Radiações na Natureza - biofísica

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Radiações na Natureza
Nosso planeta está exposto à radiação cósmica (partículas com grande energia provenientes do espaço) e a radiação proveniente de elementos naturais radioativos existentes na crosta terrestre como potássio, césio, etc.
Tipos de Radiações
As radiações podem ser de dois tipos: corpusculares e eletromagnéticas, quando possuem energia suficiente atravessam a matéria ionizando átomos e moléculas, e assim modificando-lhes o comportamento químico.
Existem 3 tipos de radiações que são elas:
- 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.
- 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.
- 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.
Proteção contra radiação
Pela exposição à radiação, tornou-se necessário estabelecer meios de proteção aos que trabalham com radiação e à população em geral.
Três grandezas físicas são definidas para medir a radiação:
1. Exposição (X)
Os raios X ou gama, ao interagir com os átomos de um meio, produzem elétron ou pares de elétron-pósitron. A exposição X é uma grandeza física definida para esses raios tendo o ar como meio de integração. A unidade de exposição é o Roentgen (R).
2. Dose absorvida (D)
Quando um corpo é exposto a uma radiação, ele absorve uma certa quantidade de energia dessa radiação. A quantidade de energia absorvida pelos tecidos é chamada de dose absorvida. 
3. Dose Equivalente (H)
Os efeitos químicos e biológicos que ocorrem num meio exposto à radiação dependem não só da energia absorvida pelo meio, mas também do tipo da radiação incidente e da distribuição da energia absorvida.
Meia-vida
É o tempo necessário para que a atividade de uma amostra diminua para a metade do valor inicial. Depois, sua outra metade sofre decaimento.
Decaimento
A velocidade com que as substancias radioativas se desintegram varia de um radionuclídeo para outro. Essa taxa de desintegração é proporcional ao numero de átomos instáveis que estão presente na amostra.
Limites de Radiação
Os limites são estabelecidos de forma a restringirem os efeitos somáticos nos indivíduos expostos na sua descendência direta e na população como um todo.
É fixado em 50mSv o limite anual de dose equivalente para os que trabalham com radiação. Para a população em geral, limitou-se em 5mSv a dose equivalente anual.
Os trabalhadores devem submeter-se periodicamente a:
? Exames pré-ocupacionais
? Exames periódicos
? Exames pós-ocupacionais
Monitoração individual e controle da saúde do trabalhador:
? Durante a utilização do avental plumbífero o dosímetro individual deve ser colocado sobre o avental
? Deve ser feita investigação dos casos de doses efetivas mensais superiores a 1,5mSV
Boas práticas apara radioproteção:
? Blindagem com materiais apropriados entre a fonte de radiação e pessoas ou objetos
? Quando substâncias radioativas forem voláteis ou gasosas utilizar capelas, máscaras ou outros equipamentos de proteção.
? Controle de acesso a áreas contaminadas
? Não fumar, não comer, não utilizar cosméticos nas áreas de trabalho.
? Utilizar-se de aventais, macacões luvas e botas apropriadas para evitar penetração pela pele.
Técnicas de manipulação de radioisótopos:
? Utilizar radioativos de meia-vida curta e energia baixa.
? Permanecer o menor tempo possível e o mais distante possível da fonte radioativa, utilizar-se de pinças e garras.
? Utilizar-se de blindagens e equipamentos de proteção adequados
Interação das radiações com a matéria
? As radiações possuem energia e ao interagirem com o meio, tranferem esta para os átomos deste meio através de dois mecanismos distintos:excitação ou ionização. Isso ocorre de acordo com o tipo de radiação e suas características básicas como carga ou massa atômica.
? A excitação seria o processo no qual um dos elétrons do átomo que recebeu energia migra de uma órbita mais interna para outra mais externa. 
? Átomo ganha mais energia sendo considerado excitado.
? A ionização – processo que resulta na remoção de um elétron de um átomo, tornando carregado positivamente.
? As radiações são ionizantes e não-ionizantes.
Métodos diagnósticos Ionizantes:
Raios X
Os raios X são também ondas eletromagnéticas, exatamente como os raios gama, diferindo apenas quanto à origem, pois os raios gamas se originam dentro do núcleo atômico, enquanto que os raios X têm origem fora do núcleo, na dexcitação dos elétrons.
Os raios X são produzidos essencialmente por dois mecanismos:
1. Raio X orbital 
2. Raio X de frenagem – quando elétrons são acelerados acima de certa velocidade e chocam-se contra obstáculos, a energia cinética é liberada como Raio X.
Propriedade dos Raios X
De acordo com a energia intrínseca, os raios X são classificados em:
? Duros (muito energéticos);
? Médios;
? Moles (pouco energéticos).
O nome duro e mole está relacionado à capacidade de penetração dos raios X: os duros penetram mais profundamente que os moles, sendo capazes de atravessar os ossos e os raios X moles penetram apenas os tecidos moles (pouco densos).
Utilizando amplamente tanto em medicina quanto em odontologia. Consiste em uma ampola de raios X que produz feixes controlados por uma máquina ou computador. Estes raios após atravessarem o paciente, incidem em uma chapa fotográfica produzindo nesta após a revelação a imagem desejada.
Tomografia computadorizada
A tomografia é capaz de reproduzir a anatomia detalhadamente com resolução em alto contraste. Este exame baseia-se em um feixe de raios X e em um sistema detector que irá avaliar a graduação com que estes raios foram absorvidos ou dispersados pelo paciente. A imagem radiográfica, varia de acordo com uma escala de tons entre o branco e o negro, que são selecionados a partir de reconstrução matemática feita pelo computador. A ampola de raios X é capaz de rodar cerca de um grau em torno do paciente um processo de varredura, e o paciente é submetido a uma série de exposições entre 300 e 600 ângulos diferentes.
Cintilografia
Baseado em técnicas de medicina nuclear. Serve para diagnóstico, controle de função fisiológica ou prognóstico do paciente. A cintilografia baseia-se na administração de um elemento radioativo de vida breve ao paciente, que é ligado a uma molécula ou composto escolhido para mapear um processo fisiológico ou fisiopatológico. Ao atingir o local desejado o radioativo sofre desintegrações espontâneas que são captadas por um detector de raios gama.
Método terapêutico:
Radioterapia
Utilizada na terapêutica de tumores malignos, onde procura eliminar o tecido canceroso e preservar na medida do possível o tecido adjacente em boas condições. O tipo de tratamento difere de acordo com a localização do tumor. Podem ser utilizados raios X, raios gama, ou radiações corpusculares como prótons, nêutrons e íons pesados. Os radioativos utilizados induzem a formação de radicais livres e lesionam o DNA da célula, induzindo a morte celular.
Métodos diagnósticos não-ionizantes:
Ressonância Magnética Nuclear
É o mais recente e poderoso método diagnóstico cujas imagenssão oriundas dos núcleos de hidrogênio dos órgãos do paciente através da radiofreqüência.
Ultrassonografia
Método diagnóstico não invasivo e não ionizante que tem como princípio a reflexão de ondas sonoras e alta freqüência focadas em órgãos internos. Pode ser utilizado tanto no tórax para avaliação pulmonar e cardíaca, quanto abdome e cérebro.
Efeitos celulares das radiações:
A ação das radiações ionizantes sobre os diversos componentes celulares alteram a vida e a função da célula, aumentando a permeabilidade da membrana plasmática, induzindo a perdas de atividades biológicas das proteínas e induzir desde mutações gênicas pontuais (alterações nos nucleotídeos, levando a perda das informações contidas naqueles gene) até alterações cromossômicas (envolvendo um cromossomo por inteiro ou perda das extremidades cromossômicas).
Uma dose extremamente alta de radiação por volta de 100.000 rads pode levar a falência de órgãos, distúrbios circulatórios e respiratórios coma e morte. Já doses menores, mas muito altas podem levar aos efeitos tardios das radiações que são: Câncer e Envelhecimento precoce.