CURSO DE CAPACITAÇÃO
AVALIAÇÃO DE PROJETOS BÁSICOS E
EXECUTIVOS DE ENGENHARIA E ARQUITETURA
NO CONTEXTO DO PLANO DE EXPANSÃO DA
RADIOTERAPIA NO SUS
Brasília, 25 a 27 de junho de 2013
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Átomo
Modelo de Rutherford-Bohr
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Radiação
Num sentido amplo, radiação é aquilo que irradia (sai em raios) de algum lugar.
Em física, o termo refere-se usualmente a partículas e campos que se propagam
(transferindo energia) no espaço (preenchido ou não por matéria).
A radiação pode ser de natureza particulada (de partículas) ou ondulatória (de ondas).
A radiação de natureza particulada é caracterizada por sua carga, massa e velocidade:
pode ser carregada ou neutra, leve ou pesada, lenta ou rápida.
Prótons, nêutrons e elétrons ejetados de átomos ou núcleos atômicos são exemplos
de radiação particulada.
A radiação eletromagnética é constituída por campos elétricos e magnéticos variando
no espaço e no tempo. É caracterizada pela amplitude (tamanho) e pela frequência
(ou, alternativamente, pelo comprimento de onda) da oscilação.
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Onda Eletromagnética
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Onda Eletromagnética
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A emissão de radiação e o espectro
eletromagnético 1
• A emissão de radiação pelo
átomo:
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• Essas transições podem
ocorrer entre quaisquer dois
níveis discretos de energia.
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Interação da Radiação Ionizante com a Matéria
Sempre que um feixe de raios X passa por um meio absorvedor como o tecido
humano, uma parte desta energia é transferida para o meio e causará um dano
biológico a esse tecido.
Esta energia depositada por unidade de massa do meio é a dose absorvida.
A interação pode ocorrer de várias maneiras dependendo da energia do feixe e do
material com que ele interage.
Os três modos principais de interação da radiação ionizante (fótons) com a matéria
são:
• Efeito Fotoelétrico;
• Efeito Compton; e
• Produção de Pares.
Na faixa de energia do acelerador (6 MeV) o efeito predominante é o Compton.
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Efeito Fotoelétrico
Acontece quando a radiação transfere sua
energia total para um único elétron orbital
ejetando-o do átomo com velocidade.
O processo de troca de energia pode ser dado
pela equação:
Ec = h.f - Elig ,
sendo:
• Ec a energia cinética;
• h.f a energia do raio X incidente; e
• Elig a energia de ligação do elétron ao seu
orbital.
Este elétron expelido do átomo é denominado
fotoelétron e poderá perder a energia recebida
do fóton, produzindo ionização em outros
átomos
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Efeito Compton
O efeito Compton é a interação da radiação
com um elétron orbital onde parte da
energia incidente é transferida como energia
cinética para o elétron e
o restante é cedida para o fóton espalhado,
levando-se em consideração também a
energia de ligação do elétron.
O fóton espalhado terá uma energia menor e
uma direção diferente da incidente.
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Produção de Pares
A produção de pares ocorre somente quando fótons de energia igual ou superior a
1,02 MeV passam próximos a núcleos de elevado número atômico.
Nesse caso, a radiação interage com o núcleo e desaparece, dando origem a um par
elétron-pósitron com energia cinética em diferente proporção.
O pósitron e o elétron perderão sua energia cinética pela ionização e excitação.
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Radiação: Onda ou partícula ?
•
Em 1900, o alemão Max Planck propõe a idéia da quantização da energia (energia
discretizada em “pacotinhos” denominados quanta  O singular é quantum) ao
detectar uma inconsistência na Teoria da Radiação de Corpo Negro aceita à época.
Em 1918, ele recebeu o Prêmio Nobel de Física por essa ideia.
•
Em 1905, Albert Einstein demonstra que as ideias de Planck estavam corretas ao
descobrir o efeito fotoelétrico. Esse feito rendeu-lhe o Prêmio Nobel de Física de
1921.
•
Em sua teoria, Einstein mostra que a energia de um fóton não depende da
intensidade da radiação como se acreditava, mas sim da frequência da mesma.
•
Em outras palavras, se tivermos duas lâmpadas vermelhas, uma com 60W e outra
com 500W de potência, os fótons por elas emitidos têm a mesma energia. O que
varia é a quantidade de fótons emitidos.
•
Por outro lado, se tivermos duas lâmpadas de 60W, uma vermelha e outra azul, os
fótons da lâmpada azul transportam mais energia que os fótons da lâmpada
vermelha.
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A emissão de radiação e o espectro
eletromagnético 2
•
A energia do fóton emitido/absorvido é
igual à diferença de energia entre os
dois estados.
•
A freqüência f da radiação está
relacionada à sua energia E pela
equação:
E1 – E2 = h.f
Onde, h ~ 6,64x10-34 J/s
(é a Constante de Planck):
•
Ou seja, quanto maior for a diferença
entre as energias dos estados
estacionários, maior será a frequência
da radiação emitida/absorvida.
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A emissão de radiação e o espectro
eletromagnético 3
• Quanto maior a frequência da radiação, maior é a energia dos
fótons emitidos, ou seja:
Efótons de rádio < Eluz visível < Eraios-x < Eraios gama
• Quanto maior a energia do fóton, maior é o seu poder de
penetração em um determinado meio material.
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Raios X
Os raios X são emissões eletromagnéticas de natureza semelhante à luz visível. Seu
comprimento de onda vai de 0,05 ångström (5 pm) até dezenas de ångström
(1 nm).
A energia dos fótons é de ordem do keV (kilo elétron-volt), entre alguns keV e
algumas centenas de keV. A geração desta energia eletromagnética se deve à
transição de elétrons nos átomos, ou da desaceleração de partículas carregadas.
Como toda energia eletromagnética de natureza ondulatória, os raios X sofrem
interferência, polarização, refração, difração, reflexão, entre outros efeitos.
Embora de comprimento de onda muito menor, sua natureza eletromagnética é
idêntica à da luz.
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Radiações Ionizantes
i. Radiação cuja energia é superior à energia de ligação dos elétrons de
um átomo com o seu núcleo;
ii. Radiações cuja energia é suficiente para arrancar elétrons de seus
orbitais
A interação das radiações ionizantes com a matéria é um processo que se
passa em nível atômico, consistindo na transferência de energia da
radiação para o meio irradiado.
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Radiações
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Qual a
exposição
natural que
sofremos
diariamente?
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Fatores de Radioproteção
• Tempo
• Blindagem
• Distância
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Tempo
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Blindagem
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Distância
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Radiação Ionizante
Nations Scientific
Committee on the Effects of Atomic Radiation):
Segundo
a
UNSCEAR
(United
“Não existe uma dose “segura” de exposição de radiação
sob o ponto de vista genético, sendo que qualquer
exposição à radiação pode envolver um certo risco de
indução de efeitos hereditários e somáticos.”
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Proteção Radiológica
Segundo a Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) é o conjunto de
medidas que visam proteger o homem, seus descendentes e seu meio
ambiente contra possíveis efeitos indevidos causados por radiação
ionizante proveniente de fontes produzidas pelo homem e de fontes
naturais modificadas tecnologicamente.
Essas medidas estão fundamentadas em três princípios básicos:
•
Justificação;
•
Otimização;
•
Limitação de doses individuais.
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Princípios Básicos de Radioproteção
Justificação – Qualquer atividade envolvendo radiação ou exposição deve ser
justificada em relação a outras alternativas e produzir um benefício liquido positivo
para a sociedade.
Otimização – O projeto, o planejamento do uso e a operação de instalações e de
fontes de radiação devem ser feitos de modo a garantir que as exposições sejam
tão reduzidas quanto razoavelmente exequível (ALARA - As Low As Reasonably
Achievable), levando-se em consideração fatores sociais e econômicos.
Limitação da dose Individual – As doses individuais de trabalhadores e de indivíduos
do público não devem exceder os limites anuais de dose equivalente estabelecidos
em norma especifica.
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Limites Autorizados - CNEN
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Equipamentos de proteção individual
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Dosímetros
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Radioterapia
A radioterapia é um método capaz de destruir células tumorais, empregando feixe de radiações
ionizantes. Uma dose pré-calculada de radiação é aplicada, em um determinado tempo, a um
volume de tecido que engloba o tumor, buscando erradicar todas as células tumorais, com o
menor dano possível às células normais circunvizinhas, à custa das quais se fará a regeneração
da área irradiada.
As radiações ionizantes são eletromagnéticas ou corpusculares e carregam energia. Ao
interagirem com os tecidos, dão origem a elétrons rápidos que ionizam o meio e criam efeitos
químicos como a hidrólise da água e a ruptura das cadeias de ADN. A morte celular pode
ocorrer então por variados mecanismos, desde a inativação de sistemas vitais para a célula até
sua incapacidade de reprodução.
A resposta dos tecidos às radiações depende de diversos fatores, tais como a sensibilidade do
tumor à radiação, sua localização e oxigenação, assim como a qualidade e a quantidade da
radiação e o tempo total em que ela é administrada.
Para que o efeito biológico atinja maior número de células neoplásicas e a tolerância dos tecidos
normais seja respeitada, a dose total de radiação a ser administrada é habitualmente fracionada
em doses diárias iguais, quando se usa a terapia externa.
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Radiossensibilidade e radiocurabilidade
A velocidade da regressão tumoral representa o grau de sensibilidade que o tumor
apresenta às radiações.
Depende fundamentalmente da sua origem celular, do seu grau de diferenciação,
da oxigenação e da forma clínica de apresentação.
A maioria dos tumores radiossensíveis são radiocuráveis.
Entretanto, alguns se disseminam independentemente do controle local; outros
apresentam sensibilidade tão próxima à dos tecidos normais, que esta impede a
aplicação da dose de erradicação.
A curabilidade local só é atingida quando a dose de radiação aplicada é letal para
todas as células tumorais, mas não ultrapassa a tolerância dos tecidos normais.
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Indicações da radioterapia
Como a radioterapia é um método de tratamento local e/ou regional, pode ser indicada
de forma exclusiva ou associada aos outros métodos terapêuticos.
Em combinação com a cirurgia, poderá ser pré-, per- ou pós-operatória.
Também
pode
ser
indicada
antes,
durante
ou
logo
após
a
quimioterapia.
A radioterapia pode ser:
• radical (ou curativa), quando se busca a cura total do tumor;
• remissiva, quando o objetivo é apenas a redução tumoral;
• profilática, quando se trata a doença em fase subclínica, isto é, não há volume
tumoral presente, mas possíveis células neoplásicas dispersas;
• paliativa, quando se busca a remissão de sintomas tais como dor intensa,
sangramento e compressão de órgãos; e
• ablativa, quando se administra a radiação para suprimir a função de um órgão,
como, por exemplo, o ovário, para se obter a castração actínica.
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Fontes de energia e suas aplicações
São várias as fontes de energia utilizadas na radioterapia. Há aparelhos que geram radiação a
partir da energia elétrica, liberando raios X e elétrons, ou a partir de fontes de isótopo
radioativo, como, por exemplo, pastilhas de cobalto, as quais geram raios gama.
Esses aparelhos são usados como fontes externas, mantendo distâncias da pele que variam de
1 centímetro a 1 metro (teleterapia).
Estas técnicas constituem a radioterapia clínica e se prestam para tratamento de lesões
superficiais, semiprofundas ou profundas, dependendo da qualidade da radiação gerada pelo
equipamento.
Os isótopos radioativos (cobalto, césio, irídio etc.) ou sais de rádio são utilizados sob a forma de
tubos, agulhas, fios, sementes ou placas e geram radiações, habitualmente gama, de diferentes
energias, dependendo do elemento radioativo empregado.
São aplicados, na maior parte das vezes, de forma intersticial ou intracavitária, constituindo-se
na radioterapia cirúrgica, também conhecida por braquiterapia.
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Fontes de Energia
Fonte
Tipo de radiação
Energia
Método de aplicação
Contatoterapia
Raios X (superficial)
10 - 60 kV
Terapia superficial
Roentgenterapia
Raios X (ortovoltagem)
100 - 300 kV
Terapia semiprofunda
Unidade de cobalto
Raios gama
1,25 MeV
Teleterapia profunda
Acelerador linear
Raios X de alta energia e elétrons*
1,5 - 40 MeV
Teleterapia profunda
Isótopos radioativos
Raios gama e/ou beta
Variável conforme o isótopo
utilizado
Braquiterapia
* Os feixes de elétrons, na dependência de sua energia, podem ser utilizados também na terapia superficial
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Efeitos adversos da radioterapia
Normalmente, os efeitos das radiações são bem tolerados, desde que sejam respeitados os princípios de dose
total de tratamento e a aplicação fracionada.
Os efeitos colaterais podem ser classificados em imediatos e tardios.
Os efeitos imediatos são observados nos tecidos que apresentam maior capacidade proliferativa, como as
gônadas, a epiderme, as mucosas dos tratos digestivo, urinário e genital, e a medula óssea. Eles ocorrem
somente se estes tecidos estiverem incluídos no campo de irradiação e podem ser potencializados pela
administração simultânea de quimioterápicos. Manifestam-se clinicamente por anovulação ou azoospermia,
epitelites, mucosites e mielodepressão (leucopenia e plaquetopenia) e devem ser tratados sintomaticamente,
pois geralmente são bem tolerados e reversíveis.
Os efeitos tardios são raros e ocorrem quando as doses de tolerância dos tecidos normais são ultrapassadas. Os
efeitos tardios manifestam-se por atrofias e fibroses. As alterações de caráter genético e o desenvolvimento de
outros tumores malignos são raramente observados.
Todos os tecidos podem ser afetados, em graus variados, pelas radiações. Normalmente, os efeitos se
relacionam com a dose total absorvida e com o fracionamento utilizado. A cirurgia e a quimioterapia podem
contribuir para o agravamento destes efeitos.
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Efeitos adversos da radioterapia
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Quimioterapia X Radioterapia
Quimioterapia: O tratamento do tumor é realizado a partir de agentes
químicos de alta toxidade, que matam células tumorais caso tenha ou haja
a suspeita de metástase;
Radioterapia: Utiliza-se radiações ionizantes (são radiações que possuem
a capacidade de arrancar elétrons, danificando estruturas atômicas e
moleculares eletronicamente estáveis), para combater o tumor.
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A radioterapia divide-se em:
Teleterapia: Incide-se radiação ionizante à distância sobre o paciente
através de uma fonte externa a ele, como uma gerador de RX. Um
inconveniente, é que a radiação danifica tecidos saudáveis e pode
provocar naúseas, vômitos, diarréia, etc.
Braquiterapia: Coloca-se a fonte radioativa diretamente no tumor. Com
este procedimento, a dose é elevada garantindo melhores resultados e
menores danos a tecidos saudáveis, além de ter diminuído os efeitos
colaterais.
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Braquiterapia
É uma forma de radioterapia em que materiais radioativos são implantados nas proximidades do
tumor.
A palavra braquiterapia origina-se do grego (brachys = junto, próximo) e define uma
modalidade de tratamento em que doses de radiação são liberadas para atacar as células
tumorais, sem que um grande número de células sadias seja afetado. Estes implantes podem
ser temporários ou permanentes.
Diferenças entre Braquiterapia e Radioterapia externa:
•
Na braquiterapia, a radiação tem origem nos materiais radioativos colocados no interior do
corpo, perto do tumor. Essa proximidade permite que altas doses de radiação sejam
liberadas para atacar o tumor. A radiação fica restrita à região, não afetando órgãos mais
distantes.
•
Na radioterapia externa, a fonte de radiação é geralmente um acelerador linear, que emite
feixes de raios que alcançam o tumor após atravessar diferentes tecidos. Dessa forma,
órgãos e tecidos sadios, situados no trajeto dos raios estão sujeitos aos efeitos da radiação.
•
Comparada à radioterapia externa, a braquiterapia permite aplicar doses maiores, em
intervalos de tempo menores e a volumes mais restritos.
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Formas de Braquiterapia
Pode ser diferenciada pela taxa de dose de radiação e pelo local de
aplicação.
Taxa de dose de radiação, os procedimentos são classificados em
braquiterapia com altas ou baixas taxas de dose.
Na braquiterapia com altas taxas de dose, o material radioativo
permanece por poucos minutos no interior do organismo, tempo suficiente
para a liberação da dose ideal de radiação.
Quando baixas taxas de dose são utilizadas, a fonte de radiação deve ser
mantida no interior do corpo durante um período mais prolongado,
geralmente por dias, ou implantada definitivamente.
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Locais de aplicação
Pode ser realizada por meio da colocação de material radioativo no interior do órgão. Essa
técnica, freqüentemente empregada no tratamento dos tumores ginecológicos, recebe o nome
de intracavitária (dentro da cavidade).
Uma outra forma de braquiterapia é a endoluminal (dentro da luz), na qual a fonte de radiação
é posicionada no interior de um órgão tubular, como o brônquio pulmonar ou o esôfago, através
de um cateter, para liberar altas doses de radiação, por um curto período.
Na braquiterapia intersticial (em meio ao tecido) o material radioativo é introduzido na área
comprometida pela doença, geralmente por meio de cirurgia. O material pode permanecer por
um tempo limitado (implante temporário) ou ser mantido indefinidamente no local (implante
permanente).
Na braquiterapia intersticial temporária, o material radioativo é retirado após alcançar-se a dose
planejada.
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Locais de aplicação
A aplicação de materiais radioativos sobre a superfície externa do órgão recebe o nome de
braquiterapia por moldes de superfície, tradicionalmente utilizada no tratamento de lesões de
superfície, como de pele ou de mucosa.
Mais recentemente, passou a ser também empregada para tratamento de tumores no interior
do globo ocular.
A aplicação de materiais com altas taxas de radiação pode ser feita por controle remoto,
reduzindo a exposição dos profissionais envolvidos.
Nestes casos, o paciente é mantido em salas especialmente projetadas para conter a radiação,
sendo a aplicação monitorizada por um circuito interno de TV.
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Locais de aplicação
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Características
A braquiterapia consiste no tratamento de tumores utilizando fontes de radiação
ionizantes que são implantadas diretamente nos locais onde eles se desenvolvem.
As
•
•
•
formas destas fonte só podem ser:
Sementes de iodo-125;
Tubos de césio-137;
Fios de irídio-192.
A braquiterapia pode ser utilizada para o tratamento de tumores do cérebro,
pulmão, esôfago, próstata, além daqueles que podem se desenvolver no aparelho
reprodutor feminino.
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Vantagens
O crescimento da braquiterapia como forma de tratamento em medicina nuclear,
deve-se ao fato da possibilidade de utilização de grandes doses de radiação
concentradas em pequenas fontes, o que não é possível na TELETERAPIA, uma vez
que a radiação é proveniente de uma fonte externa (unidade de cobalto ou um
acelerador linear), e sua eficácia é limitada pela quantidade de radiação que o
paciente pode receber, que é menor do que na braquiterapia, além de comprometer
tecidos saudáveis e podendo causar efeitos colaterais indesejáveis como naúseas e
diarréia.
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Equipamentos de Braquiterapia
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Equipamentos de teleterapia
Aceleradores.
Aceleradores lineares podem emitir, além de raios-X, feixes de elétrons com várias energias.
Esta versatilidade é de extrema importância pois permite a realização de múltiplos tratamentos
utilizando apenas um equipamento.
Num acelerador linear elétrons produzidos por um filamento aquecido são ejetados para dentro
de uma estrutura aceleradora. Ao deixar a estrutura aceleradora colidem com um alvo,
produzindo tanto um espectro com componentes contínua (efeito bremsstrahlung, ou radiação
de freamento) e discreta (radiação característica do alvo).
Os aceleradores lineares podem gerar fótons de energia muito maior que os do cobalto-60.
Fótons de alta energia liberam menor dose na pele e nos tecidos sadios do paciente. Entretanto,
os aceleradores lineares requerem potencial elétrico bastante estável, mais manutenção e
pessoal mais habilitado para o seu funcionamento.
Alguns aceleradores lineares, como mencionado anteriormente, permitem que os elétrons
atinjam diretamente o paciente, retirando-se o alvo de átomos pesados da frente do feixe.
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Aceleradores Lineares
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Equipamentos de teleterapia
Aparelhos de raios-X.
Um aparelho de raios-X para tratamento superficial difere de um acelerador apenas
no mecanismo de aceleração, que consiste de dois eletrodos, que, sob tensão,
formam um campo elétrico que acelera os elétrons (com energias de keV´s, muito
mais baixas que as atingidas por um acelerador linear).
É importante salientar que tanto os aceleradores quanto os aparelhos de raios-X
não possuem material radioativo em seu interior, produzindo radiação quando os
elétrons acelerados colidem com um alvo.
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Equipamentos de teleterapia
Aparelhos de raios-γ (gama).
Os aparelhos emissores de raios gama utilizados na teleterapia são equipamentos semelhantes aos aceleradores
somente na aparência. Sua fonte de radiação é uma pastilha de material radioativo (geralmente 137Cs ou 60Co)
colocada numa cápsula dentro do aparelho que, quando aberta, emite radiação.
Por conter material radioativo este tipo de equipamento requer cuidados especiais para evitar acidentes.
A radiação é produzida através de uma fonte de 60Co alojada na extremidade do braço do aparelho, dentro de
uma cápsula de aço inoxidável com forma cilíndrica com aproximadamente 2 cm de diâmetro. A cápsula é
revestida de chumbo e urânio para evitar a emissão de radiação em todas as direções. Para o uso no
tratamento, existe um mecanismo que movimenta a fonte e permite que se utilize o feixe de radiação apenas
quando desejado.
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Vídeo
Como funciona um acelerador linear.
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