GERALSOBREOSRAIOSX

Funcionamento da ampola de raios-x

O equipamento elétrico necessário para o funcionamento de um tubo de raios-x consiste em uma variedade e componentes básicos como transformadores para produzir a alta voltagem, retificadores para manter a polaridade do anodo (+) e o catodo (-), fornecedores de energia (geradores), controles para o filamento, cronômetros e dispositivos de proteção.

Os aparelhos de raios-x são identificados de acordo com sua capacidade de produção de raios-x e com a aplicação para as quais projetadas. Os aparelhos geralmente operam numa faixa de voltagem que vai de 40kVp a 160kVp e a corrente do tubo é de 25mA a 1.200mA. Os aceleradores lineares de elétrons utilizados em radioterapia, produzem 50 milhões de elétrons-volts (50MeV), mas não são classificados como aparelho de raios-x.

Os aparelhos de raios-x possuem três componentes principais: o tubo de raios-x, o gerador de alta voltagem e o painel de controle.

Os geradores são responsáveis pela estabilização da tensão que entra no aparelho. É através dele que definimos a potência, ou seja, o rendimento, e por conseqüência, melhor a qualidade da radiografia. Atualmente, os geradores estão acoplados ao painel de comando.

No painel de controle o profissional de técnicas radiológicas controla a voltagem e a corrente do tubo bem como o tempo de exposição, de maneira a obter a quantidade e a penetração necessária a uma radiografia de boa qualidade.

Os circuitos dos tubos de raios-x, do retificador e do transformador de alta voltagem estão posicionados de maneira que grande quantidade de voltagem positiva seja aplicada no extremo anódico do tubo; e grande parte da energia negativa seja aplicada no extremo catódico. Os elétrons do filamento quente do catodo são carregados negativamente, sendo assim rejeitados pelo catodo e atraídos pelo anodo (positivamente carregado). Como resultado os elétrons são acelerados a enormes velocidades chocando-se contra o anodo com muita força.

Os elétrons que atinge o alvo (anodo) interagem com o mesmo transferido suas energias cinéticas para átomos do alvo. Estas interações ocorrem a pequenas profundidades de penetração dentro do alvo. Os elétrons interagem com qualquer

elétron orbital ou núcleo dos átomos do anodo. As interações resultam na conversão de energia cinética em energia térmica (calor) e em energia eletromagnética (raios-x).

A alta voltagem é apresentada em quilovolts é abreviada em kV (1kV=1.000V).

A quilovoltagem controla a velocidade do fluxo dos elétrons do catodo ao anodo. Quando maior for o kV, mais rapidamente os elétrons se movimentam e mais energético e penetrante é o feixe de raios-x que eles produzem.

As máquinas de raios-x foram planejadas de modo que um grande número de elétrons serão produzidos e acelerados para atingirem um anteparo sólido (alvo) com alta energia cinética.

No tubo de raios-x os elétrons obtém alta velocidade pela alta tensão aplicada entre o anodo e o catodo. Um aparelho operando 70kV, quase todos os elétrons atingem o alvo com uma energia cinética de 70kV, corresponde a uma velocidade de aproximadamente metade da velocidade da luz no vácuo.

Cuidados com o tubo

O mecanismo do rotor de um tubo rotatório pode falhar ocasionalmente. Quando isso acontece, há um superaquecimento criando depressões no anodo causando danos sérios como rachaduras, sendo estes danos irreversíveis ao tubo.

Ao acionar o disparador de exposições de uma unidade radiográfica deve-se esperar 1 a 2 segundos, antes da exposição, para que o rotor acelere e desenvolva o número de rotação por minuto desejada. Quando a exposição e completada pode-se ouvir o rotor diminuir a rotação e parar em mais ou menos 1 minuto. O rotor é precisamente balanceado, existindo uma pequena fricção sem a qual o rotor levaria 10 a 20 minutos para parar, após o uso.

O operador do aparelho de raios-x deve estar atento à capacidade máxima de operação do tubo para não danificá-los. Existem vários tipos de tabelas que podem ser usadas para estabelecer os valores máximos de operações do tubo de raios-x, mas apenas três são mais discutidas: 1) curvas de rendimento máximo; 2) resfriamento do anodo; 3) resfriamento da calota do tubo. Sendo que estas três variáveis, são normalmente calculadas pelos fabricantes adotando o sistema de bloqueio de carga superior ao limite do tubo, mas, sendo de suma importância o conhecimento pelo operador, pois, em caso de falha no sistema, o próprio profissional poderá poupar o tubo das cargas excessivas.

Produção de raios-x

Os raios-x são produzidos por transição eletrônica internas, onde o excesso de energia é eliminado na forma de radiação eletromagnética monoenergética (raios-x característicos), ou sempre que um material for bombardeado por um feixe de elétrons em alta velocidade. Quando estes elétrons de alta voltagem são subitamente desacelerados e parte de sua energia é convertida em raios-x. este processo também é conhecido pelos nomes de radiação de freamento ou Bremsstrahlung.

Basicamente um tubo de raios-x consiste de um tubo de vidro, cujo interior se encontram: anodo (+) é o alvo, catodo (-) é o filamento. O catodo consiste e um filamento helicoidal de tungstênio (w), que tem alto ponto de fusão (acima de 3.300°C). Este filamento de vê ficar inserido dentro de ampola, pois, quando exposto ao ar, oxida-se. Quando o filamento é aquecido (efeito joule), elétrons são liberados termoionicamente e acelerados em direção ao anodo por meios de uma diferenciam de potencial entre o filamento (-) e o alvo (+), consistindo uma corrente eletrônica. Estes elétrons acelerados, ao colidirem com o alvo, têm parte de sua energia convertida em raios-x. Estes raios-x são emitidos do alvo em todas as direções. Devido a este fato, uma carcaça metálica envolve a ampola, blindando esta radiação, deixando passar apenas uma parte que será utilizada, chamando feixe útil ou feixe primário.

No tubo é feito a vácuo, tanto quanto possível, para que os elétrons em seu caminho do filamento-alvo, a fim de não perder energia em colisões com os elétrons do ar diminuindo assim a produção de raios-x.

A energia destes elétrons é fornecida pelo produto da sua carga pela voltagem aplicada.

A energia cinética dos elétrons é transferida ao alvo, sendo convertidos em outras formas energia, entre elas calor e raios-x. Na maioria dos casos quando os elétrons se aproximam dos átomos do alvo, existe uma repulsão de elétrons e a nuvem eletrônica do alvo. Nesse tipo de interação os elétrons são desviados e perdem energia por ionização e calor.

Devemos lembrar que a voltagem aplicado é da ordem de kV e a corrente de elétrons no tubo é da ordem de mA.

Em razão da grande produção de calor, o alvo deve ser construído de um material de alto ponto de fusão e capaz de ceder calor rapidamente. Novamente o tungstênio é o material preferido. Este alvo é incrustado numa haste de cobre, uma boa dissipadora de calor, além disso, o alvo deve ser refrigerado com água, ar ou óleo, por meio do invólucro que se encontra.

São as três formas que os elétrons podem interagir com o alvo: Excitação, Ionização (radiação características) e Freamento (Bremsstrahlung).

Excitação

Neste tipo de interação os elétrons que chega ao anodo interagem com um elétron de um átomo de tungstênio de alvo, fazendo com que elétron salte para uma camada mais externa. O átomo excitado por um período de tempo muito, pois rapidamente o buraco deixado pela excitação é preenchido por outro elétron que salta de uma camada mais externa. Quando ocorre este salto de elétrons de camadas mais externa para camadas mais externas do átomo há emissão de energia na forma de calor, não produção de raios-x

Ionização (radiação características)

Quando a energia dos elétrons é suficientes elevada, eles podem interagir com os elétrons orbitais dos átomos do alvo. A energia dos elétrons pode promovê-los a níveis de energias mais alta, resultante em excitação do átomo, se a energia for transferida a um dos elétrons orbitais forem suficientemente altos, os elétrons poderá ser arrancado do átomo, produzindo uma ionização. Os elétrons tendem a ocupar os buracos deixados, resultando na emissão de raios-x características do alvo. Esta radiação é chamada características, porque os valores são discretos e característicos de cada elemento. Para voltagem aplicadas entre 80 e 150Kvp, podemos dizer que a radiação características contribui com aproximadamente 10% do total dos raios-x produzidos, e para voltagem aplicadas maiores.

A colisão entre o elétron incidente e o elétron orbital do alvo. O elétron orbital ejetado cria um buraco, após o preenchimento com raios-x característicos.

Radiação por freamento (Bremsstrahlung)

O mecanismo de transferência de energia dos elétrons acelerados em direção do alvo consiste na interação inelástica entre os elétrons e os núcleos dos átomos do alvo. Os elétrons são desacelerados e defletidos ao chegarem nas proximidades do núcleo, neste processo liberam-se os raios-x de freamento.

A energia desses raios-x varia continuamente, desde zero a energia máxima do elétron, deste modo, a energia do fótons esta limitada apenas pela energia do elétron que pode atingir vários milhões de eletronvolts, como conseqüência , o poder de penetração dos fótons de freamento (Bremsstrahlung) pode ser muito maior que o poder de penetração dos raios-x característicos.

Os elétrons passam bem próximo ao núcleo do alvo e sofre desvio de sua trajetória.

A maior parte da energia cinética dos elétrons é convertida em calor através de múltiplas colisões com os elétrons dos átomos do alvo, após várias interações (ionização), gerada uma cascata de elétrons de baixa energia. Estes elétrons não possuem energia suficiente para prosseguir ionizando os átomos do alvo mas conseguem excitar os elétrons das camadas mais externas, os quais retornam ao seu estado normal de energia emitindo radiação infravermelha. Cerca de 99% da energia cinética dos elétrons incidentes é transformada em calor e cerca de 99% da energia cinética dos elétrons incidentes é transformada em calor e cerca de 1% produz radiação.

A produção do calor do anodo no tubo de raios-x aumenta com o aumento da corrente (mAs) no tubo, mas a eficiência na produção de raios-x independe da corrente no tubo, aumentando com energia (kV) do elétron projétil. Para 60kV, somente 0,5% da energia cinética do elétron produz raios-x.

Processamento Radiográfico

A prata metálica tem coloração negra e é responsável pelas áreas escuras que podem ser visualizadas em um filme processado. Neste texto será explicado como os cristais expostos de brometo e iodeto de prata (presentes na emulsão do filme) levam à formação da prata atômica. A energia proveniente dos fótons de raios-x (exposição direta) ou luz (no caso dos chassis com ecrans) fornece aos elétrons dos íons brometo e iodeto energia suficiente para que eles escapem. Este íons se transformam, desta forma, em átomos eletricamente neutros, deixam o cristal e são absorvidos pela gelatina presente na emulsão. Os elétrons liberados, por sua vez, movimentam-se no interior do cristal até encontrarem uma região de imperfeição em sua estrutura, onde serão aprisionados. Esta imperfeição corresponde a uma irregularidade provocada pelo deslocamento dos íons prata ou pode ser artificialmente produzida pelo fabricante de filmes, através da adição de AgS (sulfeto de prata).

O aprisionamento dos elétrons leva à formação de um sítio de sensibilidade no interior do cristal. Sendo eletricamente carregada, esta região passa a atrair os

íons de prata e a formar, conseqüentemente, o átomo de prata. Novos átomos são formados e este acúmulo de átomos de prata passa a ser denominado de centro de

imagem latente. Um mesmo cristal pode apresentar vários destes centros e são

nestes locais que quantidades visíveis de prata metálica serão depositadas durante a revelação. Pelo menos dois átomos de prata devem estar presentes em um centro de imagem latente para que um cristal seja capaz de ser revelado. Quanto mais centros de imagem latente estiverem presentes, maior a probabilidade de os cristais serem revelados.

IMAGEM LATENT E

IMAGEM LATENTE

IMAGEM INVISÍVEL PROCESSAMENTO IMAGEM VISÍVEL

CRISTAL Br - _Ag+ _I -RAIOS X e -e -e -e -e

-IMAGEM L ATENT E

IMAGEM LATENTE

-Br

_Br

_{/ I}

_I

O revelador converte os cristais com os centros de imagem latente em grânulos metálicos de prata sólidos, negros e que podem ser visualizados. O fixador, por outro lado, remove os cristais halogenados de prata não-expostos ou subrevelados, tornado o filme claro nas áreas onde não houve exposição.

O processamento do filme envolve os seguintes procedimentos: 1. Revelação

2. Lavagem Intermediária (processamento manual) 3. Fixação

4. Lavagem final 5. Secagem

Solução Reveladora

Os elétrons das soluções reveladoras são conduzidos para o interior dos cristais halogenados de prata e reduzem (adicionam um elétron) os íons prata dos cristais expostos à prata metálica negra (Ag+_+e-_{= Ag}0_{). O cristal inteiro é revelado,}

função dos átomos de prata presentes neste centro seja acelerar a redução dos íons prata pela solução reveladora. A prata presente em um cristal que não possui centro de imagem latente pode ser reduzida pelo revelador, porém muito vagarosamente e, como é do conhecimento de todos, o tempo é fundamental no processamento radiográfico.

Quando um filme exposto é revelado, o revelador inicialmente não tem efeito visível. Após esta fase inicial, observa-se um aumento da densidade, rapidamente no começo e depois mais lentamente. Todos os cristais expostos são revelados (reduzidos à prata metálica negra) e posteriormente os cristais não-expostos também são reduzidos. A revelação destes últimos origina o velamento químico do filme radiográfico. Entretanto, é preciso salientar que filmes muito escuros normalmente são resultantes de uma superexposição e não de uma superrevelação. Isto ocorre porque filmes superexpostos possuem centros de imagem latente mais amplos e mais eficazes, o que explica o fato de tais filmes adquirirem densidade aceitável em um período de tempo mais curto. Não se deve deixar de mencionar, no entanto, que a superexposição leva a um aumento desnecessário da dose de radiação recebida pelo paciente.

Uma solução reveladora contém cinco elementos, sendo todos dissolvidos em água: redutor, ativador, restringente, preservativo e endurecedor.

Revelador

Hidroquinona redutor lento Elon (metol) redutor rápido Carbonato de sódio alcalinizante Brometo de potássio restringente Sulfito de sódio anti-oxidante Glutaraldeído endurecedor Água destilada veículo

Redutor

Os elétrons dos agentes reveladores são conduzidos para o interior dos cristais halogenados de prata e reduzem os íons prata em grânulos sólidos de prata metálica.

O elon, metol ou phenidone formam tons de cinza na imagem, têm ação rápida, e sofrem pouca influência da temperatura.

A hidroquinona, por outro lado, forma os tons pretos na radiografia, tem ação lenta e sofre muita influência da temperatura.

Ativador ou Alcalinizante

Os reveladores são ativos somente em meio com pH básico, geralmente em torno de 10. Este pH só é atingido com a adição de compostos alcalinizantes (básicos) como o carbonato de sódio e o hidróxido de sódio. Os ativadores também intumescem a gelatina para que os redutores possam se difundir mais rapidamente pela emulsão e, conseqüentemente, atingir os cristais expostos.

Preservativo ou anti-oxidante

A solução reveladora geralmente possui um antioxidante ou preservativo (normalmente o sulfito de sódio) para proteger os reveladores da oxidação promovida pelo ar atmosférico e, portanto, aumentar sua vida útil. Os preservativos também reagem com os produtos da oxidação, visando reduzir sua atividade.

Restringente

O brometo de potássio é acrescido à solução reveladora para evitar a revelação dos cristais halogenados de prata não-expostos. Conseqüentemente, o restringente age como um agente anti-velamento.

Endurecedor

O glutaraldeído é usado como endurecedor para prolongar o intumescimento da emulsão. Este procedimento é necessário no processamento automático, devido ao fato de o filme ser transportado por um sistema de rolos.

Após a revelação, a gelatina da emulsão intumesce e torna-se saturada com o revelador. Neste momento, o filme é lavado em água por 30 segundos, agitado e colocado no fixador. A lavagem intermediária dilui o revelador e diminui o processo de revelação. Também é responsável por remover o ativador básico para que não ocorra neutralização do fixador que, por sua vez, é ácido. Este processo é típico do processamento manual, não sendo utilizado no processamento automático.

Solução Fixadora

A função primária da solução fixadora é dissolver e remover os cristais halogenados de prata não-expostos da emulsão. Esta remoção leva o filme a ficar radiopaco. Se esta remoção não for feita, a imagem resultante será muito escura e imprópria ao diagnóstico. Uma função secundária do fixador é endurecer e contrair a emulsão do filme. A solução fixadora também contém quatro componentes dissolvidos em água: agente clareador (solvente de prata), acidificante (neutralizador), preservativo (anti-oxidante) e endurecedor.

Fixador

Tiossulfato de sódio solvente de prata Tiossulfato de amônio solvente de prata Alúmem de potássio endurecedor Cloreto de alumínio endurecedor Alúmem de cloro anti-oxidante Ácido acético acidificante Água destilada veículo

Agente clareador (solvente de prata)

O tiossulfato de sódio e o tiossulfato de amônia dissolvem os grânulos halogenados de prata não expostos. Eles formam com os íons prata complexos estáveis, solúveis em água e que se difundem pela emulsão. O agente clareador não tem um efeito rápido sobre os grânulos de prata metálicos (expostos) presentes na emulsão do filme, mas a fixação excessiva promove uma perda gradual na densidade do filme porque estes grânulos passam a ser dissolvidos pelo ácido acético presente na solução fixadora.

Acidificante (neutralizador)

O ácido acético é utilizado para manter o pH ácido (de 4 a 4,5) e inativar os agentes reveladores presentes na emulsão do filme, impedindo, desta forma, a revelação dos cristais não-expostos.

Preservativo (anti-oxidante)

O sulfito de sódio constitui o preservativo da solução fixadora, assim como da solução reveladora. Ele previne a oxidação do tiossulfato (agente clareador), que é instável em meio ácido, e se liga a qualquer resto de revelador oxidado que possa ter sido transportado para o fixador e que, eventualmente, possa manchar o filme.

Endurecedor

Os sais de alumínio são os endurecedores mais utilizados. Eles interagem com a gelatina durante a fixação e impedem seu amolecimento durante a lavagem ou secagem, tornando-a, desta forma, mais resistente à abrasão. Uma outra função dos endurecedores é reduzir o intumescimento da emulsão durante a lavagem final para que danos mecânicos sejam evitados e o tempo de secagem seja menor.

Lavagem Final

É muito importante porque promove a remoção do tiossulfato. Se este composto permanecer na emulsão, reagirá com o oxigênio presente no ar e deixará o filme amarelado. É a quantidade de tiossulfato retido na emulsão quem estabelece a vida útil de um filme processado.

Degradação e exaustão

A degradação de uma solução utilizada no processamento refere-se à deterioração que esta substância sofre pela ação do oxigênio do ar, das luzes de segurança, tempo de preparo e quantidade de filmes revelados.

A exaustão, por outro lado, corresponde à perda de função do revelador e do fixador. O primeiro deixa de reduzir os cristais de prata à prata metálica, enquanto os segundos deixam de dissolver os cristais não reduzidos. A exaustão está intimamente relacionada à quantidade de filmes processados na mesma substância.

A característica evidente da degradação de uma solução de processamento é a mudança de cor. Logo após o preparo, o revelador e o fixador são incolores ou levemente amarelados; quando começam a deteriorar, contudo, o revelador torna-se marrom-escuro e o fixador branco-leitoso.