Física básica das radiografias convencionais

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 Física básica das radiografias convencionais
 
Em 1895, um físico holandês, chamado Wilhelm Conrad Röntgen, estudava em seu
laboratório, na Universidade de Würzburg, fenômenos gerados pela alta tensão em tubo de raios
catódicos, conhecida como ampola de Crookes. No dia 8 de agosto de 1895, Röntgen descobriu,
de maneira casual, uma radiação até então desconhecida. Por coincidência, naquele dia havia
uma caixa revestida com uma substância fluorescente (que emite luz) próxima da sua bancada
de trabalho. Revestindo o tubo que trabalhava com um papelão preto, percebeu que, na medida
em que aumentava a tensão, uma luz era emitida da caixa. Trabalhou vários dias analisando a
nova radiação que descobrira e, por desconhecimento de sua origem, deu o nome de incógnita
X, e assim surgiram os raios X. Por essa descoberta, Röntgen foi o primeiro físico a receber o
premio Nobel em 1901. No mesmo ano da descoberta dos raios X, Röntgen produziu a primeira
radiografia da história (Figura 1)1.
 
 
Figura 1: Wilhelm Conrad Roentgen (1985). Radiografia da mão de sua esposa.
 
 
O raio-X é uma onda eletromagnética, como a luz visível, as ondas de rádio, os raios
infravermelhos, e os raios ultravioletas. Como ondas eletromagnéticas, quanto maior a sua
frequência, menor o comprimento de onda. O comprimento de onda do raio-X está próximo do
raio-γ, que é radioativo. Com este comprimento de onda muito curto, estes raios tem a
capacidade de penetrar na matéria, o que possibilita sua utilização no estudo dos tecidos do
corpo humano2.
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Produção do raio-X
 
Raios-X são produzidos ao se liberar energia no choque de elétrons de alta energia
cinética contra uma placa de metal. Para tais efeitos utiliza-se um tubo de raio-X que consiste
num tubo de vidro à vácuo com dois eletrodos de tungstênio (diodo), um ânodo (polo positivo) e
um cátodo (polo negativo), figura 3. O cátodo consiste num filamento de tungstênio muito fino
que esquenta com a passagem de corrente elétrica de alta voltagem. Com isto os elétrons do
tungstênio adquirem suficiente energia térmica para abandonar o cátodo (emissão termoiônica).
Devido à alta voltagem cria-se também uma diferença de potencial entre os eletrodos o que faz
que os elétrons emitidos pelo filamento de tungstênio sejam acelerados em direção ao ânodo
(polo positivo)2.
 
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Figura 3- Tubo de raios X
 
A energia cinética dos elétrons depende da voltagem entre os eletrodos: quanto mais alta
a voltagem maior a energia cinética. O ânodo está revestido por tungstênio e funciona como alvo
para os elétrons. No choque dos elétrons com o alvo de tungstênio a maioria da energia cinética
destes é transformada infelizmente em calor, mas uma pequena parte produz raios-X2.
 
Aparelho de raio X
 O aparelho de raio X (Figura 4) é dividido em algumas partes como Tubos de raios X,
Bucky mural, chassi e écran.
Figura 4- Aparelho de raios X
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O que é o tubo de raio-X?
 
 Figura 5- Ampolas de raios X
 
 
 O tubo de raios X, mostrado na figura acima, tem a função de blindar os raios X emitidos
nas direções fora da janela. Para cumprir essa função, essa carcaça deve ser de material bem
denso, normalmente de chumbo. Dentro do tubo fica a ampola de raios X ligada aos circuitos
eletrônicos de retificação de corrente e de alta tensão, além do sistema de arrefecimento (perda
de calor)1.
 
Figura 6- Colimador
 
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 Acoplados ao tubo encontram-se o colimador (Figura 6) e comando de movimentação. O
colimador tem a função de mostrar o intermédio de um foco de luz a região que será exposta
aos raios X para a formação da imagem. O comando de movimentação é formação por botões
que executam os movimentos do tubo ao longo da mesa1.
 
Bucky mural- Estativa
 
 O bucky mural (Figura 7) é uma estrutura destinada à obtenção de imagens compostas
por uma gaveta para o chassi, a grade antidifusora e uma placa alvo. Também possui sistema de
movimentação vertical para auxiliar no melhor posicionamento do paciente1.
 
Figura 7- Estativa
 O console (Figura 8) é o componente do equipamento no qual são selecionados os
parâmetros técnicos do disparo, que basicamente determinam o foco (grosso ou fino), a
quantidade (corrente-mA e tempo-s) e a energia (tensão-kV) dos fótons de raios X. O console de
operação deve ficar em um local blindado da radiação, para que o profissional não se exponha
desnecessariamente1.
 
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Figura 8- Console de Operação
 
 Chassi
 
O chassi é o compartimento onde é acoplado o filme e o écran. Os tamanhos são
definidos em função do filme. Os encontrados no mercado são: 13/18cm; 18/24cm; 24/30cm;
30/40cm; 35/35cm; 35/43cm1.
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Figura 9- Chassi
 
Écran
 
 Écran é a tela que absorve os raios x e os transformam em luz. Esse fenômeno é
chamado de fluorescência. Basicamente existem dois tipos de tela: as que emitem luz azul e as
que emitem luz verde. No acoplamento com o filme essa informação será importante, pois cada
filme absorve melhor determinado tipo de comprimento de onda de luz, ou seja, é mais sensível
a uma das duas cores1.
 Um outro fato importante que justifica a utilização das telas, é a redução da exposição à
radiação. Para fótons de luz produzidos, aproximadamente 30 vezes, de tal forma que a
utilização das telas exige uma dose de raios X no paciente bem menor do que quando se
utilizava apenas o filme1.
 
 Filme
 
 O filme radiológico é composto por uma película plástica, chamada de base, revestida por
uma substância chamada emulsão e por uma cada protetora. Esse tipo de revestimento pode
ser aplicado dos dois lados do filme ou apenas em uma face. A emulsão é formada por haletos
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de prata (brometo e iodeto). Quando a luz incide sobre os haletos ocorre uma transferência de
energia do fóton para o haleto, que provoca uma mudança nas suas propriedades químicas.
Nesse momento, o filme que apresenta o que se chama imagem latente, pois essas impressões
no filme não são visíveis a olho nu, somente se verá a imagem após o processo de revelação1.
 
Figura 10- Acoplamento écran + filme
 
Princípios de formação
 
 A formação da imagem radiológica depende de três componentes: o dispositivo que emite
a radiação (aparelho de raios X), o paciente e o conjunto grade, tela e filme. Quando a radiação
é emitida do aparelho e direcionada em determinada estrutura do corpo do paciente, ela irá ter
maior ou menor dificuldade de atravessar os tecidos, dependendode sua densidade e tamanho.
Os tecidos mais densos, como o ósseo, atenuam mais os raios X e, por isso, menos radiação
chegará até a tela, produzindo menos luz, que por sua vez impressionará menos o filme. O
resultado após a revelação será uma região mais clara na imagem. Já em um tecido menos
denso, como a gordura ou o músculo, acontece o contrário (atenua menos), e a imagem ficará
mais escura1.
 
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Figura 11- Formação da radiografia
 
 
Revelação
 
 A revelação do filme é o processo de transformação da imagem latente em uma imagem
visível. Esse processo envolve algumas etapas que podem ser realizadas manualmente ou por
um equipamento chamado processador automático, em ambiente apropriado, denominado
câmara escura1.
 Dois produtos químicos são utilizados na revelação: o revelador e o fixador. O revelador
fará a transformação dos haletos de prata em prata metálica, e o fixador terá a função de retirar
do filme os haletos de prata para não sofrerem reação com a luz. Após as duas primeiras fases,
revelação e fixação, o filme passa por uma fase de lavagem e, por ultimo, de secagem1.
 
 Quais os efeitos biológicos do raio-X?
 
No início da descoberta dos raios-X não eram conhecidos os seus efeitos biológicos e não
eram tomados os cuidados de proteção radiológica. Muitos foram os casos de dermatite actínica
e mesmo outras doenças como leucemia e aplasia de medula2.
O efeito biológico dos raios-X sobre as células vivas inclui um efeito letal sobre elas (entre
várias formas de lesões menores, como mutação). Este efeito é que é utilizado na radioterapia
para o controle de tumores e está relacionado especialmente a altas doses de radiação. Há
ainda efeitos comprovados de teratogênese devido a mutações, efeitos sobre os órgãos genitais,
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olhos, tiróide e medula óssea. O efeito da radiação é cumulativo e pequenas doses são
acumuladas ao longo da vida, por isso, limites de exposição devem ser respeitados e a
superexposição deve ser evitada2.
 
Bibliografia:
1- Junior AC. Introdução à Radiologia. 2 edição. São Paulo: Editora Rideel, 2008.
 
2- Paul LW, Juhl JH. Interpretação Radiológica. 6 edição. Rio de Janeiro: Editora Guanabara,
1996. 
 
 
Exercício 1:
O raio-X é uma onda eletromagnética, como a luz visível, as ondas de rádio, os raios
infravermelhos, e os raios ultravioletas. Como ondas eletromagnéticas, quanto maior a sua
frequência, menor o comprimento de onda. Quando interage com o corpo humano pode causar
efeitos biológicos. Marque a alternativa abaixo que não apresenta efeitos biológicos gerados
pelo aparelho de Raio X:
 
A)
Pode ocasionar a dermatite actínica.
 
B)
Pode causar um efeito letal sobre as células teciduais.
 
C)
Pode causar mutação das células teciduais levando a teratogênese de órgãos genitais, olhos,
tiróide e medula óssea.
 
D)
Pode causar reações febris a passagem dos raios eletromagnéticos pelos tecidos.
 
E)
Pode causar leucemia e aplasia de medula.
a 
a 
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Exercício 2:
A obtenção de imagens radiográficas depende de determinados fatores como a passagem do
feixe de raios-x piramidal pelo corpo do paciente. Além deste fator, marque a alternativa que não
apresenta outros fatores envolvidos na geração de imagens radiográficas:
 
A)
A absorção do raio-X dependerá das densidades das diversas estruturas que serão
atravessadas pelo raio-X.
 
B)
A imagem final dependerá da sensibilização do filme radiográfico após a interação dos raios-X
com o paciente.
 
C)
As diferenças de densidade das estruturas corporais determinam as características radiológicas
dos diferentes materiais e estruturas.
 
D)
Estruturas corporais compostas por ar, com densidade atômica e número atômico baixos
absorvem totalmente os raios-x.
 
E)
Existe uma ordem crescente nas densidades radiológicas básicas teciduais: ar, gordura, água,
cálcio e metal.
 
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Exercício 3:
A imagem radiográfica convencional depende dos fótons resultantes da interação com o objeto
que dependem por sua vez da espessura do objeto e da capacidade deste de absorver raios-X.
Sobre a formação da imagem radiográfica, marque a alternativa incorreta:
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A)
A detecção dos raios-X é feita através de um filme semelhante ao filme fotográfico.
 
B)
O filme de raio-X é composto de sais de prata (AgBr, AgI). Quando sensibilizado por um fóton de
raio-X ou pela luz visível, o cátion de prata (íon positivo) acaba sendo neutralizado e vira metal
(Ag0), e escurece.
 
C)
No filme de raio-X, o sal de prata que não foi sensibilizado pelo raio-X ou pela luz fica opaco.
 
D)
Os filmes normalmente são compostos de camadas de plástico (poliéster) protegidas da luz.
 
E)
O uso de camadas de prata recobrindo as duas superfícies do plástico aumenta a sensibilidade
do filme aos raios-x.
 
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Exercício 4:
Na obtenção da imagem por raio-X, dois tipos de interação entre o raio-X e a matéria são
importantes: o efeito fotoelétrico e o efeito Compton. Nestes, é o fóton que vai interagir com o
átomo do organismo que se quer estudar ou produzir uma imagem. Sobre ambos efeitos
mencionados acima, assinale a alternativa incorreta:
 
A)
O efeito fotoelétrico ocorre quando um fóton de raio-X choca-se com um elétron de um átomo e
desloca-o de sua camada orbitária no átomo.
 
B)
Com o efeito fotoelétrico ocorre à perda do elétron, e desta forma, o átomo fica ionizado.
 
C)
No efeito fotoelétrico toda a energia do fóton de raio-X é utilizada para deslocar o elétron.
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D)
O efeito compton se caracteriza pelo fato de fóton aproxima-se do átomo, choca-se com um
elétron orbitário podendo ou não arrancá-lo da camada orbitária.
 
E)
No efeito Compton o fóton do raio-X não é desviado da sua trajetória. Esta passa a ser retilínea.
 
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Exercício 5:
Sobre os componentes do aparelho de raio-X marque a alternativa incorreta:
 
A)
O tubo de raios X tem a função de blindar os raios X emitidos nas direções fora da janela.
 
B)
O colimador tem a função de mostrar o intermédio de um foco de luz a região que será exposta
aos raios X para a formação da imagem.
 
C)
O bucky mural é uma estrutura destinada à obtenção de imagens compostas por uma gaveta
para o chassi, a grade antidifusora e uma placa alvo.
 
D)
O bucky mural possui sistema de movimentação horizontal para auxiliar no melhor
posicionamento do paciente.
 
E)
O chassi é o compartimento onde é acoplado o filme e o écran. Os tamanhos são definidos em
função do filme.
 
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Exercício 6:
Sobre o raio-X, assinale a alternativa incorreta:
 
A)
O raio-X é uma onda eletromagnética, como a luz visível, as ondas de rádio, os raios
infravermelhos, e os raios ultravioletas.
 
B)
Quanto maior a frequência do raio-X, maior o comprimento de onda.
 
C)
O comprimento de onda do raio-X está próximo do raio-γ, que é radioativo.
 
D)
O raio-X possui um comprimento de onda muito curto.
 
E)
O raio-X tem a capacidade de penetrar na matéria, o que possibilita sua utilização no estudo dos
tecidos do corpo humano.
 
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Exercício 7:
A formação da imagem no filme radiográfico convencional é decorrente da interação da radiação ionizante com a emulsão
fotográfica do filme. A informação contida no filme depende da densidade das estruturas na qual a radiação incidiu. Acerca
desse assunto, assinale a opção correta.
 
A)
Tecido mole e ar apresentam o mesmo tom de cinza na imagem.
 
B)
O tecido muscular aparece mais escuro do que o ar na imagem.
 
C)
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A região do filme correspondente ao osso apresenta-se branca, devido à sua alta
densidade.
 
D)
A região do filme correspondente ao ar apresenta-se enegrecida, devido à alta
absorção dos raios X pelo ar.
 
E)
As próteses metálicas aparecerão em cor branca, devido à sua alta condutividade
elétrica.
 
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