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Prof. Alwin Elbern, - DENUC UFRGS 1
Interação dos Raios X com a Matéria
Os Raios-X podem ser : Transmitidos, Absorvidos, Espalhados.
A probabilidade da interação depende da energia do fóton incidente, da densidade do meio, da espessura do meio, do número atômico do meio.
Modo de interação :
a) Mais relevantes:
b) Menos relevantes
Efeito Fotoelétrico
Espalhamento Compton Espalhamento coerente Produção de pares Fotodesintegração
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Radiação Espalhada no Paciente
ORIGEM:
Efeito Fotoelétrico
e Efeito Compton
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Efeito Fotoelétrico
Esse efeito ocorre quando um fóton interage com um elétron orbital transferindo para ele toda sua energia. Para isso, o fóton precisa ter energia suficiente para deslocar o elétron e ainda para lhe fornecer energia cinética suficiente para o ejetar da órbita. Nessa interação o fóton desaparece e o átomo é ionizado.
Efeito Fotoelétrico produz:
raios X característicos.
fotoelétron ejetado
íon positivo
K máx = e.V 0 - φ
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Efeito Fotoelétrico
- O átomo remanescente fica ionizado,
- A vacância da camada interna é preenchida por elétrons das camadas externas, ocorrendo emissão de radiação característica ou elétrons Auger nas transições.
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Efeito da Energia dos RX
Quando o efeito predominante na interação dos raios X é o efeito fotoelétrico e não o efeito Compton, uma elevação no kVp reduziria significativamente o contraste da imagem. O efeito fotoelétrico predomina quando o número atômico do objeto é alto e quando a energia dos fótons
é baixa.
- Queda da probabilidade de absorção segundo 1/E 3
- Aumento da probabilidade de absorção segundoZ 3
Nos outros casos predomina o Efeito Compton.
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Fatores que contribuem para a
Radiação Espalhada
Vários fatores contribuem para aumentar a quantidade de radiação espalhada presente na direção do feixe primário.
Os principais fatores são: a área do feixe de raios X
(ou área de campo), a espessura do corpo e, o kVp - um valor alto gera radiação espalhada com energia alta, e portanto, mais penetrante. No caso de kVp baixo, a radiação espalhada gerada é menos penetrante e, portanto, é absorvida próxima do local onde é gerada.
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Imagem Radiográfica e Contraste Imagem Radiográfica e Contraste
A função de qualquer sistema que forneça imagens médicas é detectar características específicas do interior do corpo e transformá-las em imagens (em tons de cinza ou coloridas). Se o contraste for adequado, o objeto será visível. O grau de contraste na imagem médica depende do tipo de objeto e do aparelho de Radiodiagnóstico.
Contraste significa diferença. Em uma imagem, o contraste pode aparecer em forma de diferentes tons de cinza ou intensidades luminosas, ou ainda cores. O contraste é a característica mais impor- tante de uma imagem.
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Contraste
Um objeto dentro do corpo será visível se e somente se ele tiver contraste físico suficiente em relação aos tecidos circunvizinhos. Por isto, imagens com contraste muito baixo, em geral, não têm utilidade.
O contraste que aparece na imagem final é determinado por fatores, como:
diferença adequada na densidade;
diferença na composição química do objeto;
diferença no número atômico do objeto;
objeto suficientemente espesso.
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Contraste Virtual
O contraste virtual é produzido devido ao fato que
a penetração dos raios X através de um objeto e a penetração através do tecido de fundo, é diferente. Para objetos que atenuam mais a radiação que o tecido adjacente, o contraste é inversamente proporcional à penetração do objeto (quanto maior a penetração, menor o contraste). A quantidade de contraste virtual produzida é deter- minada pelas características do contraste físico do objeto (número atômico, densidade e espessura) e também pelas características de penetração (espectro de energia do fótons) do feixe de raios X.
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Contraste Máximo
O contraste máximo (100%) ocorre quando
nenhuma radiação X passa através do objeto. Objetos de metal, são um exemplo (prótese de metal, pinos, etc).
O contraste é reduzindo conforme aumenta a penetra- ção dos raios X através do objeto.
Quando a penetração através do objeto é próxima da penetração através da espessura do material circundante, o contraste tende a desaparecer.
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Fatores que influem no Contraste
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Etapas na formação do Contraste
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Diferença entre densidades
Devido à grande diferença nas densidades entre áreas dos tecidos do pulmão e do mediastino, o contraste entre as áreas correspondentes na imagem é muito grande.
Qualquer objeto dentro do mediastino tem sua ima- gem formada em um fundo clara, e qualquer objeto dentro da área do pulmão, tem sua imagem formada em um fundo escuro.
Em uma radiografia típica, a área da imagem que corresponde ao mediastino aparece muito clara (ou baixa densidade), e a área do pulmão, muito mais escura.
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Filme Radiográfico
A capacidade de um filme radiográfico de representar o contraste do objeto é menor em áreas da imagem que são ou claras demais (mediastino) ou muito escuras (pulmão). Se há um contraste muito alto entre áreas dentro de uma imagem, então o contraste dos objetos que aparecem nessas áreas pode ser comprometido devido à limitações do filme. Três atitudes podem ser tomadas para minimizar esses efeitos:
a) utilizar-se filmes de latitudes diferentes nessas áreas de interesse;
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Atitudes para minimizar efeitos do Contraste
b) colocar-se filtros de diferentes espessuras entre o tubo de raios X e o paciente; e
c) aumentar-se o kV (obviamente, acompanhado de redução no mA). Como os dois primeiros itens requerem a modificação dos equipamentos, o mais comum é ajustar-se o kV.
A figura seguintefigura seguinte compara radiografias de tórax feitas com valores de kVp diferentes e com ajustes de mAs devidamente compensados.
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Radiografias de Tórax
Apesar do alto contraste entre o mediastino e pulmão, a visibilidade de estrutura dentro dessas pares é pequena.
A radiografia de 140 kV tem um contraste menor entre essas áreas, e apresenta um contraste maior, especialmente dentro da área do pulmão.
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Redução do Contraste Devida à Radiação
Espalhada
O conceito básico da redução do contraste devido à radiação espalhada está na figura seguinte.
Por questão de simplicidade, assumui-se que o objeto não é penetrado pelos raios X e, se não fosse a radiação espalhada, o contraste virtual seria de 100%. A exposição da área de fundo do receptor de imagens (ou do filme), é produzida pela direção que penetra no objeto somada à radiação espalhada.
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Redução do Contraste devido a Radiação Espalhada
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Redução do Contraste
O contraste Cs é inversamente proporcional ao valor do fator de espalhamento que pode ser obtido através de Cs = 100 / S, onde S é o fator de espalhamento que é proporcional à espessura do corpo do paciente.
Fatores de espalhamento (S) em exames de corpos muito espessos podem atingir os valores 5 ou 6.
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Redução do Contraste e a Radiação
Espalhada
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Técnica “air-gap”
A qualidade de radiação espalhada em qualquer feixe de raios X que atinge um receptor pode ser reduzida aumentando a distância entre o paciente e a superfície do receptor de imagens
Esta separação é conhecida como técnica de “air- gap”. A radiação espalhada que deixa o corpo do paciente é mais divergente que o feixe de raios X primário. A quantidade de radiação espalhada que atinge o receptor, em relação ao feixe primário, diminui com o aumento da distância paciente- receptor.
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Aumento do contraste pela técnica
“air-gap”
Antes de se optar pela técnica de “air gap”, alguns fatores devem ser conside- rados. Esta técnica produz ampliação da imagem o que torna neces- sário um receptor de imagens maior para cobrir toda a área do paciente.
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GRADES
Em muitos exames, a maneira mais prática e eficaz de reduzir a radiação espalhada é através do uso de grades. A grade é colocada entre o corpo do paciente e o receptor como mostrado na figura. A grade é feita de tiras de materiais bons absorvedores de raios X, como chumbo.
Na maioria das grades, as tiras são anguladas e alinhadas com o feixe de raios X, e por isso são chamadas de grades focadas. Os espaços entre as tiras são preenchidos com materiais não absorvedores de raios X, tais como fibra, carbono ou alumínio, com a finalidade de dar suporte estrutural à grade.
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Uso de Grades
É conveniente que o ponto focal da grade coincida com o ponto focal do tubo de raios X, que é a fonte de radiação primária
Pelo fato do feixe de raios X estar alinhado com a grade, grande parte da radiação primária passa por entre as tiras de chumbo sem interagir com elas.
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Grades - Propriedades
- A razão da grade é definida como a razão entre espessura da barra (h) ao longo da diração do feixe e a distância (D entre as barras de chumbo (h/D). Varia de 4 a 16.
- A densidade de linhas é 1/(D+d) linhas por unidade de comprimento, onded é a espessura da barra. Varia de 25 a 60 linhas por centímetro.
- Grades focalizadas tem barras divergentes e precisam ser utilizadas a distâncias focais específicas.
- As grades movem-se durante a exposição, espalhando a imagem das linhas sobre o filme e fazendo-as portanto "invisíveis".
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Característica das Grades
- Grades estacionárias com baixas razões (6:1) e 45 linhas/cm são utilizadas em raios-x portáteis pois toleram melhor desalinhamentos do feixe.
- Grades são usualmente utilizadas para partes do corpo com mais de 12 cm de espessura e técnicas acima de 70 kVp.
- Grades não são geralmente utilizadas para radiografias das extremidades nas quais o espalhamento é desprezível.
Geração de artefatos característica comuns das grades utilizadas em radiologia
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Performance de uma Grade
Embora as grades que tem fatores de grade
elevados absorvam muita radiação espalha-
da, elas tendem a aumentar a necessidade de
exposição do paciente, a carga no tubo de
raios X e também requerem um posiciona-
mento mais preciso.
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Imagens com Grades
Nas imagens geradas com uso de grades, podem aparecer linhas devido as tiras do material absorvedor, sempre interpostas entre o paciente e o filme. Para evitar que as linhas não apareçam na radiografia, criou-se um mecanismo que movimenta a grade durante a exposição, borrando a imagem das linhas.
Outras causas para o aparecimento de artefatos são: irregularidades no espaçamento entre as linhas, em geral, de 24 a 44 linhas por centímetro ou desalinha- mentos (vertical ou horizontal) entre os focos do feixe de raios X e da grade.Deve-se tomar cuidado com a situação, menos provável mas possível, de uso de grades em posição invertida.
