A ciência por trás do preto e branco do raio-x

Quando se pensa em exames de imagem, provavelmente o que primeiro surge à mente é o exame de raio-X, aquele em que as imagens do corpo humano são em preto e branco, e é possível ver ossos, órgãos ou até mesmo objetos estranhos dentro do organismo. 

O raio-X, ou radiografia, faz parte do dia a dia da rotina médica e está presente em clínicas especializadas, hospitais, prontos-socorros, etc. Mas já se perguntou o porquê das imagens geradas terem essa coloração específica? Afinal, por que em alguns pontos tem uma região mais clara e em outros mais escura?

Para que uma imagem de raio-X seja formada, é preciso um equipamento específico que consiga gerar certos raios invisíveis, conhecidos como feixes de radiação ionizante. Essa radiação tem a capacidade de atravessar o corpo humano, mas não atravessa tudo da mesma forma. E para que tudo isso aconteça, o papel principal está no chamado tubo de raio-X, que fica dentro do cabeçote do aparelho.

A formação das imagens 

O cabeçote é a parte do aparelho que é possível visualizar por fora, é como uma “caixa” de onde os raios-X saem. Dentro dele está o coração do sistema: o tubo de raio-X, responsável por gerar os feixes. O tubo é um tipo especial de ampola de vidro que contém um vácuo, ou seja, não existe ar lá dentro, assim como no espaço. Essa característica é importante, porque os elétrons precisam se mover com liberdade entre dois componentes principais: o cátodo e o ânodo.

O cátodo é o principal, uma vez que é lá onde tudo começa. Este componente possui um filamento que funciona como as antigas lâmpadas que existiam nas casas, e quando aquecido começa a liberar elétrons por meio de um processo chamado “emissão termiônica”. Quanto mais aquecido o filamento estiver, maior será o número de elétrons liberado.

Do outro lado do tubo está o outro componente, o ânodo, a parte positiva do cabeçote. Por ser a parte positiva, ele atrai os elétrons que saem do cátodo, e esses elétrons são acelerados por uma diferença de potencial elétrico (DDP) muito alta, capaz de atingir milhares de volts. Quando os elétrons atravessam esse espaço que existe entre o cátodo e o ânodo eles colidem com o chamado “alvo”, que geralmente é constituído de uma placa de tungstênio, sendo frenados, como se batessem em uma parede. 

Na colisão a maior parte da energia vira calor (cerca de 99%), e apenas uma pequena parte (cerca de 1%) se transforma em raio-X. Essa característica do processo determina que o ânodo precisa ser feito de um material muito resistente a variações de temperatura, como o tungstênio, por ser aquecido e, quando necessário, resfriado com óleo ou água.

Depois que os raios-X são gerados, eles saem do tubo por uma janela no cabeçote. Antes de chegar ao paciente, o feixe ainda passa por colimadores, responsáveis por limitar a área irradiada, como se fossem uma moldura que direciona exatamente onde o feixe deve atingir. Isso ajuda a proteger as outras partes do corpo do paciente que não precisam ser expostas à radiação.

Após a saída do tubo, os raios-X chegam ao paciente. O feixe de radiação ionizante irá interagir com o corpo do indivíduo, e acontece a atenuação da radiação. Isso significa que, ao atravessar o corpo, os raios-X perdem parte da sua energia, dependendo do tipo de tecido que encontram pelo caminho, e essa é a essência para as imagens terem diferentes colorações.

Por exemplo:

• Ossos: mais densos e com maior concentração de cálcio, absorvem mais radiação, ou seja, menos raios-X passam por ele e chegam ao detector. Isso faz com que ele apareça mais claro na imagem, muitas vezes quase branco.
   
• Tecidos moles (como músculos e órgãos): absorvem uma parte intermediária da radiação e uma quantidade razoável de raios-X passa por eles. Sendo assim, aparecem em tons de cinza.
   
• Gases (como o ar dentro dos pulmões): absorvem muito pouco. A maioria dos raios-X passa direto por essas regiões e atinge o detector com força total, por isso, essas partes aparecem bem escuras ou até pretas na imagem.

Diego Souza é graduando de Física Médica na Universidade Federal de Uberlândia (UFU).

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