Biofísica Radiações

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Radiações 
Cristiano oliveira
Histórico 
1895 – Wilhelm Conrad Roengten descobre a radiação X
1896 – Antoine Henri Bequerel descobriu que determinado material emitia radiações espontâneas – radioatividade natural
Em 1898 o casal Curie descobre o elemento radioativo Polônio e, em 1903, o Rádio
Algum tempo depois, Ernest Rutherford e Frederic Soddy demonstraram que ocorre uma transmutação de elementos no processo radioativo.
Radiações
A luz tem natureza eletromagnética.
Segundo teorias, a luz se propaga com velocidade constante no vácuo.
Sua natureza é simultaneamente corpuscular e ondulatória. 
Cada fóton é uma onda e uma partícula. 
Espectro eletromagnético 
Freqüência muito baixas= transmissões de rádio (ondas largas).
Radiações de freqüência elevadas = os raios cósmicos. 
Olho humano está situada entre 370 e 740nm
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Radiações
A freqüência é o número de vezes que o fenômeno se repete em um intervalo de tempo, medido em ciclos por segundo (Hertz – Hz).
O período (T) é a duração do ciclo.
Radiações
As ondas eletromagnéticas podem interagir com a matéria como se fossem partículas. 
A energia radiante muitas vezes se comporta como se estivesse compactada, formando pacotes aos quais se chama de quanta (singular quantum) ou fótons. 
Radiações
		Os fótons se propagam com a velocidade da luz e transportam uma energia (E) que é função da sua freqüência (f) e h é a constante de Plank(6,63x10-34J.s):
 E = h . f
Radiações
A energia transportada pelos fótons é medida em elétron-volt (eV = 1,6x10-13J). 
Um eV corresponde à energia cinética adquirida por um elétron quando acelerado, a partir do repouso, por uma diferença de potencial de 1V.
 Fótons com energia superior a 15eV são capazes de ionizar átomos e moléculas e por isso se chamam radiações ionizantes.
Tipos de Radiações
 As radiações de ambos os tipos, corpusculares e eletromagnéticas, quando possuem energia suficiente atravessam a matéria ionizando átomos e moléculas, e assim modificando-lhes o comportamento químico.
Esposa de Roentgen, com seu anel de casamento
Alfa () 
A partícula alfa é formada por dois prótons e dois nêutrons e por isso é semelhante ao núcleo de hélio. 
A distância que a partícula percorre antes de parar é chamada alcance. 
O alcance das partículas alfa é muito pequeno, cerca de 0,33x10-2 cm no tecido humano e 0,55cm no ar, sendo detida por uma folha de papel. 
Seu uso em humanos é proibido e a ingestão de alimentos contaminados com emissão alfa é muito grave.
Alfa () 
Alfa () 
vestígios de polônio 210 --material altamente radioativo-- em exames de laboratório realizados em amostras de urina de Litvinenko.
Beta ()
A partícula beta tem a massa do elétron, e pode ser negativa (negatron) ou positiva (positron).
 Seu alcance no tecido humano é de 0,50cm e no ar é de 420cm. 
Ela é capaz de atravessar vários centímetros de uma camada de ar, e betas mais energéticas passam uma folha de papel ou de lamina pouco espessa de mica.
Beta ()
Gama () 
Os raios gamas são ondas eletromagnéticas extremamente penetrantes. 
Eles interagem com a matéria pelo efeito fotoelétrico, Compton ou pela produção de pares, e nesses efeitos são emitidos elétrons ou pares elétron – pósitron, que por sua vez ionizam a matéria. 
Seu alcance no tecido humano é de 9,91cm e no ar é transparente. 
As radiações gama são as menos ionizantes, mas seu perigo reside justamente na dificuldade de proteção.
Gama () 
Efeitos 
Altas doses de radiação em breve intervalos de tempo.
Efeitos:
Perda de cabelo;
Esterilidade;
Cataratas;
Síndrome aguda de radiação;
Efeitos 
 Tecidos que apresentam maior capacidade proliferativa, como as gônadas, a epiderme, as mucosas dos tratos digestivo, urinário e genital, e a medula óssea. 
Manifestam-se clinicamente por anovulação ou azoospermia, epitelites, mucosites e mielodepressão (leucopenia e plaquetopenia) e devem ser tratados sintomaticamente, pois geralmente são bem tolerados e reversíveis.
Efeitos
Baixas doses de Radiação num período de tempo mais extenso.
Efeitos:
Genéticos;
Somáticos;
In-Utero;
Acidente de Goiânia – Brasil
Setembro/1987
137Cs - b e g - T1/2: 30 anos
fonte com 50.875 GBq ou 1.375 Ci
fonte de radioterapia - pó aglomerado
HISTÓRICO
13.09.1987- fonte foi removida do Instituto Goiano de Radioterapia (IGR) 
		rompimento da fonte
14.09.1987- RSA (22 anos) - vômito 
	 WMP - vômitos, náusea, diarréia, inchaço nas mãos
19.09.1987- DAF (36 anos) - comprou o cabeçote
 IBS (22 anos) e AAS (18 anos) - manuseiam a fonte 						FATAL
Acidente de Goiânia – Brasil
Setembro/1987
21.09.1987- DAF leva para a sala de sua casa distribui os fragmentos da cápsula 		 - MGF (28 anos) - náusea, vômitos e diarréia 					FATAL
23.09.1987- WMP - é internado
24.09.1987- IAP (irmão de DAF) leva os fragmentos para casa, LNF (6 anos) ingere o pó de césio
28.09.1987 - MGF e GGS (21 anos) levam a fonte para a vigilância sanitária de ônibus coletivo por 30 minutos. 
GGS carrega a fonte no ombro (queimaduras)
29.09.1987 - físico confirma ser material radioativo Detectável 5 - 6 quadras antes,Comunica o fato a CNEN que procura localizar a proveniência da fonte 			
Acidente de Goiânia – Brasil
Setembro/1987
AÇÕES INICIAIS
Radioacidentados - HGG
busca das áreas contaminadas
evacuação e isolamento das áreas
divulgação pela imprensa
atendimento e triagem das pessoas que se dirigiam ao estádio
rastreamento aéreo (descoberta de mais um ponto)-detector
	EXPOSIÇÕES
externa
externa e interna
comercialização de material contaminado
contato pessoal
circulação de animais contaminados
circulação de ferramentas contaminadas
ação ambiental ( vento e chuva)
Acidente de Goiânia – Brasil
Setembro/1987
MEDIDA DEFENSIVA E AÇÕES
200 pessoas evacuaram 41 casas
85 casas  descontaminação significante
7 casas demolidas
3.500 toneladas de lixo radioativo foi monitorado
575 profissionais, técnicos, voluntários
6 meses de duração 
Especialidades Médicas que utilizam Radiação
Radiologia
 é a parte da ciência que estuda órgãos e/ou estruturas
através da utilização dos raios-x
 Radiologia / Ecografia / Tomografia computadorizada /
 Ressonância Nuclear Magnética / Densitometria
 Medicina Nuclear
 é a parte da ciência que estuda a função de órgãos e/ou
estruturas através da utilização de ions radioativos
 Medicina Nuclear / Densitometria
 Radioterapia
Radioterapia é uma especialidade médica focada no
tratamento oncológico utilizando radiação
Radioterapia 
Há aparelhos que geram radiação a partir da energia elétrica, liberando raios X e elétrons, ou a partir de fontes de isótopo radioativo, como, por exemplo, pastilhas de cobalto, as quais geram raios gama. 
Esses aparelhos são usados como fontes externas, mantendo distâncias da pele que variam de 1 centímetro a 1 metro (teleterapia). 
Radioterapia 
Os isótopos radioativos (cobalto, césio, irídio etc.) ou sais de rádio são utilizados sob a forma de tubos, agulhas, fios, sementes ou placas e geram radiações, habitualmente gama, de diferentes energias, dependendo do elemento radioativo empregado. 
São aplicados, na maior parte das vezes, de forma intersticial ou intracavitária, constituindo-se na radioterapia cirúrgica, também conhecida por braquiterapia.
Tipos de radiação
Fonte
Tipo de radiação
Energia
Método de aplicação
Contatoterapia
Raios X (superficial)
10 - 60 kV
Terapia superficial
Roentgenterapia
Raios X (ortovoltagem)
100 - 300 kV
Terapia semiprofunda
Unidade de cobalto
Raios gama
1,25 MeV
Teleterapia profunda
Acelerador linear
Raios X de alta energia eelétrons
1,5 - 40 MeV
Teleterapia profunda
Isótopos radioativos
Raios
gama e/ou beta
Variável conforme o isótopo utilizado
Braquiterapia
Radioterapia 
A radioterapia é um tratamento no qual se utilizam radiações para destruir ou impedir que as células de um tumor aumentem.
 As aplicações diminuem o tamanho do tumor, o que alivia a pressão, reduz hemorragias, dores e outros sintomas, proporcionando alívio aos pacientes
Radioterapia
A radiação danifica o material genético da célula do tumor evitando que ela cresça e se reproduza.
	As células do câncer crescem e se multiplicam muito mais rapidamente do que as células normais que as rodeiam. O tratamento se baseia justamente na fase de multiplicação celular.
Radiosensibilidade e Radiocurabilidade
Tipos de radioterapia 
1) Radioterapia externa:
São feitas através de aparelhos que ficam afastados do paciente.
 2) Radioterapia de contato:
 É aplicado por meio de aparelhos que ficam em contato com o organismo do paciente.
Mecanismo de lesão do DNA
 Devido á sua eletroafinidade o oxigênio liga-se avidamente aos elétrons gerados na ionização do DNA, causando danos a esta molécula. 
A presença de quantidades adequadas de oxigênio aumenta sua sensibilidade em 3 vezes (efeito oxigênio, ou OER -Oxygen Enchancement Ratio).
Volume irradiado
A reprodutibilidade do tratamento, implementada através de fracionamentos diários com o posicionamento correto do paciente é outro fator relevante.
O planejamento deve levar em conta ainda a histologia, as vias de disseminação, os efeitos colaterais, a idade e estado geral do paciente, o estádio da doença, o prognóstico e os equipamentos disponíveis
Volume irradiado
Determinação do volume a ser irradiado.
A. Tumor.
 B. Volume tumoral. 
C. Volume alvo.
 D. Volume de tratamento
Determinação do volume alvo
Preparo 
O paciente é levado a um simulador (máquina de raios-X de diagnóstico com as mesmas características do aparelho de terapia) e radiografado exatamente na posição em que será tratado. A partir da radiografia é feita a marcação definitiva do local a ser irradiado.
Colimadores
Colimadores são utilizados quando deseja-se proteger regiões e órgãos críticos. Colimadores são de materiais que absorvem a radiação (geralmente de chumbo), impedindo-a de atingir o paciente. 
As regiões a serem protegidas são desenhadas na radiografia, que serve de referência para a confecção de um molde de isopor que é utilizado para produzir o definitivo em chumbo.
Colimadores com multifolhas permitem limitação o tratamento ao formato da lesão
Cálculo de doses em 3D
Modelos matemáticos permitem a utilização de algoritmos para o cálculo de doses em 3 dimensões 
alc
Braditerapia x teleterapia
TELETERAPIA: Fonte de radiação está fora do corpo (cerca de 1metro do paciente);
BRAQUITERAPIA: Fonte está em contato ou dentro do tumor.
O fracionamento varia de 25 a 30 aplicações;
A teleterapia pode ser caracterizada como:
Radical ou Curativa (Neoadjuvante e Adjuvante); Paliativa e Ablativa. 
Braquiterapia
A palavra Braquiterapia origina – se do grego ( brachys = junto, próximo ) e define uma modalidade de tratamento em que doses de radiação são liberadas para atacar as células tumorais.
Aceleradores lineares
podem emitir, além de raios-X, feixes de elétrons com várias energias. Esta versatilidade é de extrema importância pois permite a realização de múltiplos tratamentos utilizando apenas um equipamento.
Estatistica do uso de radio