RADIOATIVIDADE(2014)

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Radioatividade 
Prof. Thiago S. Fernandes 
AULA DE RADIOBIOLOGIA 
BREVE HISTÓRIA DO USO 
DAS RADIAÇÕES IONIZANTES 
Como chegamos desta imagem... 
Até esta? 
Roentgen (1895) 
Mão da Sra. 
Roentgen. 
Descoberta dos Raios-X 
Primeiro exame médico por raios-X 
 
1896 
Aplicações médicas 
Primeiras Radiografias 
Descoberta da radioatividade 
• 1896 – Antonie Henri Becquerel 
 
Minério uranita 
(sulfato de urânio e potássio) 
 
Descoberta da radioatividade 
 1898 – o casal Curie estudando 
Polônio e Rádio observou a 
mesma emissão espontânea de 
radiação. 
 
 
Casal 
Curie 
RADIOATIVIDADE 
Becquerel (1895) 
Descoberta da radiação natural (raios 
gama) 
Evidências de 
dano 
biológico 
Bomba “A” (1945) 
Chernobyl (1986) 
Goiânia (1987) 
“Os sintomas foram confundidos com intoxicação alimentar”. 
Introdução à Radioatividade 
 O homem sempre conviveu com a radioatividade: 
 Na superfície terrestre pode ser detectada energia 
proveniente de raios cósmicos (H-3, Be-7, C-14, 
Na-22, Kr-85 – emissores de nêutrons) e da 
radiação solar ultravioleta; 
 Nas rochas, encontramos elementos radioativos, 
como o urânio-238, urânio-235, tório-232, rádio-
226 e rádio-228; 
 Até mesmo em vegetais pode ser detectada a 
radioatividade: as batatas, por exemplo, contêm 
potássio-40. As plantas, o carbono-14; 
 No nosso sangue e ossos encontram-se potássio-
40, carbono-14 e rádio-226. 
Exposição humana à radiação ionizante 
Tahuata et al., 2003 
MODELO DO ÁTOMO 
Os modelos atômicos 
• 1911 – Modelo de Rutherford 
 Muitas partículas 
atravessaram a 
folha em linha reta 
 
 Poucas partículas 
refletiram 
 
 O espaço vazio 
era muito maior 
que o espaço 
ocupado 
Os modelos atômicos 
 A descoberta dos prótons e 
elétrons para os cientistas 
 Modelo planetário 
O átomo de RUTHERFORD, 1911 
1932 – a descoberta dos nêutrons, CHADWICK 
Estrutura Nuclear 
NUCLEONS 
Partícula Massa Carga (C) 
Elétron 5,486 x 10-4 uma - 1,60210 x 10 -19 
Próton 1,0073 uma + 1,60210 x 10 -19 
Nêutron 1,0087 uma xxxxxxxxx 
Estrutura Nuclear 
REPRESENTAÇÃO DE UM ATOMO 
 
 AXZ 
 
A= numero de nucleons (A = Z +N) 
X = elemento considerado 
OBS: padrão de medida de massa atômica é o 12C 
1 eV = variação de energia cinética de um elétron submetido a uma 
ddp de 1 volt. (Kev; Mev; Gev) 1 ev = 1,6 x 10-19 J 
O Átomo 
 Todas as coisas existentes na natureza são constituídas 
de átomos ou suas combinações; 
 Sabe-se que o átomo é composto por ~30 partículas 
diferentes, mas as principais: prótons e nêutros, no 
núcleo, e elétrons, na eletrosfera. 
 A estrutura de um átomo consiste de um núcleo, onde 
fica concentrada a massa, e de partículas eletricamente 
carregadas girando em seu redor. 
 
núcleo 
elétrons 
Estrutura do Núcleo 
 O núcleo do átomo é formado, basicamente, por 
partículas de carga positiva, chamadas prótons, e de 
partículas de mesmo tamanho mas sem carga, 
denominadas nêutrons. 
 O número de prótons (ou número atômico = Z) identifica 
um elemento químico, comandando seu comportamento 
em relação aos outros elementos. 
 
XAZ
Número 
massa 
Número 
atômico Al2713
Isótopos 
 Elementos que possuem o mesmo número de prótons. 
 Átomos de um mesmo elemento químico com massas 
diferentes são denominados isótopos. 
 O hidrogênio tem 3 isótopos: o hidrogênio, o deutério e o 
trício (ou trítio). 
 
A Radioatividade 
 Se um átomo tiver seu núcleo muito 
energético, ele tenderá a estabilizar-se, 
emitindo o excesso de energia na forma 
de partículas e ondas. 
 
Radiações ionizantes emitidas por 
elementos radioativos (radioisótopos) 
RADIOATIVIDADE 
Famílias Radioativas 
TIPOS DE RADIAÇÃO 
Alfa – Radiação Corpuscular, baixo poder de penetração 
Beta – Radiação Corpuscular, alcance 10 x maior que alfa 
Gama – Radiação Eletromagnética, alto poder de penetração 
Chumbo 
Partícula Alfa () 
 Um dos processos de estabilização de um 
núcleo com excesso de energia é o da emissão 
de um grupo de partículas positivas, 
constituídas por dois prótons e dois nêutrons 
(Hélio), e da energia a elas associada. 
 
energiaHeYX AZ
A
Z 


4
2
4
2
MeV,HeUPu 2542
235
92
239
94 
Partícula Beta (-) 
 Quando existe no núcleo um excesso de 
nêutrons em relação a prótons, a emissão de 
uma partícula negativa, um elétron, resulta da 
conversão de um nêutron em um próton. 
 
eNiCo 01
60
28
60
27 
eYX AZ
A
Z
0
11  
Pósitron (+) 
 Quando existe no núcleo um excesso de 
prótons em relação a nêutrons, a emissão de 
uma partícula positiva, um pósitron, resulta da 
conversão de um próton em um nêutron. 
 
eBC 01
11
5
11
6 
eYX AZ
A
Z
0
11  
Radiação Eletromagnética 
 Geralmente, após a emissão de uma partícula 
alfa () ou beta (), o núcleo resultante desse 
processo, ainda com excesso de energia, 
procura estabilizar-se, emitindo esse excesso 
em forma de onda eletromagnética, da mesma 
natureza da luz, denominada radiação gama. 
 
00 XX AZAZ00
Espectro Eletromagnético 
Onda Eletromagnética 
campo elétrico 
campo magnético 
Equação de Planck 
 
 
E = h x f 
 
 
E = h x c/ʎ 
 
 
Raios-X 
Efeito freamento: bremsstrahlung Raios-X característicos 
Esquema do Aparelho de Raios-X 
Irradiação vs Contaminação 
Efeito fotoelétrico 
  ou X transfere sua 
energia total para um único 
ē orbital ejetando-o do 
átomo (ionização). 
 
 
 
 O ē ejetado é o fotoelétron 
e poderá perder a energia 
recebida, produzindo 
ionização em outros átomos 
 
Efeito Compton 
 Maior energia de 
Radiação 
 
 Parte da energia incidente 
é transferida para o ē 
 
 e o restante é cedida para 
o fóton espalhado 
 
 O fóton terá energia 
menor e direção diferente 
Produção de pares 
 Somente quando fótons 
de 1,02 MeV passam 
próximos do núcleo 
 
 Radiação desaparece, 
originando um par 
elétron-pósitron 
 
 Perderão sua Ec pela 
ionização e excitação. 
Interação Radiação com a Matéria 
Raios gama 
CRITIQUE A MANCHETE DE 
SITE 
 Hospital desativado no DF é isolado por 
risco de contaminação radioativa 
 
 Polícia Militar informou que grau de radioatividade 
no lugar estava normal. 
Segundo denúncia, morador de rua teve contato 
com máquina de raio-x. 
 
Radioatividade 
Atividade de uma Amostra 
 A atividade é a denominação do número 
de desintegração de uma amostra por 
unidade de tempo. 
 
t
N
A



Tempo de Meia-Vida (T½) 
 É o tempo necessário para a atividade de 
um elemento radioativo em uma amostra 
ser reduzida à metade da atividade inicial. 
 
teNN  0


2
2
1
ln
T
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, atividade ingerida 
pelo paciente será reduzida à metade. 
 
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, 
radiaçãogama 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 positrônica 
transversa (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. 
SPECT 
Estudo da fisiologia do órgão 
 CINTILOGRAFIA ÓSSEA 
PET 
Princípio da PET 
FDG 
Pósitron 
e+ 
ANIQUILAÇÃO 
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... 
Estudo da atividade celular – 
indicativo de câncer 
Tomografia por emissão de 
pósitrons (PET) 
68 
http://www.clermontradiology.
com/pet_scan.html 
Em pesquisa... 
Restauração de dopamina em 
doença de Parkinson 
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). 
 
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 
Cobaltoterapia 
Braquiterapia