Fatores Geométricos (Parte I)

Em radiologia, os fatores geométricos estão associados ao conceito de detalhe e distorção, os quais afetam de uma forma direta a qualidade da imagem radiográfica para o diagnóstico. Assim, fatores geométricos levarão em conta a relação tubo de RX, área anatômica (paciente) e receptor de imagens (RI). Também teremos as características do tubo de RX, ou seja, o seu ponto focal.

Desta forma, estes conceitos são aplicados tanto na radiologia convencional (revelação a úmido) bem como em sistemas radiológicos digitais (CR ou DR).

Associado a relação entre tubo de RX, paciente e RI, teremos as distâncias (Figura 1) presentes:

Figura 1: Distâncias presentes entre tubo de RX, área anatômica (paciente) e RI. Observe que, como referencial para as distâncias, teremos o tubo de RX.

• Distância fonte - receptor de imagens (Dfri) (Source to Image Receptor Distance) e

• Distância fonte - objeto (Dfonte-objeto) (Source to Object Distance).

A relação entre estas distâncias irá promover uma maior ou menor magnificação na imagem radiográfica, a qual irá afetar a qualidade radiológica para diagnóstico. Neste sentido, poderemos ter uma menor resolução ou nitidez em relação a área anatômica visualizada.

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5 R's da Radiobiologia

As radiações na área médica podem ser ionizantes ou não ionizantes. Podem ser empregadas tanto para o processo de formação de imagens (RX, TC e RM, por exemplo) ou para tratamento (como acontece na radioterapia).

Na área da radiobiologia (ciência que estuda os efeitos da radiação nos tecidos vivos) existe o conceito dos 5 R's. São eles:

• Reparação;
• Redistribuição;
• Repopulação;
• Reoxigenação e
• Radiossensibilidade.

O conceito dos 5 R's é a fundamentação para o fracionamento da dose para tratamento do paciente na radioterapia (RXT). Assim, o fracionamento da dose total de radiação é uma forma de dividir em menores porções diárias a alta dose final necessária para o tratamento radioterápico. Isto ocorre porque na:

• Reparação: refere-se ao reparo da lesão subletal (onde existe a possibilidade de reparo das fitas de dupla hélice do DNA, ou seja, um dano reversível) que ocorre com maior eficácia nos tecidos normais, uma vez que as células tumorais, de uma forma geral, apresentam maior quantidade de mitoses (reprodução celular) do que as células normais que as geraram, descontrole do ciclo celular e da ativação dos checkpoints para reparo (nas fases G1 e G2 do ciclo celular). Desta forma, o fracionamento oferece condições para otimização do tratamento, ao possibilitar o reparo dos tecidos normais;

• Redistribuição: a sensibilidade das células a radiação tem relação com a fase do ciclo celular em que se encontram. Logo após a irradiação, de uma certa forma, as células "congelam" o seu ciclo celular e ativam os checkpoints de reparo. Se este processo não é possível, ocorre a morte celular. Assim, é interessante produzir um dano irreversível quando as células estão nas fases G2 e mitose (fases celular mais sensíveis a radiação). Após um intervalo de tempo, as outras células que se encontravam nas outras fases do ciclo (G1 ou S, por exemplo) voltam a progredir para as fases G2 ou mitose e têm chance de sofrerem um dano irreversível promovido pela radiação devido a nova fração da dose de tratamento que paciente receberá na sequência;

• Repopulação: a repopulação refere-se principalmente a capacidade de crescimento das células tumorais que escaparam da morte radioinduzida. Desta forma, em um departamento de radioterapia (i) paciente não pode faltar as sessões diárias de tratamento e (ii) deve-se respeitar dose e tempo de tratamento, permitindo assim que novas células tumorais sejam erradicadas, não repopulando a massa tumoral;

• Reoxigenação: boa parte das células tumorais apresentam a característica de serem pouca oxigenadas (células hipóxicas). A presença do  oxigênio (elemento químico altamente reativo) "fixa" os danos promovidos pela radiação através da radiólise da água na macromolécula do DNA. Com isso, ao fracionar a dose de tratamento (i) primeiramente promove a morte celular das células tumorais mais oxigenadas e (ii) permite o reparo dos vasos sanguíneos, os quais irão vascularizar melhor o tumor, ofertando assim mais oxigênio para as células tumorais hipóxicas;

• Radiossensibilidade: refere-se as características celulares de cada tipo de célula, onde temos: capacidade de reparo, programação genética e a expressão de genes e proteínas, por exemplo. Cada tipo de tecido no corpo humano apresenta uma resposta diferente as radiações, seja para o processo de formação da imagem ou tratamento radioterápico.

Interação da radiação de forma direta ou indireta (através da radiólise da molécula de água) com a macromolécula de DNA. Podemos ter danos irreversíveis (causando a morte celular) ou danos subletais (permitindo a célula afeta ativar os checkpoints e com isso efetuar o reparo celular). 

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Física Atômica Aplicada a RM

Os átomos são os menores elementos constituintes da matéria. Classicamente, um átomo apresenta:

• Orbitais (ou camadas eletrônicas): região onde ficam os elétrons. Possuem carga negativa (-1e) e são responsáveis pelas ligações químicas entre elementos. Para o radiodiagnóstico, aqui temos os processos de interação da radiação com a matéria através dos efeitos fotoelétrico e Compton;

• Núcleo: formado pelos nucleons: prótons (com carga +1e) e nêutrons (os quais não apresentam carga, ou seja, eletricamente neutros). Prótons e nêutrons praticamente apresentam a mesma massa e possuem em torno de 2000 vezes mais massa do que um elétron. Assim, toda a massa de um átomo se concentra no núcleo atômico (Figura 1).

Figura 1 - Representação clássica de um átomo

No seu estado fundamental, um átomo possui a mesma quantidade de prótons e elétrons. Prótons indicam o número atômico (Z), o qual irá definir o elemento químico. A soma dos nucleons, ou seja, a adição de prótons e nêutrons indicará o número de massa (A). 

Em relação ao átomo, este apresenta três movimentos (Figura 2):

• Rotação do elétron ao redor do núcleo;

• Rotação do elétron ao redor do seu próprio eixo e 

• Rotação do núcleo ao redor do seu próprio eixo.

Figura 2 - Movimentos presentes em um átomo

Este movimento de rotação tanto dos elétrons bem como do núcleo em relação ao seu próprio eixo é denominado de precessão. Porém, para a Ressonância Magnética (RM), o movimento de precessão do núcleo é de essencial importância para a geração do sinal informação.
Esta importância se dá por 3 fatores: (i) o número de massa do átomo deve ser ímpar (para surgimento do momento angular), (ii) o núcleo apresenta cargas positivas  e (iii) estas cargas estão em movimento; pelas leis do eletromagnetismo, ao colocarmos cargas em movimento surge um campo magnético. Desta forma o núcleo atômico passará a apresentar um dipolo magnético, se comportando como um "pequeno imã" (Figura 3).

Figura 3 - Ao colocar em movimento (1) o núcleo do átomo, passamos ao movimento de precessão (2); porém associado ao movimento de precessão e pelo fato de apresentar cargas positivas (3), o núcleo apresentará um dipolo magnético (4), se comportando como um pequeno imã (5)

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Procedimentos de Segurança em RM

Vídeo editado (e legendado) pela GE demonstrando: princípio físico de funcionamento do magneto, procedimentos e cuidados em relação ao equipamento de ressonância magnética (RM).

https://www.youtube.com/watch?v=eCBT10bJH4k

Principais componentes associados ao gantry do equipamento de RM 

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Curiosidades sobre as Radiações (Parte II)

EFEITO DUMPING

• Na década de 1960, para a maioria dos países que geravam grandes quantidades de rejeitos radioativos (através de usinas nucleares, por exemplo), uma maneira comum e bastante usual de descarte era jogar barris cheios de material radioativo em alto mar;
• Este tipo de prática era realizado principalmente pelas grandes potências (EUA, URSS - atual Rússia, Grã-Bretanha e Alemanha, por exemplo);
• O principal problema era que, com o passar do tempo, os barris metálicos sofriam processo de corrosão e contaminavam com materiais radioativos o assoalho dos oceanos (Figura 1);
• Atualmente, no Oceano Atlântico se encontram uma maior quantidade de sítios radioativos gerados pelo efeito dumping (Figura 2);
• Este descarte de lixo radioativo em barris não era somente de material em estado sólido, mas também materiais em estado líquido.

Figura 1 - Barris metálicos utilizados utilizado para descarte de rejeitos radioativos em mar aberto. Devido a salinização da água do mar, os barris sofrem um processo de oxidação, liberando e contaminando o assoalho do oceano com materiais radioativos. Esta contaminação pode alcançar grandes áreas devidos as correntes oceânicas profundas.

Figura 2 - Mapa mundi demonstrando os maiores sítios radioativos gerados pelo efeito dumping. Note que no Oceano Atlântico se encontram uma quantidade maior de sítios, além das maiores atividades (em Becquerel).

Figura 3 - Barril descartado por efeito dumping na década de 1960 e localizado nas praias da Somália após o tsunami de 2005.

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Próteses Customizadas para a Região de Cabeça

Vídeo apresentado pela TV Folha, onde:

• Pacientes através de imagens em TC têm áreas ósseas modeladas e impressas em 3D para a reconstrução através de próteses;
• Demonstração da utilização de um exoesqueleto para a recuperação dos movimentos corporais em pacientes com lesão medular incompleta.

https://www.youtube.com/watch?v=VnfMk-z4d1s

Vídeo demonstrando cranioplastia realizada em paciente com fratura na região de calota craniana. Para isto:

• Modelagem e prototipagem em 3D da região de cabeça da paciente;
• Desenvolvimento de uma de prótese feita em titânio para a correção da lesão;
• Trabalho desenvolvido pela parceria do Instituto Biofabris e Unicamp.

https://www.youtube.com/watch?v=ipEvg_1iv8I

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Curiosidades sobre as Radiações (Parte I)

• 67,6% da radiação a qual o ser humano se expõem é de origem natural (radiações solar, cósmica ou mineral, por exemplo);
• 30,7% da exposição são resultantes de tratamentos radioterápicos ou então processos de formação de imagens radiográficas;
• 0,6% são resultantes de um efeito denominado fall out;
• 0,45% são resultantes da exposição ocupacional (conforme Figura 1);

Figura 1 - Formas e percentuais de exposição do ser humano as radiações 

EXPLOSÃO NUCLEAR (ARTEFATO DE 1 MEGATON)

• Este tipo de artefato nuclear é algo em torno de 70 vezes mais potente que as bombas nucleares de Hiroshima e Nagasaki;
• Esta potência de 1 Megaton é a capacidade da maioria das ogivas que integram o arsenal norte americano;
•  30 ms após a detonação do artefato se forma uma bola de fogo;
• Esta bola de fogo, inicialmente, possui um diâmetro de 134 m e aumenta para 2.200 m em apenas 10 segundos;
• A altura da nuvem pode atingir 22.400 m (ultrapassando a barreira da estratosfera);
• A nuvem no seu processo de dispersão (formação do "cogumelo") passa a atingir uma altura da ordem de 40.000 m;
• A velocidade de dispersão do cogumelo é algo em torno de 160 km/h;
• 60 segundos após a detonação há formação de partículas cujo tamanho podem variar de 0,4 a 4 µm.  

Observação: mais curiosidades sobre as bombas nucleares, acesse a postagem:

http://jhhamannmundodaradiologia.blogspot.com.br/2015/08/70-anos-das-bombas-nucleares-em.html

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