Radiação-resumo

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BIOFÍSICA
Radiação
- Radioatividade: emissão espontânea do excesso de matéria e/ou energia pelo núcleo de um átomo instável. É 
basicamente um fenômeno nuclear e não ocorre na eletrosfera. Radioatividade é um tipo de radiação (o átomo 
passa a ser outro elemento químico quando emite partículas nuclear e também fica mais estável)
- Radiação: Transmissão de energia de um sistema para outro por meio de ondas eletromagnéticas (calor, luz 
visível, raios UV, raios X) ou de partículas dotadas de massa que estariam em excesso no átomo (radiações alfa e 
beta). Essa propagação de energia, sob diversas formas, pode ser subdividida em dois grupos:
- A) Radiação corpuscular: 
- caracterizadas pela propagação de matéria
- constituída por um feixe de partículas elementares ou por núcleos atômicos como (elétrons, prótons, mesons, 
partículas alfa)
- B) Radiação eletromagnéticas: 
- aquelas que se propagam através de um campo eletromagnético. 
- não apresenta suporte material 
- energia diretamente proporcional a freqüência da onda e inversamente proporcional ao comprimento
- velocidade varia com o meio de propagação 
- freqüência depende da fonte
- portanto: o fator que se altera com a alteração de energia é o comprimento de onda
- Um núcleo é constituído de prótons (cada elemento tem um específico) e nêutrons (pode variar). Quando um 
mesmo elemento possui variações de nêutrons ele é chamado de isótopo - ou seja - são átomos com mesmo 
numero atômico porem com massas atômicas diferentes. Ex:
- 131 I- : iodo 131 em estado ionizado
- 131 I* : iodo em estado excitado
- 131 I : iodo em estado fundamental (não apresenta ionização nem excitação)
- Esses isótopos podem ser estáveis ou instáveis:
- Instáveis: estão em níveis energéticos excitado e eventualmente podem dar origem a emissão espontânea de uma 
partícula do núcleo, passando de um núcleo (pai) para outro (filho, que encontra-se em estão menos excitado ou 
fundamental); ele processo de transformação (pai —> filho) é denominado decaimento
- Decaimento: a radioatividade diminui com o tempo e para se definir o tempo definiu o conceito de meia vida (T 
1/2); meia vida indica que após um dado intervalo de tempo metade dos núcleos terão se desintegrado (decairão); 
cada radioisótopo tem uma meia vida específica (não depende da quantidade inicial do isótopo nem de fatores 
como pressão e temperatura)
Tipos de Emissão:
- Emissões Alfa:
- Partícula com 2 prótons e 2 nêutrons - partícula pesada
- Possui duas cargas positivas
- Perde energia para o meio muito rapidamente - alcance pequeno
- Alto poder de ionização - produção de grande densidade de ionizações
- Poder de penetração: pequeno, detidas facilmente pela pele, folhas de papel
- Poder ionizante ao ar: elevado, por onde passam capturam elétrons
- Baixo poder de penetração e Alto poder de ionização
- Emissões Beta:
- Denominação dada ao elétron emitido pelo núcleo do átomo - partícula leve
- Possui uma carga negativa
- Perde energia para o meio rapidamente - alcance médio
- Pequeno poder de ionização - produção de pequena densidade de ionizações
- Poder de penetração: 50-100x que alfa, detidos por alumínio ou chumbo
- Prótons permanecem no núcleo e os elétrons e nêutrons são atirados para fora dele
- Alto poder de penetração e Baixo poder de ionização
- Danos nos organismos: maiores que alfa, pois podem penetrar até 2cm do corpo humano, ionizando tecidos e 
levando ao CA e tumores
PEDRO HENRIQUE COSTA FRANCO - MEDICINA UNI BH �1
- Emissões Gama:
- Ondas eletromagnéticas do núcleo de átomos em estado excitado de energia
- Não possuem carga ou massa
- Velocidade igual da luz 
- Poder de penetração: alto, mais penetrantes que RX - detidas por 5cm de Pb
- Danos a saúde: máximo, pois podem atravessar o corpo humano, causando danos irreparáveis
- Poder de penetração: ALFA < BETA < RAIO X < GAMA
- Transmutação nuclear (desintegração) - Fissão Nuclear: divisão de um núcleo atômico pesado e instável 
através do seu bombardeamento com nêutrons, obtendo 2 núcleos menores, nêutrons e liberação enorme de 
energia; reatores nucleares e desintegração de bomba atômica; a transmutação ocorre até que o núcleo atinja uma 
configuração estável 
- Fusão nuclear: junção de dois ou mais núcleos atômicos produzindo um único núcleo maior, com liberação de 
grande quantidade de energia; nas estrelas como o Sol, ocorre a continua irradiação de energia (luz, calor, 
ultravioleta) proveniente da fusão nuclear
 Grandezas e Medidas:
- Curie (Ci): mede atividade (taxa de desintegração)
- Rad (D): mede a dose
- REM (H): mede a dose equivalente (leva em conta a diferença do dano causado pelos diversos tipos de radiação)
- Roentgen (R): mede a exposição
- Atividade: número de desintegrações por segundo (apenas a materiais radioativos; Bq)
- Dose: energia absorvida por exposição a radiação (energia media da radiação ionizante a matéria por unidade de 
massa de matéria)
- Dose equivalente: leva em conta a diferença do dano causado pelos diversos tipos de radiação
 Tipos de Fontes e Modo de Exposição:
- Equipamentos emissores de radiação ionizante: 
- fornece energia para o funcionamento 
- ex: RX emissores
- Materiais radioativos: 
- Naturais ou artificiais, emitem radiação continuamente (pode ser perigoso, maior chance de acidente): 
- Fontes seladas: (não há possibilidade de contato com o material radioativo) - radioterapia (tratamento tumores), 
não irradia após o tratamento
- Fontes não seladas (pouco provável): (há possibilidade de contato): medicina nuclear (diagnóstico e terapia), 
paciente irradia após o tratamento, deve ficar isolado
- Contaminação: presença indesejável de material radioativo
- Contaminação interna: incorporação do material radioativo por ingestão, inalação ou absorção por contato direto 
com a pele
Teoria do Quanta:
- A radiação eletromagnética se propaga descontinuamente em pequenos pulsos de energia chamados de pacotes 
de energia chamados de fótons que são partículas sem carga e massa e é a menor quantidade de luz que pode 
ser emitida ou absorvida em qualquer processo
- Relação energia x alcance: 
- Todo tipo de radiação ionizante, seja partícula ou onda eletromagnética, perde energia nas interações com a 
matéria. 
- Quanto maior a energia da radiação, mais interações será capaz de produzir, portanto maior o percurso 
percorrido até ser totalmente freada, ou seja, maior alcance; MAIOR ENERGIA = MAIOR ALCANCE
- Quanto maior a frequência da onda maior a energia, porem é inversamente proporcional ao comprimento de onda
- Pergunta dada em sala:
- considere os 2 tipos de RX a serem usados:
- RXa: comprimento onda 10nm
- RXb: comprimento onda 25nm
- Pergunta: caso o paciente receba uma sessão de RXa e outro paciente uma sessão de RXb qual deles terá 
maior probabilidade de ocorrer danos biológicos ?
PEDRO HENRIQUE COSTA FRANCO - MEDICINA UNI BH �2
- A, pois quanto menor o comprimento, maior a frequência e energia e quanto maior a energia mais danoso 
pode ser
Efeitos da Radiação
- Tanto as radiações corpusculares quanto eletromagnéticas quando possuem energia suficiente atravessam a 
matéria ionizando átomos (removendo elétrons), moléculas e assim modificando-lhes o comportamento químico
- De acordo com o efeito que a radiação produz na matéria com a qual interage ela pode ser classificada como:
- Ionizante:
- conseguem arrancar elétrons da matéria com a qual interagem
- por formarem íons podem desestabilizar moléculas, produzindo danos ao organismo
- ex: RX, radiação alfa, beta, gama
- Não ionizante:
- não arrancam elétrons de átomos mas podem evitar os elétrons das camadas mais externas
- pode causar danos ao organismo porém mais leves 
- ex: microondas, ondas curtas, IF, UV (CA de pele), doppler
Radiações ionizantes:
- Raios X:
- Possuem dois tipos de produção:
- RX de frenagem: 
- durante o bombardeiodo feixe catódico com ânodo, alguns elétrons desse feixe que estão dotados de alta 
energia cinética consegue aproximar-se do núcleo dos átomos-alvo e são atraídos por ele. Contudo, como 
estão em alta velocidade, sofrem apenas um encurvamento na sua trajetória, perdendo parte da sua energia 
sob a forma de fótons de RX; Slide: quando elétrons são acelerados, acima de certa velocidade e se chocam 
contra obstáculos a energia cinética é liberada como RX. As propriedades dos RX gerados dessa maneira 
dependem de vários fatores entre os quais a diferença de potencial entre o ânodo (A) e o catodo (C) e o fluxo 
de elétrons
- elétrons são acelerados por aquecimento, chocam-se contra obstáculos e energia cinética é liberada na 
forma de RX = uso clínico 
- a) diferença de potencial A - C (fator intensivo): condiciona a energia do RX gerado, quanto maior a voltagem 
mais energético é o RX
- b) fluxo eletrônico (fator extensivo): quanto mais aquecido o catodo maior é a quantidade de elétrons e maior 
a quantidade de TX gerado. O aquecimento pode ser substituído pelo tempo de geração:
- Quanto + tempo + RX gerado
 - RX de orbital:
- que tem origem em um elemento radioativo, ao qual estímulo a partir de aquecimento ou corrente elétrica 
faz com que ele libere RX
- são perigosos porque se tiver acidente tem contaminação do ambiente
- Desuso
- Classificação do RX de acordo com a energia intrínseca:
- Duros: Mais energético, menor comprimento de onda —> mais penetrantes
- Médio: Comprimento intermediário, energia mediana
- Mole: Menor energia, maior comprimento de onda
- Conceito de atenuação:
- Estruturas orgânicas absorvem de formas diferentes os RX. Assim, ossos e cartilagem atenuam mais que 
músculos, tecido adiposo e vísceras e dão uma sombra, na chapa eles aparecem mais claros pois atenuam mais 
radiação
- A absorção da radiação é proporcional a densidade estrutural dos tecidos
PEDRO HENRIQUE COSTA FRANCO - MEDICINA UNI BH �3
TECIDOS MAIS DENSOS TECIDOS MENOS DENSOS
Maior absorção Menor absorção
Menor transparência Maior transparência
Imagens mais claras Imagens mais escuras
- Interação RX com a materia:
- Ao atravessar a matéria os RX interagem com os seus átomos. Essa interação depende da estrutura molecular e 
do estado de agregação em que se encontra o meio. São 5 processos fundamentais dessa interação:
- Espalhamento coerente:
- ocorre quando o fóton transfere para um átomo alvo toda a sua energia, sem contudo, remover o elétron da 
eletrosfera; o elétron salta para um orbital de maior energia e por isso fica em um estado excitado. Depois de 
algum tempo o elétron retorna ao seu orbital de equilíbrio, devolvendo a energia que recebeu sob forma de outro 
fóton, esse fóton emitido apresenta comprimento de onda igual ao do fóton incidente mas se propaga em 
direção diferente, caracterizando o espelhamento. O único efeito produzido foi a mudança de direção do fóton
- Efeito fotoelétrico:
- ocorre quando um fóton interage com um elétron orbital, transferindo toda sua energia para ele. Nessa 
interação, o fóton desaparece e o átomo é ionizado. Para isso, o fóton precisa ter energia suficiente para 
deslocar o elétron e ainda para lhe fornecer energia cinética suficiente para afastá-lo do núcleo. 
- com fótons de RX são arrancados principalmente arrancados elétrons da camada K, a vaga que se forma é 
preenchido por outro elétron da camada L ou mais raramente da M, esse salto em direção a K é acompanhado 
pela emissão de RX característico (porque sua energia depende do átomo que o produz, uma vez que ela 
reflete o quantum de energia contido no salto entre as orbitas)
- dentre as formas de interação do RX com a matéria, essa é a que mais transfere energia ao corpo, aumentando, 
assim, a quantidade de energia absorvida pelo mesmo
- Assim o efeito fotoelétrico produz:
- RX característico
- fotoelétron ejetado
- íon positivo 
- Efeito Compton
- os RX transferem para o átomo alvo parte da sua energia, afim de promover deslocamento de elétrons, os 
quais estão situados, principalmente, nos orbitais mais periféricos da eletrosfera. A energia não transferida deixa o 
átomo como um fóton emergente, cuja energia é menor que a do fóton incidente
- sendo assim, um fóton continua a se propagar após a interação com o meio, seguindo, no entanto, uma 
direção diferente da que possuía antes, resultando em uma produção de par iônico (elétron/átomo positivo) e de fóton 
de baixa energia
- Produção de Par:
- um fóton de alta energia ao se aproximar de núcleo atômico pesado, é transformado em duas partículas com 
massas semelhantes a do elétron sendo uma o pósitron (e+) e transporta a carga positivo a outra negatron (e-) 
é negativa, essas partículas se afastam uma da outra com grande velocidade e com isso são impedidas de 
recombinar e consequentemente de sofrer aniquilação.
- Fotodesintegração:
- o fóton do RX de alta energia é absorvido pelo núcleo que assim se desestabiliza e acaba por ejetar um nêutron, 
um próton, uma partícula alfa ou mesmo um grupo de partículas 
PEDRO HENRIQUE COSTA FRANCO - MEDICINA UNI BH �4
Diferentes tipos de doses:
- Dose Absorvida: quantidade absorvida pelo tecido, quanto maior essa dose maiores são as chances para que 
apareçam os danos provocados pela radiação
- Dose Limiar: aquela abaixo da qual não podem ser detectados alterações no funcionamento e na expressão de um 
dado ser vivo (conceito teórico - pois do ponto de vista atômico-molecular, qualquer que seja a dose absorvida, 
haverá sempre a formação de um radioproduto e este, por sua vez, pode produzir uma radiolesão
- Dose Subletal: aquela que não causa morte celular, independente de produzir ou não outros efeitos biológicos
- Dose Letal: aquela que causa morte celular 
Efeitos Biológicos das Radiações Ionizantes:
- É um fenômeno probabilístico
- A radiação perde energia para o meio provocando ionizações, elas podem gerar alterações moleculares que 
podem gerar danos em órgãos e tecidos e consequentemente diversas formas de manifestações biológicas
- O dano causado varia de parte para parte do copo - sensibilidade é para cada tipo de tecido
- A radiação pode incidir em uma célula e:
- não interagir 
- atingir uma molécula podendo causar dano ou não
- O dano causado pode ser reversível ou irreversível e pode ou não levar a indução de efeitos biológicos como:
- morte celular
- reprodução: perpetuação do dano
- A cada possibilidade está associada uma probabilidade diferente de zero
- Propriedades dos Efeitos:
- Estágio Físico:
- ocorre para tempos menores que 10-14 segundos
- estágio de absorção e deposição de energia
- excitação e ionização dos compostos
- Estágio físico-químico:
- ocorre para tempos entre 10-14 a 10-12 segundos
- quebra de ligações
- radiólise da água - formação de radicais livres
- começa o dano química - radicais livres começam a reagir
- Estágio Químico:
- ocorre para tempos de 10-12 a 10-7 segundos
- continua a reação dos radicais livres
- formação de produtos tóxicos
- começam danos a RNA e DNA
- enzimas são inativadas e ativas
PEDRO HENRIQUE COSTA FRANCO - MEDICINA UNI BH �5
- Estágio Biológico:
- ocorre para tempos de 10 segundos 10 horas
- completa-se a maioria das reações
- diminui a mitose das células irradiadas
- são bloqueadas as reações bioquímicas
- rompimento da membrana celular
- estágios químicos e biológicos coincidem
- começa o reparo do DNA
- o estágio biológico classifica-se conforme sua variação quanto:
- A) ao tempo de manifestação:
- efeitos agudos:
- característicos de exposições a doses elevadas
- manifestam-se em, no máximo, dois meses
- ex: eritema, sindrome aguda
- efeitos tardios:
- característicos de exposições a doses pequenas
- manifestam-se em anos ou dezenas de anos
- ex: CA
- B) ao tipo de célula atingida:
- efeitos somáticos
- alterações provocadaspela interação da radiação ionizante com qualquer célula do organismo, exceto 
reprodutivas
- manifestam-se no proprio individuo irradiado
- ex: CA, catarata
- efeitos genéticos
- hereditários
- alterações provocadas pela interação da radiação ionizante com a células reprodutivas do organismo
- manifestam-se nos descendentes do individuo irradiado
- ex: mutações genéticas
- C) a quantidade de energia depositada
- efeitos estocásticos
- ocorrem com doses pequenas de radiação
- não apresentam um limiar de dose para sua ocorrência
- a probabilidade de ocorrência aumenta com o aumento da dose
- a gravidade do efeito independe da dose
- ex: CA
- por menor que seja a dose está sempre associada uma probabilidade diferente de zero para a 
ocorrência desse tipo de efeito
- efeitos determínisticos (não estocásticos)
- ocorrem com doses elevadas de radiação
- apresentam um limiar de dose para sua ocorrência
- a gravidade do efeito aumenta com o aumento da dose
- ex: eritema, catarata
- Tipos de efeitos produzidos pela radiação ionizante:
- A) Efeitos diretos:
- produzidos quando a energia da radiação é absorvida diretamente por moléculas que são importantes (enzimas 
e DNA) nos diversos metabolismos das células
- B) Efeitos indiretos:
- resultam da formação de radicais livres, geralmente originados por modificações na molécula de água que 
constituem os meios extra e intracelulares
- mais provável de acontecer, corpo humano tem 70% água
PEDRO HENRIQUE COSTA FRANCO - MEDICINA UNI BH �6
Radiólise da Água 
- É a modificação estrutural da molécula de água
- Quando a radiação ionizante integre com a molécula:
- pode levá-la a um estádio excitado (H2O*) 
- propiciar a formação de radicais como H3O+; H2O+; H2O-, os quais por serem instáveis levam a produção de 
radicais livres do tipo H* e *OH
- Radicais livres são muito reativos por não possuírem carga elétrica, sua reatividade pode interferir no metabolismo 
de proteínas, lipídios e carboidratos
- Além disso, a liberação de prótons de hidrogênio reduz o pH do meio alterando a cinética das reações da proteínas 
e a morte celular
- Também durante a interação da radiação ionizante podem ser formados peróxidos (H2O2), radicais hidroperóxidos 
(HO2), radicais peróxidos livres (RO2), radicais orgânicos alem de outros
- A célula pode responder com a morte ou a completa recuperação 
- Dano oxidativo no DNA (morte, envelhecimento, mutação, CA)
- Alteração das propriedades das membranas (mudança da permeabilidade, alteração no potencial, inativação de 
substâncias ligadas a membrana)
Radiossensibilidade celular:
- Cada célula tem uma sensibilidade diferente (depende da atividade metabólica e da estrutura)
- Células que apresentam elevada atividade mitótica e com menor de grau de diferenciação são as mais sensíveis
- Linfócitos são altamente sensíveis (apesar da atividade mitótica baixa)
- Células com atividade mitótica elevada e com baixo grau de diferenciação são mais radiossensíveis 
- Tumores malignos fogem a regra, pois apesar de apresentar elevada taxa de divisão celular são radioresistentes
- Linfoma e linfosarcomas tem reduzida atividade mitótica e são radiossensíveis 
- Radiossensibilidade celular = atividade mitótica / grau de especialização
- Fatores que influenciam o efeito da radiação:
- Fatores físicos
- dose
- taxa de dose: dose aplicada por unidade de tempo
- fracionamento da dose
- exposição aguda ou crônica
- tipo de radiação (LET; RBE)
- Fatores químicos
- presença ou não de antioxidante
- tensão de O2 (efeito O2)- teor hídrico 
- Fatores biológicos
- estado proliferativo
- fase do ciclo celular
- célula em mitose ou em G2 —> mais sensíveis; DNA mais condensado
- células na fronteira G1/S —> mais resistentes
- quanto maior o grau de condensação (G2/M) do DNA maior radiossensibilidade
- estado fisiológico e metabólico
- constituição genética da célula
- DL50: dose letal para 50% da população exposta de corpo inteiro - Hematopoiéitoco (menos resistente) —> GTI —> nervoso (mais resistente)
PEDRO HENRIQUE COSTA FRANCO - MEDICINA UNI BH �7
Filosofia da Proteção Radiológica
- Estabelecimento de 3 princípios básicos:
- Princípio da justificação (mais benefícios do que outras técnicas)
- Princípio da otimização (evitar exposição ou exposição a mais baixa dose possível)
- Princípio da limitação de doses
- São importantes pois visam reduzir a exposição do homem a radiação ionizante que pode desencadear efeitos 
biológicos
- Qualquer técnica que faça uso da radiação ionizante tem que ser justificada em relação a outras técnicas de modo 
a produzir um benefício líquido positivo
- Objetivo: estudar e propor medidas que visem reduzir a exposição do homem as radiações ionizantes
- ALARA (“as low as reasonable achievable), cujos fundamentos são:
- sempre que possível não permitir a exposição de indivíduos a radiações ionizantes quando esse procedimento 
não traz benefícios ao irradiado
- a dose absorvida pelo indivíduo errado deve ser a mais baixa possível 
- Otimização: 
- as exposições a radiação ionizante devem ser mantidas tão baixas quanto razoavelmente exequível levando em 
consideração fatores econômicos e sociais
- Limitação das doses:
- os limites de dose foram estabelecidos para evitar a ocorrência de efeitos determínisticos (abaixo dos limiares) e 
minimizar as probabilidades de ocorrência de efeitos estocásticos a níveis considerados seguros
- toda irradiação deve obedecer as doses que foram preconizadas como os limites de segurança 
- em toda exposição deve-se estimar os efeitos deletérios a saúde calculando-se o detrimento biológico, sendo 
que o detrimento é definido como a expectativa matemática para a ocorrência de danos biológicos em virtude da 
dose absorvida 
Proteção Radiológica para os diversos tipos de radiações:
- 1) Radiações X e radiações Gama:
- 1.1) Distância
- a intensidade dos RX e raios diminui a medida que aumenta a distancia entre a fonte e o ser irradiado
- a taxa reduz com o inverso do quadrado da distancia
- método mais barato e prático 
- 1.2) Blindagem
- muitos materiais são capazes de absorver fótons de alta energia e a eficiência dessa absorção é definida 
pelo valor da sua camada hemirredutora (HVL). Essa camada equivale a espessura do material que é capaz 
de reduzir a metade a taxa de exposição a uma dada radiação
- adequada ao tipo de radiação:
- chumbo para Gama
- acrílico para Beta
- materiais hidrogenados para nêutrons
- a eficiência da blindagem depende da energia da radiação incidente 
- Radiações alfa e beta:
- a proteção contra as fontes que emitem radiações alfa e beta é um método de fácil execução, porque o poder de 
penetração desses raios é pequeno quando comparados como RX e RX gama
- geralmente, roupas podem proteger o corpo contra essas radiações
- Células tumorais possuem menor resistência a radiação, ou seja, são mortas mais facilmente - sendo assim, a 
radiação pode ser letal para a célula tumoral e subletal para as células normais
- EPIs (individual): aventais Pb, protetores de tireoide, luvas Pb, óculos Pb, protetores de gônadas, saiotes
PEDRO HENRIQUE COSTA FRANCO - MEDICINA UNI BH �8