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Bases físicas do Raio X

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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.
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