Introdução à física atomica aplicada à radiologia

1. FÍSICA E QUÍMICA
APLICADAS À RADIOLOGIA
Professor: Hugo P. R. Diamantino

3. ÁTOMO
• É uma unidade básica que compõe toda e
qualquer matéria.

4. ESTRUTURA ATÔMICA

5. COMPOSIÇÃO
• O átomo é dividido em duas regiões básicas, ELETROSFERA
onde se encontram os ELÉTRONS e NÚCLEO onde se
encontram os PRÓTONS e NÊUTRONS.

6. ELETROSFERA
• Região do átomo que apresenta carga de energia negativa.
• A eletrosfera é dividida em varias camadas/órbitas de
energia característica, onde são localizados os elétrons, que
são as partículas de carga negativa do Átomo.
OBS.:
• Quanto mais próximo do núcleo menor a energia
característica da camada/órbita da Eletrosfera.
• Os elétrons estão em constante movimento em torno do
núcleo.

8. NÚCLEO
• Região do átomo que apresenta carga de energia positiva.
• No núcleo são encontrados os PRÓTONS (Partículas de
carga positiva) e NÊUTRONS (Partículas de carga neutra),
que são compostos por QUARKS.
OBS.:
• Os PRÓTONS (Z) e os NÊUTRONS (n) vibram dentro do
Núcleo e os QUARKS vibram dentro dos prótons e nêutrons.

9. QUARKS
• Os quarks são partículas elementares que se combinam para
formar os prótons e nêutrons.
• Os quarks podem ser divididos em: Up (Carga Positiva) Down
(Carga Negativa).
OBS.:
• Os PRÓTONS possuem 2 Ups e 1 Down, enquanto os Nêutrons,
possuem 2 Downs e 1 Up.

10. Próton = Up+Up-Down onde,
•+2/3 +2/3 -1/3 = 3/3.
Neutron = -Down-Down+Up onde,
•-1/3 -1/3 +2/3 = 0.

12. ENTÃO, COMO É QUE TODAS ESSAS
PARTÍCULAS SE MANTÊM UNIDAS,
FORMANDO O NÚCLEO ?

13. FORÇA FORTE NUCLEAR
• Força Forte é o nome dado à FORÇA
ELETROSTÁTICA ATRATIVA, que se trata, da força de
atração que ocorre entre os Prótons e Nêutrons.

14. FORÇA COULOMBIANA
• Força Coulombiana é o nome dado à FORÇA
ELETROSTÁTICA REPULSIVA, que se trata, da força
de atração que ocorre entre os Prótons e os
ELÉTRONS.

15. Força Forte Força Coulombiana

16. ESTABILIDADE ATÔMICA
• Existe uma relação entre o número de nêutrons e o número
de prótons, para que um dado núcleo seja estável.
• Quando um núcleo tem prótons demais é instável, devido a
repulsão elétrica entre os prótons ou Quando um núcleo
tem nêutrons demais, ele também é instável, porque os
nêutrons aglomeram os prótons.

17. FUSÃO NUCLEAR
Junção de dois ou mais
núcleos atômicos leves
originando um único núcleo
atômico mais pesado e a
liberação de uma maior
quantidade de energia

18. FISSÃO NUCLEAR
O núcleo de um átomo pesado
é separado em dois ou mais
fragmentos.

19. RADIOLOGIA
Ciência que estuda as fontes de RADIAÇÃO
IONIZANTE, e suas aplicações em diferentes áreas de
atuação como por exemplo, o diagnostico médico
(através dos Raios-X) e Ensaio Não Destrutivo END
(através da gamagrafia).

20. RADIAÇÃO
• É a energia se propagando no espaço, de um ponto a
outro. Esse deslocamento de energia pode ocorrer
através de onda eletromagnética ou partícula.

21. RADIAÇÃO E SUAS
CLASSIFICAÇÕES
TIPOS DE RADIAÇÃO

22. QUANTO A ENERGIA
Ionizante
• A radiação possui energia
suficiente para ionizar o átomo,
com isso, irá arrancar elétrons
de sua eletrosfera.
Não Ionizante
• A radiação não possui energia
suficiente para ionizar o átomo,
portanto, não arrancará
elétrons.

23. QUANTO A RADIOATIVIDADE
Natural
• Também conhecida como
espontânea, provem dos
materiais/elementos que se
encontram na natureza.
Artificial
• Também conhecida como
induzida, é provocada por
transformações nucleares
artificiais, conhecidas como
Enriquecimento do Elemento.

24. QUANTO A ORIGEM
Nuclear
• Ocorre na liberação de
energia/radiação que te origem
no núcleo de um átomo
instáveis.
Eletrônica
• Sua origem ocorre na
perturbação da eletrosfera e os
elétrons nela contidos.

25. QUANTO SUA COMPOSIÇÃO
Corpuscular
• É constituída de um feixe de
partículas, que podem ser da
eletrosfera ou de núcleos
atômicos, tais como, ELÉTRONS,
PRÓTONS e NÊUTRONS.
Eletromagnéticas
• Constituída por vibrações
simultânea dos campos
magnético e elétrico,
perpendiculares entre si, que se
propagam no vácuo com a
velocidade “c” (Da Luz).

26. RADIAÇÕES NUCLEARES

27. RADIAÇÃO
• Nome dado às partículas ou ondas eletromagnéticas
emitidas durante o processo de restruturação da fonte, para
atingir a estabilidade. São produzidas por processos de
ajustes que ocorrem no núcleo ou nas camadas eletrônicas,
ou pela interação de outras radiações ou partículas com o
núcleo ou com o átomo.

28. DECAIMENTOS RADIOATIVOS

29. DECAIMENTO
• Desintegração radioativa ou decaimento radioativo nuclear,
é quando uma determinada fonte instável, elimina parte do
seu excesso de energia, em busca da estabilidade. Essa
energia liberada é denominada radiação ou decaimento.
• Estes decaimentos podem acontecer de diferentes formas:

30. DECAIMENTO ALFA
Quando um núcleo
instável, para alcançar a
estabilidade, libera duas
partículas de Prótons e
Nêutrons ao mesmo
tempo, reduzindo em
quatro o numero de
massa do átomo.
Obs.:
2 Prótons e 2 Nêutrons, é
a composição do núcleo
do Elemento Hélio (He)

31. DECAIMENTO BETA
• Radiação beta é o termo usado para descrever elétrons de
origem nuclear, carregados positiva (b+) ou negativamente
(b-) Sua emissão constitui um processo comum em núcleos
de massa pequena ou intermediária, que possuem excesso
de nêutrons ou prótons em relação à estrutura estável
correspondente.

32. DECAIMENTO B+
Quando em um Núcleo
com excesso de Prótons,
a energia é liberada
através de um pósitron
(UP/Quark Positivo), que
é extraído do Próton,
transformando
subsequentemente o
Próton em Nêutron.

33. DECAIMENTO BETA-
Quando em um Núcleo
com excesso de
Nêutrons, a energia é
liberada através de um
elétron (Down/Quark
Negativo), que é extraído
do Nêutron,
transformando
subsequentemente o
Nêutron em Próton.

34. DECAIMENTO GAMA
Ondas
Eletromagnéticas,
que ocorrem após um
processo de
decaimento, seja ele,
Beta ou Alfa..

36. MEIA VIDA
• Tempo necessário para que se reduza à metade da inicial, a
quantidade de átomos radiativos em um certo reagente.

37. ATIVIDADE
• Número de desintegração/decaimento nucleares de um
material radioativo por unidade de tempo (Segundos).

38. ELEMENTOS QUÍMICOS
CARACTERÍSTICAS E NOMENCLATURAS

39. • Os elementos químicos são formado por átomos e podem
ser classificados em Naturais e Artificiais. Eles também são
conhecidos como substancias simples.
• Estes elementos estão presentes na tabela periódica, e tem
uma representação bem particular, incluindo uma Sigla, de
uma ou duas letras, um numero atômico, um número de
massa e um numero de Distribuição Eletrônica (Estudados
Em Casos Mais Especializados), Onde:
• Sigla ou Símbolo = Nome do Elemento.
• Z ou Numero Atômico = Número de Prótons Nesse
Elemento.
• A ou Numero de Massa = Número total de Prótons e
Nêutrons Nesse Elemento.

42. ISÓTOPOS, ISÓBAROS E ISÓTONOS
• IsótoPo (Radioisótopo) – mesmo nº de prótons e
diferente nº de nêutrons.
• IsótoNo – mesmo nº de nêutrons.
• Isóbaro – mesma massa atômica.

43. PRODUÇÃO DE RAIOS-X

44. CATODO
• Corresponde ao polo
Negativo do Tubo de Raios-X,
onde estão acomodados os
Filamentos de Tungstênio,
que geram elétrons ao serem
aquecidos.

45. ÂNODO
• Corresponde ao polo
Positivo do Tubo de Raios-X,
onde está acomodado o
alvo, que pode ser fixo ou
móvel/giratório, onde, os
elétrons produzidos nos
filamentos irão se chocar
para formar os Raios-X.

47. EFEITO ANÓDICO

49. RAIOS-X CARACTERÍSTICO
• Aparecem quando elétrons ligados fazem transições para
orbitais mais internas, eliminando o excesso de energia e
momento em forma de radiação eletromagnética

52. RADIAÇÃO DE FREAMENTO
• Quando partículas carregadas, principalmente elétrons,
interagem com o campo elétrico de núcleos de número
atômico elevado ou com a eletrosfera, elas reduzem
a energia cinética, mudam de direção e emitem a diferença
de energia sob a forma de ondas eletromagnéticas,
denominadas de Raios-X de freamento ou
"bremsstrahlung".

54. INTERAÇÃO DO FEIXE DE RAIO X
A Interação Dos Feixes De Radiação Ocorre Em Três Etapas:
PRIMEIRA ETAPA
• O Feixe Possui Uma Estrutura Homogênea Em Qualidade E Intensidade E
A Sua Emissão De Radiação Parte Do Foco Até O Objeto De Estudo
SEGUNDA ETAPA
• Corresponde À Interação Do Feixe Com O Objeto, Onde, Irá Ocorrer A
Atenuação Do Feixe De Raios-x.
TERCEIRA ETAPA
• Corresponde À Emergência Do Feixe De Radiação Do Objeto, Onde O
Feixe Não É Uniforme Nem Em Número Nem Energia. Apenas 5% Dos
Fótons Que Incidem No Objeto Emergem Sem Sofrer Alterações.

56. CLASSIFICAÇÃO DOS RAIOS-X
FEIXES DE RADIAÇÃO

57. RADIAÇÃO PRIMÁRIA
• Feixes perpendiculares que tem origem no tubo de Raios-X,
atravessa o paciente e atingem o receptor de Imagem.
• São os feixes principais para a realização da Radiografia.

58. RADIAÇÃO SECUNDÁRIA
• Tem origem do Objeto de Estudo, pois ocorre depois do
impacto e atenuação da radiação com a matéria radiopaca.
• A densidade da estrutura a ser estudada causa um
espalhamento da radiação atenuante.

59. RADIAÇÃO DE FUGA
• Toda radiação que ultrapassa as blindagens existentes nos
equipamentos e sala de radiologia médica.
Ex.:
• Cabeçote.
• Paredes.
• Porta...

60. PROCESSOS COMPETITIVOS
DA RADIAÇÃO COM A MATÉRIA

61. EFEITO FOTOELÉTRICO
• O Fóton interage com o elétron, entrega toda sua energia e
desaparece, ejetando o elétron de sua camada
característica da eletrosfera.

63. EFEITO COMPTON
• O Fóton interage com o elétron, entrega parte de sua
energia, ejeta o elétron de sua camada característica da
eletrosfera e continua em outra direção e com velocidade
reduzida.

65. PRODUÇÃO DE PARES/ANIQUILAÇÃO DE PARES
• Produção de pares que ocorre somente se o fóton incidente de
raios X possui energia maior que 1,02 MeV, assim, ele se
aproxima do núcleo atômico e fica sob influência da força do
campo nuclear. Nesta condição, o fóton incidente desaparece,
originando duas partículas carregadas: o pósitron (positivo) e o
elétron (negativo)3.
• Uma aniquilação de pares ocorre quando um elétron e um
pósitron (a antipartícula do elétron) colidem. O resultado da
colisão é o aniquilamento do elétron e do pósitron, e a criação de
fótons de radiação gama ou, com menos frequência, outras
partículas. Sempre Ocorrerá em sequencia a uma Produção de
Pares.

66. PRODUÇÃO DE PARES

67. ANIQUILAÇÃO DE PARES

69. FATORES RADIOGRÁFICOS

70. QUILO VOLTAGEM (KV)
• É a ENERGIA/VELOCIDADE/QUALIDADE do feixe de radiação, determina o
poder de penetração do mesmo.
• O kV determina os Tons de Cinza (Contraste) presentes na Radiografia.
Onde, quanto maior o kV, menor o contraste.
• O kV é definido através do Cálculo:
• kV = 2.E + K ou Q.
Onde:
• E = Espessura da estrutura a ser estudada.
• K ou Q = Constante do Equipamento.

71. Kv = 2.E + K ou Q
Kv = 2.20+30 = 40+30 = “70kv“
Kv = 2.30+30 = 60+30 = “90kv”
Kv = 2.40+30 = 80+30 = “110kv”

73. MILIAMPERAGEM (MA)
• É a seleção do Filamento a Ser Utilizado para realizado da radiografia. Se refere ao
Foco Utilizado em cada exame. Este foco pode ser dividido em duas Características:
FOCO FINO/PONTO FOCAL PEQUENO:
• Varia de 50mA até 150mA
• Este foco é utilizado para estudo de exames de estruturas ósseas. (Mais Lento e
Mais Detalhe).
FOCO GROSSO/PONTO FOCAL GRANDE:
• Varia de 200mA até 600mA (Dependendo do Equipamento);
• Este Foco é utilizado para exames de vísceras e partes moles. (Mais Velocidade e
Menor Detalhe).
Obs.:
Evitar a Perda de Definição causada pelos Movimentos Involuntários dos Órgãos.

74. TEMPO DE EXPOSIÇÃO (S)
• É o fator que se refere ao tempo de exposição, que será
exposto o objeto de estudo, durante cada exame realizado.

75. MILIAMPERAGEM POR SEGUNDO (MAS)
• Refere-se a quantidade de elétrons que se chocaram com o Alvo
para produção de Raios-X.
• Determina a densidade, onde quanto maior o mAs, maior a
Densidade.
O mAs é definido pelo cálculo:
• mAs = mA.s
Onde:
mA= Ao foco utilizado.
s= Tempo de exposição em Segundos.
Ou
mAs = kV.CMM (Coeficiente Miliamperimétrico).

76. Mas = kv.cmm
Mas = 60. 0,7 = 42

79. FATORES DE QUALIDADE DA IMAGEM

80. DENSIDADE
Também conhecida como
densidade óptica, tem como
definição o grau de
enegrecimento da
radiografia. Esse grau de
enegrecimento da
radiografia é controlado
pela quantidade de
radiação emitida no exame,
ou seja, quanto maior o
mAs durante o exame,
maior será o grau de
enegrecimento da
radiografia.

81. CONTRASTE
É a diferença de densidades nas estruturas demostradas na
radiografia. Quanto maior a diferença, maior o contraste. Tornando
visível os detalhes anatômicos de uma radiografia.

82. DISTANCIA FOCO FILME (DFOFI)
• É a distancia do Foco de Radiação (O Tubo de Raios-X) para
o Receptor de Imagens (Chassi/Filme).
• Este fator contribui diretamente para qualidade da imagem,
pois interfere no detalhe e distorção da mesma.

83. DISTANCIA OBJETO FILME (DOFI)
• É a distancia do Objeto de Estudo (Paciente) para o Receptor
de Imagem (Película/Filme Radiográfico).
• Quanta menor a DOFI, maior o detalhe na imagem
radiográfica, quando maior a distancia, maior a distorção e
consequentemente, menor o detalhe.

84. DISTANCIA OBJETO FOCO (DOFO)
• É a distancia entre o Objeto de Estudo e o Foco da Radiação.

85. REFERÊNCIAS
• Samuel Q. Pelegrineli - FUNDAMENTOS DE FÍSICA ATÔMICA – 2014.
• Luiz Tauhata - RADIOPROTEÇÃO E DOSIMETRIA: FUNDAMENTOS –
2011.
• Keneth L. Bontrager – POSICIONAMENO RADIOGRÁFICO E ANATOMIA
ASSOCIADA 7ª Ediçao – 2010.