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Aplicações médicas das radiações ionizantes
Mário Antônio Bernal Rodríguez 1
1Professor Associado. Instituto de Física Gleb Wataghin. UNICAMP
Seminário FM00318 de Abril, 2017
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Resumo
1 Fontes de radiações ionizantes
2 Breve história
3 Produção de raios-X
4 Aplicações no diagnóstico
5 Aplicações na terapia
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Resumo
1 Fontes de radiações ionizantes
2 Breve história
3 Produção de raios-X
4 Aplicações no diagnóstico
5 Aplicações na terapia
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Resumo
1 Fontes de radiações ionizantes
2 Breve história
3 Produção de raios-X
4 Aplicações no diagnóstico
5 Aplicações na terapia
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Resumo
1 Fontes de radiações ionizantes
2 Breve história
3 Produção de raios-X
4 Aplicações no diagnóstico
5 Aplicações na terapia
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Resumo
1 Fontes de radiações ionizantes
2 Breve história
3 Produção de raios-X
4 Aplicações no diagnóstico
5 Aplicações na terapia
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Origem das radiações ionizantes
Processos físicos envolvidos
• Desexcitação de um núcleo atômico (radiação γ)• Desexcitação de um átomo (raios-X característicos)• Radiação de freamento (Bremsstrahlung)
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Descubrimento dos Raios-X
Em 28 de Dezembro de 1895,Wilhelm Conrad Röntgenpublicou o artigo "Sobre umanova espécie de Raios", 50 diasdepois de ter descoberto osRaios-X. Ele usou um tubo deraios catódicos (elétrons).Prêmio Nobel de Física em1901.
Wilhelm C. Roentgen
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Descubrimento dos Raios-X
Primeira radiografia. Feita sobrea mão da esposa de Roentgen.Este descobrimento produziuuma revolução nos métodosdiagnósticos médicos.
Primeira radiografia
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Descubrimento da radioatividadenatural
• Em Fevereiro de 1896Henry Becquerel descobriua radioatividade naturalenquanto estudava afluorescência do Urânio.
• Em 1898, Marie Curieanunciou a descobrimentode novos elementosradioativos, que foramcaracterizados anos maistarde como Polônio eRádio.
Marie Curie
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Descubrimento dos Raios-X
Só trouxe benefícios?Muitos efeitos biológicosdevidos á irradiação comraios-X foram pouco a pouco seconhecendo.Efeitos como eritema, queda docabelo, necrosis, câncer emorte. Porém, os efeitosbiológicos desta radiação aindasão usados com finsterapêuticos (Radioterapia).
Amputação devido a irradiaçãocom raios-X
Rev. Imagem 2005: 27(4):281-286
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Como são produzidos os raios-X?
Geração de raios-XUm feixe de elétrons éacelerado contra um alvo dematerial pesado. Geralmente éusado Tungstênio, Molibdênioou Ródio.
Diagrama de um tubo deraios-X
J. T. Bushberg et al. The essential physics of medical imaging
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Como são produzidos os raios-X?
Tubo de vidro
Siemens home page.
Tubos de aparelho médico
Siemens home page.
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Um pouco de física...
Radiação de freagem(Bremsstrahlung)O elétron é atraído pelo núcleode um átomo e é desviado dasua trajetória. A energia perdidadurante esta freada é emitidacomo um fóton (Raio-X).Este efeito produz um espectrocontínuo de energia dosraios-X.
Diagrama simplificado doprocesso
www4.nau.edu
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Um pouco de física...
Raios-X característicosUm elétron externo podearrancar um elétron do átomo,criando uma vacância. Estavacância é preenchida por umelétron de uma camadaexterna, se emitindo um fótonde raio-X.A energia deste raio e igual ádeferência entre as energiasdas camadas eletrônicasenvolvidas. Por isso se chamaraio-X característico.
Diagrama simplificado doprocesso
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Um pouco de física...
Espectro de raios-XO espectro resultante dos doisprocessos anteriores é umasuperposição entre um espectrocontínuo (Bremsstrahlung) eoutro discreto (Raios-Xcaracterísticos)
Espectro produzido por alvo deTungstênio
J. T. Bushberg et al. The essential physics of medical imaging.
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Radiografia convencional
Princípio de funcionamentoOs raios-X atravessam o corpoe formão uma imagem em umapelícula sensível (placaradiográfica). O contraste édevido à atenuação diferencialdos raios-X pelos diferentestecidos.É o método de diagnóstico porimagem mais usado namedicina.
Radiografia de tórax
J. T. Bushberg et al. The essential physics of medical imaging.
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Mamografia
Princípio de funcionamentoIgual que na radiografiaconvencional mas usa feixescom menores energias paraobter maios contraste. Aliás, osécrans e películas sãodiferentes às convencionais.
Mamografia
J. T. Bushberg et al. The essential physics of medical imaging.
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Fluoroscopia
Princípio de funcionamentoIgual que na radiografiaconvencional mas não usaplaca radiográfica e pode se verimagens em tempo real, comaté 30 quadros/s. Usa umintensificador de imagem parareduzir a dose no paciente. Ointensificador é acoplado a umacâmara e monitor de vídeo.
Fluoroscôpio
utherus.com.br
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Tomografia computadorizada (TAC)
Princípio defuncionamentoUm feixe de raios-X tipoleque gira ao redor dopaciente. Os dados detransmissão da radiação sãousados para reconstruir umcorte anatômico do paciente.
Aparelho
Siemens web site
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Tomografia computadorizada (TAC)
Imagens de TAC
Wikipedia
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Tomografia computadorizada (TAC)
AngioTAC
Siemens web site
Reconstruição de cabeza e colo
Siemens web site
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Medicina Nuclear
Gammagrafia (SPECT)Método diagnóstico baseado nadeteção externa de fótons emitidosdesde o interior de um paciente,prévia incorporação de isótoporadioativo por via oral ou injetada.
Princípio de Funcionamento
cyberphysics.co.uk
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Medicina Nuclear
Tomografia por emissão depósitrons (PET)Método diagnóstico baseado nadeteção externa de fótons emitidosdesde o interior de um paciente,logo da aniquilação de pósitronsemitido por radioisótopoincorporado ao pacientepreviamente.
Aparelho
poraldaradiologia.com
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Medicina Nuclear
Tomografia por emissão depósitrons (PET)Método diagnóstico baseado nadeteção externa de fótons emitidosdesde o interior de um paciente,logo da aniquilação de pósitronsproduzidos por radioisótopoincorporado ao pacientepreviamente.
Princípio de funcionamento
science.howstuffworks.com
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Radioterapia
Por que a radioterapia?A radiação ionizante produz dano no DNA. As células tumorais têmdificuldade para reparar o este dano, então elas são mais sensíveis àradiação do que as sadias.Feixes raios-X de baixa energia (100-300 kV) são usados na terapiasuperficial (tumores na pele ou pouco profundos) e de alta energia(6-18 MV), na radioterapia profunda (tumores em qualquerprofundidade no paciente).
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Radioterapia
FuncionamentoUm feixe de raios-X de altaenergia, ∼6-18 MV, é geradoacelerando elétrons e fazendo elesatingir um alvo de material pesado,geralmente Tungstênio.O cabeçote do aparelho pode girarao redor do paciente.
Acelerador linear
its.uvm.edu
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Radioterapia
TratamentosO paciente é deitado em umamaca e é tratado com um o várioscampos de irradiação.
Paciente em CLINAC
einstein.edu
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Resumo
Áreas de trabalho do FísicoMédico
• Radioterapia• Medicina Nuclear• Diagnóstico por imagens
(raios-X)• Proteção Radiológica• Área acadêmica (professor
e/ou pesquisador).
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Muito obrigado!