Radiologia prática para o estudante

INTRODUÇÃO À RADIOLOGIA
Marcelo Souto Nacif - Léo de Oliveira Freitas - Roberto Lima Pinto
Para adequada interpretação das imagens radiográfioas são necessários conhecimentos básicos sobre
a formação da imagem e das radiações ionizantes.
A radiação ionizante é toda forma de radiação que
tem energia suficiente para liberar um ou mais elétrons
de um átomo. Observar a Fig. 1-1, que é a
repsntação eométrica de um átomo.
g
PRODUÇÃO E PRINCIPAIS TIPOS DE
RADIAÇÕES
•
•
material que emite partículas
ou ondas eletromagnéticas de dentro do núcleo.
Exemplo: raios gama, partículas beta, partículas
alfa e nêutrons.
Raios X: quando a emissão é produzida pelos elétrons da camada em torno do núcleo. Assim os
raios X compõem uma parte do espectro de radiações eletromagnéticas.
Material radioativo:
Fig. 1-2.
Wilhelm Conrad Roentgen.
FÍSICA DAS RADIAÇÕES
Fig. 1-1.
Representação geométrica de um átomo.
A radiologia corno ciência se desenvolveu a partir
da descoberta dos raios X em 8 de novembro de 1 895,
por Wilhelm Conrad Roentgen (1843-1923) (Fig. 1-2),
físico alemão da Universidade de Würzburg, e que
fazia experiências com raios catódicos em tubos a
vácuo (ampolas de Crookes). Já se sabia, naquela ocasião, que substâncias fluorescentes como o platinocianureto de bário, quando estimuladas, emitiam luz.
Roentgen constatou que os raios produzidos nas ampolas de Crookes eram capazes de atravessar a matéria, pois mesmo com a ampola envolvida em papelão,
tornavam fluorescentes à distância a placa de platino3
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RADIOLOGIA PRÁTICA PARA O ESTUDANTE DE MEDICINA
cianureto de bário. Notou que o vidro, papelão e madeira deixavam "passar" os raios, enquanto que os
metais os detinham ou os absorviam. Interpondo sua
mão entre o tubo emissor e o écran fluorescente (placa
de platino-cianureto de bário), Roentgen observou
seus próprios ossos e, mais tarde, "fotografou" os da
mão de sua mulher. Esta foi a primeira radiografia e a
grande descoberta foi feita. Tal fato histórico foi descrito por Sylvanus P. Thompson, pesquisador, físico e
fundador da Sociedade Britânica de Radiologia, em 5
de novembro de 1897.
Naquela ocasião os aparelhos dispunham de uma
fonte emissora de Raios X de baixo rendimento (1 a 2
mA). Uma radiografia da mão durava minutos e a do
crânio 1 hora.
A Radiologia como especialidade médica não se
utiliza apenas de imagens por raios X para o diagnóstico e por isso atualmente é denominada de radiologia
e diagnóstico por imagens.
3 NATUREZA DOS RAIOS X
Os raios X são radiações eletromagnéticas de pequeno comprimento de onda que se propagam em linha reta, com a velocidade da luz, e ionizam a matéria, inclusive o ar. Podem atravessar corpos opacos, ser
absorvidos ou refletidos pela matéria, dependendo do
peso atômico desta e da energia dos raios.
•
lung depende da carga do núcleo, da distânoria entre o elétron e o núcleo e, evidentemente, da energia do elétron. A energia cinética perdida pelo elétron é emitida diretamente sob a forma de um
fóton de radiação. No diagnóstico, a maior parte
dos fótons de raios X são de origem Bremsstrahlung (Fig. 1-3).
Radiação característica: resulta de uma interação
suficientemente forte para arrancar do átomo um
elétron de uma camada interna. Sempre que
um elétron ioniza um átomo de um alvo removendo um elétron da camada K, temporariamente um
"buraco" é produzido. Este estado é totalmente
anormal, sendo corrigido pelo deslocamento de
um elétron mais externo, completando assim a camada K. Esta mudança de posição orbital do elétron de uma camada externa para uma camada
interna é acompanhada pela emissão do fóton de
raios X. Desta maneira o elétron novamente se
torna estável (Fig. 1-4).
Onde ocorre?
Ocorre no tubo de raios X, que consiste essencialmente das seguintes partes (Fig. 1-5):
Uma diferença de potencial elétrico (DDP) aplicada entre os terminais positivo (anódio) e negativo (oatódio), determina um fluxo de elétrons que se desloca
em alta velocidade, do catódio para o anódio, onde
3 COMPOSIÇÃO DO FEIXE DE RAIOS X
Os raios X são produzidos a partir de dois mecanismos básicos diferentes.
•
Radiação de frenagem (Bremsstrahlung): quando
um elétron penetra na eletrosfera de um átomo no
alvo de tungstênio ele reduz subitamente a sua velocidade (energia cinética), emitindo um fóton de
raios X e modificando após a sua trajetória inicial.
A energia do fóton emitido na radiação Bremsstrah-
0--
Fig. 1-3.
Fig. 1-4.
Produção da radiação de frenagem
(Bremsstrahlung).
Produção da radiação característica.
INTRODUÇÃO À RADIOLOGIA
Barra de
cobre
Envoltório
de vidro
Fig. 1-5.
Feixe de
elétrons
Filamento
A
são bruscamente frenados. Com esta frenação, a energia cinética dos elétrons transforma-se em calor (99%)
e raios X (1%).
Assim, a alta voltagem faz com que os elétrons
sejam atraídos e acelerados na direção do anódio. Quando estes elétrons atingem o anódio, a Bremsstrahlung e
os raios X característicos são produzidos.
A quantidade de radiação produzida é proporcional à corrente elétrica (mA), que percorre o filamento
ao tempo de emissão, medido em segundos (s). O produto mA x s (mAs) — miliampère segundo
o responsável pela quantidade de radiação.
A energia da radiação que determina sua força de
penetração depende da kilovoltagem (kV) aplicada. A
qualidade da radiação é dependente do kV.
Fatores radiológicos
•
•
Miliampere (mA): número de elétrons que incidem no anódio a cada segundo.
Miliampère por segundo (mAs): número total que
atinge o anódio. Responsável pela quantidade de
radiação.
5
•
•
•
( A e B) Ampola de vidro com vácuo no
seu interior – CROOKES. Eletrodo
negativo num extremo – CATÓDIO.
Eletrodo positivo no outro extremo –
ANÓDIO . Filamento, em espiral, de
tungstênio (no CATÓDIO), que quando
incandescente emite elétrons, podendo
atingir a temperatura de 1.800°C. Placa
de tungstênio que serve de anteparo aos
elétrons (no ANÓDIO rotatório). Esta
placa, denominada ALVO, está aderida
a uma barra de cobre. Há um sistema
de refrigeração no anódio que permite a
dissipação do calor. Blindagem de
chumbo (vidro plumbífero) que envolve
a ampola, com uma única abertura
(área não plumbífera) denominada
"janela", por onde passa o feixe de raios
X. Um dispositivo denominado
diafragma permite reduzir a dimensão
do feixe ao tamanho da região a ser
radiografada (colimação). Quando a
corrente elétrica, medida em
miliampere (mA) percorre o filamento,
aquece-o à alta temperatura,
possibilitando a emissão de elétrons.
Kilovoltagem: responsável pelo poder de
p,entração sendo importante na determinação da qualidade da imagem.
Distância: a distância padrão (foco-filme) no estudo radiológico convencional é de 1 m, com exceção do exame radiológico do tórax, onde se usa a
distância de 1,80 m (telerradiografia).
Tempo: é variável e inversamente proporcional ao
movimento da região que está sendo radiografada.
Exemplo: exame do tubo digestivo usa-se tempo
Jácurto para evitar o borramento (fiou) cinético.
no estudo da mama utiliza-se um tempo de
exposição maior.
Formação da imagem
Os raios que ultrapassam o corpo chegam ao écran,
sensibilizando os cristais de tungstato de cálcio que
possuem a capacidade de emitir luz (fluorescência).
Esta luz irá sensibilizar o filme, formando a imagem
latente que, após a revelação, se transformará em
imagem real. O écran, então, reduz a quantidade de raios X
necessária à formação das imagens, já que o filme é cerca de 100 vezes mais sensível à luz do que aos raios X.
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Os raios que são absorvidos pelo corpo não sensibilizam o filme e estas áreas correspondentes, após a revelação, ficarão brancas.
Quando a radiação atravessa parcialmente o corpo e parte chega ao filme, determinará nestas áreas diferentes tons de cinza após a revelação. Assim, dependendo do peso atômico das diversas regiões radiografadas, e da capacidade de penetração dos raios
(energia), maior ou menor radiação atravessará o corpo e sensibilizará o filme com maior ou menor intensidade. Determinará neste imagens que variam do negro
ao branco, passando por tonalidades de cinza.
Esta gama de tonalidades do branco ao negro são
denominadas "densidades radiográficas". Existem cinco densidades radiográficas.
Densidade radiográfica
Absorção do
corpo
Imagem no
filme
Metal
Total
Cálcio (osso)
Água (partes moles*)
Grande
Média
Pouca
Branco
Menos branco
Gordura
Ar
Nenhuma
Cinza
Quase negro
Negro
(*) As estruturas do corpo que têm densidade de partes moles são:
tecido conectivo, músculos, sangue, cartilagem, pele, cálculos de
colesterol (de vesícula) e cálculos de ácido úrico.
Refere-se como "opacidade" ou "imagem radiopaca" às imagens que tendem ao branco e como "transparência", "radiotransparência" ou "imagem radiotransparente" às imagens que tendem ao preto.
Efeito anódio
Fenômeno que explica os 5% a mais de radiação
no lado do catódio. A intensidade da radiação emitida
Fig. 1-6.
Representação geométrica do
efeito fotoelétrico.
na extremidade do catódio, do feixe de raios X, é
maior do que aquela na extremidade do anódio, devido à angulação do anódio. Por isso devemos sempre
colocar a parte mais espessa da região a examinar na
direção do catódio.
Ionização
No processo de ionização as radiações interagem
com os materiais arrancando para fora dos átomos os
elétrons ao seu redor. Ao serem ionizados os elementos químicos ficam ávidos por reagir com outros elementos, modificando as moléculas das quais fazem
parte. Sob a ótica da radioproteção, a ionização é mais
nociva aos seres vivos do que a excitação (exemplo:
radicais livres).
Os três processos principais de interação que removem os fótons de um feixe de raios X são:
• Efeito fotoelétrico: ocorre quando um fóton
transfere toda sua energia, desaparecendo e fazendo
surgir um elétron livre. E mais comum quando
fótons de baixa energia incidem em materiais com
número atômico elevado (Fig. 1-6).
• Efeito Compton: ocorre quando um fóton cede
parte de sua energia para um elétron, que sai de
sua órbita, tomando o fóton uma outra direção
dentro do material (radiação secundária) (Fig.
1-7).
Outros equipamentos
Filme. Placa de poliéster recoberta por emulsão de
gelatina e cristais de prata. A prata é sensibilizada pela
luz ou radiação, tornando-se negra após a revelação.
Chassis. Estojo onde é colocado o filme virgem para protegê-lo da luz.
INTRODUÇÃO À RADIOLOGIA 7
Fig. 1-7.
Representação geométrica do
efeito Compton.
Écran. Folha flexível de plástico ou papelão do tamanho correspondente ao tamanho do filme usado:
forra o chassis, ficando em íntimo contato com o filme.
E revestido por material fluorescente (cristais de tungstato de cálcio) que emite luz quando irradiado. Esta
luz sensibiliza o filme, o que possibilita menor quantidade de radiação. A função do écran é reduzir a dose
de radiação (Figs. 1-8 e 1-9).
Qualidade da imagem
Uma boa radiografia depende fundamentalmente
do contraste e da nitidez da imagem. Porém, outros fa-
tores também são importantes, como podemos observar na Fig. 1-10.
O contraste é dado pela diferença entre áreas claras e escuras da radiografia e depende das condições
técnicas durante a execução do exame (dosagem equili brada do mAs e do kV).
Outro fator que pode influenciar a qualidade da
i magem é a presença de radiação difusa que se forma
durante a atenuação do feixe de raios X principalmente no corpo do paciente, no chassis e na mesa. Esta
radiação, espalhada em todas as direções, é denominada radiação secundária, que, ao contrário de contribuir para a formação da imagem, escurece o filme
CHASSIS
Fluoresced
Raios X
FILME
Cristais de '
tungstato de cálcio
Fluorescência
Fig. 1-9.
Fig. 1-8.
Diagrama representando um corte dos componentes
de um chassis-écran. Comumente, todos os
elementos estão em contato uniforme.
Ação dos cristais de tungstato de cálcio
(fluorescência) em uma tela intensificadora. A luz,
que é visível após a sensibilização dos cristais pelos
raios X, irá agir no filme influenciando a qualidade da
i magem.
RADIOLOGIA PRÁTICA PARA O ESTUDANTE DE MEDICINA
Fig. 1-10.
Fatores que afetam o detalhe radiográfico
Definição
Paciente
Filme
Fatores
geométricos
A — Densidades
do tecido
A — Tipo do filme
A — Ponto focal
B — Qualidade da
radiação
B — Tempo
Temperatura
Movimento
A — Tipo de tela
intensificadora
B — Distância
foco-filme
B — Quantidade
de luz
C — Uso do
contraste
C — Característica
do revelador
D — Radiação
secundária:
• Diafragmas
• Colimadores
• Filtros
D — Exposição
com ou sem
intensificador
C — Contato do
fil me com a
tela
D – Distância
paciente-filme
radiográfico de maneira não uniforme, suprimindo o
contraste e levando à perda de qualidade da imagem.
Para reduzir a radiação secundária são utilizados
alguns dispositivos, entre outros:
Diafragmas e colimadores. Reduzem o feixe de radiação que sai da ampola, limitando-o à área a ser radiografada.
Grade anti-difusora ou Bucky. Dispositivo de lâminas metálicas intercaladas com material radiotransparente, dispostas de maneira a absorver a radiação
secundária, permitindo que só a radiação primária
atinja o filme. E colocado antes do filme, na mesa ou
em suporte próprio na parede (Fig. 1-11).
Fig. 1-11.
Diagrama da ação de uma'
grade demonstrando como
grande quantidade da
irradiação secundária é
absorvida e como a radiação
primária (formadora da
i magem) passa e sensibiliza
o filme. Dessa forma a grade
possui ação seletiva.
Radiação
Outros
Filtros. Para obtenção de radiografias de alta qualidade com o mínimo de exposição do paciente, alguns
colimadores permitem a colocação dos denominados
filtros de alumínio, com aproximadamente 0,5 mm de
espessura. Na verdade é uma tentativa de se bloquear
os fótons de baixa energia e que não contribuem para
a formação da imagem no filme e só aumentam a dose
de radiação ao paciente .
A nitidez da imagem depende basicamente da
i mobilidade do corpo, da distância do objeto ao filme
e do tamanho do foco (Fig. 1-12).
É fundamental que o corpo esteja imóvel ao ser
radiografado para que a "foto" saia nítida. Porém, vís-
Uma sombra nítida (A) é obtida com uma pequena fonte de luz. Uma sombra mais difusa (B) é conseguida com
uma fonte de luz maior. Com a utilização do mesmo foco de luz, um aumento da distância entre a mão e a
parede resulta no alargamento da sombra (C) e a redução na nitidez aumenta com o afastamento da mão (D)
(Modificado do Medical Radiology and Photography – Kodak.)
ceras que se movimentam como intestino e coração,
não param. Por isso é necessário que a radiografia seja
executada no menor tempo possível. Consegue-se isso
diminuindo-se o tempo de exposição.
O objeto tem que estar o mais próximo possível do
fil me para evitar ampliação da imagem. O tamanho
do foco tem que ser o menor possível a fim de evitar a
penumbra, que "borra" o contorno da imagem (Fig.
1-12).
3 EFEITOS BIOLÓGICOS DA RADIAÇÃO
O efeito biológico é uma resposta natural do organismo a um agente agressor e esta resposta pode comportar-se de diversas formas. O conhecimento sobre os
efeitos biológicos da radiação é de extrema importância para que se possa utilizar as radiações ionizantes
de forma não prejudicial.
O dano causado pela radiação é cumulativo, ou
seja, a lesão causada tem seus danos aumentados por
doses repetidas de radiação. Porém, os riscos diminuem com a redução da quantidade de radiação.
Os efeitos biológicos da radiação são classificados
em:
•
Efeitos estocásticos: são proporcionais à dose de
radiação recebida, sem existência de um limiar.
São cumulativos. Provocam modificações nas células, podendo levar ao câncer ou a efeitos hereditários. Exemplo: neoplasias e leucemia.
•
Efeitos da exposição pré-natal: os efeitos dependem do período da gestação em que ocorre a
exposição. Quando o número de células do embrião é pequeno, a probabilidade da ocorrência
do efeito é maior.
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•
Efeitos determinísticos: são li miares dependentes.
Provocam um número elevado de células mortas,
causando o colapso do tecido. Aparecem, em geral, dias ou semanas após a irradiação do órgão ou
tecido. Exemplo: radiodermite exsudativa, aplasia
medular, catarata, esterilidade (temporária ou permanente).
O mais importante dano celular está relacionado
com o DNA, que pode levar as células à morte imediata
ou a alterações no material genético, com conseqüências a longo prazo nos descendentes do indivíduo irradiado. Uma célula que manteve a capacidade reprodutiva, mas com modificações neoplásicas no DNA, pode
dar origem a um câncer. Porém, na maioria das vezes, as
células modificadas são eliminadas pelo sistema i munológico. Quando estas células superam as dificuldades
de reprodução, diferenciação e dos mecanismos de defesa do organismo, o tumor cancerígeno surge.
A radiossensibilidade celular é variável. Quanto
mais jovens (que se dividem rapidamente) e não-diferenciadas as células, mais sensíveis serão à radiação.
Os cinco órgãos mais sensíveis à radiação são:
ó,guôlsenãodac
pme
estômago.
Células mais sensíveis: glóbulos brancos (principalmente Iinfócitos), glóbulos vermelhos, óvulos e espermatozóides.
Células de sensibilidade intermediária: células
epiteliais e células do cristalino.
Células mais resistentes: Células nervosas e musculares (à exceção do sistema nervoso do embrião).
V EFEITOS DA RADIAÇÃO
•
Curto prazo: observáveis em horas, dias ou semanas, produzidos por uma grande quantidade de
radiação em grandes áreas corporais, num curto
período de tempo.
– Síndrome aguda de irradiação: náuseas, vômitos, infecções, hemorragias, diarréia, desidrata-
•
Longo prazo: causadas por grandes exposições em
curto espaço de tempo ou pequenas quantidades
num longo período de tempo (onde se enquadra a
situação a que os pacientes podem estar
ção, alopecia.
)expos.t
Os efeitos a longo prazo podem ser divididos em:
– Genéticos: são os que podem surgir quando os
órgãos reprodutores são expostos à radiação. O
dano não se expressa na pessoa irradiada, e sim
em gerações futuras, por mutações genéticas nas
células reprodutoras.
—Somáticos: são observados na pessoa irradiada.
radiodermite , câncer, catarata, leucemia, malformações (exposição do feto).
V PRINCÍPIOS DA RADIOPROTEÇÃO E SEUS
MEIOS
Os principais objetivos da proteção contra as radiações são:
•
•
Diminuição dos efeitos somáticos.
Redução da deterioração genética das populações.
•
•
Os princípios da radioproteção são:
Justificação: qualquer atividade envolvendo radiação ou exposição deve ser justificada com relação
a outras alternativas e produzir um benefício positivo para a população.
Otimização: as exposições à radiação devem ser
mantidas tão baixas quanto razoavelmente exeqüíveis (princípio ALARA – As Low As Reasonably
Achivable).
•
Limitação de dose: as doses individuais não devem ultrapassar os li mites das doses anuais pré-estabelecidos.
Para a proteção contra as radiações ionizantes são
necessários:
• Distância: a exposição é inversamente proporcional à distância.
• Blindagem: entre a fonte e o profissional.
•
Tempo: encurtar o máximo possível o tempo de
exposição.
• Redução da área radiografada (colimação).
• Redução da exposição (dose de irradiação).
• Limitação do número de exames, principalmente
em crianças.
• Proteção plumbífera para as gônadas.
• Biombos, óculos, protetores de tireóide e aventais
plumbíferos para o profissional.