Raio X #5

Raios X são radiações da mesma natureza da radiação gama (ondas eletromagnéticas), com características semelhantes. Só diferem da radiação gama pela origem, ou seja, os raios X não são emitidos do núcleo do átomo.

Os raios X são radiações de natureza eletromagnética, que se propagam no ar (ou vácuo). Essa radiação é produzida quando ocorre o bombardeamento de um material metálico de alto número atômico (tungstênio), resultando na produção de radiação X por freamento ou ionização.

Propriedade dos raios X

Os raios X são produzidos quando elétrons em alta velocidade, provenientes do filamento aquecido, chocam-se com o alvo (anodo) produzindo radiação. O feixe de raios X pode ser considerado como um “chuveiro” de fótons distribuídos de modo aleatório. Os raios X possuem propriedades que os tornam extremamente úteis.

- Enegrecem filme fotográfico;

- Provocam luminescência em determinados sais metálicos;

- São radiação eletromagnética, portanto não são defletidos por campos elétricos ou magnéticos pois não tem carga;

- Tornam-se “duros” (mais penetrantes) após passarem por materiais absorvedores;

- Produzem radiação secundária (espalhada) ao atravessar um corpo;

- Propagam-se em linha reta e em todas as direções;

- Atravessam um corpo tanto melhor, quanto maior for a tensão (voltagem) do tubo (kV);

- No vácuo, propagam-se com a velocidade da luz;

- Obedecem a lei do inverso do quadrado da distância (1/r2), ou seja, reduz sua intensidade dessa forma;

- Podem provocar mudanças biológicas, que podem ser benignas ou malignas, ao interagir com sistemas biológicos.

As máquinas de raios X foram projetadas de modo que um grande número de elétrons são produzidos e acelerados para atingirem um anteparo sólido (alvo) com alta energia cinética. Este fenômeno ocorre em um tubo de raios X que é um conversor de energia. Recebe energia elétrica que converte em raios X e calor. O calor é um subproduto indesejável no processo. O tubo de raios X é projetado para maximizar a produção de raios X e dissipar o calor tão rápido quanto possível.

Elementos do tubo de raios X

O tubo de raios X possui dois elementos principais e que serão a partir de agora objeto de estudo: catodo e anodo.

O catodo é o eletrodo negativo do tubo. É constituído de duas partes principais: o filamento e o copo focalizador. A função básica do catodo é emitir elétrons e focalizá-los em forma de um feixe bem definido apontado para o anodo. Em geral, o catodo consiste de um pequeno fio em espiral (ou filamento) dentro de uma cavidade (copo de focagem) como mostrado na figura anterior.

O filamento é normalmente feito de Tungstênio (com pequeno acréscimo de Tório) Toriado, pois esta liga tem alto ponto de fusão e não vaporiza facilmente (a vaporização do filamento provoca o enegrecimento do interior do tubo e a conseqüente mudança nas características elétricas do mesmo). A queima do filamento é, talvez, a mais provável causa da falha de um tubo.

O corpo de focagem serve para focalizar os elétrons que saem do catodo e fazer com que eles “batam” no anodo e não em outras partes. A corrente do tubo é controlada pelo grau de aquecimento do filamento (catodo). Quanto mais aquecido for o filamento, mais elétrons serão emitidos pelo mesmo, e maior será a corrente que fluirá entre anodo e catodo. Assim , a corrente de filamento controla a corrente entre anodo e catodo.

O anodo é o pólo positivo do tubo, serve de suporte para o alvo e atua como elemento condutor de calor. O anodo deve ser de um material (tungstênio) de boa condutividade térmica, alto ponto de fusão e alto número atômico, de forma a otimizar a relação de perda de energia dos elétrons por radiação (raios X) e a perda de energia por aquecimento. Existem dois tipos de anodo: anodo fixo e anodo giratório.

Os tubos de anodo fixo são usualmente utilizados em máquinas de baixa corrente, tais como: raios X dentário, raios X portátil, máquinas de radioterapia, raios X industrial, etc.

Os tubos de anodo giratório são usados em máquinas de alta corrente, normalmente utilizadas em radiodiagnóstico. Ele permite altas correntes pois a área de impacto dos elétrons fica aumentada. Como exemplo, tomemos um alvo fixo, cuja área de impacto é de 1mm x 4 mm, isto é, 4 mm2. Se este alvo girar com um raio de giro igual 30mm, a área de impacto seria aproximadamente: 754mm2; nestas condições, o tubo giratório teria cerca de 200 vezes mais área do que o tubo fixo.

O anodo e o catodo ficam acondicionados no interior de um invólucro fechado (tubo ou ampola), que está acondicionado no interior do cabeçote do RX. A ampola é geralmente constituída de vidro de alta resistência e mantida em vácuo, e tem função de promover isolamento térmico e elétrico entre anodo e catodo. O cabeçote contém a ampola e demais acessórios. É revestido de chumbo cuja função é de blindar a radiação de fuga e permitir a passagem do feixe de radiação apenas pela janela radiotransparente direcionando desta forma o feixe. O espaço é preenchido com óleo que atua como isolante elétrico e térmico.

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Ondas Eletromagnéticas #5

De grande utilidade prática, as ondas eletromagnéticas são utilizadas em todos os ramos da ciência. Você mesmo neste instante, está irradiando ondas eletromagnéticas, cuja freqüência se encontra no infravermelho, devido ao calor de seu corpo.

As ondas eletromagnéticas tem como característica principal a sua velocidade. Da ordem de 300.000 Km/s no vácuo, no ar sua velocidade é um pouco menor. Considerada a maior velocidade do universo, elas podem vencer vários obstáculos físicos, tais como gases, atmosfera, água, paredes, dependendo da sua freqüência.

A luz, por exemplo, não consegue atravessar uma parede, mas atravessa com grande facilidade a água, o ar atmosférico etc. Isso se deve ao fato da luz possuir partículas chamadas fótons, quanto mais energético for o fóton, menor o seu poder de transposição de obstáculos, por causa disso a luz que possui uma alta freqüência não consegue atravessar uma parede.

Tanto a luz como o infravermelho ou ondas de rádios, são iguais, o que diferencia uma onda eletromagnética da outra é a sua freqüência. Quanto mais alta for essa freqüência mais energética é a onda.

Apenas um pequeno intervalo do espectro eletromagnético pertence a luz. O fato de enxergarmos cores, se deve ao cérebro, que utiliza este recurso para diferenciar uma onda da outra, ou melhor, uma freqüência da outra (uma cor da outra). Assim o vermelho possui uma freqüência diferente do violeta. Na natureza não existem cores, apenas ondas de freqüências diferentes. As cores surgiram quando o homem apareceu na terra.

Outra característica das ondas eletromagnéticas é que elas podem transmitir momento linear, em outras palavras, elas exercem uma pressão (força numa determinada área). Por isso, a cauda dos cometas se movimentam no sentido contrário do sol, devido às várias radiações que o sol emite.

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Ressonância Magnética.

O que é Ressonância Magnética?

A Ressonância Magnética (RM) é um avanço notável no campo das técnicas de diagnóstico através da imagem.
O que a faz tão especial é o fato de permitir aos médicos a obtenção de imagens detalhadas do interior do corpo humano sem a utilização de raio X, podendo levar ao diagnóstico e tratamento precoce de doenças.

O exame de ressonância magnética é um exame seguro, que utiliza um campo magnético potente para a obtenção das imagens.Numca é permitido o acesso portando objetos metálicos, como relógios, jóias, celulares e cartões magnéticos.

Antes de iniciar o exame é solicitado que se utilize protetores auriculares, já que o aparelho de ressonância magnética produz ruídos que são usuais ao funcionamento do aparelho.

Como a Ressonância Magnética funciona?

A Ressonância Magnética utiliza duas forças encontradas na natureza para gerar imagens do interior do corpo humano: os campos magnéticos e as ondas de rádio. O corpo é formado por minúsculas partículas sempre em movimento, chamadas átomos. Quando o corpo humano é colocado no interior do aparelho, alguns desses átomos começam a agir como pequenos imãs, apontando numa mesma direção. Em seguida, uma onda de rádio é aplicada sobre o corpo, alterando este movimento e provocando uma reação dos átomos no sentido de produzir um eco ou uma onda de rádio. Estes ecos são captados por uma antena e, com o auxílio de um computador, são organizados no sentido de formar imagens tridimensionais do corpo, que são exibidas na tela de um monitor.

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Tomografia Computadorizada #4

A Tomografia Computadorizada (TC) se constitui num aparelho de Raios X muito mais complexo que o convencional. Uma imagem de Raios X normal é plana, sendo que o paciente fica posicionado entre o tubo ou ampola que emite Raios X e o filme fotográfico que receberá esses raios. O que se obtém é uma projeção em duas dimensões do interior do corpo do paciente.

Nas máquinas de tomografia a ampola que emite os Raios X gira totalmente em volta do corpo do paciente e, à medida em que gira, emite Raios X em 360 graus, ou seja, fazendo uma circunferência completa em torno do paciente. Essa técnica foi chamada de Tomografia Computadorizada e foi criada por Godfrey Houndsfield e Allan Cormack em 1972. Por esse trabalho esses pesquisadores receberam o prêmio Nobel de Medicina de 1979. Na TC o Raio X é concentrado num feixe estreito que passa apenas por uma pequena parte (fatia) do corpo.

Além da ampola emissora de Raios X que gira em torno do paciente, há também um complexo conjunto de detectores de Raios X vai simultaneamente recolhendo esses raios do lado oposto à ampola, portanto, girando também nos 360 graus. A intensidade do Raio X que chega em um detector é convertida em um sinal digital e se chama de “varredura” do feixe. Os Raios X recolhidos pelos detectores são variavelmente atenuados pelo corpo do paciente, cuja variação na densidade dos diversos tecidos corpóreos deixam passar maior ou menor quantidade de raios.

O sinal de recepção dos Raios X gerado pelos detectores é processado por um computador para formar as imagens em alta resolução e de aspecto espacial. O computador processa essas informações do detector e reconstrói uma imagem tri-dimensional do interior do corpo do paciente. Portanto, a Tomografia Computadorizada foi desenvolvida graças à tecnologia da informática, por isso o “sobrenome” Computadorizada.

A Tomografia Computadorizada tornou possível uma visualização tridimensional dos órgãos em geral e, em particular do cérebro, de nosso interesse. Embora o resultado visual da Tomografia Computadorizada seja monocromático, ou seja, mostra apenas os vários tons do cinza, indo do totalmente preto ao branco, mesmo assim são muito mais numerosas que as variações de tons de cinza do Raio X convencional. Uma imagem de Raios X convencional tem uma variação de 30 escalas de cinza no máximo, enquanto as imagens de Tomografia Computadorizada possuem uma variação que chega a 200 escalas de cinza. Essa variação da cor é que permite identificar a densidade do tecido examinado, sua constituição óssea, tumoral, líquida, etc.

A Tomografia Computadorizada e, mais recentemente, a Ressonância Nuclear Magnética, têm ajudado significativamente o estudo do Sistema Nervoso Central, notadamente a perfeita localização, caracterização e delimitação de tumores. esse objetivo com raios-X de alta intensidade e focalização precisa.

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Ondas Mecânicas #6

Antes de tratar exatamente do que seja uma onda mecânica, é preciso relembrar o que é uma onda.

Não é incomum, em alguns programas de televisão, pessoas ordenando fileiras de dominó para, em determinado momento, a partir da queda de um deles, todos os outros caem em sequência, ou seja, ao derrubar o primeiro, podemos dizer que foi causada uma perturbação somente no primeiro dominó. No entanto, é lógico que todos os outros irão cair em seguida. A este efeito chamamos de “efeito dominó”. Pode-se perceber neste caso o que é uma perturbação se propagando de um lugar para o outro. O efeito causado no primeiro dominó chegou ao último sem que nenhum dos dois tenha saído do lugar. O que foi transportado do primeiro ao último dominó, chamamos de energia.

Esse efeito acontece não somente com dominós. As ondas estão presentes em todo o nosso cotidiano. Desde o acordar até o deitar, as ondas estão presentes em nossas vidas.

No caso das ondas mecânicas, elas se comportam exatamente como os dominós. Uma perturbação em determinado meio material é causada por alguém ou por alguma fonte, e esta perturbação propaga-se de um ponto para o outro na forma de pulsos. Por exemplo:

•O efeito causado por uma pedra que é jogada nas águas calmas de um lago;

•Um terremoto no fundo do mar causa uma perturbação nas águas do oceano, e esta perturbação propaga-se até encontrar algum continente, causando ondas gigantes conhecidas como Tsunamis. Estas ondas causam muita destruição quando chegam às praias;

•Um alto falante causa uma perturbação nas moléculas de ar, e esta perturbação propaga-se até nossos ouvidos permitindo que possamos ouvir o som gerado pelo mesmo;

•O movimento de placas tectônicas que se propagam pela superfície terrestre causando os terremotos.

O vácuo não permite a propagação de ondas mecânicas, uma vez que se entende o vácuo como ausência de ar e de matéria (pelo menos nos padrões conhecidos até os dia de hoje).

O som é um dos principais representantes deste grupo de ondas. Pode assim ser considerado por que interfere diretamente na vida de todos os seres humanos e na grande maioria dos animais. Como uma onda mecânica não se propaga no vácuo, alguns filmes como Jornada nas Estrelas e Star Wars estão incorretos quando “mostram” explosões estrondosas acontecendo no vácuo. O filme 2001, uma Odisséia no espaço aborda o mesmo fenômeno por um padrão mais correto.

Neste caso, as ondas se transmitem paralelamente à direção de propagação da própria onda. As ondas de som são chamadas também de ondas de compressão ou ondas de pressão.

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