Tomografia Computadorizada de Raio

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DO SOLO
DISCIPLINA: SEMINÁRIO II
PROFESSOR: MÁRIO DE ANDRADE LIRA JR.
Tomografia Computadorizada de Raio-X em Solos
Doutorando: Rômulo Vinícius C. C. de Souza, M. Sc.
Orientador: Mateus Rosas Ribeiro, PhD.
O solo, como um sistema, exibe uma organização hierárquica complexa. Dessa forma, o
estudo mais aprofundado de características estruturais, composição e arranjamento dentro do
perfil do solo torna-se difícil com uso de amostras não-destrutivas. Uma das ferramentas
utilizadas atualmente é o estudo micromorfológico, por meio da impregnação de amostras
indeformadas com resina (blocos) e a obtenção de lâminas delgadas para interpretação em
microscópio óptico. Dentre as limitações deste método, destaca-se a necessidade da secagem
prévia da amostra em estufa, a possível variação na interpretação de algumas características a
cada lâmina retirada do mesmo bloco e principalmente a necessidade de conhecimento prévio
da técnica para interpretação e utilização dos resultados. Além disso só é possível a
visualização dos componentes do solo, assim como dos espaços vazios, em duas dimensões
(2D), não cabendo observações numa terceira dimensão. A radiação de raios-X foi descoberta
em 1895 por W. C. Roentgen, constituindo-se de um comprimento de onda intermediário
entre a radiação gama e a radiação ultra-violeta dentro de um espectro eletromagnético (varia
de 10-3 a 100nm). A tomografia computadorizada consiste na determinação da distribuição
espacial de um material, pela integração de algumas propriedades ao longo de linhas de
projeção através de um objeto. Sua fundamentação matemática foi feita por J. H. Radon em
1917. Durante o século XX, diversos pesquisadores aperfeiçoaram os cálculos para obtenção
da tomografia computadorizada em 3D, mas somente em 1972, Hounsefield criou o primeiro
tomógrafo clínico; passando a ser usado comercialmente em 1975. A despeito de toda a
evolução subseqüente da técnica, os tomógrafos de Raios-X começaram a ser utilizados nas
mais diversas áreas do conhecimento, ao tempo em que suas dimensões foram reduzidas e sua
eficiência ampliada. Neste cenário destacam-se os Tomógrafos Computadorizados “préclinícos” ou µCT (microCT) destinado a pesquisas utilizando amostras “in vivo” e “in vitro”
de dimensões mais reduzidas. Os princípios físicos da tomografia computadorizada são os
mesmos da radiografia convencional. Enquanto na radiografia convencional ou simples o
feixe de raio-x é piramidal e a imagem obtida é uma projeção, na tomografia computadorizada
o feixe é emitido por uma pequena fenda e tem a forma de leque, o tubo de raio-x gira 360°
em torno da amostra a ser estudada e a imagem obtida é tomográfica ou seja em fatias. Em
oposição ao feixe de raios-x emitidos temos um detector de fótons que gira
concomitantemente ao feixe de raios-x. Os detectores de fótons da tomografia
computadorizada transformam os fótons emitidos em sinal analógico e depois digital no
computador. Para a formação da imagem a partir das diversas posições (“fatias”), as
informações obtidas são processadas utilizando uma técnica matemática chamada de projeção
retrógrada. Como vantagem, a tomografia computadorizada permite a visualização de
processos diversos dentro de amostras indeformadas em três dimensões. É uma técnica que
ainda necessita de aperfeiçoamento, mas já vem sendo utilizada com sucesso em diversas
pesquisas na ciência do solo como: quantificação de porosidade e estrutura do solo;
comportamento da água no solo; morfologia de raízes de plantas e absorção de água;
microrganismos no solo; além do estudo dos constituintes do solo, tanto da fração mineral
como da fração orgânica.