Você já se perguntou como é possível “fotografar” os nossos ossos?

Esse processo se dá através de um exame chamado Radiografia, ou simplesmente Raio-X.

Raio X da Cabeça

O que são os Raios-X?

Os raios-X são ondas eletromagnéticas de alta energia. Seu comprimento de onda (λ) é da ordem de 10-10 ~ 10-12 m e sua frequência da ordem de 1016 ~ 1018 Hz. Devido ao seu pequeno comprimento de onda, os Raios X são capazes de penetrar na matéria, o que possibilita sua utilização no estudo do corpo humano.

Espectro Eletromagnético

Para se produzir os Raios-X é preciso liberar energia no choque de elétrons de alta energia cinética contra uma placa de metal.

Animação do Raio Gamma
Animação do Raio Gamma

Este procedimento se dá com a utilização de um tubo de vidro, onde se fez vácuo, contendo dois eletrodos: um ânodo (pólo positivo) e um cátodo (pólo negativo). O cátodo consiste num filamento de tungstênio muito fino que esquenta com a passagem de uma corrente elétrica de alta voltagem. Isto faz com que os elétrons do tungstênio tenham energia térmica suficiente para abandonar o cátodo. Devido a alta voltagem, cria-se uma diferença de potencial entre os eletrodos, o que faz com que os elétrons emitidos pelo filamento de tungstênio sejam acelerados em direção ao ânodo (pólo positivo).

A energia cinética dos elétrons depende da voltagem estabelecida entre os eletrodos: quanto mais alta a voltagem maior a energia cinética. O ânodo está revestido por tungstênio e funciona como um alvo para os elétrons. No choque com o alvo de tungstênio a maioria da energia cinética dos elétrons é transformada em calor mas, uma pequena parte produz Raios-X.

Como é a interação do raio-X com a matéria?

Para obter imagens através dos Raios–X, duas interações com a matéria são importantes: o efeito fotoelétrico e o efeito Compton. 

O efeito fotoelétrico ocorre quando um fóton de Raio-X choca-se com um elétron de um átomo e desloca-o de sua camada orbital. Com a perda do elétron, o átomo fica positivamente ionizado, isto é, com carga positiva. Nesta situação, toda a energia do fóton de Raio-X é utilizada para deslocar o elétron.

Já no efeito Compton o fóton aproxima-se do átomo, choca-se com um elétron orbital, pode ou não arrancá-lo dessa camada, dependendo da energia envolvida, mas o que é fundamental: não cede toda a sua energia e neste caso o fóton do Raio-x é desviado de sua trajetória. Nesta nova trajetória ele pode interagir com outros átomos e sofrer, de novo, desvio de sua trajetória. No final, a trajetória deste fóton não é retilínea.

Como é obtida a imagem de Raio-X

O feixe de Raios-X vai atravessar o objeto que, no nosso caso, é o corpo do paciente. De acordo com as densidades das diversas estruturas que forem atravessadas pelo Raio-X, haverá maior ou menor absorção destes raios, gerando uma imagem.

O que resulta após a interação dos Raios-X com o paciente é que sensibilizará o filme radiográfico. Este filme é composto de sais de prata AgBr - brometo de prata e AgI - iodeto de prata. Quando sensibilizado por um fóton de Raio-X ou pela luz visível, o cátion de prata (íon positivo) acaba sendo neutralizado e vira metal Ag0, e escurece. Por outro lado, o sal de prata que não foi sensibilizado pelo Raio-X ou pela luz fica transparente.

É importante saber que as diferenças de densidade determinam as características radiológicas dos diferentes materiais e estruturas. Temos então, em ordem crescente, cinco densidades radiológicas básicas: ar, gordura, água, cálcio e metal.

Quais os efeitos biológicos do raio-X?

No início da descoberta dos Raios-X não eram conhecidos os seus efeitos biológicos e não eram tomados os cuidados de proteção radiológica. O efeito biológico dos Raios-X sobre as células vivas inclui um efeito letal sobre elas. Este efeito é que é utilizado na radioterapia para o controle de tumores e está relacionado especialmente a altas doses de radiação.

Há ainda efeitos comprovados de teratogênese devido a mutações, efeitos sobre os órgãos genitais, olhos, tireóide e medula óssea. O efeito da radiação é cumulativo e pequenas doses são acumuladas ao longo da vida. Por isso, limites de exposição devem ser respeitados e a superexposição deve ser evitada.