Física das Radiações. Slide.

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13/06/2016
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FÍSICA DAS RADIAÇÕES
Profa. Dra. Isvânia Serafim Lopes
isvania@gmail.com
RADIAÇÃO
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RADIAÇÃO
É a energia emitida e transferida por 
intermédio do espaço 
O QUE É RADIAÇÃO IONIZANTE?
CLASSIFICAÇÃO
• Radiação Não - Ionizante
• Radiação Ionizante
SUBCLASSIFICAÇÃO
Radiação Ionizante
• Eletromagnética
• Corpuscular
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RADIAÇÃO ELETROMAGNÉTICA RAIOS X
Breve Histórico
Produção
Características
Tipos de raios X
RADIAÇÃO ALFA RADIAÇÃO BETA
RADIAÇÃO GAMA PODER DE PENETRAÇÃO
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RADIOATIVIDADE
Profa. Dra. Isvânia Serafim Lopes
isvania@gmail.com
Os átomos instáveis realizam 
transformações em busca da 
estabilização, de maneira aleatória. 
Não é possível prever o momento em 
que um determinado núcleo irá se 
transformar por decaimento.
Para uma quantidade grande de átomos:
Logo, a probabilidade de decaimento por átomo por 
segundo deve ser constante, independente de 
quanto tempo ele tem de existência, e é chamada 
de CONSTANTE DE DECAIMENTO ().
É característica de cada 
radionuclídeo.
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EXEMPLO DE MEIA-VIDA (T½)
• O iodo-131, utilizado em Medicina Nuclear para
exames de tireóide, possui a meia-vida de oito dias.
• Isso significa que, decorridos 8 dias, a atividade será
reduzida à metade.
• Se t = T1/2 , então N = N0 / 2 , logo:
eNN T 21002
 TT 2121
693,02ln 
É a quantidade de átomos que sofrem
desintegração na unidade de tempo.
dt
dNA  eA tA  0
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Unidades de Atividade (A)
• becquerel (Bq) e o curie (Ci);
• 1 Bq = 1 dps
• O curie (Ci) é a atividade equivalente
àquela de 1g de rádio-226 e vale 3,7 x 1010
dps;
MEDICINA NUCLEAR
• A Medicina Nuclear é a área da medicina onde são
utilizados os radioisótopos, tanto em diagnósticos como em
terapias.
• Radioisótopos administrados a pacientes passam a emitir
suas radiações do lugar (no caso, órgão) onde têm
preferência em ficar.
• Um exemplo prático bem conhecido é o uso do iodo-131 (I-
131), que emite partícula beta, radiação gama e tem
meia-vida de oito dias.
MEDICINA NUCLEAR
O tecnécio-99 (Tc-99m) é utilizado, para obtenção
de mapeamentos (cintilografia) de diversos órgãos:
• cintilografia renal, cerebral, hepato-biliar
(fígado), pulmonar e óssea;
• diagnóstico do infarto agudo do miocárdio e em
estudos circulatórios;
RADIOFÁRMACO
• TERMINOLOGIA
• RADIONUCLÍDEO- átomos radioativos
• RADIOQUIMICOS- radionuclideos+ 
molécula química com propriedades 
de localização desejadas.
• RADIOFÁMACOS – radioquímico
utilizados em pacientes .
Isótopos Principais usos
3H Trítio Determinação do conteúdo de água no corpo.
11C Carbono-11 Varredura do cérebro com tomografia de emissão positrônicatransversa (PET) para traçar o caminho da glucose.
14C Carbono-14 Ensaios de radioimunidade.
24Na Sódio-24 Detecção de constrições e obstruções do sistema circulatório.
32P Fósforo-32 Detecção de tumores oculares, câncer de pele, ou tumores pós-cirúrgicos.
51Cr Cromo-51 Diagnóstico de albumina, tamanho e forma do baço, desordens gastrointestinais.
59Fe Ferro-59 Mal função das juntas ósseas, diagnóstico de anemias.
60Co Cobalto-60 Tratamento do câncer.
67Ga Gálio-67 Varredura do corpo inteiro para tumores.
75Se Selênio-75 Varredura do pâncreas.
81mK
r Criptônio-81m Varredura da ventilação no pulmão.
85Sr Estrôncio-85 Varredura dos ossos para doenças, incluindo câncer.
99mT
c Tecnécio-99m
Um dos mais utilizados: diagnóstico do cérebro, ossos, fígado, rins, 
músculos e varredura de todo o corpo.
131I Iodo-131 Diagnóstico de mal funcionamento da glândula tireóide, tratamento do hipertireoidismo e câncer tireoidal.
197Hg Mercúrio-197 Varredura dos rins.
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SPECT ESTUDO DA FISIOLOGIA DO ÓRGÃO
CINTILOGRAFIA 
ÓSSEA
PET
Princípio da PET
FDG
Pósitron
e+
ANIQUILAÇÃO
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ESTUDO DE ÁREAS CEREBRAIS
• PET
EFEITO DE DROGAS SOBRE O 
CÉREBRO
• Imagens cerebrais utilizando o 18F-FDG obtidas com o 
PET.
• À esquerda imagem de um cérebro normal e à direita 
um paciente drogado com cocaína.
ESTUDO DE DOENÇAS: PARKINSON
ALZHEIMER...
RADIOTERAPIA
• A radioterapia teve origem na aplicação do elemento rádio pelo
casal Curie, para destruir células cancerosas, e foi inicialmente
conhecida como “Curieterapia”.
• O iodo-131 também pode ser usado em terapia para eliminar lesões,
identificadas nos radiodiagnósticos da tireóide, aplicando-se, no
caso, uma dose maior do que a usada nos diagnósticos.
• Fontes radioativas de césio-137, cobalto-60 são usadas para destruir
células de tumores, uma vez que estas são mais sensíveis à radiação
do que os tecidos normais (sãos).
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CARACTERÍSTICAS DO USO COMO FONTE DE IRRADIAÇÃO
A ESCOLHA DA FONTE
• TIPO DE RADIAÇÃO EMITIDA: , , Ƴ
• ENERGIA DA RADIAÇÕES
• MEIA VIDA DO RADIONUCLIDEO
• DISPONIBILIDADE
• PREÇO
RADIOTERAPIA
• Teleterapia
• Cobalto-60
• Césio-137
• Acelerador linear (raios X)
• Braquiterapia
• Iodo-125
ESQUEMA DE UM CABEÇOTE DE 
UMA BOMBA DE CO-60
TELETERAPIA
BRAQUITERAPIA
EFEITOS BIOLÓGICOS DAS 
RADIAÇÕES IONIZANTES 1 E 2
Profa. Dra. Isvânia Serafim Lopes
isvania@gmail.com
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INTERAÇÃO DA RADIAÇÃO 
ELETROMAGNÉTICA COM A MATÉRIA
GRANDEZAS FÍSICAS
Exposição: Quantidade de carga elétrica 
produzida por ionização no ar, por unidade de 
massa do ar. 
Unidade: C/kg
Dose Absorvida : D = dE / dm
Unidade: J / kg , que recebe o nome de gray
(Gy)
LET
A resposta das células de um tecido ou órgão vai
depender do tipo e da média de energia da
radiação (dE) que é depositada na matéria por
unidade de comprimento (dl), definida como
Transferência Linear de Energia (LET).
LET = dE / dl
Unidade: keV / µm
EFICIÊNCIA BIOLÓGICA RELATIVA (RBE)
Se a dose teste (Dt), dada como um tipo escolhido
de radiação, produz um efeito biológico particular,
e o mesmo efeito biológico é produzido pela dose
de referência (Dref), o RBE da radiação de escolha é
dada pela relação
RBE = Dref / Dt
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CONCEITO DE DOSE EM 
PROTEÇÃO RADIOLÓGICA
Fator de Ponderação da Radiação (wR)
Dose Equivalente: HT =  wR . DT,R
Unidade: sievert (Sv)
WR
CONCEITO DE DOSE EM 
PROTEÇÃO RADIOLÓGICA
Fator de Ponderação 
da Radiação (wR)
Dose Equivalente: 
HT =  wR . DT,R
Unidade: sievert (Sv)
FASES DOS 
EFEITOS 
BIOLÓGICOS
Efeitos 
Físicos
Efeitos 
Químicos
Efeitos 
Biológicos
Efeitos 
Orgânicos
ÁCIDO DESOXIRIBONUCLÉICO 
(DNA)
Alvo da Proteção 
Radiológica.
Estrutura de dupla-hélice 
de DNA carrega o 
código genético da 
célula.
A alteração da 
molécula de DNA pela 
radiação ionizante pode 
levar à:
Morte celular
Reparo do dano
Câncer
DANO AO 
DNA ACÚCAR
QUEBRA DE 
PONTES DE
HIDROGÊNIO
AÇÚCAR
PERDA 
DA BASE
QUEBRA DA 
FITA DUPLA
QUEBRA DA 
FITA SIMPLES
DÍMERO DE
PIRIMIDINA
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MECANISMOS DE DANO GENÉTICO
Efeito (Ação) Direto (a)
Efeito (Ação) Indireto (a)
Radiólise da água  radicais livres
AÇÃO DA RADIAÇÃO
EFEITO INDIRETO 
POTENCIALIZADO
Presença de O2
e- + O2 O2-
O2- + H2O2 OH- + HO2 (radical peroxila)
H + O2 HO2
HO2 + H H2O2
OH + H2O2 H2O+ + HO2 
R + O2 RO2 (peróxido orgânico)
Potencializa o Efeito
EFEITO OXIGÊNIO
Lei de 
Bergonie e 
Tribondeau
ܴܽ݀݅݋ݏݏ݁݊ݏܾ݈݅݅݅݀ܽ݀݁ = ஽௜௩௜௦ã௢	௖௘௟௨௟௔௥஽௜௙௘௥௘௡௖௜௔çã௢	௖௘௟௨௟௔௥
0 Gy 9 Gy
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NOS TESTÍCULOS
10 cGy - diminuição na contagem espermatogônica (12 meses)
250 cGy - esterilidade temporária (2 - 3 anos ou mais)
400-600 cGy ou 1500 cGy fracionada (10 dias)- esterilidade permanente
EFEITOS DA IRRADIAÇÃO AGUDA 
NOS OVÁRIOS
150 a 200 cGy - (dose única) - ambos ováriosesterilidade temporária
supressão da menstruação (12 a 36 meses)
300-800 cGy ou 1000/2000 cGy fracionada ( poucos dias) - esterilidade 
permanente com alteração hormonal
EFEITOS DA IRRADIAÇÃO AGUDA 
EFEITOS BIOLÓGICOS DA RADIAÇÃO
ESTOCÁSTICOS
São aqueles cuja probabilidade de ocorrer aumenta com a 
dose, sem porém a existência de um limiar de dose. 
Exemplos: efeitos hereditários, aparecimento de câncer
DETERMINÍSTICOS
São aqueles cuja severidade depende da dose e que 
apresentam um limiar de dose. Exemplos: mortalidade 
animal, distúrbios imunológicos.
DOSE E RESPOSTA
• Estocásticos
• Resposta estatística
• (loteria)
• Determinísticos
• Ocorrerá sempre, 
proporcional a dose
• (poupança)
DOSE E RESPOSTA
• Estocásticos • Determinísticos
Probabilidade Severidade
Dose Dose
Exemplo de 
Efeito 
Biológico
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Hematopoiético
Gastrointestinal
Sistema nervoso central
SÍNDROME AGUDA DA RADIAÇÃO 
(IRRADIAÇÃO DE CORPO INTEIRO)
- MORTE CELULAR INDIVIDUAL efeito estocástico
- MORTE DE UM GRANDE NÚMERO DE CÉLULAS efeito determinístico (disfunção do órgão ou tecido) 
CLASSIFICAÇÃO DE 
CÉLULAS DE 
MAMÍFEROS QUANTO À 
RADIOSSENSIBILIDADE
GRUPO 1: LINFÓCITOS (Exceção a Lei)
eritoblastos
espermatogônias
GRUPO 2: células granulosas
mielócitos
células intestinais
células germinativas da camada epidérmica da pele
GRUPO 3: células glandulares gástricas
células endoteliais de vasos sanguíneos
GRUPO 4: osteoblastos
osteoclastos
condroblastos
espermatócitos e espermátides
GRUPO 5: granulócitos
osteócitos
espermatozóides
GRUPO 6: fibroblastos
células endoteliais de grandes vasos sanguíneos
eritrócitos
GRUPO 7: fibrócitos
condrócitos
fagócitos
GRUPO 8: células musculares
células nervosas 
TEMPO DE MANIFESTAÇÃO
• Efeitos Imediatos
Síndrome da 
Irradiação Aguda
• Efeitos Tardios (ou retardados)
Câncer
NÍVEL DO DANO
• Somáticos
• No indivíduo irradiado
• Genéticos (hereditários)
• No descendente
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