FÍSICA RADIOLÓGICA: FATORES QUE INFLUENCIAM NA PRODUÇÃO DOS RAIOS X

FORMA DE ONDA DA VOLTAGEM

 O fornecimento de energia elétrica está na forma de 60 Hz (60 ciclos por segundo) de corrente alternada, o que significa uma reversão no fluxo da corrente a cada 60 ciclos. A voltagem máxima se aplica só por um instante, na maioria das vezes a voltagem é menor do que esta e cai para zero a cada 120 vezes por segundo. A curva que mostra como a voltagem se modifica com o tempo chama-se onda de voltagem. A voltagem fornecida a um gerador de raios X é normalmente de um valor máximo equivalente a 220 V, por meio dos transformadores essa voltagem é elevada para fornecer às altas voltagens necessárias para a produção de raios X, enquanto ao mesmo tempo o fluxo da corrente é controlado pelos retificadores de voltagem mantendo-se sempre na direção do catodo para o anodo o que denominamos polaridade. Disso resulta um feixe de raios X com grande número de comprimentos de onda diferentes e somente parte dessa radiação  tem energia suficiente para gerar a imagem radiográfica.

 MILIAMPERAGEM

 A quantidade de elétrons é controlada pela temperatura do filamento cátodo o que é feito pelo ajuste da corrente elétrica do mesmo, uma vez que é dotado de um circuito elétrico próprio de baixa voltagem. Dessa forma quanto maior a temperatura do filamento, maior o número de elétrons disponíveis para formar a corrente de elétrons, ou seja, a corrente no interior do tubo de raios X, onde o número de elétrons por segundo é medido por miliamperes mA (1 mA = 1/1.000 ampères).

 ABSORÇÃO DOS RAIOS X

 Como principal propriedade dos raios X, descrevemos a penetração dos mesmos na matéria, contudo não são todos esses que possuem a capacidade de penetrar a matéria, alguns são absorvidos e outros não são absorvidos, compondo assim a imagem aérea.

 FATORES QUE AFETAM NA ABSORÇÃO DE RAIOS X

 a) Espessura do absorvedor

Podemos intuir de súbito que quanto maior a espessura de um material, ou seja, quanto mais grosso, maior a absorção de raio X, o contrário para um pedaço fino do mesmo material como por exemplo, um centímetro de alumínio absorve mais raio X que um milímetro de espessura do mesmo.

 b) Densidade do absorvedor

Como se sabe densidade diz respeito a massa por unidade de volume (d = m/v), assim um material de maior densidade é mais absorvedor que um de menor densidade.

 c) Número atômico do absorvente

Constitui-se num dos principais fatores que afetam as características de absorção dos raios X. Por exemplo, uma folha de alumínio cujo Nº Atômico é menor que o de uma folha de chumbo absorve uma quantia menor de raios X em relação as folhas de chumbo. Por esse motivo é que utilizamos o chumbo como principal material para proteção radiológica, seja como, blindagem para o tubo ou revestimento para as paredes da sala de raios X, luvas e aventais protetores. Essa absorção depende do nº atômico e está relacionada a energia do feixe raios X incidente. Outra aplicação desta relação entre o nº atômico e a energia dos raios X está na seleção do material fosforescente dos Intensificadores para irradiação

 d) Meio de contraste

Numa Urografia excretora, onde o meio de contraste está no interior das veias sanguíneas diferenciando-as das estruturas ao seu redor devido a sua alta absorção de raios X. As substâncias que absorvem mais raios X que as estruturas ao seu redor, tais como o sulfato de Bário, são denominadas substâncias radiopacas; e, as substâncias menos absorventes como é o caso do ar são denominadas radio transparente. Tem o objetivo de aumentar as diferenças de absorção entre as várias estruturas do corpo e regiões a sua volta que sejam objetivos da radiografia diagnóstica, assim alguns meios contrastantes são introduzidos a estas estruturas. Constituem-se de substâncias que diferem em densidade e em nº atômico dos tecidos animais. Entre essas substâncias a mais habitualmente utilizadas pelo técnico de raios X é o sulfato de Bário e o ar que são utilizados para realçar o trato gastrointestinal, ainda substâncias orgânicas que contém Iodo e outros gases, por exemplo, o bióxido de Carbono, cuja utilidade está em realçar o sistema vascular, urinário, linfático, respiratório e ainda o canal vertebral

 e) Kilovoltagem

Os raios X produzidos por baixa Kilovoltagem possuem um maior comprimento de onda o que por sua vez os torna menos penetrantes que aqueles produzidos com alta kilovoltagem devido à diferença dos seus comprimentos de onda. Quanto maior a voltagem, menor o comprimento de onda e vice-versa.

 f) Filtração

Constitui-se numa forma de se remover do feixe de raios X aqueles raios que possuem menor energia e por conseqüência, menos penetrantes, utilizando-se dos conceitos de absorção. Num primeiro momento, existe o que denominamos filtração inerente que é a filtração que o feixe de raios X sofre ao ultrapassar o vidro constituinte da ampola, ou seja, é uma filtração que ocorre sem a intervenção externa do técnico. A filtragem adicional é aquela cujo filtro consiste numa folha de material metálico inserido no feixe de raios X (no caso de radiodiagnóstico esse filtro é composto de alumínio). A soma da filtragem inerente mais a filtragem adicional nos dão o que é denominado filtragem total do feixe de raios X e é muitas vezes especificada em milímetros de alumínio. Como sabemos o feixe de raios X é composto por fótons de diferentes energias e com  baixa energia são absorvidos e os de maior energia o atravessam. Dessa forma, teremos um feixe composto por fótons de maior energia e, portanto, altamente penetrantes.  Esse processo é também denominado endurecimento do feixe.

 g) Composição do alvo

Já notamos a maioria dos tubos de Raios-X possuem um alvo de tungstênio pelas propriedades já comentadas ou ainda podem ser constituídas de uma liga de Rênio (Re) e Tungstênio (W) e para o caso de algumas aplicações especiais como é o caso da mamografia, o alvo é de Molibdênio (Mo).

 ABSORÇÃO DIFERENCIAL

 Tendo em vista que o corpo humano é constituído de estruturas de diferentes espessuras e densidades e ainda de diferentes matérias devemos considerar tudo isso quando vamos realizar uma radiografia diagnóstica. Essas matérias possuem graus de absorção de raios X variáveis, por exemplo, o osso animal é mais absorvente que um tecido macio qualquer principalmente pelas diferenças de número atômico de suas substâncias constituintes. Como fator diferenciador a idade do paciente também pode influir na imagem radiográfica, pois com o aumento da idade maior a quantidade de materiais absorvidos pelo corpo e incorporados ao mesmo principalmente no que diz respeito aos tecidos ósseos. Essa diferença de absorção entre osso e tecido pode ser também alterada com a kilovoltagem no qual fora realizada a radiografia. Assim que os raios X emergem do corpo, diferentes áreas do feixe contêm diferentes intensidades de radiação o que resulta das diferenças de absorção que ocorrem quando o feixe atravessa o corpo constituindo-se dessa forma o que é denominada imagem aérea. A relação entre intensidade de raios X que emerge de uma parte de um objeto e uma intensidade que emerge de uma parte próxima mais absorvente é denominada contraste do sujeito. O contraste do sujeito depende de sua própria natureza, ou seja, diferenças de espessura e de composição, da qualidade da radiação o que significa dizer que depende dos fatores que afetam na absorção dos raios X.

 FATORES DE EXPOSIÇÃO QUE AFETAM NA FORMAÇÃO DA IMAGEM AÉREA

 O que se quer ressaltar aqui é o padrão de intensidades de raios X que emergem do corpo, dependendo de fatores como a miliamperagem, a distância, a kilovoltagem e a forma de onda de voltagem:

 a) Miliamperagem

Se aumentarmos a miliamperagem, aumentamos a intensidade do feixe de raios X, ou seja, aumentamos o nº de fótons no mesmo e vice-versa. Dessa forma conforme a miliamperagem e a intensidade dos raios X todos os padrões de intensidade que atravessam o corpo, também aumentam.

 b) Distância

Podemos alterar a intensidade dos raios X numa imagem aérea colocando-se o tubo longe ou perto do objeto (paciente) a ser radiografado, em outras palavras quer dizer que podemos alterar a intensidade do feixe com a distância entre foco e objeto onde foco diz respeito a janela de saída do feixe de raio X no tubo.

Conforme a distância foco-objeto a intensidade dos raios X aumenta quando a distância diminui e vice-versa, isso ocorre porque tanto o raios X como a luz visível caminham em linha reta e divergente.

 c) Kilovoltagem e forma de onda de voltagem

Uma mudança na kilovoltagem pode causar diversos efeitos, entre eles o mais importante é uma mudança no poder de penetração, dessa forma, a intensidade do feixe também é modificada. Quando aumentamos a kilovoltagem, aumentamos também todos os comprimentos de onda dos raios X presentes no feixe.  Quando a kilovoltagem ou a forma de onda é modificada, altera-se não somente a intensidade dos raios X, mas também o contraste do sujeito. Aumentando-se a kilovoltagem ou mudando-se de um gerador monofásico para um trifásico diminuímos o contraste do sujeito; diminuindo-se a kilovoltagem ou mudando-se de um gerador trifásico para um monofásico, aumentamos o contraste do sujeito.

EFEITO ANÓDICO

 Em termos usuais quando utilizamos um tubo de raios X convencional, podemos observar que há uma variação na sua intensidade devido ao ângulo no qual os raios X emergem a partir do foco. Aqueles raios X que saem em ângulos quase paralelos da face do alvo percorrem trajetos maiores, mais absorventes no alvo e têm mais probabilidade de serem bloqueados na superfície do que aqueles que emergem em ângulos maiores que a face do alvo. Essa variação na intensidade associada com o ângulo de emissão dos raios X do ponto de foco é denominada efeito talão. Como demonstrado acima, a intensidade do feixe diminui bastante rapidamente do raio central em direção ao extremo anódino do tubo e aumenta levemente em direção ao extremo catódico, o efeito talão aumenta conforme o ângulo do ânodo diminui.  O efeito talão pode ser útil para obtenção de densidades equilibradas em radiografias das partes do corpo que diferem em absorção como, por exemplo, em radiografias de vértebras torácicas.