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Radiação Dispersa
Ao se tratar da absorção de raios X e da formação de sombra, dissemos que quando os raios X chocam-se com um objeto, alguns raios passam através do mesmo e alguns são absorvidos. Em outras palavras, está implicito que todos os raios que saem do objeto vieram diretamente do ponto focal (feixe primário) e percorrem pela parte a ser examinada para formar uma imagem bem definida e nítida - e todos os raios que não a penetraram, foram absorvidos e podem deixar de serem considerados. Infelizmente este não é o caso. Algumas das radiações são dispersas em todas as direções pelos átomos do objeto em que se chocam, semelhante à luz dispersa pela neblina. Esta radiação secundária é conhecida por radiação dispersa.
Os raios X podem atuar de diversas maneiras com os átomos do objeto sendo radiografado. Em algumas destas interações, os quanta de raios X são absorvidos e depositam suas energias no material que compõe o objeto. Algumas dão lugar à radiação característica. Em outros casos, os quanta dos raios X passam por uma mudança de direção chamada dispersão. Alguns autores se referem à radiação que emerge de todas as interações como radiação secundária, outros restringem o termo radiação secundária somente à radiação característica.
De qualquer forma, no caso de quanta eliminados do feixe primário através da interação com o tecido a kilovoltagens usadas para radiografia médica, o componente principal que emerge do corpo é a radiação dispersa e não a radiação caracteristica.
Efeito no Contraste do Sujeito
Por causa destas interações o objeto é uma fonte de radiação capaz de expor o filme, mas é inconveniente porque não contribui para a formação da imagem útil. Ao contrário, ele produz uma intensidade de raio X geral que se sobrepõe na imagem aérea. O resultado desta intensidade de revestimento é o de reduzir o contraste do sujeito - isto é, o de diminuir a proporção de intensidades de raio X entre as estruturas vizinhas na imagem aérea.
Fontes de Radiação Dispersa
De maneira geral, a principal fonte de radiação dispersa é a parte do paciente que se irradia. A quantia de radiação dispersa geralmente está relacionada com o volume da matéria irradiada , quanto maior o volume, maior a intensidade de radiação dispersa, os outros fatores continuando os mesmos. Entretanto, porque nossa preocupação pela dispersão vem principalmente de seu efeito indesejado no contraste do sujeito, freqüentemente é melhor saber a proporção da radiação dispersa no feixe que atinge o receptor de imagem (filme) do que sua quantia. Em outras palavras, de modo geral nos interessao conhecer a relação entre as intensidades dispersas e primárias na formação da imagem. No caso das partes do corpo consideradas pesadas, tais como o abdomen, a intensidade de radiação dispersa poder ser 10 ou mais vezes maior do que a radiação primária atenuada. Para um exame do peito, registra-se que a intensidade média de radiação dispersa que chega ao filme é mais ou menos igual à da radiação primária. Entretanto, a proporção da dispersão com relação à radiação primária depende dos relacionamentos entre as estruturas sendo radiografadas. Por exemplo, no caso do peito, a radiação dispersa representa uma porcentagem maior de radiação total abaixo da sombra do coração do que abaixo dos pulmões.
Redução da Radiação Dispersa
Limitação do Feixe - É óbvio que por causa de seu efeito adverso na imagem, procura-se diminuir a radiação dispersa. Desta forma, uma regra muito importante que deve ser lembrada é: o feixe primário deve ser limitado a um tamanho e forma que cubra precisamente a área de interesse diagnóstico. As áreas não irradiadas não podem contribuir para a dispersão, nem para a dosagem do paciente. Para acentuar a importância desta regra, uma regulação federal exige que todos os sistemas de raios X para diagnóstico agora fabricados devem fornecer limitados de feixe positivo (diafragma/colimador). Há diversos tipos de dispositivos que podem ser adicionados ao tubo de raios X com o objetivo delimitar o campo de raio X.
Diafragmas de Abertura - Consistem em lâminas de chumbo com aberturas retangulares, quadradas ou circulares colocadas ne feixe de raios X perto da janela do tubo e são comumente usados em conjunto com um cone ou um dispositivo limitador de feixe de abertura variável.
Cones - São tubos metálicos de várias formas e tamanhos, alguns fornecem campos circulares, enquanto outros fornecem campos retangulares. O comprimento do cone assim como também o tamanho de sua abertura afetará o tamanho do campo de raios X.
Dispositivos Limitadores de Feixe de Abertura Variável - Contêm placas de chumbo ou obturadores que odem ser ajustados para modificar o tamanho do feixe. Em alguns destes dispositivos, o obturador é posicionado manualmente através de botões rotativos indicadores. Atualmente, dispositivos limitadores de feixe estão sendo fabricados com obturadores que são controlados automáticamente através de sensores que ajustam o campo ao tamanho do receptor de imagem (chassis). Em ambos os casos, a limitação de feixe positivo normalmente contém um retículo de fio cruzado, uma fonte de luz, e um espelho para projetar sobre o paciente o centro e o contorno do campo de raio X definido pelos obturadores.
Deve-se mencionar que os dispositivos limitadores de feixe são comumente, mas incorretamente, chamados de colimadores. O colimador é um dispositivo que produz raios que são paralelos entre si. Os raios que emergem destes dispositivos limitadores de feixe não são paralelos, mas sim divergentes.
Dimensões do Campo Projetado - A fim de limitar o feixe primário a um tamanho que irá cobrir exclusivamente a região de interesse diagnóstico, é mutas vezes útil poder calcular as dimensões do campo produzido por um dispositivo limitador de feixe. Para se calcular a largura do campo projetado, use a seguinte fórmula: X = A x B / C , onde: X é a largura do campo projetado no plano do receptor de imagem (filme), A é a distância da fonte ao plano do receptor de imagem, B é a largura da abertura do dispositivo limitador de feixe, e C é a distância entre a fonte e a abertura menor ou de controle do dispositivo limitador de feixe.
Exemplo: Imagine A para uma distância de 105 cm entre a fonte e o filme; B para um cone com 10 cm de diâmetro; e C para uma distância de 30 cm do ponto focal a uma ponta inferior do cone. Usando a fórmula acima, o diâmetro do campo projetado seria: X =105 x 10 / 30 ou seja X = 35 cm.
Vamos considerar outro exemplo, onde é necessário saber a graduação requerida para um dispositivo limitador de feixe de abertura variável. Reformulando a equação teremos: B = X x C / A
Vamos assumir que a largura do campo projetado ao plano do filme, X, seja limitada a 35 cm; a distância entre a fonte e a abertura de controle do dispositivo limitador de feixe, C, seja de 20 cm; e a distância, A, entre a fonte e o filme seja 140 cm. Desta forma a largura da abertura do dispositivo limitador de feixe deve ser de: B = 35 x 20 /140 ou seja B = 5 cm.
De modo simitar, se a largura do campo projetado no plano do filme, X , deve ser limitado a 42 cm, a largura do dispositivo limitador do feixe deve ser de: B = 42 x 20 / 140 , ou seja B = 6 cm.
Estes tipos de cálculos podem ser facilmente verificados através da exposição de um filme e da medida do tamanho do campo produzito pelas especificações escolhidas.
Grades - Como vimos acima, as partes grossas e pesadas do corpo, tais como o abdomen produzem uma proporção muito maior de radiação dispersa do que as partes finas, tal como a mão. Desta forma, quando se radiografa partes pesadas do corpo são necessários outros meios de controlar a radiação dispersa além dos dispositivos limitadores de feixe. Um mecanismo bastante eficaz para este propósito é a grade.
A grade é um dispositivo composto de tiras alternadas de chumbo material espaçador. O material espaçador (fibra ou alumínio) é escolhido para ter baixa absorção de raio X. Estas tiras são envolvidas em capas protetoras para fornecer força e durabilidade. As tiras de chumbo absorgem uma considerável quantia de radiação dispersa oblíquas, isto é, os raios que não percorrem em direção ao feixe primário. Os espaçadores transparentes de raios X permitem a passagem ao filme da maioria dos raios primários.
Índice de Grade - Índice de grade é a relação entre a espessura das tiras de chumbo e a largura dos espaçadores radiotransparentes. Por exemplo, se a espessura da tira de chumbo é 8 vezes maior do que a largura dos espaçadores, o índice de grade é 8:1; se a espessura é 16 vezes maior que a largura, o índice é 16:1; etc. Todos os outros fatores permanecendo constantes, quanto maior for o índice, mais eficientemente absorvida pela grade será a radiação dispersa.
Enfoque e Desenfoque da Grade - As tiras de chumbo podem ser paralelas entre si (grade paralela) ou podem ser progressivamente anguladas de forma que as linhas que extendem de cada tira se convertam a um ponto (grade enfocada). A distância deste ponto de convergência, ou o ponto focal, a grade é chamada de distância focal ou foco radial. O ideal é que o posicionamento do ponto focal do tubo de raio X coincida com o ponto focal da grade, e que o raio central do feixe atravesse o centro da grade. As grades enfocadas comumente têm uma escala focal especificada pelo fabricante; isto é, uma escla de distâncias na qual as grades possam ser satisfatóriamente usadas. Se a grade for usada fora de sua escala focal ocorre o desenfoque. O desenfoque é a diminuição progressiva da intensidade de raio X transmitido conforme as tiras laterais se aproximam da fonte. Isto é causado pelo aumento do desalinhamento do feixe primária em direção às tiras laterais. Comforme a fonte se aproxima, as sombras das tiras de chumbo produzidas pelo feixe primário tornam-se maiores resultando no desenfoque do feixe primário.
Pode-se também causar o desenfoque se o tubo de raio X não for colocado no centro acima da grade ou se o tubo for inclinado lateralmente sobre as tiras de chumbo. Entretanto, dentro de alguns limites, pode-se inclinar o tubo longitudinalmente ao comprimento das tiras sem causar desenfoque porque os raios X permanecem paralelos às tiras de chumbo neste caso. As grades foram designadas a serem instalados nos mecanismos Bucky de forma que as tiras corram paralelas ao comprimento da mesa. Assim, o tubo pode estar inclinado paralelamente de lado a lado da mesa sem produzir o desenfoque da grade.
O desenfoque causado por grade inclinada é um problema muito comum em radiografia de aparelhos portáteis. Por este motivo, são mais comumente usadas para radiografias de aparelhos portáteis grades de baixo índice que oferecem maior possibilidade de ajuste.
As grades paralelas tendem a produzir desenfoque a menos que sejam usadas com filmes pequenos ou a bastante distância do tubo de raios X. As grades cruzadas, entrelaçadas ou tracejadas (essencialmente duas grades lineares uma em cima da outra atravessada por tiras de chumbo) e grades de alto índice requerem cuidadosa colocação do tubo de raio x para evitar desenfoque.
Grades Fixas versus Grades Móveis - Em 1913 o Dr. Gustav Bucky descreveu uma grade fixa cruzada. Com as grades fixas, as sombras das tiras de chumbo são superimpostas na imagem útil. Isto pode muitas vezes ser tolerado quando se usa uma grade com tiras bem finas e uniformemente espaçadas. Nestes casos, as linhas bastantes finas não impedem a claridade da imagem.
O Dr. Hollis E.Potter mostrou que se podeia eliminar a sombra da grade fixa cruzada usando uma grade feita de tiras paralelas as quais durante a exposição pode-se mover em ângulos retos com respeito às tiras. Este movimento borra as linhas da grade e as torna indistingüíveis. O dispositivo que consiste de uma grade e um mecanismo para movê-la chama-se diafragma Potter-Bucky ou simplesmente um "Bucky".
Muitas coisas devem ser consideradas no uso de uma grade móvel. Sua velocidade deve ser tal que o movimento das tiras de chumbo não estejam sincronizadas com os pulsos do equipamento de raio X, ou as tiras aparecerão na imagem. Por outro lado, o movimento deve ser rápido o suficiente para que diversas tiras passem um dado ponto no filme durante a exposição, ou a borrosidade não será suficiente. Para isso, usa-se comumente o mecanismo de movimento alternado que move a grade de um lado para o outro. Não exceda seus índices de focos e produza desenfoque. O tempo de exposição não pode ser muito curto ou a grade não será capaz de se mover o suficiente para evitar produzir listras ou densidade irregular no filme. Estes efeitos surgem das pequenas irregularidades na grade. Um equipamento que contém um diafragma Potter-Bucky deve ser desenhado e mantido para diminuir a vibração e a borrosidade resultante na imagem. Também, por causa do tamanho do equipamento, a distância entre o paciente e o filme deve ser maior quando se usa o diafragma Potter-Bucky, e isto aumenta a borrosidade geométrica da imagem.
Espaçamento entre Linhas - Outro fator que afeta a eficiência da grade em reduzir radiação dispersa é o número de tiras de chumbo ou linhas por centímetro ou polegadas. Este número varia de 20 a 40 ou mais linhas por centímetro dependendo da aplicação e do fabricante. As grades com mutas tiras de chumbo finas por polegadas (100 a mais) são muitas vezes escolhidas para uso fixo porque as tiras mais finas são menos visíveis em radiografia. Na medida em que o número de tiras por polegada aumenta, a absorção pela grade de ambas as radiações (dispersa e primária) aumenta para uma dada espessura de chumbo. Assim, deve-se encontrar um ajuste na espessura do chumbo, no número de tiras e no índice de grade para aperfeiçoar ao máximo as quantidades relativas das radiações dispersa e primária absorvidas pela grade. Através de experimentos feitos com estes fatores, descobriu-se que o peso de uma grade por unidade de superfície é o melhor indicador da eficiência da grade do que o índice de grade.
Efeito na Exposição - A grade absorve grande parte da radiação dispersa e também alguma parte da radiação primária. Assim, ao introduzir uma grade em um exame, deve-se aumentar a exposição para compensar por esta perda se houver necessidade de manter a densidade na radiografia. O aumento necessário na exposição depende da eficiência da grade em absorver radiação dispersa. Quanto maior a eficiência da grade, mais prolongada deve ser a exposição. O aumento no tempo de exposição também depende da proporção entre a radiação dispersa e a primária, isto é, depende da partge do corpo sendo radiografada.
Fendas de Exploração - Antes de abandonar o assunto sobre grades, deve-se mencionar um método de redução de radiação que contém características similares com as da grade: são as montagens de fendas de exploração. Os equipamentos deste tipo procedem a introdução da grade de Bucky. Em sua forma mais simples, tais dispositivos consitem de uma placa de chumbo contendo fendas colocadas acima do paciente e outra na placa parecida colocada entre o paciente e o filme. Durante a exposição, as duas placas são movidas horizontalmente e as fendas alta e baixa correspondentes são mantida emlinha com o ponto focal do tubo de raios X. Este alinhamento permite que toda a radiação primária que emerge do paciente seja usada para a formação da imagem e assim aumenta o contraste do sujeito sem adicional exposição ao paciente. Entretanto, o uso de tais dispositivos necessita de uma maior carga no tubo do que para exposição sem os mesmos.
Espaço de Ar - O uso de ar entre o paciente e o filme durante a exposição é um outro método de se reduzir radiação dispersa. Quando o paciente está perto do filme, muita da radiação dispersa que emerge atinge o filme. Quando o paciente afasta do filme, a proporção de radiação que o atinge é reduzida. Isto resulta do fato de que grande parte da radiação dispersa percorre em direções obliquas ao feixe e não alcança o filme. Na medida em que se aumenta o espala de ar, aumenta-se também a distância que a radiação dispersa percorre e o tamanho da imagem na qual está estendida. Assim a intensidade de radiação dispersa que atinge o filme diminue.
A amplificação da imagen que resulta do uso do espaço de ar tem sido considerada útil em alguns tipos de exames. Entretanto, em estudos convencionais onde o espaço de ar está sendo subustituido por uma grade em vez de ser usado para amplificação, um aumento da distância entre o filme e a fonte é geralmente usada para manter o tamanho da imagem o mais nítido possível e para diminuir a bo0rrosidade. A borrosidade geométrica produzida por uma maior distância entre o objeto e o receptor pelo espaço de ar, pode de alguma forma ser compensada pela melhora do contraste do sujeito devido a menor dispersão.Estas grandes distâncias entre a fonte e o filme faz com que seja necessário aumentar os fatores de exposição. Deve-se lembrar também que em exames que se utiliza espaço de ar a inevitável amplificação pode necessitar um filme de tamenho maior de acordo com o tamanho da imagem.
Compressão - A compressão de uma parte do corpo , por exemplo um abdomem obeso, durante o exame pode aferecer três benefícios:
1. Maior contraste do sujeito. O volume de tecido irradiado diminue quando comprimido e conseqüentemente a proporção de radiação dispersa é reduzida. Isto produz maior contraste do sujeito. A diminuição do volume irradiado é devida principalmente ao deslocamento de tecido para fora do feixe quando se aplica pressão.
2. Reduzida borrosidade devido ao movimento. A parte do corpo tem menos chance de se mover quando comprimida, e desta forma a possibilidade de borrosidade devido ao movimento é reduzida.
3. Reduzida borrosidade geométrica. As estruturas de interesse podem ser comprimidas mais próxima do filme, reduzindo assim a borrosidade geométrica.
Dispersão Invertida - Para a maior parte das radiografias médicas, a parte irradiada do paciente é a principal fonte de radiação dispersa.
Entretanto, deve-se notar que outros materiais no feixe de raio X, tais como a mesa, e o compartimento do filme (chassis), também agem como fontes de radiação dispersa. A radiação que emerge de tais fontes por detrás do plano de imagem pode se dispersar de volta à imagem. Isto é algumas vezes referido como dispersão invertida. A maneira mais eficaz de se reduzir dispersão invertida é através da limitação do tamanho do feixe de raio X de maneira que não exceda a área do filme. Além disso, muitos chassis contêm revestimento de lâmina de chumbo para prevenir que a dispersão invertida atinja o filme.
Rebaixamento - Devido também à forma de algumas partes do corpo tais como crâneo, o ombro, ou o abdomen, uma porção do feixe de raios X pode se extender além das bordas da parte do corpo sendo examinada . A intensidade desta porção do feixe é alta em relação às áreas vizinhas onde ela foi parcialmente absorvida no corpo. Assim, considerável quantia de radiação dispersa pode ser gerada na superfície da mesa e em outro material irradiado pelo feixe não atenuado. Esta radiação dispersa, algumas vezes referida como "rebaixamento" reduz o contraste do sujeito em toda a periferia da parte do corpo. (Também reduz o contraste da imagem através do aumento da densidade fotográfica nesta área do filme ao ombro da curva característica onde o contraste de filme é baixo. O efeito da densidade no contraste de filme será tratado com mais detalhes no ítem Resposta do Filme. Este problema pode ser diminuido com a colocação de material de proteção, tal como uma placa de chumbo na parte do corpo para absorber o feixe de raios X direto.
Radiação Extra Focal - Por cauca de semelhante comportamento com a radiação dispersa, iremos tratar rapidamente, neste capítulo, da radiação extra focal. A radiação estra focal ou de haste é a radiação X emitida de qualquer parte do tubo de raio X que não o ponto focal. Ela não emerge da interação do feixe primário com a matéria como a dispersão, mas sim de elétrons dispersos e inadequadamente enfocados que se interagem com o material fora do ponto focal. Porque os raios X produzidos por estes elétrons irradiam em todas direções, eles se extendem além dos limites do feixe e tendem a adicionar uma intensidade global à imagem aérea ou distribuição das intensidades de raios X que emergem do objeto radiografado. Da mesma forma como no caso de dispersão, a adição desta intensidade sobreposta reduz os índices de intensidade entre as várias partes da imagem aérea diminuindo desta forma o contraste do sujeito. Se não for controlada, a radiação emitida pode chegar até 25 por dneto da radiação emitida do tubo de raio X. Há dois métodos de reduzir a radiação extra focal: um é a inserção de um diafragma de abertuda o mais próximo possível do ponto focal. O outro método é o uso de um tubo com um alvo cirular feito de uma liga de tungstênio alojado em um ânodo de grafite. Por causa do baixo número atômico do carbono, a energia de raios X gerada pelos elétrons extra focais que se chocam com o ânodo de carbono é baixa. Porque a superfície do grafite é aspera, a maioria desta radiação X suave é absorvida nas irregularidades da superfície e o restante na janela do tubo de raios X.
Medidas de Segurança - Um dos aspectos mais importantes a serem considerados no departamento de radiologia é a proteção dos funcionários e pacientes contra os perigos da radiação X e de choque elétrico. Métodos para reduzir a exposição desnecessária do paciente através de limitador de feixe e de filtração adequada foi mencionado neste capítulo e ítem sobre Radioproteção.
É essencial que os usuários de equipamentos de raios X sejam bem informados nesta área, para sua própria segurança e para a segurança dos outros.
Informações sobre os regulamentos de segurança podem ser obtidas de agências federais tais como o Bureau of Radiologial Health, Rockville, Maryland 20857 e de departamentos de saúde local e estadual.
Há também várias publicações sobre este assunto de organizações tais como:
American College of Radiology - 20 North Wacker Drive - Chicago, Illinois 60606 , U.S.A.
International Commission on Radiation Units and Measurements
The National Council on Radiation Protection and Measurements - 7910 Woodmont Avenue - Washington, D.C. 200014 - USA
National Bureau of Standards - Washington, D.C.
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