Radiação

Cinco anos depois do vazamento de Fukushima.

Radiações são ondas eletromagnéticas ou partículas que se propagam com uma determinada velocidade. Contêm energia, carga eléctrica e magnética. Podem ser geradas por fontes naturais ou por dispositivos construídos pelo homem. Possuem energia variável desde valores pequenos até muito elevados.
As radiações electromagnéticas mais conhecidas são: luz, microondas, ondas de rádio, radar, laser, raios X e radiação gama. As radiações sob a forma de partículas, com massa, carga eléctrica, carga magnética mais comuns são os feixes de elétrons, os feixes de prótrons, radiação beta, radiação alfa.

Tipos de Radiação

Dependendo da quantidade de energia, uma radiação pode ser descrita como não ionizante ou ionizante.
Radiações não ionizante possuem relativamente baixa energia. De fato, radiações não ionizantes estão sempre a nossa volta. Ondas eletromagnéticas como a luz, calor e ondas de rádio são formas comuns de radiações não ionizantes. Sem radiações não ionizantes, nós não poderíamos apreciar um programa de TV em nossos lares ou cozinhar em nosso forno de microondas.
Altos níveis de energia, radiações ionizantes, são originadas do núcleo de átomos, podem alterar o estado físico de um átomo e causar a perda de elétrons, tornando-os eletricamente carregados. Este processo chama-se "ionização".

Um átomo pode se tornar ionizado quando a radiação colide com um de seus elétrons. Se essa colisão ocorrer com muita violência, o elétron pode ser arrancado do átomo. Após a perda do elétron, o átomo deixa de ser neutro, pois com um elétron a menos, o número de prótons é maior. O átomo torna-se um "íon positivo".

Estabilidade do Núcleo Atômico

A tendência dos isótopos dos núcleos atômicos é atingir a estabilidade. Se um isótopo estiver numa configuração instável, com muita energia ou com muitos nêutrons, por exemplo, ele emitirá radiação para atingir um estado estável. Um átomo pode liberar energia e se estabilizar por meio de uma das seguintes formas:
* emissão de partículas do seu núcleo;
* emissão de fótons de alta freqüência.
* O processo no qual um átomo espontaneamente libera energia de seu núcleo é chamado de "decaimento radioativo".
* Quando algo decai na natureza, como a morte de uma planta, ocorrem trocas de um estado complexo (a planta) para um estado simples (o solo). A idéia é a mesma para um átomo instável. Por emissão de partículas ou de energia do núcleo, um átomo instável troca, ou decai, para uma forma mais simples. Por exemplo, um isótopo radioativo de urânio, o 238, decai até se tornar chumbo 206. Chumbo 206 é um isótopo estável, com um núcleo estável. Urânio instável pode, eventualmente, se tornar um isótopo estável de chumbo.

Radiação Ionizante

Energia e partículas emitidas de núcleos instáveis são capazes de causar ionização. Quando um núcleo instável emite partículas, as partículas são, tipicamente, na forma de partículas alfa, partículas beta ou nêutrons. No caso da emissão de energia, a emissão se faz por uma forma de onda eletromagnética muito semelhante aos raios-x : os raios gama.
Radiações Ionizantes Alfa (a), Beta (ß) e Gama (?)

Radiação Alfa (a)

As partículas Alfa são constituídas por 2 prótons e 2 nêutrons, isto é, o núcleo de átomo de hélio (He). Quando o núcleo as emite, perde 2 prótons e 2 nêutrons.
Sobre as emissões alfa, foi enunciada por Soddy, em 1911, a chamada primeira lei da Radioatividade:
Quando um radionuclídeo emite uma partícula Alfa, seu número de massa diminui 4 unidades e, seu número atômico, diminui 2 unidades.
X -----> alfa(2p e 2n) + Y(sem 2p e 2n)

Ao perder 2 prótons o radionuclídeo X se transforma no radionuclídeo Y com número atômico igual a (Y = X - 2)
As partículas Alfa, por terem massa e carga elétrica relativamente maior, podem ser facilmente detidas, até mesmo por uma folha de papel (veja a figura a seguir); elas em geral não conseguem ultrapassar as camadas externas de células mortas da pele de uma pessoa, sendo assim praticamente inofensivas. Entretanto podem ocasionalmente, penetrar no organismo através de um ferimento ou por aspiração, provocando, nesse caso lesões graves. Têm baixa velocidade comparada a velocidade da luz (20 000 km/s).

Radiação Beta (ß)

As partículas Beta são elétrons emitidos pelo núcleo de um átomo instável. Em núcleos instáveis betaemissores, um nêutron pode se decompor em um próton, um elétron e um antineutrino permanece no núcleo, um elétron (partícula Beta) e um antineutrino são emitidos.
Assim, ao emitir uma partícula Beta, o núcleo tem a diminuição de um nêutron e o aumento de um próton. Desse modo, o número de massa permanece constante.
A segunda lei da radioatividade, enunciada por Soddy, Fajjans e Russel, em 1913, diz:
Quando um radionuclídeo emite uma partícula beta, seu número de massa permanece constante e seu número atômico aumenta 1 unidade X -----> beta(1e) + antineutrino + Y(com 1p a mais)

Ao ganhar 1 próton o radionuclídeo X se transforma no radionuclídeo Y com número atômico igual a (Y = X + 1)
As partículas Beta são capazes de penetrar cerca de um centímetro nos tecidos(veja a figura a seguir), ocasionando danos à pele, mas não aos órgãos internos, a não ser que sejam ingeridas ou aspiradas. Têm alta velocidade, aproximadamente 270 000 km/s.

Radiação Gama (?)

Ao contrário das radiações Alfa e Beta, que são constituídas por partículas, a radiação gama é formada por ondas eletromagnéticas emitidas por núcleos instáveis logo em seguida à emissão de uma partícula Alfa ou Beta.
O Césio-137 ao emitir uma partícula Beta, seus núcleos se transformam em Bário-137. No entanto, pode acontecer de, mesmo com a emissão, o núcleo resultante não eliminar toda a energia de que precisaria para se estabilizar. A emissão de uma onda eletromagnética (radiação gama) ajuda um núcleo instável a se estabilizar.
É importante dizer que, das várias ondas eletromagnéticas (radiação gama, raios-X, microondas, luz visível, etc), apenas os raios gama são emitidos pelos núcleos atômicos.
As radiações Alfa, Beta e Gama possuem diferentes poderes de penetração, isto é, diferentes capacidades para atravessar os materiais.
Assim como os raios-X os raios gama são extremamente penetrantes, sendo detido somente por uma parede de concreto ou metal (veja a figura a seguir). Têm altíssima velocidade que se igual à velocidade da luz (300 000 km/s).

Raios-X

Os raios-X que não vêm do centro dos átomos, como os raios Gama. Para obter-se raios-X, uma máquina acelera elétrons e os faz colidir contra uma placa de chumbo, ou outro material. Na colisão, os elétrons perdem a energia cinética, ocorrendo uma transformação em calor (quase a totalidade) e um pouco de raios-X.
Estes raios interessantes atravessam corpos que, para a luz habitual, são opacos. O expoente de absorção deles é proporcional à densidade da substância. Por isso, com o auxílio dos raios X é possível obter uma fotografia dos órgãos internos do homem. Nestas fotografias, distinguem-se bem os ossos do esqueleto e detectam-se diferentes deformações dos tecidos brandos.
A grande capacidade de penetração dos raios X e as suas outras particularidades estão ligadas ao fato de eles terem um comprimento de onda muito pequeno.

Aplicações

A radiação ionizante tornou-se há muitos anos parte integrante da vida do homem. Sua aplicação se dá na área da medicina até às armas bélicas, contudo, sua utilidade é indiscutível. Atualmente, por exemplo a sua utilização em alguns exames de diagnóstico médico, através da aplicação controlada da radiação ionizante (a radiografia é mais comum), é uma metodologia de extremo auxílio. Porém os efeitos da radiação não podem ser considerados inócuos, a sua interação com os seres vivos pode levar a teratogenias e até a morte. Os riscos e os benefícios devem ser ponderados. A radiação é um risco e deve ser usada de acordo com os seus benefícios.

a)Saúde

Radioterapia

Consiste na utilização da radiação gama, raios X ou feixes de eléctrons para o tratamento de tumores, eliminando células cancerígenas e impedindo o seu crescimento. O tratamento consiste na aplicação programada de doses elevadas de radiação, com a finalidade de atingir as células cancerígenas, causando o menor dano possível aos tecidos sãos intermediários ou adjacentes.

Braquiterapia

Trata-se de radioterapia localizada para tipos específicos de tumores e em locais específicos do corpo humano. Para isso são utilizadas fontes radioativas emissoras de radiação gama de baixa e média energia, encapsuladas em aço inox ou em platina, com atividade da ordem das dezenas de Curies. A principal vantagem é devido à proximidade da fonte radioativa afeta mais precisamente as células cancerígenas e danifica menos os tecidos e órgãos próximos.

Aplicadores

São fontes radioativas de emissão beta distribuídas numa superfície , cuja geometria depende do objetivo do aplicador. Muito usado em aplicadores dermatológicos e oftalmológicos. O princípio de operação é a aceleração do processo de cicatrização de tecidos submetidos a cirurgias, evitando sangramentos e quelóides, de modo semelhante a uma cauterização superficial. A atividade das fontes radioativas é baixa e não oferece risco de acidente significativo sob o ponto de vista radiológico. O importante é o controle do tempo de aplicação no tratamento, a manutenção da sua integridade física e armazenamento adequado dos aplicadores.

Radioisótopos

Existem terapias medicamentosas que contêm radiosiótopos que são administrados ao paciente por meio de ingestão ou injeção, com a garantia da sua deposição preferencial em determinado órgão ou tecido do corpo humano. Por exemplo, isótopos de iodo para o tratamento do cancro na tiróide.

b)Diagnóstico:

Radiografia

A radiografia é uma imagem obtida, por um feixe de raios X ou raios gama que atravessa a região de estudo e interage com uma emulsão fotográfica ou tela fluorescente. Existe uma grande variedade de tipos, tamanhos e técnicas radiográficas. As doses absorvidas de radiação dependem do tipo de radiografia. Como existe a acumulação da radiação ionizante não se devem tirar radiografias sem necessidade e, principalmente, com equipamentos fora dos padrões de operação. O risco de dano é maior para o operador, que executa rotineiramente muitas radiografias por dia. Para evitar exposição desnecessária, deve-se ficar o mais distante possível, no momento do disparo do feixe ou protegido por um biombo com blindagem de chumbo.

Tomografia

O princípio da tomografia consiste em ligar um tubo de raios X a um filme radiográfico por um braço rígido que gira ao redor de um determinado ponto, situado num plano paralelo à película. Assim, durante a rotação do braço, produz-se a translação simultânea do foco (alvo) e do filme. Obtém-se imagens de planos de cortes sucessivos, como se observássemos fatias seccionadas, por exemplo, do cérebro. Não apresenta riscos de acidente pois é operada por electricidade, e o nível de exposição à radiação é similar. Não se devem realizar exames tomográficos sem necessidade, devido à acumulação de dose de radiação.

Mamografia

Atualmente a mamografia é um instrumento que auxilia na prevenção e na redução de mortes por câncer de mama. Como o tecido da mama é difícil de ser examinado com o uso de radiação penetrante, devido às pequenas diferenças de densidade e textura de seus componentes como o tecido adiposo e fibroglandular, a mamografia possibilita somente suspeitar e não diagnosticar um tumor maligno. O diagnóstico é complementado pelo uso da biópsia e ultrasonografia. Com estas técnicas, permite-se a detecção precoce em pacientes assintomáticas e imagens de melhor definição em pacientes sintomáticas. A imagem é obtida com o uso de um feixe de raios X de baixa energia, produzidos em tubos especiais, após a mama ser comprimida entre duas placas. O risco associado à exposição à radiação é mínimo, principalmente quando comparado com o benefício obtido.

Mapeamento com radiofármacos

O uso de marcadores é comum. O marcador radioactivo tem o objetivo de, como o nome mesmo diz, marcar moléculas de substâncias que se incorporam ou são metabolizadas pelo organismo do homem, de uma planta ou animal. Por exemplo, o iodo-131 é usado para seguir o comportamento do iodo -127, estável, no percurso de uma reacção química in vitro ou no organismo. Nestes exames, a irradiação da pessoa é inevitável, mas deve-se ter em atenção para que esta seja a menor possível.

Referências Bibliográficas

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Portela, F.; Lichtenthäler Filho, R. Energia Nuclear. Acessado em 10.12.03. Disponível em: http//www.nuclear2000.hpg.com.br
Alvarenga, A. V. C. R. Radioatividade. Acessado em 10.12.03. Disponível em: http://br.geocities.com/radioativa_br/
Cardoso, Eliezer de Moura, Aplicações da Energia Nuclear- Apostila educativa, Comissão Nacional de Energia Nuclear, 1999
Cardoso, Eliezer de Moura, Radioatividade - Apostila educativa, Comissão Nacional de Energia Nuclear, 1999

DISPONEVEL 29/3/2011 EM <<<>>> http://www.fiocruz.br/biosseguranca/Bis/lab_virtual/radiacao.html