Fisica das radiações Biomedicina

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Profa. Dra. Valeska Rodrigues
Universidade de Franca
1895 - Wilhelm Conrad 
Roentgen.
-Estudava a natureza de raios
catódicos emitidos pelo tubo
de Leonard Hittorf Crookes
(ânodo e cátodo com gás rarefeito no
seu interior).
 Tubos com janela no vidro =
Fluorescência de uma placa de
platinocianeto de bário, quando
atingidos pelos raios catódicos.
 Roentgen – outubro de 1895 –
trabalhava com tubo sem janela no 
vidro – raios catódicos bloqueados –
emissão de luz fluorescente.
 Substituiu o cartão de platinocianeto 
de bário por filme fotográfico.
 1ª radiografia  irradiou
por 15 minutos a mão de
sua esposa sobre um filme
fotográfico.
 A primeira radiografia
de um animal foi realizada
em 1896 por Josef Eder, em
Viena.
 1913 Coolidge  “Tubo Catódico Quente”.
 Cátodo em forma de filamento  luz 
incandescente – ânodo como anteparo.
 Confirmar ou diferenciar doenças clínicas
 Determinar a extensão da lesão
 Detectar tumores e metástases
 Tratamento clínico x cirúrgico
 Auxílio para diagnósticos obscuros
 Acompanhamento da resolução da doença
 Outras aplicações:
 Esterilização de alimentos.
 Exploração de jazidas minerais.
 Identificação de obras de arte.
 Aeroportos/Pesquisas espaciais.
 Defeitos em estruturas de concreto.
 Localização de defeitos em tubulações. 
 Falhas em peças fundidas e soldas.
 Os raios-x são radiações eletromagnéticas 
 energia radiante capaz de produzir trabalho
 viaja em movimentos ondulares, assim como as 
ondas do rádio, micro-ondas, raios infravermelhos, 
luz visível, raios ultravioletas, raios gamas, entre 
outras, que diferem entre si pelo comprimento de 
onda. 
 Característica mais importante dos raios-x 
pequeno comprimento de onda.
 Luz visível  5,5 x 10-5 cm
 Raios-x  10.000 vezes menor.
 Característica que permite os raios-x penetrarem 
em materiais onde normalmente a luz comum é 
absorvida ou refletida.
 O comprimento de onda das radiações X 
varia entre 0,01 e 1000 Å, sendo que para o 
radiodiagnóstico está na faixa entre 0,4 –
0,5 Å .
 1 bilionésimo de metro = 10 angstrons.
 Atravessam corpos espessos (pequeno comprimento
de onda).
 Afetam películas fotográficas produzindo uma
imagem latente que se torna visível após o processo
de revelação.
 Produzem fluorescência em certas substâncias
químicas, (platinocianeto de bário, sulfato de zinco,
tungstato de cádmio), fazendo-as emitirem radiações
de maior comprimento de onda, portanto visíveis.
 Propagam em linha reta.
 Mesma velocidade da luz (300.000 km/seg.)
 Não apresentam carga elétrica, portanto não são
desviados por campos elétricos.
 Produzem modificações biológicas (somáticas e
genéticas).
Ânodo Cátodo
 ÂNODO:
 Composto de cobre.
 Face anterior  bloco de tungstênio (3,2 cm2 e 3
mm de espessura)  alvo.
 Tem ponto de fusão muito elevado (3.380C).
 Número atômico alto (74).
 PONTO FOCAL  pequeno ponto onde se
chocam os elétrons.
CÁTODO
Filamento de tungstênio enrolado em forma de 
espiral  COPA ENFORCADORA
2,5 cm do ânodo.
 Dentro do tubo:
 Corrente elétrica  aquecimento do filamento do 
cátodo.
 Cátodo  fonte de elétrons  ânodo (ponto 
focal).
 Ponto focal  desaceleração brusca do elétrons 
 calor (maior parte) e RAIO-X (menor parte). 
 Quanto > a diferença de potencial (DDP),
será a velocidade dos elétrons.
 Produção de raios com menor comprimento 
de onda   poder de penetração.
 Corrente de elétrons que se move em grande 
velocidade e se choca bruscamente com a 
matéria (no ânodo).
 A maneira mais eficaz de produzir essa radiação 
é o uso de tubos de raios-x (ampola de vidro ou 
cristal, hermeticamente fechada, vácuo no 
interior e dois elementos principais: ânodo e 
cátodo).
 2 Tipos:
 FIXO
 Forma de retângulo. 
 Inclinação de 15 a 20 em relação ao cátodo.
 GIRATÓRIO
 > resistência ao ânodo e > vida útil a ampola.
 Forma de disco.
 Circuito
 Transformador de Alta Voltagem;
 Regula a diferença de potencial entre o ânodo e 
cátodo.
 Autotransformador;
 Mantém constante a voltagem do aparelho (220V).
 Válvulas Retificadoras; 
 Transformam a corrente elétrica alternada em 
corrente elétrica contínua (KV).
 Transformador de Baixa Voltagem; 
 Aquece o filamento de tungstênio do cátodo (mA).
Setor de Radiologia – Unesp Jaboticabal
Setor de Radiologia – Unesp Jaboticabal
Setor de Radiologia 
– Unesp 
Jaboticabal
The Fundamental of radiograph. Eastman Kodak Company, 1980 
mA: n° de elétrons criados (quantidade de raios-x).
 KV: intensidade da diferença de potencial 
determina a velocidade do deslocamento dos 
elétrons e seu impacto contra o alvo, gerando 
raios-x de λ variáveis
↑ KV ↓ λ ↑ poder de penetração
 Os raios-x gerados emergem da ampola sob a 
forma de feixe cônico (feixe primário). Seu campo 
de ação é limitado pelo colimador.
 A área de interesse deve estar sempre no centro do 
feixe primário. 
Tamanho do ponto focal  Quanto menor o
ponto focal, melhor será o detalhe da imagem.
PF pequeno PF grande
Setor de Radiologia – Unesp Jaboticabal
Radiação Dispersa
Efeito Compton
Efeito Fotoelétrico
 Efeito Compton
 Fótons cedem parte 
da energia aos 
átomos do objeto
 Quase toda radiação 
dispersa encontrada na 
radiologia é resultante 
desse efeito.
Radiação Dispersa 
 Fóton interage com 
objeto
 Desvia trajetória 
(atinge filme)
 Mantém λ inicial
 “Luz de um carro na 
neblina”
 Efeito Fotoelétrico
 Fótons transferem ao 
átomo todo sua 
energia 
 Produção de novos 
raios-x
•Angulação do ânodo
The Fundamental of radiograph. Eastman Kodak Company, 1980
 Negativos fotográficos de estruturas 
orgânicas. 
 Obtenção de imagens fiéis da estrutura 
radiografada.
 Se aplicam à produção, processamento, 
manuseio, uso, armazenamento, transporte e 
eliminação do material radioativo natural, 
artificial ou fontes de radiação.
 Não se aplicam a doses ministradas a pacientes 
em exames ou tratamento radiológico.
 Os efeitos deletérios causados pelos raios-x se 
manifestam pelo acúmulo de radiações retidas 
no organismo e, na maior parte das lesões, são 
irreversíveis. 
 Fatores que influenciam no agravamento dos 
efeitos biológicos:
 Taxa de Exposição.
 Área Exposta.
 Radiosensibilidade Celular Variável.
 Somáticos(ocorrem no indivíduo exposto, não 
sendo transmitido aos descendentes) 
 Hereditários (atuam no DNA, criam novos 
códigos genéticos e aumentam o índice de 
mutações genéticas, podendo produzir 
anormalidades em futuras gerações),
 Carcinogênico: conseqüência do efeito genético 
por exposições prolongadas aos raios-x.
o Alterações mais encontradas:
o Lesões superficiais (radiodermatite, epilação)
o Lesões hematopoiéticas
o Lesões carcinogênicas
o Lesões genéticas (má formação/morte fetal, 
lesão nos óvulos e espermatozóides)
o Outras lesões (catarata, esterilização)
 Aguda(toxemia
Radiológica):
 Cefaléia;
 Fadiga;
 Náuseas;
 Vômitos.
 Crônicas (elementos 
figurados no sangue):
 Sintomas 
Precoces=Linfocitose.
 Sintomas Tardios= 
Anemia.