Introdução à Radiologia

Walmor Cardoso Godoi, M.Sc.http://www.walmorgodoi.com

Conteúdo Programático• O que vem a ser radiações• O caráter ionizante das radiações• Emissão de radiação através de radioisótopos• Fundamentos dos raios X• Efeitos biológicos das radiações ionizantes• Métodos de diagnóstico por raios X

– Radiografia convencional– Fluoroscopia– Angiografia– Mamografia– Tomografia Computadorizada

• Ressonância Magnética• Radiologia Industrial

• A radiação nuclear faz parte de nossa vida.

• Por exemplo, a luz solar é uma fonte natural radioativa.

• Também existe radiação na areia da praia, na louça doméstica, nos alimentos, na televisão quando está ligada.

• Por ano, um ser humano absorve boa quantidade de radiação

Praia da Areia Preta. Localização: No centro de Guarapari, ESAreias monazídicas -> Tório e urânio

• No contexto biológico os elementos químicos relevantes que formam os tecidos e órgãos dos seres vivos são o carbono, oxigênio, nitrogênio e hidrogênio.

• Com relação às interações com estes elementos, as radiações são primeiramente classificadas como ionizantes ou não ionizantes.

Efeitos biológicos das radiações não ionizantes

• Radiações que não são capazes de ejetar os elétrons da camada eletrônica para os elementos considerados (C, H, O, N) são ditas não ionizantes (no contexto biológico).

• Os efeitos dessas radiações nos organismos não são menos perigosos pelo fato de não provocarem ionizações, pois elas não atuam só em nível atômico, como acontece com radiações ionizantes, mas também em nível molecular, como acontece com a radiação ultravioleta (UV) quando interage com a molécula de DNA (ácido desoxirribonucléico).

Classificação da radiação ultravioleta segundo o

comprimento de onda (em nanometros - 10-9 m)

UVA 380 a 320 nm

UVB 320 a 290 nm

UVC 290 a 200 nm

• Dentre as radiações não ionizantes, a ultravioleta tem papel preponderante.

• O DNA, portador da informação genética na célula, devido à sua estrutura molecular, absorve radiações na faixa do UV.

• O máximo de absorção se dá em torno de comprimentos de onda da ordem de 260 nm (UVC), diminuindo para comprimentos de onda maiores (UVB e UVA), sem absorção na faixa do visível.

• Os raios UV interagem, portanto, diretamente com o DNA, podendo provocar sérias alterações nos seres vivos (eritemas, bronzeamento, diminuição da resposta imunológica, indução do câncer de pele etc.)

Radiação Ultra-Violeta

• Os raios ultravioleta, que são emitidos pelo Sol e por lâmpadas junto com o espectro visível, são classificados pelo seu comprimento de onda.

Marcas de uma overdose: pacientes receberam muita radiação

http://noticias.bol.uol.com.br/internacional/2010/08/01/

Radiações Ionizantes

• Os efeitos das radiações sobre os seres vivos são muitos e complexos.

• As pesquisas sobre estes efeitos visam, em geral, correlacionar fatores tais como dose recebida, energia, tipo de radiação, tipo de tecido, órgãos atingidos etc.

• Diferentes tecidos reagem de diferentes formas às radiações.

• Alguns tecidos são mais sensíveis que outros, como os do sistema linfático e hematopoiético (medula óssea) e do epitélio intestinal, que são fortemente afetados quando irradiados, enquanto outros, como os musculares e neuronais, possuem baixa sensibilidade às radiações.

• A maior parte dos danos induzidos por radiação impede a transcrição da informação genética no RNA mensageiro e bloqueia a replicação semiconservativa.

• Em células desprovidas de qualquer mecanismo de reparação das lesões um único dano no DNA pode acarretar a inativação celular.

• As células quando expostas à radiação sofrem ação de fenômenos físicos, químicos e biológicos.

• A radiação causa ionização dos átomos, que afeta moléculas, que poderão afetar células, que podem afetar tecidos, que poderão afetar órgãos, que podem afetar a todo o corpo.

• No entanto, tende-se a avaliar os efeitos da radiação em termos de efeitos sobre células, quando na verdade, a radiação interage somente com os átomos presente nas células e a isto se denomina ionização.

• Assim, os danos biológicos começam em conseqüência das interações ionizantes com os átomos formadores das células.

• A radiação é medida em várias unidades diferentes. O roentgen (R) mede a quantidade de radiação no ar.

• O gray (Gy) é a quantidade de energia que realmente é absorvida por qualquer tecido ou substância após uma exposição à radiação.

• O gray (Gy) é definido como a quantidade de radiação absorvida, correspondente a 1 Joule por quilograma de matéria.

• Como alguns tipos de radiação podem afetar uns organismos biológicos mais que outros, o sievert (Sv) é utilizado para descrever a intensidade dos efeitos que a radiação produz sobre o corpo para quantidades equivalentes de energia absorvida.

• Os efeitos prejudiciais da radiação dependem:– da quantidade (dose),– da duração da exposição e – do grau de exposição.

Uma única dose rápida de radiação pode ser fatal, mas a mesma dose total aplicada ao longo de semanas ou meses pode produzir efeitos mínimos. A dose total e o grau de exposição determinam os efeitos imediatos sobre o material genético das células.

Dose absorvida, dose equivalente, e dose efetiva

• Energia das Radiações Emitidas:• A energia dos Raios X ou gama, emitidos por um aparelho

ou um elemento radioativo, são características que definem a qualidade do feixe de radiação. A maior ou menor energia das radiações proporcionam um maior ou menor poder de penetração nos materiais e seus efeitos ao interagir com a matéria.

• A unidade mais usada para medir a energia das radiações é o elétron-volt (eV). Um elétronvolt representa a energia gerada por um elétron ao ser acelerado por uma diferença de potencial de 1 volt. Assim sendo, 1 eV = 1,6 x 10-19 J.

Dose absorvida, dose equivalente, e dose efetiva

• Exposição ( X ):• A exposição à radiação é

determinada pela razão entre o número de cargas elétricas de mesmo sinal produzidos no ar, pela unidade de massa de ar igual a 1 kg.

• Assim a unidade de medida de Exposição será C/kg. A exposição radiológica está associada aos efeitos das radiações sobre os seres vivos.

Dose absorvida, dose equivalente, e dose efetiva

• Taxa de Exposição:• É a razão entre exposição radiológica pela

unidade de tempo. É freqüentemente usada para medir campos de radiação no ambiente de uma instalação radioativa no intuito de prevenção e controle da exposição, e portanto sua unidade será: C/ kg . h

Dose absorvida, dose equivalente, e dose efetiva

• Dose Absorvida:• A Dose de radiação eletromagnética é

definida como sendo a energia absorvida por unidade de massa. Assim , a unidade de medida será ergs / g ou Joule / kg. Na unidade usual a dose absorvida é o Gray (Gy) .

Dose absorvida, dose equivalente, e dose efetiva

• Dose Equivalente:• Dose equivalente “H” é a dose absorvida

modificada pelos fatores de ponderação “D” que é a dose aplicada ao órgão com respeito ao tipo de radiação e "Q" é um fator de peso que depende do tipo de radiação aplicada que pode variar de 1 a 20 e é denominado Fator de Qualidade, que para Raios-X e Gama é igual a 1. Assim, H = D x Q

• No sistema atual , a unidade de dose equivalente é o Sievert ( Sv ) = 1 Joule / kg.

Dose absorvida, dose equivalente, e dose efetiva

Dose absorvida, dose equivalente, e dose efetiva

• Dose Efetiva:• Para levar em conta a radiosensibilidade de

diferentes órgãos e tecidos, um fator de peso N , é introduzido na equação da dose equivalente , resultante na chamada dose efetiva E.

E = DxQxN• Alguns exemplos para o valor de N: pulmão

(0.12), pele (0.01), superfície do osso (0.01), estômago (0.12).

Portaria 453/98

Justificação

A Justificação estabelece que nenhumaprática deve ser autorizada a menos quese produza suficiente benefício para oindivíduo exposto, de modo a compensar odetrimento que possa ser causado pelaradiação.

benefíciosexposições

• O quadro clínico apresentado por um irradiado em todo o corpo depende da dose de radiação absorvida.

Sintomas

• A exposição à radiação produz dois tipos de lesão: a lesão aguda (imediata) e a lesão crônica (tardia).

• As síndromes de radiação aguda podem afetar diferentes órgãos.

Efeitos da Exposição à Baixas Doses de Radiação

• Há três categorias gerais para os efeitos resultantes à exposição à baixas doses de radiação.

• Efeitos Genéticos --sofrido pelos descendentes da pessoa exposta

• Efeitos Somáticos --primariamente sofrido pelo indivíduo exposto. Sendo o câncer o resultado primário, diz-se muitas vezes Efeito Carcinogênico.

• Efeitos In-Utero --Alguns erradamente consideram estes como uma conseqüência genética da exposição à radiação, porque o efeito é observado após o nascimento, embora tenha ocorrido na fase embrionária/fetal. No entanto, trata-se de um caso especial

Efeitos Genéticos: mutação da células reprodutivas transmitidas aos descendentes de um indivíduo exposto

• Os efeitos genéticos atingem especificamente as células sexuais masculinas e femininas, espermatozóides e óvulos. As mutações são transmitidas aos descendentes dos indivíduos expostos.

• A radiação é um agente mutagênico físico. Há também agentes químicos, bem como agentes biológicos (vírus) que causam mutações.

• Um fato importante a lembrar é que a radiação aumenta a taxa de mutação espontânea, mas não produz quaisquer novas mutações. Entretanto, uma possível razão para que os efeitos genéticos resultantes de exposição a baixas taxas de d

Efeitos Genéticos: mutação da células reprodutivas transmitidas aos descendentes de um indivíduo exposto

• Dose não tenham sido observados é que as células reprodutivas podem espontaneamente absorver ou eliminar estas mutações nos primeiros estágios da fertilização.

• Nem todas as mutações são letais ou prejudicam o indivíduo, porém é mais prudente considerar que todas as mutações são ruins, e assim, pela norma NRC (10 CFR Part 20), a exposição à radiação deve ser a mínima absoluta ou As Low As Reasonably Achievable (ALARA). Isto é particularmente importante, pois qualquer que seja a dose sempre haverá um efeito proporcional à ela, sem haver um limiar para início dos efeitos.

Efeitos Somáticos em Indivíduos Expostos

• O resultado primário é o câncer.

• Os efeitos somáticos (carcinogênicos) são, de uma perspectiva ocupacional de risco, os mais significativos, principalmente para os trabalhadores da área que podem ter conseqüências na sua saúde, a saber, o câncer.

• A radiação é um exemplo de agente físico carcinogênico, enquanto o cigarro é um exemplo de agente químico que causa câncer e os vírus, agentes biológicos.

• Diferente dos efeitos genéticos da radiação, o câncer radioinduzido é bem documentado. Muitos estudos foram realizados que indicam a relação entre radiação e o câncer. Alguns indivíduos estudados e os cânceres induzidos:

Efeitos Somáticos em Indivíduos Expostos

câncer de pulmão--trabalhadores de minas de urânio

câncer dos ossos--pintores de mostrador de relógio à base de rádio

câncer de tiróide--pacientes em terapia

câncer de seio--pacientes em terapia

câncer de pele--radiologistas

leucemia--sobreviventes de explosões de bombas, exposição intra-uterina, radiologistas, pacientes em terapia

Efeitos In-Utero em Embriões/Fetos

• Os efeitos podem ser morte intrauterina

retardamento no crescimento

desenvolvimento de anormalidades

cânceres na infância

• Os efeitos intrauterinos envolvem a produção de mal formações em embriões em desenvolvimento. A radiação é um agente físico teratogênico. Há muitos agentes químicos (como a talidomida) e muitos agentes biológicos (como os vírus que causam sarampo) que também podem produzir mal formações enquanto o bebê ainda está no estágio de desenvolvimento embriônico ou fetal.

• Os efeitos da exposição in-utero podem ser considerados como subconjunto de uma categoria geral de efeitos somáticos. As mal formações produzidas não indicam um efeito genético, pois quem está sendo exposto é o embrião e não as células reprodutivas dos pais.

• Os efeitos da exposição intruterina dependerão do estágio de desenvolvimento fetal.

Semanas após a concepção Efeito

0-1 (pré-implantação) morte intrauterina

2-7 (organogênese) retardamento no crescimento/desenvolvim

ento de anormalidades/câncer

8-40 (estágio fetal) o mesmo acima com menor risco,

associado com possíveis anomalias funcionais