PRINCÍPIOS DE FORMAÇÃO DA IMAGEM

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Noções Básicas sobre Raios X
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PRINCÍPIOS DE FORMAÇÃO PRINCÍPIOS DE FORMAÇÃO 
DADA
IMAGEM RADIOGRÁFICAIMAGEM RADIOGRÁFICA
Prof. Alwin Elbern, Ph.D.
DENUC - UFRGS
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Súmula
• Qualidade da Imagem
• Geração de Raios X
• Formação da Imagem Radiográfica – Contraste
• Filme Radiográfico
• Processamento Radiográfico
• Sensibilidade do Filme
• Noções de Controle de Qualidade do Processamento
• Definição, Resolução e Visibilidade de Detalhes
• Controle de Qualidade – Portaria 453/98
Noções Básicas sobre Raios X
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Qualidade da Imagem
A qualidade da imagem médica é deter-
minada pelo método de Radiodiagnós-
tico (Raios X, US, TC, RM, etc.), pelas 
características do equipamento e pelos 
ajustes selecionados pelo operador.
A qualidade da imagem depende de pelo menos cinco 
fatores:
Contraste, Definição, Ruído, Artefatos, Distorção
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Corpo Humano
O corpo humano tem muitas estruturas 
(ou objetos) que aparecem simultanea-
mente, e freqüentemente, sobrepostos na 
imagem. Outro fator importante que 
determina uma boa visibilidade, é que um 
objeto presente em uma imagem médica 
deve sobressair-se em relação às 
imagens de fundo.
Noções Básicas sobre Raios X
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Geração de Raios X
A radiografia foi inaugurada praticamente junto com o 
descobrimento dos raios X, realizado por Wilhelm 
Conrad Röntgen em novembro de 1895, o que lhe 
conferiu o 1o prêmio Nobel de 1901 de Física.
A primeira radiografia foi feita ainda em seu labora-
tório, onde permaneceu sozinho por semanas 
obcecado por experimentos secretos, quando expôs 
aos raios X a mão de sua mulher, apoiada sobre uma 
chapa fotográfica, por 15 minutos.
Histórico
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Histórico
•Röntgen observou que os raios X podiam atravessar os corpos. 
Alguns materiais se apresentavam mais opacos e outros mais transparentes.
•Radiografia da 
mão de Anna 
Röntgen, em 
novembro de 
1895. Por seus 
trabalhos, ele 
recebeu o 
primeiro Nobel 
de física no ano 
de 1901.
Noções Básicas sobre Raios X
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Geração de Raios X
Os raios X são originários da frenagem dos elétrons 
gerados no catodo, que se convertem em fótons, 
pelo fenômeno conhecido por Bremsstrahlung. 
Os raios X produzidos no interior das ampolas são constituídos 
por ondas eletromagnéticas de várias freqüências e intensida-
des. A maior parte (99%) da energia cinética dos elétrons é 
perdida sob a forma de calor e apenas 1% dela é convertida 
em raios X.
Os raios X produzidos por “bremsstrahlung” constituem um 
espectro contínuo dentro de uma faixa de comprimento de 
onda que vai de 0,1 a 0,5 Å (10-10 m).
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Origem dos Raios X
Bremsstrahlung
Noções Básicas sobre Raios X
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Propriedades Elétricas
A qualidade e a quantidade de raios X produzidos 
podem ser controladas ajustando-se as grandezas:
„TENSÃO - Kilovoltagem (kV) = diferença de potencial 
(ou “potencial para aumentar a energia dos elétrons”). 
- Elétrons com mais energia adquirida por meio de kV
mais alto produzem raios X mais penetrantes e em 
maior quantidade.
„CORRENTE - Miliamperagem (mA)=quantidade 
ou número de elétrons que passam a cada 
segundo do catodo para o anodo.
•TEMPO de exposição (s) = duração do pulso
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Tubo de Raios X
No tubo (ampola) são gerados os Raios X pela com-
versão da energia dos elétrons em calor (ou energia 
térmica) e, em menor quantidade, em raios X 
(Bremsstrahlung). 
O calor é um subproduto indesejável no processo. O 
tubo de raios X é projetado para maximizar a pro-
dução de raios X e dissipar o calor tão rápido quanto 
possível. 
Noções Básicas sobre Raios X
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Ampola de Raios X
Uma corrente de elétrons flui através do tubo, do catodo, onde são 
produzidos, em direção ao anodo, onde os elétrons param 
bruscamente, sofrendo uma perda abrupta de energia resultando na
produção dos raios X.
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Noções Básicas sobre Raios X
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Elementos do Tubo de RX
CATODO: é o eletrodo negativo do tubo. É consti-
tuído de duas partes principais: o filamento e o 
copo focador.
A função básica do catodo é emitir elétrons a partir 
de um circuito elétrico secundário, e focalizá-los em 
forma de um feixe bem definido apontado para o 
anodo. 
Em geral, o catodo consiste de um pequeno fio em 
espiral (ou filamento) dentro de uma cavidade (copo 
de focagem) conforme mostrado na figura anterior.
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Filamento
O filamento é normalmente feito de Tungstênio Toriado
(Tungstênio com mais de 1 a 2% de Tório), pois esta liga 
tem alto ponto de fusão e não vaporiza facilmente (a 
vaporização do filamento provoca o enegrecimento do 
interior do tubo e a conseqüente mudança nas 
características elétricas do mesmo). A queima do 
filamento é, talvez, a mais provável causa da falha de 
um tubo.
(a) sem corpo focador e (b) com corpo focador
a b
Noções Básicas sobre Raios X
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Copo de focagem
O corpo de focagem: serve para focalizar os elétrons 
que saem do cátodo e fazer com que eles “batam” no 
ânodo e não em outras partes. A corrente do tubo é
controlada pelo grau de aquecimento do filamento 
(cátodo). Quanto mais aquecido for o filamento, mais 
elétrons serão emitidos pelo mesmo, e maior será a 
corrente que fluirá entre o ânodo e o cátodo. 
Assim, a corrente de filamento controla a corrente 
entre o ânodo e o cátodo.
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Corrente de filamento
CORRENTE DO 
FILAMENTO 
(AMPÉRES)
CORRENTE NO 
TUBO (mA)
Correntes de tubo e de fila-
mento em função da tensão 
aplicada. 
125 kVp
100 kVp
70 kVp
50 kVp
Alguns tubos apresentam dois 
filamentos, ou dois cátodos. 
São os chamados tubos de 
foco dual, Estes filamentos 
tem comprimentos distintos, 
produzindo áreas de impacto 
diferentes no ânodo. 
Temos assim dois tipos de 
foco: 
• Foco fino: de 0,3 a 1 mm
• Foco grosso: de 1 a 2,5 mm
Noções Básicas sobre Raios X
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Foco Dual
Tubo de foco dual, onde o tamanho do foco é
controlado por um ou outro filamento.
O controle do foco fino-foco grosso é feito por uma chave 
que escolhe ou um ou outro filamento. Para evitar que se 
coloque grandes correntes em foco fino (o que poderia 
danificar o ânodo), um mesmo comando seleciona a 
corrente e o foco simultaneamente (as duas chaves são 
acopladas mecanicamente).
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Anodo
O Anodo é o pólo positivo do tubo. Existem dois tipos de 
ânodo: anodo fixo e anodo giratório. 
Os tubos de ânodo fixo são usualmente utilizados em 
máquinas de baixa corrente, tais como: raio-X dentário, raio-
X portátil, máquinas de radioterapia, raio-X industrial, etc. 
Os de anodos giratórios são usados em máquinas de alta 
corrente, normalmente utilizadas em radiodiagnóstico.
O anodo tem as seguintes finalidades: formar o caminho 
elétrico, servir de suporte para o alvo e como elemento 
condutor de calor.
Noções Básicas sobre Raios X
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Anodo – Alvo de Tungstênio
O alvo é o local do ânodo que sofre o impacto dos elétrons. 
O material do alvo deve ter as seguintes propriedades:
Î Alto Z: Isto é, alto número de prótons no núcleo 
atômico. A relação entre a perda de energia dos elétrons 
por radiação (raios-X) e a perda de energia por ionização 
(aquecimento) é dada pela seguinte fórmula:
800
.ZEc
dx
dE
dx
dE
COL
RAD =





 Onde Ec é a energia cinética dos 
elétrons e Z o número atômico do 
alvo.
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Propriedades do alvo
Î Boa Condutividade Térmica: no alvo há uma grande 
geração de calor, que deverá ser retirada do mesmo para 
evitar a sua fusão;
Î Alto Ponto de Fusão: Em algumas aplicações de alta 
corrente, associada a grandes tempos de exposição podem 
levar a alvo o atingir temperaturas da ordem de 2000 C. 
Portanto, o material alvo deverá suportar altas 
temperaturas sem fundir ou se danificar. O material que 
apresenta todas estas características é o Tungstênio 
(Z=74).Noções Básicas sobre Raios X
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Anodo Giratório
Fixo Giratório
O ânodo giratório permite 
altas correntes, pois a área 
de impacto dos elétrons fica 
muito aumentada. 
Se este alvo girar com um raio de giro igual a 30 mm, a área 
de impacto seria aproximadamente: 4 mm * 2 π * 30 mm ≅
754 mm2; nestas condições, o tubo giratório teria cerca de 
200 vezes mais área que o tubo fixo. 
Como exemplo, tomemos um alvo fixo, cuja área de impacto 
é de 1 mm x 4 mm, isto é, 4 mm2.
A=754 mm2
1 mm
4 mm
A=4 mm2
1 mm
r=30 mm
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Detalhes – Alvo Giratório
Em máquinas de alvo giratório, é necessário esperar o 
ânodo atingir a velocidade de regime, para então se aplicar 
a alta tensão (disparo do feixe).
O rotor gira no interior da ampola de vidro, sem nenhuma 
ligação mecânica para o exterior. O modo como isto 
acontece é semelhante ao que acontece nos motores de 
indução, onde não há ligação mecânica nem elétrica entre 
a parte que gira (rotor) e a parte fixa (estator).
Os tubos para mamografia utilizam anodos de molib-
dênio (Z=42), que tem um número atômico interme-
diário, e, portanto, produzem fótons de energia 
menores, mais adequados à baixa densidade do tecido 
mamário. 
Noções Básicas sobre Raios X
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Cabeçote do RX
O anodo e o catodo ficam acondicionados no interior 
de um invólucro fechado (tubo). 
Além de desempenhar as funções de isolante elétrico 
e de suporte estrutural para o anodo e catodo, o 
sistema de encapsulamento serve para manter o 
vácuo no interior do tubo. 
A presença de ar dentro do tubo é indesejável, pois, 
além de interferir na produção de raios X, permitiria 
que eletricidade percorresse o tubo, na forma de 
pequenos raios e centelhas, danificando o sistema.
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Cabeçote e Tubo
Noções Básicas sobre Raios X
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Tubo de Raios X
Anodo Girante
Estator
Alta 
Tensão
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Ponto Focal
Ao selecionar-se um tubo de raios X para uma deter-
minada aplicação específica, a principal característica 
que deve ser observada é o tamanho do ponto focal.
Tubos com pontos focais pequenos são os mais 
indicados quando é essencial gerar imagens de alta 
qualidade que permitem boa visibilidade de pequenos 
detalhes e também quando houver necessidade de 
menores quantidades de raios X.
Ex. Foco grosso
Equipamento 
para medida
Noções Básicas sobre Raios X
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Representação do ponto focal real e efetivo
ÂNGULO DO ALVO
FEIXE DE ELÉTRONS
TAMANHO 
REAL DO FOCO
FOCO EFETIVO
O ponto focal real é a área na qual os elétrons colidem. 
O ponto focal efetivo é a área que é “vista” na direção do feixe 
útil, conforme mostra a figura. Dependendo do ângulo do alvo, 
podemos ter grande área de impacto com pequeno ponto focal 
efetivo.
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Espectro de Energia
Um espectro de energia 
é um gráfico que mostra 
no eixo horizontal a 
energia dos fótons de 
raios X de um feixe.
A energia varia de zero 
até o valor máximo (ou
kVp- max) e, no eixo 
vertical, ó número de 
fótons dentro de cada 
faixa energia.
Noções Básicas sobre Raios X
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Espectro de Energia dos RX
Origem do Espectro 
contínuo de energia 
dos Raios X.
As raias de energia 
discretas são 
provenientes das 
transições que 
ocorrem no átomo 
do alvo.
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Espectro de Energia dos RX
Noções Básicas sobre Raios X
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Espectro em Mamografia
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Fatores que afetam o Espectro
O material do alvo: não influencia na forma do 
espectro contínuo, apenas na sua intensidade. Isso, 
obviamente influirá no espectro de linhas ou espectro 
característico, pois como vimos, este espectro caracteriza 
o núcleo alvo.N° DE FÓTONS
ENERGIA DO FÓTON
TUNGSTÊNIO
Molibdênio
Resumo: fatores que afetam o 
espectro:
-Quantidade da radiação:
Z, KeV2, mA, seg, forma de 
onda e filtração;
-Qualidade de radiação: KeV, 
forma de onda e filtração.
Noções Básicas sobre Raios X
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Filtração
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Aparelho de Raios X
GERADOR
A principal função do gerador é transformar a energia 
elétrica da rede em uma forma de energia elétrica mais 
adequada à produção de raios X. 
Outra função importante do gerador, é permitir que o 
operador controle as grandezas:
„ kV – kilovoltagem;
„ mA – miliamperagem; e
„ s - tempo de exposição.
Noções Básicas sobre Raios X
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Transformador de Alta Tensão
O transformador de alta tensão é o dispositivo que 
transforma a baixa tensão (por exemplo 220 volts) em alta 
tensão (por exemplo 100000 volts – 100kV), necessária 
para acelerar os elétrons no interior do tubo de raios-X.
TENSÃO APLICADA CORRENTE NO TUBO
Sistemas monofásicos - Retificação de onda completa. 
Nestas máquinas a tensão aplicada ao tubo varia desde zero 
até um valor máximo. Os raios-X assim produzidos tem menor 
poder de penetração.
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Aparelho Trifásico
Tensão trifásica
R
S
T
Corrente 
retificada
6 PULSOS
Tensão DC
Nas máquinas trifásicas a tensão aplicada ao tubo varia 
muito pouco enquanto nas monofásicas a tensão varia 
desde zero até um valor máximo, isto é, 100%. 
A esta variação dá-se o nome de Ripple.
Noções Básicas sobre Raios X
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Partes principais de uma máquina de raios-X
BANCO
DE
COMANDO
AJUSTE DA 
TENSÃO, 
CORRENTE E 
TEMPO
TRANSFORMADOR
DE 
ALTA TENSÃO
E
RETIFICADOR
TUBO
RAIOS-X
REDE
As máquinas de Raios-X podem operar a diversas tensões e a 
diversas correntes no tubo. De um modo geral, temos as seguintes
características:
• Diagnóstico: de 40 à 150 KVP e correntes de 25 à 1200 mA.
• Terapia: de 60 à 250 KVP e correntes de aproximadamente 8 Ma
• Raio-X dentário: de 50 à 90 KVP e correntes de até 10 mA.
• Raio-X industrial: de 50 à 300 KVP e correntes de até 10 mA
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Transformador
Um transformador tem dois circuitos, basicamente
de duas bobinas (enrolamento de fios) com número
de espiras diferentes. O primeiro é o circuito de 
entrada, que recebe energia elétrica e, por isso é 
chamado de circuito primário. 
O segundo, é o circuito de saída, 
chamado circuito secundário.
Os elétrons não mudam de 
circuito. A energia é transformada 
do circuito primário para o 
secundário por meio de um 
campo magnético.
V1N1 V2N2
Representação de 
um transformador
Noções Básicas sobre Raios X
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Forma de Onda
N° DE FÓTONS
ENERGIA DOS FÓTONS
POTENCIAL CONSTANTE
ONDA COMPLETA
(2 PULSAÇÕES
A Forma da onda aplicada 
ao tubo influenciará o espectro 
emitido, pois aí está implícito 
quanto tempo é aplicada uma 
determinada tensão. A figura 
ilustra os espectros emitidos por 
um tubo no qual é aplicado um 
potencial constante e outro 
com potencial variável provido 
de retificação de onda completa 
(2 pulsações).
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b) Tensão Aplicada
Na produção de raios X, os elétrons que alimentam 
o tubo de raios X de energia, devem ter energia 
individual no mínimo igual à energia dos fótons de 
raios X. A energia dos fótons (em kiloelétronvolts ou 
keV) é sempre limitada pela energia do elétron da 
maior energia, ou à tensão ( em kilovolts ou kV).
A tensão aplicada, estabelece a energia que o elétron 
terá ao alcançar o anodo, e, portanto, nenhum fóton 
de raios X poderá ter mais energia que o elétron que 
o gerou. 
Noções Básicas sobre Raios X
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Tensão Aplicada - Espectro
N° DE FÓTONS
SÉRIE DA CAMADA L
SÉRIES DA CAMADA K
ENERGIA DOS FÓTONS (KeV)
70 kVp
60 kVp
80 kVp
Observe que para a 
tensão de 60 KeV, as linhas 
de espectro característico 
da série K, não aparecem, 
porque para remover um 
elétron da órbita K (1a
órbita), é necessário um 
potencial de no mínimo 70 
KeV. 
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Tensão Aplicada
Aumento da 
Tensão aplicada
Noções Básicas sobre Raios X
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Corrente do Tubo
O catodo é aquecido devido à passagem de uma 
corrente proveniente de um fonte de baixa tensão.A saída desta fonte é controlada por um setor de mA. 
Aumentando-se o seletor de mA, mais corrente 
elétrica passa através do catodo ( o filamento) 
gerando calor e aumentando sua temperatura.
Com o aumento da temperatura, aumenta-se a 
emissão termoiônica no catodo (ou ejeção de 
elétrons). Com o aumento da corrente elétrica no 
filamento do catodo, aumenta-se o fluxo de 
elétrons que sai do filamento (catodo) e incide 
sobre o anodo e, portanto, mais raios X são 
gerados.
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Tempo de Exposição
Em radiografias, a exposição é iniciada pelo operador 
do equipamento e terminada depois que se esgota o 
tempo selecionado previamente
Em fluoroscopia, a exposição é iniciada e terminada 
pelo operador, mas há um indicador do tempo de 
exposição acumulado que emite um sinal sonoro 
após 5 minutos de exposição.
Os temporizadores e botões de controle ajustados 
pelo operador ativam e desativam a geração de 
raios X acionando dispositivos de chaveamento que 
pertencem, ao circuito primário do gerador.
Noções Básicas sobre Raios X
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Tempo – Ajuste manual
Nos temporizadores manuais, o ajuste do tempo de 
exposição deve ser feito pelo operador antes de 
iniciar o procedimento.
A seleção adequada dos ajustes do tempo de 
exposição no equipamento dependerá do conhe-
cimento pessoal ou da consulta a uma Tabela de
Exposição que correlaciona a espessura do paciente 
com o kV, o mA e o tempo.
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O mAs (Miliampere-Segundo)
Freqüentemente, as unidades mA e mAs são 
confundidas ou tomadas como termos sinônimos.
Não são. Cada uma dessas unidades refere-se a 
uma grandeza diferente.
A unidade mA refere-se à grandeza física corrente elétrica (i). A 
corrente elétrica é definida como a quantidade de carga elétrica
Q, dada em Coulomb (C), que passa por um meio qualquer, 
dividido pelo intervalo de tempo em que ocorre esta passagem, 
em segundo (s). 
A corrente elétrica i é medida na unidade do SI denominada 
Ampère (A) dado pela relação: i [C/s] = ∆Q [C] /∆t[s].
Fisicamente, Q[mAs] representa o número 
total de elétrons que atingem o anodo.
Noções Básicas sobre Raios X
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Controle Automático de Exposição (AEC)
Dentre os modelos de equipamentos mais modernos 
de radiodiagnóstico, alguns possuem um dispositivo 
eletrônico que controla o nível de exposição no 
receptor, que tem a função de suspender a geração 
de raios X quando o receptor de imagens (conjunto 
tela-filme) recebe uma determinada quantidade de 
exposição pré-determinada considerada ideal para 
um determinado exame.
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AEC
CÂMARA DE 
IONIZAÇÃO
FilmeTELAFLUORESCENTE
FOTOMULTIPLICADORA
Noções Básicas sobre Raios X
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Filtração do Feixe de RX
Os fótons com energia abaixo de 20 KeV não interes-
sam ao Radiodiagnóstico, pois têm capacidade de 
penetração muito baixa, não contribuem com 
informações sobre o paciente e só aumentam a dose
do paciente.
Por isso há a necessidade de filtragem desses raios X 
que não contribuem para a formação da imagem.
Abaixo de 20 KeV, somente 45% dos fótons do feixe conseguem atingir a 
profundidade de 10 mm de músculo contra apenas insignificantes 0,00063%
destes atingem a profundidade de 150 mm.
Em contrapartida, 3,5% dos fótons que têm energia de 50kV atingem estes 
mesmos 150 mm. O próprio corpo atua, então, como um filtro retirando do 
feixe os fótons de baixa energia.
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Filtração adicional
Para diminuir a dose do paciente, uma solução óbvia 
é interpor algum material entre o feixe de raios X 
primário e o paciente que sirva de filtro e remova do 
feixe de fótons os de baixa energia. 
O material geralmente utilizado para este propósito 
em Radiodiagnóstico é o alumínio. 
Toda máquina de raios X tem uma “flitragem
equivalente de alumínio”. Diz-se equivalente porque 
outros componentes do equipamento também filtram 
parte dos fótons de baixa energia tais como, a janela 
do tubo de vidro e o colimador do feixe. A quantidade 
de filtração total é expressa, portanto, em valores de 
espessura equivalente de alumínio.
Noções Básicas sobre Raios X
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Penetração dos Fótons e alteração 
do Espectro do RX
A forma do espectro de raios X é significativamente alterada por
alterações na filtragem. Como o filtro absorve preferencialmente
fótons de baixa energia, produz-se, como conseqüência, uma 
elevação na energia efetiva de raios X.
Penetração dos fótons 
no tecido mole
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Camada semi-redutora CSR
Aumentando-se a filtração, aumenta-se a penetração do feixe 
de raios X assim como também a espessura da camada semi-
redutora necessária para atenuá-la, devido à remoção dos 
fótons de baixa energia. 
Os valores de CSR são usados para avaliar a adequação dos 
filtros adicionados.
As normas que especificam os requisitos de filtragem 
geralmente estabelecem um valor mínimo aceitável. 
São considerados seguros os equipamentos que 
tive-rem filtros de espessuras superiores aos valores 
de CSR em função do kVp, mostrados na tabela.
Noções Básicas sobre Raios X
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Conceito de CSR
„ A atenuação é a redução da intensidade de um feixe de raios X 
à medida que ele atravessa a matéria. A atenuação se deve aos 
fenômenos de absorção e de espalhamento dos fótons do feixe 
incidente. A equação fundamental da atenuação de um feixe 
monocromático é: Nx= N0 . e-µx
CSR
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Valores da CSR
3,0110
2,590
1,570
1,250
0,330
CRS (mm Al)kVp
Valores da Camada Semi-Redutora para o Alumínio
A camada semiA camada semi--redutora é a espessura de um material redutora é a espessura de um material 
capaz de reduzir a metade a intensidade da radiação capaz de reduzir a metade a intensidade da radiação 
incidenteincidente..
CSR ou HVL
X1/2 = 0,693/µ
I = I0e-µx
Noções Básicas sobre Raios X
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Referências
1 – Curso do CBR – “Formação de Imagens Radiográficas” 
Ed. CBR SP - 2000
2 – Frank Attix – “Introduction to Radiological Physics and 
Radiation Dosimetry” – Ed. J.Wiley USA 1986
3 – Thomaz Bitelli – “Dosimetria e Higiene das Radiações” 
– Ed. Gremio Politécnico SP -1982