. o aquecimento do filamento de tungstênio do cátodo conduz à libertação de elétrons; 2. os elétrons são acelerados de encontro ao ânodo e, ao se chocarem com os átomos do filamento de tungstênio do ânodo, são emitidos fótons, ou seja, raios X; 3. os raios X emitidos são dirigidos para fora da ampola, em direção ao paciente, através de 3 4 uma janela de berílio, permitindo que passem com filtração mínima. ● O controle da miliamperagem (mA) na máquina afeta a corrente que chega ao cátodo e, desta forma, controla a quantidade de radiação que é produzida. ● O ânodo é o local de geração dos raios X. ● O ponto focal é orientado a um ângulo de 11° a 20°, para que um ponto focal maior seja mantido enquanto um ponto focal efetivo relativamente pequeno seja utilizado. ● O ponto focal efetivo menor produz melhor resolução da imagem, porém é menos tolerante ao calor. Os ânodos liberam muito calor, por isso, é necessário produzi-los em dois modelos: 1. Fixo: utilizado em aparelhos de baixa potência, em que um bloco de tungstênio está incrustado em um bloco de cobre do tubo, na extremidade do ânodo. O cobre é um ótimo condutor de corrente elétrica e ajuda a dissipar o calor. 2. Giratório: é uma peça de metal em forma de disco (liga de molibdênio), contendo tungstênio inserido em sua periferia. Este tipo de ânodo é inserido em aparelhos de grande rendimento. Ele gira em alta velocidade para dissipar o calor. ● O efeito anódico é uma distribuição desigual da intensidade do feixe de raios X emitido pelo tubo de raios X. ● Tubos com ânodos de ângulo baixo (11°) possuem uma intensidade que decresce em direção ao ânodo. ● É uma vantagem quando se radiografa áreas muito espessas, como tórax e abdômen. ● Para aproveitar o fenômeno do efeito anódico, posicione a cabeça do paciente em direção ao ânodo. A parte do feixe de raios X com maior intensidade (lado do cátodo) é direcionada para a área mais espessa, fornecendo uma densidade mais nivelada no filme. 4 5 ● As formas de ondas de voltagem podem ser monofásicas ou trifásicas. ● A diferença entre os feixes será a quantidade de energia que pode ser produzida. 4.1 Tensão monofásica: ● No transformador de alta tensão monofásica, a tensão aplicada ao tubo de raios X varia constantemente durante um ciclo, assim como a quantidade e o espectro de energia dos raios X produzidos. ● Essa alteração de energia pode afetar a imagem, deixando o exame sem qualidade, e pode também interferir na realização do laudo. 4.2 Tensão trifásica: ● Nos geradores trifásicos, a tensão obtida é constante e o valor da corrente é maior, aumentando a eficiência da produção de raios X. ● A imagem radiográfica terá ótima qualidade, assim, o laudo médico será fidedigno à estrutura estudada. ● Quanto aos fatores de interação com a matéria que podem ocorrer, observam-se dois fenômenos, que estão descritos a seguir: 1. Efeito fotoelétrico: Ocorre quando ofóton incidente transfere toda sua energia para um elétron orbital por meio de uma colisão estática. O elétron é então ejetado, com uma energia definida: Em que: Ec = energia cinética; hf = energia do fóton incidente; B = função do trabalho (a função do trabalho depende do meio, porque cada material corresponde à energia mínima para liberar um elétron). ● O efeito fotoelétrico contribui para a adequação da imagem (medicina nuclear), diminuindo o número de fatores detectores e fornecendo uma imagem com menos estática. ● Em regiões mais profundas da imagem, essa adequação é mais acentuada, porque o fóton terá que percorrer um caminho maior dentro do objetivo, aumentando a profundidade para ser absorvido. 2. Efeito Compton: O espalhamento Compton é uma interação entre o fóton e o elétron, em que o primeiro transfere parte de sua energia para o segundo quando a sua trajetória é desviada de um ângulo. ● As interações do tipo Compton degradam a imagem, pois a 5 6 localização do ponto de emissão dos fótons é alterada em decorrência do efeito de espalhamento. ● A principal característica de uma imagem formada com a contribuição de fótons espalhados é a presença de borramento. ● As estruturas que constituem a imagem não têm borda definida. ● Os fatores que alteram a imagem aérea podem ser controlados pela mesa de comando; ● Os fatores de alteração de imagem são: ○ Miliamperagem (mA): aumentando-se a miliamperagem, aumenta-se a intensidade de raios X sem afetar o contraste do sujeito, que se mantém com a mesma proporção; ○ Quilovoltagem (kV): uma mudança de quilovoltagem resulta em uma alteração no poder de penetração dos raios X, modificando-se assim a intensidade total do feixe que incide no paciente e, também, o contraste do sujeito; ○ Distância: as intensidades de raios X na imagem aérea podem também ser alteradas uniformemente, colocando-se o tubo longe ou perto do objetivo. ■ Magnificação; ■ Distorção; ■ Penumbra. ● A densidade da matéria também precisa ser observada antes de a técnica radiográfica ser calculada. ● A imagem deve apresentar diferentes tons de cinza para ter qualidade. ● Algumas características de densidade são facilmente visualizadas: ○ Osso: radiopaca; ○ Pulmão: radiotransparente; por causa da presença de grande quantidade de ar. ● A densidade pode ser modificada aumentando-se ou diminuindo-se a mA (miliamperagem) e o tempo de exposição, aumentando-se o número de raios X produzidos pela elevação do número de elétrons ou alterando-se o tempo necessário para que os elétrons percorram do cátodo ao ânodo. ● Já um kV (quilovoltagem) alto aumenta o poder de penetração dos raios X, elevando a densidade. 6 7 . . 7
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