introdução
Prezado aluno, esta aula servirá para que você aprenda não somente conceitos novos sobre medicina nuclear de forma teórica mas também os conceitos que servirão para você utilizar no seu cotidiano em um setor que utiliza a aplicação de radiações ionizantes tanto para tratamento quanto para diagnóstico. Para você que trabalhará com radiação ionizante, conhecer como se comporta a formação da imagem e o que significa resolução espacial, contraste, ruído e CNR é extremamente importante para o seu crescimento profissional. Esses conceitos estão diretamente ligados ao trabalho diário em um setor de medicina nuclear. Portanto, essa aula é muito importante para a sua formação.
Grandezas em medicina nuclear e radioterapia
Em todas as áreas hospitalares onde há a utilização da radiação ionizante, o conceito de dose está envolvido. Seja na radioterapia, na medicina nuclear ou no radiodiagnóstico, a dose é empregada, pois há a interação da radiação com o corpo humano. O que se modifica entre as áreas é o nível de energia e, por consequência, o nível de dose empregado em cada modalidade médica. No radiodiagnóstico, de modo geral, quando comparado à medicina nuclear e à radioterapia, tem um emprego de dose consideravelmente baixa. Na modalidade de radiodiagnóstico, o exame que mais apresenta dose é a tomografia computadorizada. Se colocarmos em ordem de comparação, em um exame de tomografia computadorizada, a energia empregada é 400 vezes maior do que em um exame de raios-X comum.
A dose é diretamente proporcional ao poder de penetração da radiação ionizante. Radiação é energia em trânsito, ou seja, ela sai do seu lugar de origem (sua fonte) e seu alcance é diretamente proporcional à sua energia. Contudo, dependendo do número de anteparos que essa radiação encontra durante a sua trajetória, ela vai ficando menos energética, sofrendo o processo de atenuação. Quando uma pessoa é submetida a certos níveis de radiação, ela sofrerá os efeitos biológicos causados pela radiação. Esses efeitos podem ser classificados como estocásticos e determinísticos.
Os efeitos estocásticos são aqueles em que não há um limiar de dose estabelecido, ou seja, podem ocorrer em qualquer dose. É um efeito probabilístico, a probabilidade de ocorrer um dano cresce linearmente com a dose acima de 100 mGy. Esse tipo de efeito tem a probabilidade de um dia desenvolver uma leucemia (oito anos, em média) ou um câncer sólido (15 a 25 anos, em média).
Os efeitos determinísticos são aqueles que ultrapassam o limiar de dose do órgão ou tecido. Logo, há uma grande quantidade de morte celular da região. Esse efeito é observado em altas doses. Há um limiar de dose para o surgimento da reação tecidual (0,15 – 1,5 Gy). Os efeitos são causados em um curto intervalo de tempo, em horas ou semanas, como mucosite, eritema e descamação da epiderme, queimaduras, entre outros.
Portanto, a radiação ionizante, além de ter diferentes formas de propagação e de fontes radioativas, difere em níveis de dano quando interage com o corpo humano. Com o avanço da tecnologia, vieram também avanços nas formas de medições e quantificações da radiação, sempre com o intuito de prevenir a saúde humana. Assim, as variáveis relacionadas às radiações ionizantes foram começando a ganhar nomes e, com isso, veio a necessidade de utilizar grandezas para facilitar o nosso entendimento. Diante disso, as grandezas e as unidades de medida são um norte para quem está vendo o resultado, pois, como tudo na física deve ser acompanhado da sua unidade de medida, com apenas um número, nós não conseguimos interpretar se ele está abaixo, dentro do esperado ou acima do esperado.
Com isso, vieram as determinações de grandezas, como dose absorvida, atividade, dose equivalente, equivalente de dose, entre outras, bem como as unidades de medida, como Grey (Gy), Becquerel (Bq), Curie (Ci) e Sievert (Sv). Assuntos, como reciprocidade de dose e atividade acumulada, também foram descobertos através do avanço tecnológico.
Utilização das grandezas e suas unidades
Para falarmos sobre a utilização das grandezas e das unidades, devemos lembrar o que são e como funcionam os mecanismos de ação das radiações.
As radiações ionizantes podem interagir diretamente com componentes do DNA, proteínas e lipídeos, provocando alterações estruturais, constituindo cerca de 30% do efeito biológico das radiações. Podem também interagir de forma indireta, ionizando a água (processo chamado de radiólise), gerando radicais livres. Neste caso, o efeito indireto corresponde a 70% dos efeitos biológicos produzidos pela radiação. E esse valor deve-se ao fato de a água ocupar uma parcela substancial da composição das células do corpo humano.
As grandezas radiológicas
Grandezas físicas:
- Exposição = (Coulomb / Quilograma).
- Kerma = Gy (Grey).
- Dose absorvida = Gy (Grey).
Grandezas de proteção:
- Dose absorvida no órgão: Sv (Sievert).
- Dose equivalente no órgão: Sv (Sievert).
- Dose efetiva: Sv (Sievert).
A proteção radiológica sempre te acompanhará no seu cotidiano, portanto saber como evitar a possibilidade de ocorrência de efeitos estocásticos e determinísticos é de sua responsabilidade.
A interação da radiação com a matéria é de extrema importância para o seu conhecimento, pois cada tipo é utilizado para uma finalidade. Por exemplo, na faixa de energia empregada no radiodiagnóstico, é bastante importante que ocorra o efeito fotoelétrico. Como, normalmente, os materiais têm números atômicos altos, utilizando-se baixas faixas de energia, há uma maior probabilidade de ocorrência de efeito fotoelétrico.
O efeito Compton não é desejado em imagens médicas, devido à poluição da imagem, ela fica ruidosa, dificultando a diferenciação de estruturas.
A formação de pares é muito empregada em medicina nuclear, pois a faixa de energia empregada nessa modalidade médica é bastante alta em comparação ao radiodiagnóstico. Logo, para altas energias, a ocorrência de formação de pares é frequente, até porque a imagem formada em medicina nuclear é baseada no princípio da formação de pares.
A reciprocidade de dose
Esse assunto está relacionado ao tempo de exposição e à sensibilidade. A intensidade de um feixe de radiação é diretamente proporcional à corrente empregada (miliampere (mA)) no tubo. Portanto, podemos afirmar que, em uma dada exposição (mAs), pode ser produzida com muitas combinações diferentes de tempo e mA. Assim, a lei da reciprocidade determina que é possível permutar a intensidade de radiação em mA pelo tempo de exposição e ter como resultado a mesma exposição na formação da imagem. Podemos utilizar como exemplo a seguinte situação: uma imagem produzida com 100mA em 1s causará a mesma densidade do filme de uma imagem com 200mA em 0,5s, ou 500mA em 0,2s. Todas resultam na mesma densidade de imagem.
A atividade acumulada é um fator referente ao cálculo de dose que um paciente pode receber em um órgão de interesse. Existem modelos matemáticos e estatísticos que estimam o valor das doses absorvidas correspondente, importante para o rastreamento de dose que cada paciente recebe quando faz intervenções/exames em medicina nuclear. Esse cálculo pode ser realizado em radioterapia, porém, como o intuito da radioterapia é destruir o tecido tumoral, esse cálculo de estimativa não é tão relevante. A radioterapia trabalha no limiar de dose, justamente para que aquele tecido tumoral perca totalmente as suas funções.
Grandezas radiológicas e dose absorvida
Dose absorvida é a quantidade de energia que foi depositada pela radiação em um órgão ou tecido. É simbolizada pela letra “D”, e a sua unidade de medida no sistema internacional (SI) é o Grey (Gy), como mostra a equação a seguir:
Onde o D é a variável de dose absorvida, é a variação de energia depositada e é a variação de massa onde essa radiação foi depositada. Essa medida é expressa em Joule/Kg, pois a energia é dada em Joule e a massa em quilograma, equivalente ao Grey.
Sendo assim, é muito importante distinguir radioatividade de uma fonte radioativa e a dose de radiação que essa fonte pode causar. Dose de radiação depende dos seguintes fatores:
- Atividade: influencia diretamente a dose de radiação que será depositada.
- Tipo de radiação: os diferentes tipos de radiação interagem em diferentes formas com a matéria. Por exemplo, radiações corpusculares, que têm carga, ionizam diretamente a matéria. Já as radiações eletromagnéticas, que não têm massa nem carga, ionizam indiretamente.
- Distância: a radiação diminui com o quadrado da distância.
- Tempo: a quantidade de exposição sofrida por um indivíduo submetido à radiação depende diretamente (linearmente) do tempo que este fica perto da fonte.
- Blindagem: a dose de radiação depende do material entre a fonte e o objeto. Diferentes tipos de radiação exigem diferentes tipos de blindagem. Se a fonte for muito intensa e o tempo ou a distância não fornecerem as devidas proteções, a blindagem deve ser usada. Partículas alfa têm carga e massa e ionizam muito o meio em que atravessam, contudo seu alcance é baixo. Uma simples folha de papel consegue bloqueá-la. Já a radiação beta não tem massa, porém tem carga, e seu alcance também é baixo. No entanto, necessita de um material com maior número atômico para blindá-la, como uma lâmina de alumínio. Já a radiação X e a radiação gama não têm massa nem carga, seu alcance é longo e, para bloquear esse tipo de radiação, é necessário um bloco de chumbo ou um bloco espesso de concreto.
A radiação é classificada como ionizante e não ionizante. A ionizante é aquela capaz de causar ionização nos meios em que está atravessando/interagindo. Ionização é a capacidade de retirar elétrons dos átomos que estão no material do meio em que a radiação está incidindo. Dentro das radiações ionizantes, nós temos mais duas classificações: radiações corpusculares e eletromagnéticas. As corpusculares são aquelas em que elementos radioativos instáveis emitem partículas, buscando a estabilidade. Partículas alfa, que têm carga +2 e número de massa igual a 4, e beta, que não têm massa e podem ter carga +1 e -1. Já as radiações eletromagnéticas são energias em forma de ondas, que não têm carga nem massa.
Portanto, a utilização de fatores, como unidades de medida e grandezas, fará com que a aplicação da radiação seja cada vez mais segura.
Cálculos, como atividade acumulada e reciprocidade de dose, são parâmetros que somente trarão benefícios aos humanos. O avanço tecnológico na medicina nuclear e na radioterapia é constante e sempre busca utilizar menos dose de radiação e obter o máximo de benefício, seja no tratamento ou no diagnóstico.
Vídeo Resumo
Se as áreas de radioterapia e medicina nuclear te encantam, assim como me encantam, esse vídeo é para você. Nesta aula, abordaremos temas importantes para a sua formação. Conheceremos como funcionam as grandezas radiológicas e suas unidades de medida e compreenderemos o que é atividade acumulada e para que serve a reciprocidade de dose. Esses são assuntos que farão com que seu cotidiano seja facilitado durante seus planejamentos e, certamente, garantirão que inúmeros acidentes não ocorram.
Saiba mais
Se você ficou entusiasmado com o conteúdo desta aula e quer aprofundar seus conhecimentos nas áreas de radioterapia e medicina nuclear, tenho uma ótima notícia. Há inúmeros artigos científicos, os quais você pode usar para explorar ainda mais esse mundo tão inovador e de grande importância.
Através deste link, você terá acesso a um estudo publicado na Scielo, intitulado Recomendações para se evitar grandes erros de dose em tratamentos radioterapêuticos. Esse estudo descreve como evitar erros de dose em tratamentos de radioterapia.
Através deste link, você terá acesso a um estudo publicado na Scielo, intitulado Braquiterapia de alta taxa de dose associada a radioterapia externa no tratamento de angiossarcoma extenso do couro cabeludo: relato de caso. Esse estudo fala sobre outra modalidade de tratamento em radioterapia, que é a braquiterapia.