Sala de Aula _ Estacio Equipamentos e Produção de Raios X

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Radiologia odontológica
Aula 3: Equipamentos e produção de raios X
Apresentação
Nesta aula, trataremos dos aparelhos radiográ�cos, explicando de que forma são produzidos, além de conhecermos a
função de seus itens. O objetivo é entender como ocorre de fato a produção de raios X.
Veremos, ainda, os tipos de radiação X gerados, explorando como se dá o processo de produção e reconhecendo seus
elementos principais.
Objetivos
Identi�car os itens que compõem o aparelho;
Descrever a função que cada item exerce;
Nomear o processo de produção dos raios X.
Aparelhos radiográ�cos
Os aparelhos radiográ�cos odontológicos são os responsáveis pela realização de raios X nas técnicas intraorais.
Os aparelhos radiográ�cos odontológicos serão os responsáveis pela produção de raios X que passam através dos
tecidos do paciente e atingem um receptor digital ou �lme para obtenção de uma imagem radiográ�ca.
 (Fonte: Roman Zaiets / Shutterstock).
Os aparelhos disponíveis no mercado são fabricados visando, principalmente, o menor custo e a adaptação aos consultórios
dentários e nas salas onde serão instalados. No geral, são de quilovoltagem e miliamperagem �xas, havendo apenas
compensador para as variações da rede elétrica geral.
A quilovoltagem oscila entre 50 e 70kVp e a miliamperagem entre 7 e 10mA. Idealmente, os aparelhos são dotados de
marcadores eletrônicos, por meio dos quais é feita a seleção do tempo de exposição. Durante a exposição um dispositivo
sonoro, permanece em funcionamento, indicando ao pro�ssional que o aparelho de raios X está em operação.
A escolha do aparelho a ser adquirido pelo pro�ssional depende da área
física do seu consultório, bem como na especialidade a ser desenvolvida,
havendo no mercado nacional inúmeros aparelhos que satisfazem as mais
diversas necessidades pro�ssionais.
Componentes
Independentemente da marca, os aparelhos odontológicos, de um modo geral, têm os seguintes componentes.
Clique nos botões para ver as informações.
A base pode ser �xa (geralmente presa na parede, no próprio equipo odontológico ou no teto do consultório) ou móvel,
permitindo que o aparelho seja movimentado por toda a extensão da sala.
Base 
No corpo, é onde temos as partes elétricas gerais do aparelho: autotransformador — lâmpada piloto, estabilizador de
corrente, regulador de voltagem, regulador de miliamperagem, marcador de tempo (timer); voltímetro — amperímetro e
seletor de quilovoltagem e miliamperagem.
Corpo 
O braço articular tem como função permitir os movimentos do cabeçote nos planos vertical e horizontal.
Braço articular 
Já o cabeçote é um continente blindado onde reside a parte principal do aparelho. Nele, temos o tubo e a produção de
raios X.
Cabeçote 
 Ampola de raio X (Fonte: Soluções Industriais).
Cabeçote
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Veremos, a seguir, as partes integrantes do cabeçote e suas funções.
Goniômetro
É o seletor da angulação. Localizado na lateral do cabeçote, tem a função de auxiliar na seleção da angulação vertical nas
técnicas intraorais.
 Goniômetro periapical (Fonte: bp.blogspot).
Transformadores
Os transformadores podem ser:
De baixa tensão
Promove o aquecimento do �lamento de tungstênio.
De alta tensão
Promove o campo elétrico necessário para a aceleração dos
elétrons
Óleo e câmara de expansão
O óleo preenche internamente o cabeçote; responsável pelo
resfriamento da ampola e age, também, como isolante
elétrico.
A câmara de expansão, por sua vez, recebe o óleo que
sofreu dilatação pelo calor.
 (Fonte: IU Liquid and water photo / Shutterstock).
 (Fonte: science photo / Shutterstock).
Filtro adicional de alumínio
É um disco metálico de alumínio colocado na saída do
cabeçote que tem a função de absorver do feixe principal os
fótons com baixo poder de penetração.
Isso ocorre porque quando da produção dos raios X, temos
como resultado a formação de um feixe que pode ser
chamado de feixe policromático ou polienergético, com
fótons de diversos comprimentos de onda.
É de conhecimento geral que os fótons com maior comprimento de onda têm pouco poder de penetração e não têm energia
su�ciente para alcançar o receptor de imagem, aumentando a dose de radiação a que o paciente é submetido de maneira
desnecessária.
A colocação do �ltro adicional de alumínio na saída do cabeçote visa,
portanto, �ltrar do feixe policromático os fótons com maiores comprimentos
de onda, reduzindo em, aproximadamente, 50% a dose de radiação que o
paciente receberia.
O �ltro adicional de alumínio, sendo assim, pode ser chamado, também, de camada semirredutora. A espessura do �ltro irá
variar em função da quilovoltagem que o aparelho emprega. A maioria deles utiliza até 70kV e, para tanto, recomenda-se a
utilização de um �ltro de 1,5mm de alumínio.
Colimador
É uma barreira metálica (placa de chumbo) com uma abertura no meio colocada na saída do cabeçote que tem o objetivo de
restringir o tamanho do feixe de raios X e o volume de tecido irradiado, determinando a forma e o diâmetro do feixe central na
saída do localizador.
O colimador garante, assim, que somente áreas necessárias sejam
expostas à radiação ionizante.
Em odontologia, são frequentemente usados colimadores, tanto redondos quanto retangulares. Seu diâmetro não deve exceder
7cm, assegurando que toda a área de um �lme periapical seja englobada no momento da exposição.
Colimadores também melhoram a qualidade da imagem,
pois muitos dos fótons absorvidos pelo paciente geram
radiação dispersa dentro dos tecidos expostos e alguns
desses fótons alcançam o �lme e degradam a qualidade da
imagem.
A colimação reduz, assim, o volume exposto e,
consequentemente, o número de fótons dispersos que
atingem o �lme.
 (Fonte: Roman Zaiets / Shutterstock).
Cilindro localizador
Cilindro localizado na saída do cabeçote que tem como função orientar os pontos de incidência nas diferentes técnicas
intraorais. Antes eram cônicos, porém os raios X interagiam com o material do cone, gerando radiação secundária e
aumentando a dose para o paciente.
 (Fonte: Marisha / Shutterstock).
Atualmente, por conta disso, os cones localizadores foram proibidos e todos os aparelhos comercializados vêm com
localizadores cilíndricos e abertos na extremidade. Podem ter 20 ou 40 cm de comprimento.
Ampola de raios X
A ampola de raios X é composta por um cátodo e um ânodo, situados dentro de um invólucro de vidro plumbífero.
O cátodo é a porção negativa da
ampola, ligado tanto ao transformador
de baixa quanto ao de alta tensão. Ele
tem como principal função ser o
responsável pela produção da nuvem de
elétrons, indispensável para a produção
de raios X que veremos adiante. É
composto de uma taça focalizadora de
molibdênio e de um �lamento de
tungstênio, que será a fonte de elétrons
dentro do tubo de raios X.

O ânodo é a porção positiva da ampola.
Está ligado somente ao transformador
de alta tensão e tem como principal
função ser o responsável pela produção
dos raios X. É composto de uma haste
de cobre biselada e de uma placa de
tungstênio incrustada na haste de cobre,
que funciona como alvo para os elétrons
acelerados.
O propósito desse alvo em um tubo de raios X é converter a energia cinética dos elétrons em colisão em fótons de raios X. O
alvo é feito de tungstênio, um elemento que possui várias características de um material-alvo ideal, incluindo alto número
atômico (74), alto ponto de fusão (3,422ºC), alta condutividade térmica e baixa pressão de vapor nas temperaturas de
funcionamento do tubo de raios X.
https://stecine.azureedge.net/webaula/estacio/go0341/aula3.html
https://stecine.azureedge.net/webaula/estacio/go0341/aula3.html
 (Fonte: Marco Cesarano / Shutterstock).
A conversão da energia cinética dos elétrons em fótons de
raios X é um processo altamente ine�ciente, tendo cerca de
99% da energia cinética dos elétrons convertida em calor e
apenas cerca de 1% convertida em radiação X. Um alvo feito
de um material de alto número atômico é mais e�ciente na
produção de raiosX.
Devido ao calor gerado no ânodo, é fundamental que o alvo
seja constituído de um material com alto ponto de fusão. O
tungstênio, também, tem alta condutibilidade térmica,
permitindo rapidamente a dissipação do calor pelo bloco de
cobre.
Finalmente, a baixa pressão de vapor do tungstênio a altas temperaturas ajuda a manter o vácuo no interior do tubo,
prevenindo a colisão dos elétrons com moléculas de gás, que reduziriam signi�cativamente sua velocidade além de ser
importante para prevenir a oxidação do �lamento.
O alvo de tungstênio é incrustado em um grande bloco de
cobre. O cobre, também bom condutor térmico, remove o
calor do tungstênio, reduzindo o risco de derretimento do
alvo.
O ponto focal é o local do alvo para o qual a taça
focalizadora direciona os elétrons, a partir dele, os raios X
são produzidos e idealmente deve ser o menor possível,
para aumentar a nitidez da imagem radiográ�ca.
 (FFonte: Designua / Shutterstock).
O calor gerado, entretanto, por unidade de área do alvo aumenta com a redução do tamanho do ponto focal. Para aproveitar as
vantagens de um ponto focal pequeno e distribuir os elétrons por uma grande área do alvo, será montado formando um ângulo
de 20º em relação ao plano vertical e ao feixe de elétrons.
Isso faz com que o tamanho aparente do ponto focal (ponto focal efetivo) seja menor que o tamanho real do ponto focal.
 Cátodo - ampola (Fonte: radiologia.blog).
 Efeito Benson (Fonte: slideSharecdn).
Envoltório e janela
O envoltório é o revestimento externo da ampola responsável por manter o vácuo dentro dela, prevenindo a oxidação do
�lamento de tungstênio e impedindo a colisão do feixe de elétrons com as moléculas de gás. É composto de vidro pirex
plumbífero.
A janela, por sua vez, é uma porção do envoltório com espessura menor de vidro com o objetivo de permitir maior passagem de
raios X.
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 Produção dos raios X
Para a produção de raios X, precisamos ter três elementos fundamentais:
1
Uma fonte geradora de elétrons.
2
Algo que promova a aceleração desses elétrons.
3
Algo que funcione como alvo ou anteparo para os elétrons
acelerados.
Todo esse processo ocorrerá dentro da ampola de raios X.
A produção de radiação é a conversão de algum tipo de energia no tipo de energia conhecida como radiação X. Os raios X são
produzidos quando um elétron com alta energia cinética, proveniente do �lamento de tungstênio do cátodo, colide com o alvo
no ânodo.
Podemos dizer, então, que o primeiro requisito para a produção de raios X é uma fonte geradora de elétrons, que deverão ser
acelerados, ganhar energia cinética, o que é realizado pela diferença de potencial (tensão) aplicada aos dois polos de um tubo
de raios X. O aumento da diferença de potencial acarretará um aumento de energia cinética dos elétrons.
Atenção
A diferença de potencial em um tubo de raios X é denominada de quilovoltagem/pico (kVp).
Ampola de raios X
Vejamos, então, relembrando alguns itens já citados, as principais características e os requisitos de uma ampola de raios X.
Os raios X são, portanto, produzidos quando elétrons com
energia (alta velocidade) bombardeiam um alvo ou anteparo
e são subitamente levados ao repouso.
Isso acontece no interior de um pequeno envoltório de vidro
mantido a vácuo, denominado tubo ou ampola de raios X.
 (Fonte: VectorMine / Shutterstock).
 (Fonte: KarinR / Shutterstock).
O cátodo negativo consiste em um �lamento aquecido de
tungstênio que fornece a fonte de elétrons. O ânodo positivo
consiste em um anteparo ou alvo, composto de tungstênio,
�xado na face angular de um grande bloco de cobre para
permitir e�ciente dissipação de calor.
Um dispositivo focalizador (taça focalizadora de
molibidênio) direcionará o �uxo de elétrons para o ponto
focal no alvo. Uma alta voltagem (quilovoltagem, kV)
conectada entre o cátodo e o ânodo acelera os elétrons do
�lamento negativo para o alvo positivo.
Uma corrente (miliamperagem, mA) �ui do cátodo para o ânodo e servirá como a medida de quantidade de elétrons que estão
sendo acelerados. Um revestimento de chumbo circundante absorve os raios X indesejáveis como uma medida de proteção à
radiação, já que na produção os raios X são produzidos em todas as direções e o óleo circundante facilitará a dissipação do
calor.
Resumiremos, a seguir, então, a sequência de eventos necessários para a produção dos raios X:
1.
O �lamento de tungstênio do cátodo é
eletricamente aquecido e uma nuvem de
elétrons é produzida ao seu redor.
2.
A alta voltagem (diferença de potencial)
produzida no tubo acelera os elétrons em
velocidade muito elevada na direção do
ânodo.
3.
O dispositivo focalizador direciona o �uxo de
elétrons para o ponto focal, no alvo..
4.
Os elétrons bombardeiam o alvo e são
levados subitamente ao repouso, após serem
freados bruscamente.
5.
A energia perdida pelos elétrons é
transformada em calor (aproximadamente
99%) ou em raios X (cerca de 1%).
6.
O calor produzido é removido e dissipado
pelo bloco de cobre e pelo óleo circundante.
7.
Os raios X produzidos são emitidos em todas
as direções a partir do alvo. Aqueles que
conseguem atravessar uma pequena
abertura (janela) no envoltório com
blindagem de chumbo constituem o feixe
utilizado para �ns diagnósticos.







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Interações em nível atômico
Os elétrons em alta velocidade bombardeando o alvo estão envolvidos em dois tipos principais de colisão com os átomos de
tungstênio:
Colisões com produção de calor;
Colisões com produção de raios X.
Principais tipos de colisão com os átomos de tungstênio
Clique no botão acima.
Colisões com produção de calor
Nas colisões com produção de calor, o elétron incidente é desviado pela nuvem de elétrons das camadas mais
externas do tungstênio do alvo.
Em decorrência disso, pode haver uma pequena perda de energia sobre a forma de calor ou ele pode se chocar com
um elétron de umas das camadas mais externas, deslocando-o para uma camada ainda mais periférica (excitação) ou
retirando-o do átomo (ionização), novamente com uma pequena perda de energia sobre a forma de calor.
Colisões com produção de raios X
Nas colisões com produção de raios X, temos também duas possibilidades de interação.
Na primeira, o elétron incidente penetra as camadas mais externas do átomo de tungstênio e passa próximo ao seu
núcleo; ele tem sua velocidade reduzida drasticamente e é desviado pelo núcleo com uma grande perda de energia,
sobre a forma de raios X.
Chamamos esse tipo de radiação X gerada de Radiação Bremsstrahlung, radiação de freamento ou espectro contínuo.
A quantidade de desaceleração e o grau de desvio determinarão a quantidade de energia perdida pelo elétron e,
consequentemente, a energia do fóton resultante emitido.
Uma ampla gama ou espectro de fótons de energia é produzida, sendo denominada espectro contínuo. Pequenos
desvios dos elétrons bombardeadores são os mais comuns, produzindo muitos fótons de baixa energia que possuem
pouco poder de penetração, não contribuindo para o feixe útil de raios X e devendo, portanto, ser �ltrados.
Na segunda possibilidade de interação, o elétron incidente colide com um elétron do alvo de tungstênio da camada
mais interna, deslocando-o para uma camada mais externa (excitação) ou retirando-o do átomo (ionização), com uma
grande perda de energia e subsequente emissão de raios X.
Após a ionização ou excitação dos átomos de tungstênio pelo bombardeamento de elétrons, tem-se uma
reorganização dos elétrons orbitais a �m de restituir o átomo ao seu estado neutro ou fundamental.
Isso envolve "saltos" de elétrons de um nível de energia (camada) para outro e resulta na emissão de fótons de raios X
com energias especí�cas, já que os níveis de energia ou camadas são especí�cos para cada átomo em particular.
Os fótons de raios X emitidos a partir do alvo são, portanto, descritos como átomos de tungstênio característicos e
formam o espectro característicoou linear. Apenas a linha K possui importância diagnóstica, já que a linha L possui
energia muito baixa.
O bombardeamento de elétrons deve possuir energia su�ciente (69,5 kV) para deslocar um elétron de tungstênio da
camada K, para produzir a radiação característica.
Comentário
As interações produtoras de calor são as mais comuns, pois há milhões de elétrons incidentes que poderão interagir com muitos
elétrons das camadas mais externas do átomo de tungstênio do alvo. Cada bombardeamento individual do elétron pode sofrer
muitas colisões produtoras de calor, resultando em uma quantidade considerável no alvo. Por isso, faz-se necessário que esse
calor seja removido rapidamente e de forma e�ciente visando a prevenção de danos ao alvo.
 Emissão raios X por fretamento / Disponível em: DAINF-UTFPR
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Precisamos, portanto, de aparelhos que operem com quilovoltagem a partir de 69,5kV para termos a produção de
fótons característicos da linha K. Nos aparelhos que operam acima de 69,5 kV, o espectro total �nal do feixe útil de
raios X será a soma dos espectros contínuo e característico.
 Radiação Bremsstrahlung / Disponível em: DAINF-UTFPR
Resumo das principais propriedades e características dos raios X
São pacotes de ondas de energia de radiação eletromagnética que se originam em nível atômico.
São invisíveis e inodoros.
Produzem �uorescência e fosforescência em certos sais.
Propagam-se em linha reta no vácuo.
Impressionam �lmes fotográ�cos.
São divergentes.
Não são re�etidos ou refratados.
Atravessam corpos opacos.
Possuem a velocidade da luz no vácuo.
Produzem ionização e efeitos biológicos.
Não sofrem in�uência de campo elétrico ou magnético.
Atividade
1. Qual é a principal função do �ltro adicional de alumínio presente nos aparelhos radiográ�cos?
2. Qual é a principal função do cátodo e do ânodo, itens presentes na ampola de raios X e fundamentais para a produção de
radiação?
3. Por que precisamos ter óleo preenchendo a superfície interna do cabeçote nos aparelhos radiográ�cos?
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4. Cite três características inerentes aos raios X referentes às suas propriedades.
5. Explique as etapas, passo a passo, para a produção dos raios X.
Notas
Taça focalizadora
Re�etor côncavo negativamente carregado, sua forma parabólica direciona eletrostaticamente os elétrons emitidos pelo
�lamento incandescente em um feixe estreito, dirigindo-os a uma pequena área retangular do ânodo, chamada de ponto focal.
�lamento de tungstênio
É montado entre dois �os de suporte rígidos que transportam corrente elétrica e será aquecido até a incandescência pelo �uxo
de corrente da fonte de baixa voltagem, emitindo elétrons a uma taxa proporcional à temperatura do �lamento.
Cibridismo
É estar on e off o tempo todo.
Somos seres ciber-hídridos, ou seja, temos uma constituição biológica, expandida por todas as interfaces tecnológicas que
adquirimos, e, cada vez mais, estaremos replicados em todas essas plataformas. Nossos conteúdos, dados pessoais, fotos,
vídeos, leituras, tudo o que faz parte da nossa vida está integrado nas interfaces que utilizamos, e não vivemos sem eles. Isso é
ser cíbrido.
Referências
FREITAS, A. Radiologia odontológica. 6. ed. São Paulo: Artes Médicas, 2004.
WHAITES, E. Princípios de radiologia odontológica. 4. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2009.
WHITE, S. Radiologia oral: princípios e interpretação. 7. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2015.
Próxima aula
Filmes;
Processamento radiográ�co.
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