NOÇÕES BÁSICAS EM RADIOLOGIA PROTEÇÃO RADIOLÓGICA Prof. Adriano Sousa Ondas Qualquer perturbação (pulso) que se propaga em um meio. Ex: uma pedra jogada em uma piscina (a fonte), provocará ondas na água, pois houve uma perturbação. Uma seqüência de pulsos formam as ondas. Não transporta matéria, apenas energia! 1º ORIGEM: Classificação das ondas Ondas mecânicas: são todas as ondas que precisam de um meio material para se propagar. Ex: ondas no mar, ondas sonoras, ondas em uma corda, etc. Ondas eletromagnéticas: são ondas que não precisam de um meio material para se propagar. Elas também podem se propagar em meios materiais. Ex: luz, raio-x, sinais de rádio, etc. 2 DIREÇÃO DE PROPAGAÇÃO DA ONDA unidimensionais bidimensionais tridimensionais 1
Classificação das ondas 3 DIREÇÃO DE PROPAGAÇÃO QUANTO A FONTE: Ondas longitudinais: vibração da fonte é paralela ao deslocamento da onda. Ex: ondas sonoras (o alto falante vibra no eixo x, e as ondas seguem essa mesma direção), etc. Ondas transversais: a vibração é perpendicular à propagação da onda. Ex.: ondas eletromagnéticas, ondas em uma corda (você balança a mão para cima e para baixo para gerar as ondas na corda). Pioneirismo... Os princípios físicos dos raios-x foram descobertos por Wilhelm Conrad Roentgen em 1895. William Crookes havia desenhado o tubo que Roentgen utilizou para produzir os raios-x. Estes raios foram chamados de x pois não era conhecido este tipo de radiação. Sabia-se somente que atravessava madeira, papel, e até o corpo humano. 2
O RAIO-X O raio-x é uma onda eletromagnética, como a luz visível, as ondas de rádio, os raios infravermelhos, e os raios ultra-violetas. As ondas eletromagnéticas tem como características: freqüência (f) e o seu comprimento de onda (λ), inversamente proporcionais. A energia de uma onda é diretamente proporcional à sua freqüência (f). Espectro energético das ondas Como são produzidos os raios X? Energia no choque de elétrons de alta energia cinética contra uma placa de metal. Tubo de Roentgen contem um ânodo (pólo positivo) e um cátodo (pólo negativo). CATODO: consiste num filamento de tungstênio muito fino que esquenta com a passagem de corrente elétrica de alta voltagem. Os elétrons do tungstênio adquirem suficiente energia térmica para abandonar o cátodo (emissão termoiônica). Uma diferença de potencial entre os eletrodos: elétrons emitidos pelo filamento de tungstênio sejam acelerados em direção ao ânodo (pólo positivo). ÂNODO: está revestido por tungstênio e funciona como alvo para os elétrons. A energia cinética dos elétrons depende da voltagem entre os eletrodos: quanto mais alta a voltagem maior a energia cinética. 3
Tubo de Roentgen No choque dos elétrons com o alvo de tungstênio a maioria da energia cinética destes é transformada em calor. Tubo revestido de chumbo e óleo (resfriamento) com uma única saída cônica. Uma pequena parte produz raios-x através de três fenômenos: radiação característica desaceleração ( Bremsstrahlung ) choque nuclear. Radiação característica A radiação característica: elétron em movimento choca-se com um elétron da camada interna do átomo do alvo de tungstênio e o desloca. Esta energia corresponde a diferença entre as energias de ligação das duas camadas. Desaceleração ou Freamento Na desaceleração, ou efeito de Bremsstrahlung, o elétron em movimento tem sua trajetória desviada pelo núcleo. Desvio de trajetória é acompanhado por uma desaceleração o que faz que parte da energia cinética do elétron seja emitida como fóton de raio-x. A desaceleração tem pouca chance de ocorrer em regiões próximas ao núcleo, devido à densidade nuclear. 4
Choque nuclear No choque nuclear, o elétron choca-se com o núcleo e produz um fóton de alta energia. Nesse caso, 100% da energia que ele adquiriu acelerando do cátodo para o ânodo é transformada em um fóton de raio-x. Ex: d.d.p de 100.000 Volts produz 100.000 ev (eletron-volt). Uma parte da energia dos elétrons é convertida em raios-x pelos três fenômenos, sendo a maioria transformada em calor. Rendimento final Cerca de 99% da energia cinética dos elétrons incidentes é transformada em calor e cerca de 1% produz radiação de freamento e caracterisiticos. A produção de calor do anodo no tubo de raios-x aumenta com o aumento da corrente (mas) no tubo. A eficiência na produção de raios-x independe da corrente no tubo, aumentando com a energia (kv) do elétron projétil. Para 60 kv, somente 0,5% da energia cinética do elétron é convertida em raios-x. Obtenção de imagens de raios X Como a obtenção das imagens de raio-x depende: Da diferença de densidade entre as diversas estruturas Do arranjo linear entre a fonte e o local de detecção (uma sombra para uma lâmpada ou fonte) Da trajetória do feixe de raios X trajetória não retilínea resulta em um prejuízo na interpretação das diferenças de densidade e borramento do contorno. Como se a imagem fosse formada por mais do que uma lâmpada (fonte) que ilumina um objeto, de forma a produzir mais que um limite da sua sombra. 5
Obtenção da imagem de raios X São as diferenças de densidade determinam as características radiológicas: Materiais densos (alto Z): absorvem muito os raios-x não permitem que atravessem a matéria. Materiais de baixa densidade (baixo Z): não absorvem os raios-x permitem que atravassem a materia. Ordem crescente das 5 densidades radiológicas básicas: ar, gordura, água, cálcio e metal. Imagens formadas: + escuras, escura, média, clara, + clara. Formação da imagem de raios X A detecção dos raios-x é feita através de um filme semelhante ao filme fotográfico. composto de sais de prata (AgBr, AgI) aderidos em uma gelatina de emulsão e pelicula de plástico azul. Quando sensibilizado pelo fóton de raio-x, ocorre: 2 AgBr 2 Ag0 + Br2- o cátion de prata (Ag2+) acaba sendo neutralizado e vira metal (Ag0) escurecendo. o sal de prata que não atingido pelo raio-x ou pela luz permanece transparente. Revelação: o filme é imerso uma solução de tiossufilfto de sódio fixa a prata métalica remove o brometo de prata e a gelatina da emulsão. CONTROLE DE QUALIDADE Todo equipamento de raios X diagnósticos deve ser mantido em condições adequadas de funcionamento e submetido regularmente a verificações de desempenho Qualquer deterioração na qualidade das radiografias deve ser imediatamente investigada e o problema corrigido. O Programa de Garantia da Qualidade (PGQ) inclui: testes bianuais, anuais, semestrais e semanais 6
CONTROLE DE QUALIDADE Imagens de baixa qualidade podem induzir diagnósticos errados Imagens de baixa qualidade dificultam o diagnóstico Imagens de baixa qualidade muitas vezes são rejeitadas, implicando na repetição do procedimento, desta forma elevando os custos do serviço Em muitas vezes a imagem inadequada implica em maior exposição ao paciente, técnicos e médicos à radiação, bem como a uma redução da vida média dos tubos de raios X EXPOSIÇÃO MÉDICA Exposição de pessoas como parte de seu tratamento ou diagnóstico Inclui também os voluntários acompanhantes que auxiliam na contenção do paciente e voluntários em pesquisa médica EXPOSIÇÃO OCUPACIONAL Exposição ocorrida no trabalho e principalmente, como resultado do trabalho EXPOSIÇÃO DO PÚBLICO Todas as outras exposições 7
Os princípios básicos da proteção radiológica são: PREVENIR A OCORRÊNCIA DE EFEITOS DETERMINÍSTICOS MANTER AS DOSES ABAIXO DE UM LIMIAR RELEVANTE REDUZIR A INDUÇÃO DE EFEITOS ESTOCÁSTICOS EFEITO DETERMINÍSTICO A gravidade depende da dose (Ex. anemia, esterilidade) EFEITO ESTOCÁSTICO Probabilidade de ocorrência de algum efeito depende da dose. (Ex. Câncer, leucemia) JUSTIFICAÇÃO LIMITAÇÃO DA DOSE OTIMIZAÇÃO PREVENÇÃO DE ACIDENTES 8
Doses Indivíduos expostos Exposições 9
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TEMPO 11
Óculos Protetor de Tireóide Avental Luvas Todos confeccionados com material plumbífero Dosímetro 12
Vidro Plumbífero Parede de Material Denso Porta com Chumbo Pacientes grávidas Acompanhantes 13
EFEITOS BIOLÓGICOS DA RADIAÇAO 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. Efeitos teratogênicos devido a mutações sobre os órgãos genitais, 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 evitada, usando um DOSIMETRO. 14