Radiações ionizantes e excitantes

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Radiações Ionizantes e Excitantes 
Ionizantes  possuem energia suficiente para ionizar a matéria. 
 Radiações γ e Raios X 
Excitantes  Ultravioleta (UV) 
• Raio-X: Descoberto por Wilhelm 
 Roentgen em 1895 
 
• Observou que os raios X podiam 
 atravessar os corpos. Todavia, não o 
fazia com a mesma facilidade para 
todos. 
 
• Ele radiografou a mão da Sra. Anna 
Roentgen, em novembro de 1895. 
 
• Premio Nobel de física em 1901 
 
 
 O Raio X (ou raio de Roentgen) é uma forma de radiação eletromagnética 
com um comprimento de onda no alcance de 0.01 a 10 nanômetros. 
 
 
 Essas frequências correspondem a comprimentos de onda maiores do 
que os raios Gama, mas menores do que os raios ultra violeta (UV). 
 
Unidade típica de dose equivalente de radiação X : rem 
 
 A unidade equivalente no sistema internacional (SI) é o sievert (Sv), e a 
relação entre elas é : 
1 Sv = 100 rem 
1 mrem = a 10 μSv 
• Formados a partir do choque de um feixe de 
elétrons radiação que se origina na eletrosfera 
 
• Radiação eletromagnética 
 
• Alta penetrância 
 
• Radioproteção: barreiras de chumbo 
Produzidos essencialmente por 2 mecanismos: 
1. Raios X orbital (EC e IC) 
2. Raios X de frenagem 
• Elétrons são acelerados, acima de uma certa velocidade, e 
chocam – se contra o obstáculo 
• Energia cinética é liberada como Rx 
 
Os raios‐X são emitidos apenas quando o equipamento gerador está ligado à 
eletricidade. 
Suas propriedades dependem de vários fatores: 
 
• Diferença de potencial Anódio- Catódio – fator intensivo 
 
– Quanto maior é a voltagem, mais energético é o RX 
– Maior energia- maior frequência- menor comprimento de onda 
 
• Fluxo eletrônico - fator extensivo 
 
- Quanto mais aquecido o catódio, maior é a quantidade de elétrons; 
maior é a quantidade de Rx gerado 
 
- Maior tempo, mais se gera Rx 
 
Classificação de acordo com energia intrínseca 
 
• Duros ( muito energéticos) 
 
• Médios 
 
• Moles ( pouco energéticos) 
O uso em exames biológicos se baseia na absorção diferencial 
dos tecidos. 
 
“A absorção da radiação é proporcional à densidade estrutural dos 
tecidos”. 
 
Osso, cartilagens absorção ˃ músculos, tecido adiposo, vísceras 
Aparecem mais claros  absorvem mais radiação 
• Os raios X são parcialmente absorvidos ao penetrarem em 
um material denso. 
 
Atenuação 
• A chapa radiográfica é banhada em 
sais de prata. 
 
• Quando os raios X incidem sobre os 
sais de prata, ela se torna prata 
metálica, que é negra. 
 
• A região negra de uma imagem 
radiográfica recebeu a maior 
intensidade de raios X. 
Formação da imagem radiográfica 
Radiografia mostrando os 
diversos graus de densidade 
radiológica (da maior para a 
menor) 
 
A 
B 
C 
D 
• O osso atenua muito mais a radiação 
X do que a gordura ou os músculos. 
Assim, o contraste do osso, que está 
envolvido por tecido muscular 
gorduroso é grande. 
 
 
No caso da mamografia, as densidades 
radiológicas são muito próximas (músculo, 
pele, glândulas)  deve-se utilizar raios de 
energia menor que 30keV. 
 
Para se estudar os órgãos que não apresentam contraste com o 
entorno, são usados meios contrastantes. 
 
 
Radiografias contrastadas 
Uso de contrastes opacifica artificialmente os tecidos (Radiopacos) 
Vasos sanguíneos – injeção de substâncias com altas concentrações de iodo permite 
a visualização 
 
Ingestão de sais de bário – opacifica o lúmen do sistema digestivo 
Fatores importantes no uso de Raio X 
a) ( kilovoltagem –Kv) : Penetração em todos os tecidos 
• Qualidade dos raios x; fator intensivo 
• Condicionada à espessura do tecido a ser atravessado (Tabelas próprias) 
• Ex: espessura de 12 a 20 cm, de 50 a 62 kV; incremento de 1,6 a 2 kV/cm 
 espessura de 20 a 35 cm, de 60 a 90 kV 
 
 
b) (mili ampère x tempo – mA.s) – condiciona a quantidade de ionização 
necessária para ionizar um filme 
 
• Quantidade de raios x; fator extensivo 
• Mais corrente, mais tempo, mais eletricidade (mais Rx) 
• Produto mA.s - fornece a dose equivalente de exposição 
 
Considerar a idade do paciente: 
 
Diminuir 25% do mA.s para crianças 
Diminuir 50% do mA.s para bebês 
Fator importante: distância entre a fonte produtora e a chapa sensível 
c) Fatores geométricos no uso de raio X 
Umbra  imagem verdadeira 
 
Penumbra  imagem periférica 
A penumbra pode ser diminuída quando se afasta o emissor do objeto e quanto 
mais se aproxima o filme do objeto 
d) Raios x secundários 
• Radiações secundárias geradas em virtude do choque dos 
raios x contra os sistemas biológicos. 
• Possuem espalhamento que prejudica a imagem 
 
e) Filtros 
 
– Os raios x de frenagem não estritamente monoenergéticos; por isso a 
necessidade de se usar filtros que irão diminuir a dose de irradiação 
no paciente (absorver o raios moles). 
 
– Um filtro consiste em uma placa de alumínio ou cobre de 2 a 2,5 mm- 
absorve raios x mais moles. 
 
f) Permanência da irradiação 
Termina instantaneamente com o desligamento do emissor. 
Os efeitos é que podem durar. 
 
Luz Ultravioleta 
Energização dos átomos ( calor, 
radiação gama ou X, eletricidade) 
 
Mecanismo similar ao da produção do 
raio x orbital, ocorre em órbitas mais 
externas, onde a energia é menor 
Mecanismo de ação da luz ultravioleta 
Átomos e moléculas que absorvem a radiação UV se tornam energizados e 
em estado de excitação 
 
Participam com mais facilidade das reações bioquímicas 
Usos: 
São usadas em laboratório como agentes capazes de amplificar a cinética 
de reações bioquímicas e celulares 
 
Acelerar a polimerização de plásticos 
Esterilização de câmaras assépticas, salas de cirurgia... 
Pequeno uso em terapêutica (com muito cuidado) 
Raio laser 
• Descoberto do final de 1950 
• Laser – light amplification by stimulated emission of 
radiation- onda luminosa amplificada 
 
• Características fundamentais das radiações de fonte laser : 
 
 
– Ser monocromática, 
– coerente ( fotons emitidos em fase) 
– Colimada (fotons emitidos na mesma direção) 
 
Usos do laser 
• Cortes cirúrgicos precisos 
• Cauterizar vasos- termocoagulação 
• Cortar metais e materiais de alta resistência e dureza 
• Soldagem de materiais. 
Campo magnético 
• Ressonância nuclear magnética 
– 1940, inventada por Purcell e Bloch 
– Prêmio Nobel de Física em 1952 
• Fundamentada na propriedade inerente a alguns 
átomos de apresentar o fenômeno de ressonância e 
, em consequência emitir sinais de radiofrequência 
quando submetidos a um campo magnético 
adequado. 
• Propriedade evidente nos átomos de hidrogênio (campo 
magnético vai alinhar os átomos) 
• A RNM distingue tecidos com base no teor de água que cada 
um possui. 
• Alta resolução. 
• Restrição: pacientes com implantes metálicos. 
http://www.youtube.com/watch?v=lEJ2notNLo0 
Um elemento ultra-som atua como um morcego. 
Emitem ultra-som e detectar ecos 
Mapear fronteira de objeto 
Ultrassom – onda mecânica 
Coloque muitos elementos juntos para fazer uma sonda e criar uma imagem 
8 weeks gestation (out of a 40 week pregnancy) 
18 weeks 
24 weeks 
Radiobiologia 
Estudo dos efeitos caudados pelas emissões radioativas sobre a natureza, 
especialmente os seres vivos. 
 
Hoje, inclui os efeitos ecológicos das radiações 
Seres vivos estão permanentemente expostos à radiação do ambiente. 
 
Radiação de fundo – normal 0,005mr/h 
 
Regiões onde é mais intensa – até 3 mr/h 
Exploração de jazidas radioativas 
Uso e produção de radioisótopos em pilhas e reatores 
Explosões nucleares 
Dejetos radioativos com 
alta atividade no ambiente 
Radioelementos se precipitam com a chuva – são ingeridos pelas vacas no 
pasto e eliminados pelo leite. 
Aparelhos de raio X aumentam a radiação de fundo. 
Mecanismo do efeito biológico das radiações 
Energia das radiações e efeitos biológicos 
Bastam 2 a 5 eV para a dissociação de ligações moleculares10 a 12 eV para ionização de átomos, moléculas – radicais livres altamente reativos. 
Níveis estruturais e efeitos das radiações 
 
Lesão inicial  molecular 
Se alastra até sintomas de lesão no corpo inteiro 
Lesões reversíveis e irreversíveis 
Lesões transmissíveis geneticamente 
Níveis Supramoleculares 
Alteração mais frequente – anemia linfocítica 
 
Sistema nervoso  como tecido é menos sensível; 
 como sistema é altamente prejudicado. 
3º e 4º fatores – alto grau de metabolismo 
Radiossensibilidade animal condicionada a dois fatores: 
- Animal mais jovem 
- Animal mais evoluído na escala zoológica 
Efeito oxigênio 
Presença de oxigênio no meio irradiado aumenta os efeitos das radiações 
ionizantes. 
 
Grande parte do efeito indireto é incrementado pela presença de O2 (radicais). 
Uso terapêutico das radiações 
 
Maior sensibilidade dos tecidos neoplásicos 
 
Para aplicação de Raios gama ou Raios X  dividir a dose efetiva 
Se um tumor necessita de 500r para ser tratado – dose dividida em 20 vezes de 25r 
Lesões e efeitos colaterais são sempre observados 
Relação dose- efeito em biologia 
Efeitos relacionados com: 
 
- Dose (única ou cumulativa) 
- Quantidade da dose (mais ou menos r) 
- Área irradiada ( dose local ou de corpo inteiro) 
Radioproteção 
 
(controle de exposição) 
• Distância da fonte 
 
• Tempo de exposição 
 
• Diminuição da exposição - blindagem 
Quimioproteção – substâncias que se combinam com os radicais gerados pelas 
radiações. Devem ser administrados antes da exposição às radiações. 
Dosimetria das radiações ionizantes 
a) Dose de exposição: quantidade de radiação a que um objeto foi exposto 
b) Dose de absorção: quantidade de radiação que transferiu sua energia para a 
Matéria. (Materiais mais densos absorvem mais). 
c) Dose comparativa: comparar os efeitos causados por doses absorvidas 
(Eficácia Biológica radioativa) - cada tipo de radiação causa dano diferente a um 
mesmo material. 
EX: 
Animais ingerem 0,1 mol do medicamento A ou do medicamento B (dose de exposição) 
A absorvidos 0,06 mol por animal 
B  absorvidos 0,08 mol por animal (dose de absorção) 
Comparação entre as doses de irradiação e o uso de fármacos 
Efeitos curativos : A 90% curas 
 B 50% curas 
Dosimetria das radiações em humanos: rem 
Dose equivalente de radiação = Dose de radiação absorvida x Fator de qualidade 
Comissão Internacional de proteção radiológica  propôs que a dose equivalente 
Seja medida em joule/kg 
sievert – Sv 
 
1 Sv ≡ 100 rems 
Uso de radioisótopos para estudar os sistemas biológicos 
Moléculas marcadas mostram os caminhos biológicos 
Comportam-se de maneira semelhante aos similares não radioativos. 
Ex.: Na 24 ; Na 23. 
Sabe-se que a glicina e o ácido succínico são precursores do heme da hemoglobina. 
 
Porque adicionando-se esses compostos marcados a sistemas que sintetizam o heme, 
a radioatividade aparece no heme. 
• Estudos do cérebro 
 
• Estudos hematológicos 
 
• Estudos metabólicos e transportes 
A análise do funcionamento de alguns órgãos do corpo humano pode ser 
feita através do metabolismo de alguns compostos químicos. 
 
A cintilografia consiste na análise de funcionamento de órgãos utilizando 
compostos químicos com alguns isótopos radioativos que são administrados 
ao paciente a será examinado. 
 
Os médicos com equipamentos capazes de rastrear o material 
radioativo avaliam o funcionamento dos órgãos. 
Isótopos radioativos Usos em diagnósticos 
iodo 131 glândula tireóide 
mercúrio 203 rins 
selênio 35 pâncreas 
gálio 67 tumores 
cromo 51 glóbulos vermelhos 
Radioisótopos e o Estado Estacionário 
Constante troca metabólica 
 
Todas as moléculas biológicas (até mesmo o colágeno) são perecíveis 
e precisam ser trocadas 
A hemoglobina humana tem meia vida de 110 dias nesse período, 
50% da hemoglobina deve ser renovada 
Estabeleceu o conceito de que nos seres vivos prevalece o Estado Estacionário.