Tecnologia médica

Como funcionam os raios X?

Como funcionam os raios X?


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É provável que você tenha feito um raio-X em algum momento da sua vida, mas você sabia que essa tecnologia para salvar vidas foi inventada por acidente? O físico alemão Wilhelm Roentgen descobriu a tecnologia enquanto fazia experimentos com feixes de elétrons e tubos de descarga de gás - você sabe, como todo mundo faz ...

Descoberta inicial

Ao realizar esses testes, ele notou que uma tela fluorescente em seu laboratório começou a brilhar em verde enquanto os feixes de elétrons funcionavam. Isso não era surpreendente por si só, mas a tela de Roentgen era protegida por papelão pesado, que ele pensou que bloquearia a radiação.

A parte interessante dessa descoberta foi que o aspecto inicial da descoberta de Roentgen era simplesmente a existência de algum tipo de radiação penetrante, mas ao tentar descobrir o que estava acontecendo, ele realmente colocou a mão entre a tela e o feixe de elétrons. Isso criou uma imagem dos ossos dentro de sua mão na tela, revelando o uso perfeito do raio-X imediatamente após sua descoberta.

Esta dupla descoberta marcou indiscutivelmente um dos avanços médicos mais importantes de toda a história humana. Ele deu aos profissionais a capacidade de ver doenças dentro do corpo humano sem cirurgia invasiva. Até permitiu que vissem os tecidos moles com pequenas modificações.

Ninguém questiona que os raios X são importantes para a medicina moderna, mas a maioria das pessoas não tem uma grande ideia do que realmente está acontecendo quando você faz um.

Como funcionam os raios X

Você pode pensar nos raios X como raios de luz. Ambos são energia eletromagnética transportada em ondas por fótons. A única diferença principal entre esses tipos de raios é o nível de energia, ou comprimento de onda, dos raios.

Temos a capacidade de detectar raios de luz nos comprimentos de onda da luz visível, mas comprimentos de onda mais curtos ou mais longos ficam fora de nosso espectro visível. Os raios X são ondas de energia mais alta e as ondas de rádio são ondas de energia mais baixa, mais longas.

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Os raios X são produzidos pelo movimento dos elétrons dentro dos átomos. O nível específico de energia de um dado raio-X depende da distância que o elétron caiu entre os orbitais de um átomo.

Quando um determinado fóton colide com outro átomo, o átomo pode absorver a energia do fóton e impulsionar um elétron para um nível superior. Nesse caso, a energia do fóton deve corresponder à diferença de energia entre os dois elétrons. Se isso não ocorrer, o fóton não poderá se deslocar entre os orbitais.

Essa funcionalidade significa que, conforme os fótons dos raios X passam pelo corpo, os átomos de cada tecido absorvem ou reagem aos fótons de maneira diferente.

Os tecidos moles em seu corpo são compostos de átomos menores, então eles não absorvem bem os raios X devido à alta energia dos fótons. Por outro lado, os átomos de cálcio dos ossos são muito maiores, então eles absorvem os fótons de raios-X e, portanto, resultam em uma visão diferente na imagem de raios-X.

Máquinas de raio x

Dentro das máquinas de raios-X, há um par de eletrodos, um ânodo e um cátodo, dentro de um tubo de vácuo, geralmente feito de vidro. O cátodo é geralmente um filamento aquecido e o ânodo é um disco plano feito de tungstênio. Conforme o cátodo sobe, os elétrons jorram do filamento e chegam ao ânodo.

A diferença de tensão entre o ânodo e o cátodo é muito alta, o que permite que os elétrons viajem pelo ar em alta velocidade. À medida que esses elétrons viajam pelo tubo em um ritmo tão alto e atingem os átomos de tungstênio do ânodo, eles soltam os elétrons nos orbitais inferiores dos átomos. À medida que os elétrons caem de orbitais superiores para esses níveis de energia mais baixos, a energia extra é liberada como um fóton. Como essa queda é grande, ela libera um fóton de alta energia ou um raio-X.

É assim que os raios X normais são produzidos e funcionam, mas nos casos em que tecidos moles, como órgãos humanos, precisam ser examinados, é necessário adicionar meios de contraste. Os meios de contraste são líquidos que absorvem os raios X e se acumulam nos tecidos moles. Para examinar os vasos sanguíneos, os médicos injetam esta mídia nas veias. Muitas vezes, nesses casos de visualização de tecidos moles, os médicos também usam fluoroscópios para ver a imagem em tempo real e podem até capturar vídeos usando esses dispositivos.

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Para coletar a imagem real de um extra, os médicos usam um filme ou sensor do outro lado do paciente. Esses filmes funcionam quase idênticos aos filmes fotográficos normais e os sensores são particularmente sensíveis aos raios-X.

Por meio de todas essas imagens, os médicos podem deduzir uma grande variedade de dados médicos importantes a partir de raios-X.

Mesmo com a importância dos raios X, eles ainda podem ser perigosos em altas doses, pois são uma forma de radiação ionizante. Isso significa que, quando um raio-X atinge um átomo, ele pode, na verdade, eliminar os elétrons para formar um íon ou um átomo eletricamente carregado. Os elétrons livres então colidem com outros átomos para criar mais íons. Os íons podem causar reações químicas não naturais dentro do corpo, resultando em mutações no DNA do paciente. Essa mutação pode então se tornar cancerosa.

É por esse motivo que os médicos usam os raios X com moderação, ou pelo menos os usam apenas quando absolutamente necessário. Em doses baixas, os raios X não são nada a temer e podem ser uma tecnologia médica que salva vidas na era moderna.

Alternativas aos raios-x

Se você não quiser fazer um raio-X porque está preocupado com os efeitos potencialmente prejudiciais, existem poucas soluções. Em muitos casos, os ultrassons podem funcionar para examinar quaisquer doenças sob a pele, mas nem sempre.

O ultrassom, também conhecido como ultrassonografia, é essencialmente sua melhor opção ao tentar evitar os raios-x. Essas técnicas de imagem funcionam enviando ondas sonoras com frequências mais altas do que as audíveis através de seu corpo. Corpos escaneados não são afetados de forma alguma por essas ondas sonoras, o que é um grande benefício.

A máquina de ultrassom, em seguida, escuta as mudanças na onda sonora, bem como monitora várias taxas de retorno para criar uma imagem ao vivo do que está por baixo.


Assista o vídeo: Aula 2 - Física das radiações - Como os raios X são produzidos? (Pode 2022).