AULA 9 BIOFISICA

Prévia do material em texto

Disciplina: Biofísica
Aula 9: Tecnologia radiológica
Apresentação
Nesta aula, trataremos da aplicação de um tipo muito importante de radiação ionizante, os raios
X. A principal aplicação dos raios X é na radiologia diagnóstica, em que o principal exemplo é a
radiogra�a. No entanto, podemos citar outros tipos de exames, como mamogra�a, �uoroscopia e
a tomogra�a computadorizada.
Esses exames necessitam de aparelhos especializados, e representam um avanço muito
importante no diagnóstico de doenças e acompanhamento do estado de saúde dos indivíduos. A
radiação também é utilizada como aplicação terapêutica, como acontece na radioterapia.
Objetivos
Reconhecer um dos principais tipos de radiação ionizante, os raios X;
Observar como os raios X são utilizados na radiologia diagnóstica;
Identi�car a aplicação terapêutica da radiação, a radioterapia.
Raios X
A radiação ionizante tem energia su�ciente para ionizar átomos através da emissão de
fótons, perdendo toda ou quase toda energia em uma única ou em várias interações com
átomos.
Ao ejetar elétrons, essa radiação promove a ionização dos átomos até parar.
Os fótons, por sua vez, também podem atravessar um meio sem interagir.
 Interação de um elétron com os átomos. (Fonte:
https://goo.gl/J61iSm <https://goo.gl/J61iSm> )

Atenção
Em princípio, não há forma ou material para blindar os fótons. Essa é a razão da
necessidade de haver uma proteção radiológica agindo sobre o nível de radiação
que as pessoas podem receber.
Características
Os raios X são um tipo de onda eletromagnética equivalente aos raios gama, com
propriedades semelhantes, diferindo apenas quanto à sua origem.
 
Você sabe como esses dois tipos de raios são
formados?
1
Raios Gama
São formados naturalmente na porção externa ao núcleo.
2
Raios X
Já os raios X são formados arti�cialmente. Nos tubos de raios X, ocorre a produção de
elétrons por emissão termiônica, que remete ao aumento do �uxo de elétrons emitidos
por causa do aumento de temperatura.
Os raios são acelerados devido à diferença de potencial elétrico a um
alvo metálico, onde os elétrons irão colidir.
Na colisão com o metal alvo, a maioria dos elétrons acelerados é absorvida ou
espalhada, produzindo aquecimento no alvo. Apenas cerca de 5% dos elétrons sofrem
reduções bruscas de velocidade, e a energia dissipada se converte em ondas
eletromagnéticas, denominadas raios X.
Tubos de raios X
Agora, que já entendemos como a produção de elétrons por emissão termiônica ocorre,
vejamos um exemplo de tubo de ensaio:
 Tubo de raio x. (Fonte: https://goo.gl/kyLcWw
<https://goo.gl/kyLcWw> )
Os tubos de raios X não são um equipamento radioativo, mas sim um gerador de
radiação, pois, quando estão desligados, deixam de irradiar os raios.
As principais aplicações dos raios X são no radiodiagnóstico e na radioterapia.
Interação da Radiação Ionizante com a
Matéria
A interação dos raios X e gama com a matéria é possível por meio da interação
com átomos ou com elétrons, mas também há a possibilidade de ausência de
interação, em que a radiação eletromagnética (REM) atravessa distâncias
consideráveis em um meio material sem modi�cá-lo e sem se modi�car.
Sabendo disso, você consegue dizer o que de�ne a ocorrência e a ausência de
interação? Marque a opção que julgar correta e descubra a resposta!
 a) As características do meio e da radiação.
 b) A diferença de potencial elétrico a um alvo.
Como já foi visto em aulas anteriores, a radiação eletromagnética
ionizante é caracterizada pelos fótons, sendo estes os responsáveis pela
transferência de energia no momento da colisão com outras partículas.
A interação entre os fótons e a matéria pode ocorrer de diferentes formas:
Espelhamento coerente ou efeito Rayleigh
Corresponde, em primeiro instante, à absorção da energia e, posteriormente, à
remissão da radiação ionizante pelo átomo em direção oposta à incidente.
Somente nessa interação a radiação é tratada como onda.
Efeito fotoelétrico
Há a absorção do fóton pelo átomo e, consequentemente, a emissão de um elétron
do material ionizado. A energia cinética adquirida por esse elétron é a diferença
entre a energia do fóton e a energia de ligação do elétron ao átomo.
Espelhamento inelástico ou efeito Compton
Trata-se da diminuição de energia ou do aumento de comprimento de onda de um
fóton mediante a interação com a matéria; é de particular importância, devido à
interação com elétrons livres, com transferência de parte da energia e do momento
do fóton para o elétron, e um fóton com a energia restante é espalhado em outra
direção.
Produção de pares elétron-pósitron
Ocorre a absorção total do fóton, sendo sua energia convertida em massa de
repouso e energia cinética de um par partícula/antipartícula, denominado
elétron/pósitron. Ou seja, há a transição total da energia negativa do elétron para
energia positiva do pósitron, sendo a diferença de energia entre os dois estados a
quantidade de energia do fóton incidente, que é absorvido. O efeito da produção de
pares elétron-pósitron é o resultado da interação entre o fóton e o campo
eletromagnético, e ocorre, normalmente, nas vizinhanças do núcleo, podendo
também acontecer devido à interação do fóton com o campo de qualquer partícula
carregada, incluindo os elétrons atômicos. Nesse caso particular, um elétron
atômico também é ejetado e o efeito é chamado de produção de tripleto.
Reações fotonucleares
A fotodesintegração corresponde à principal reação nuclear, a qual se delineia com
a absorção do fóton, que apresenta energia superior à energia de ligação de
núcleons (prótons + nêutrons) e, a consequente emissão de um próton ou um
nêutron com energia cinética su�ciente para abandonar o núcleo, que se
transforma em outra espécie nuclear.
Poder de freamento
O principal modelo que descreve a interação de uma partícula carregada pela matéria
propõe pequenas perdas consecutivas de energia até a perda completa, em que ocorre a
consequente descaracterização da partícula como radiação ionizante.
O parâmetro do impacto de interação das partículas carregadas à matéria é dependente,
basicamente, da distância entre a trajetória da partícula e o centro do átomo mais
próximo, sendo o choque com a eletrosfera mais frequente do que com o núcleo.
Para cada interação, ocorre perda da energia cinética da partícula, sendo, essa perda,
dependente do tipo de partícula, da sua energia cinética e do meio de interação.
Ela é denominada poder de freamento, pois representa a perda média de energia por
unidade de caminho em um determinado meio, considerando-se a média sobre um
conjunto grande de partículas idênticas e com mesma energia.
Ainda existe uma distância máxima percorrida pelas partículas carregadas que permite a
interação com a matéria, sendo que a existência de uma espessura especí�ca de um
material a certa distância, denominado alcance, é su�ciente para frear as partículas
carregadas que nela incidir.

Atenção
Em outras palavras, há a redução da energia cinética a valores equivalentes à
energia térmica. O alcance é dependente da energia cinética da partícula, do
comprimento médio da trajetória e da espessura mínima da matéria incidente.
Aplicações da radioatividade
Devido à propriedade dos elementos químicos emitirem partículas e energia promovendo
a ionização da matéria, tecnologias foram sendo desenvolvidas e empregadas no avanço
da Ciência e da tecnologia.
Atualmente, os efeitos positivos da radioatividade podem ser observados nas mais
diversas áreas de interesse, desde a geração de energia elétrica em usinas nucleares à
determinação da idade de fósseis.
Podemos destacar algumas aplicações da radioatividade na área da saúde:
Radioterapia
Cintilogra�a
Tomogra�a computadorizada
Tomogra�a por Emissão de Pósitrons
Vamos entender melhor:
Radioterapia
É a terapiaempregada em tratamentos dos mais diversos tipos de câncer, em que a
emissão de radionuclídeos libera partículas beta, capazes de destruir células
tumorais.
Cintilogra�a
Baseia-se no uso de elementos químicos para emissão de radiações gama com
capacidade de se ligarem especi�camente a um determinado fármaco, formando a
molécula radiofármaco e, visam à obtenção de imagens de processos �siológicos,
órgãos e sistemas do organismo.
Tomogra�a computadorizada
Realiza a emissão de feixes paralelos de raios X, em rotação de 360° sobre o
paciente, gerando radiogra�as transversais da região a ser analisada, as quais são
submetidas à conversão pelo computador em imagens em três dimensões,
oferecendo, assim, melhor resolução do que as obtidas pela técnica de radiogra�a
convencional.
Tomogra�a por Emissão de Pósitrons
Baseia-se na emissão de partículas beta ou pósitron. A administração da radiação
beta ocorre com associação a moléculas de glicose marcadas com um elemento
químico emissor de pósitrons, que se concentra em áreas metabolicamente ativas.
Isso porque a atuação da emissão beta leva em consideração que tecidos com
maior atividade metabólica consomem mais glicose, fato que direciona a glicose
para tecidos de maior atividade, tais como células tumorais.

Saiba mais
Antes de continuar seus estudos, saiba mais sobre as aplicações da radioatividade
na área da saúde. <galeria/aula9/anexo/a09_10_01.pdf>
Notas
 
Na lógica proposicional, (em latim signi�ca “a maneira que a�rma
a�rmando”, muitas vezes abreviado para MP ou .
Tautologia 
Tautologia vem do latim e signi�ca “dizer o mesmo”.
Referências
MOURÃO JÚNIOR, C. A.; ABRAMOV, D. M. Curso de Biofísica. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan,
2010.
HENEINE, I. F. Biofísica Básica. São Paulo: Atheneu, 2002.
OLIVEIRA, J. R. de; WÄCHTER, P. H.; AZAMBUJA, A. A. Biofísica: para ciências biomédicas. 2. ed.
Porto Alegre: EDIPUCRS, 2004.
Próximos Passos
Os efeitos das radiações ionizantes no ser humano;
Os cuidados que devem ser adotados pelos pro�ssionais que atuam na área;
A aplicação terapêutica da radiação ionizante.
Explore mais
Para saber mais sobre técnicas espectroscópica, indicamos a seguinte leitura:
ITO, José Amando. Técnicas espectroscópicas em biofísica. Caderno de Física da UEFS, v. 3, n.
01, p. 21-29, 2004.
1
2