TUBO DE RAIOS X: TUDO QUE VOCÊ PRECISA SABER.

Afinal, por que o tópico sobre o Tubo de Raios é X tão relevante nos cursos de Radiologia, tanto no ensino técnico como no tecnológico?

Por que muitas vezes não é dada a devida importância para esse tema trazendo o aprofundamento necessário para uma operação mais segura e cuidadosa?

Esse componente é o coração do equipamento, é ele quem vai produzir a radiação necessária para a realização do exame e consequentemente  as imagens diagnósticas.

O Tubo de Raios X está presente em aproximadamente  90% das especialidades da Radiologia nos aparelhos como

Raios X convencional

Raios X portáteis

Mamografia

Tomossìntese,

Raios X Periapical

Raios X panorâmico

Densitometria Óssea

Tomografia Computadorizada

Hemodinâmica

Arco Cirúrgico

SPECT-CT

PET-CT

Com exceção do Ultrassom e a Ressonância Magnética, os demais equipamentos vão funcionar produzindo os Raios X.

Um aluno do curso técnico ou tecnólogo de Radiologia que não souber minimamente sobre este dispositivo já está correndo alguns riscos:

• Ser considerado um mero apertador de botões
• Não dominar a tecnologia que opera
• Não sabe quais os componentes do Tubo de Raios X impactam no desempenho do equipamento
• Não saber tirar o melhor proveito da tecnologia que ele opera
• Não saber como prolongar a vida útil do Tubo de Raios X
• Não saber se o Tubo de Raios X é realmente seguro
• Ser considerado fraco por não saber profundamente esse assunto

Veja alguns tópicos sobre o Tubo de Raios X que o técnico/tecnólogo precisa saber:

• Saber os componentes, descrevê-los e também saber a função de cada um deles
• Saber qual a finalidade do invólucro de vidro e do invólucro do tubo
• Saber como os componentes do Tubo de Raios X funcionam para produzir os Raios X
• Saber a diferença dos termos anodo, alvo e ponto focal
• Saber descrever as interações no anodo e as energias de raios x que elas produzem.
• Saber as propriedades dos raios x e suas aplicações

Esses conhecimentos constroem a base para os tópicos mais avançados sobre o Tubo de Raios X,  que te permitirá entender este componente.como um todo

Você sabia que o Tubo de Raios X é um dispositivo ineficiente de produção de Raios X?  

Parece controverso, contraditório, mas é verdade. 

O tubo de Raios X em seu funcionamento produz em média 99% de calor e 1% de Raios X, que vale ressaltar já é suficiente para o que precisamos, a formação de imagens radiográficas.

O tubo de Raios X é um dispositivo que produz radiação ionizante na faixa dos Raios X por meio da aplicação de uma diferença de potencial  na faixa da quilovoltagem, ou seja, 1000 Volts e uma corrente elétrica muito baixa na faixa da miliamperagem.

Não existe no interior do tubo de Raios X qualquer elemento radioativo, basicamente temos metais como o tungstênio, molibdênio, ródio, níquel, grafite, cobre, alumínio, chumbo, vidro, aço inoxidável e aço maciço.

Quando a tensão elétrica é aplicada entre o catodo e o anodo, elétrons são acelerados do filamento em direção a um alvo metálico. Esses elétrons colidem no alvo metálico produzindo Raios X e calor.

Quando se aprende sobre tubo de Raios X nos cursos de Radiologia é muito comum falar dos componentes principais do tubo como o anodo, catodo, encapsulamento, filamento, alvo, rotor, estator, e carcaça do tubo.

Fala-se sobre as funções de cada um desses componentes: 

• Como o filamento é a fonte de elétrons feito de tungstênio, o alvo onde os elétrons se chocam o rotor é onde está conectado o alvo ou melhor o disco de tungstênio. O estator faz o rotor girar por indução eletromagnética.

Será que esse aprendizado é suficiente?

As tecnologias ganham a cada dia mais inovações e melhoram o desempenho, como podemos acompanhar e entender melhor como essas tecnologias impactam no resultado do trabalho do técnico/tecnólogo que é a entrega de imagens radiográficas.

Sinto falta, é de levar todo esse conhecimento teórico e as aplicações mais práticas! Levar o aluno a entender a grande importância deste dispositivo, e entender como tirar o melhor proveito, saber como pode ser controlado para produzir raios x de forma adequada sem levar este dispositivo ao estresse máximo,  que pode diminuir sua vida útil, ou mesmo diminuir seu rendimento.

Não vou contar aqui a história do tubo de Raios X, desde a descoberta por Roentgen! Posso te afirmar que essa história  é importante para entendermos como este dispositivo evolui e ainda vem evoluindo, os fabricantes buscam melhorar cada vez mais, principalmente as questões relacionadas a produção de calor. 

Mas quero começar trazendo  quais as funções e características de um tubo de Raios X:

1- Promover um feixe de raios x mais próximo possível de uma fonte pontual

2- Dissipar o calor produzido de maneira efetiva para prevenir danos ao tubo de Raios X

3- Promover uma quantidade (mAs)  e qualidade (kV) consistente de radiação

4- Permitir que os Raios X produzidos emergem somente da janela da cúpula do tubo e excluir as emissões de outros lugares da cúpula

5- Promover um ambiente eletricamente seguro para seu uso

Componentes de um Tubo/Ampola de Raios X

Encapsulamento (Envelope)

É onde os componentes internos do tubo de Raios X (anodo e catodo) estão montados, este encapsulamento nos dia de hoje é feito de metal/cerâmica, eles substituíram os encapsulamento de vidro borossilicato.

O anodo e catodo são fixados neste encapsulamento corretamente alinhados e a uma distância correta.

Com aplicação de um potencial de +75 kV e -75 kV permite-se o uso máximo de potencial de 150 kV.

No catodo temos o filamento:

-Podemos ter 2 filamentos, um fino e outro grosso, conhecidos como foco fino e foco grosso

-A copo focalizador que é negativamente carregado

-Fornecimento de energia elétrica e conexões

A função do catodo é produzir  a emissão termiônica dos elétrons que podem ser focados e atraídos pelo anodo 

A emissão termiônica é atingida pela variável mA que aumenta a temperatura do filamento.

Com o aumento da temperatura do filamento,os elétrons são liberados formando uma nuvem eletrônica ao redor do filamento.

Anodo (+)

O anodo é composto por: 

1- Disco do anodo e trilha focal

2- Haste do anodo

3- Suportes do anodo

4- Conexões para o lado positivo do circuito do tubo

O anodo rotatório consiste de um disco de tungstênio-rênio com cerca de 90-150mm de diâmetro. Os discos de anodo maiores  possuem maior capacidade térmica.

A disco do anodo é composto de diferentes metais, cada um tem sua contribuição para o funcionamento do ânodo

Os anodos fixos são compostos de uma liga de tungstênio e rênio inserido em um ângulo de 45º em um bloco de cobre. Enquanto o disco do anodo giratório é feito de molibdênio. A função do anodo como fonte dos fótons de raios x e como um dispositivo condutor térmico primário é conseguido pelo uso do molibdênio com liga de renio como material da trilha focal.

O tungstênio é o metal de escolha como fonte para os fótons de raios x por três razões primárias:

1- Alto número atômico

2- Alto ponto de fusão

3- Bom condutor de calor

O ângulo de inclinação dos alvo gira em torno de 7 e 20º

O anodo é conectado a uma haste de molibdênio que é conectada ao rotor. A haste do anodo é fina e ao mesmo tempo longa o suficiente para restringir a condução de calor para os conjuntos de rolamentos devido ao tamanho e formato da haste.

O rotor  indução eletromagnética via estator faz o alvo girar a uma velocidade entre 3000 a 9000 rpm durante a exposição.

Conjunto do catodo (filamento)

O circuito destinado ao filamento tem a finalidade de facilitar a emissão termiônica de elétrons.

Mudança no mA varia a corrente que consequentemente varia a temperatura. Com o aumento do mA, o número de elétrons aumenta proporcionalmente com a temperatura.

No conjunto do catodo temos:

Os filamentos (fino e grosso)

Capa focalizadora negativamente carregada

Fornecimento elétrico e conexões

A função do catodo é produzir emissão termiônica dos elétrons que são focalizados e atraídos pelo anodo.

A emissão termiônica é conseguida pelo fornecimento de uma corrente elétrica (mA) variável que aquece o filamento. O aumento do mA causa o aumento da temperatura no filamento e consequentemente o número de elétrons na nuvem eletrônica. Dobrando o mA de 100 para 200 dobra também o número de elétrons este fator é diretamente proporcional ao número de fótons de Raios X produzidos.

Copo focalizador

O filamento é inserido em um compartimento de níquel que foca/centraliza os elétrons na trilha focal do anodo. Isto é conseguido devido ao formato de degrau do copo focalizador, ele fica negativamente carregado quando a voltagem no tubo é aplicada.

Qual a importância de conhecer bem este componente do equipamento de Raios X?

Um dos pontos que julgo principal, é o fato de que o profissional das técnicas radiológicas opera este dispositivo o tempo todo, através da seleção dos parâmetros técnicos (kV, mA e mAs)

É importante que o profissional saiba como cada característica do tubo interfere no seu desempenho, assim como a qualidade do que ele pode entregar em relação a imagem. 

Com esse domínio o profissional também sabe das limitações que existem nos diferentes tubos de raios x, com base nestas limitações saberá o que é possível fazer e o que não é.

Entender que as diferentes modalidades como Mamografia, Fluoroscopia, Tomografia computadorizada e Radiologia Industrial possuem tubos de raios X com características bem peculiares, que são ajustadas para atender as demandas daquela modalidade, entender essa diferença também faz com que o profissional tenha possibilidade de domínio global das tecnologias.

O tubo de raios x quando aprendido nos cursos regulares parece muito simples, mas quando mergulhamos nos detalhes, muitas dúvidas são esclarecidas e um mundo se abre em relação ao domínio das tecnologias. 

Com os conhecimentos mais detalhados do tubo de raios x podemos entender e tirar melhor proveito dos resultados que o equipamento nos entrega.

Podemos olhar para o tubo de Raios X como um componente que entrega resultados com base na habilidade do operador e também  depende de suas próprias  características assim como suas limitações tecnológicas.

Acredito que poucos conhecem quais as características que podem limitar uma tecnologia como esta, quais deles  limitam o funcionamento de um tubo de Raios X por exemplo.

Quando os fabricantes estão desenvolvendo novos tubos, quais os parâmetros e fatores que eles estão preocupados em melhorar.

Não precisa ser engenheiro da Nasa para responder estas perguntas, um técnico/tecnólogo pode responder, mas este precisa ter um conhecimento básico bem sólido e também aprender a desenvolver uma linha de raciocínio com base no aprendizado já construído.

Saber quais as vantagens e desvantagens de um invólucro de vidro ou de metal, o que levou a indústria a trazer os invólucros de metais para os equipamentos.

Quais os cuidados são tomados para evitar que ocorra a implosão ou explosão de um Tubo de Raios X, pois eles podem acontecer.

Saber os componentes básicos do tubo de Raios X, te fará ter uma noção do seu funcionamento e também da produção dos Raios X, mas isso é somente  um conhecimento superficial, que muitos  acham que é suficiente para operar um equipamento de Raios X na sua total potencialidade.

Por que aprofundar pode fazer a diferença?

Você tem mais repertório para conversar com os profissionais da Engenharia Clínica, com o Engenheiro do equipamento e isso vai te dar a oportunidade de aprender mais ainda. A equipe médica vai te achar diferenciado pelo seu conhecimento.

Consequentemente, em uma indicação para uma vaga de emprego, seu nome será lembrado pelo seu conhecimento técnico e você não dependerá de indicações de coleguismo.

Estas possibilidades estão ao seu alcance e só depende de você, no investimento em sua formação, no tempo de dedicação, que na maioria das vezes não é fácil, mas sempre vale muito a pena.

Se você quer se destacar pelo seu conhecimento tecnológico e ser um técnico/tecnólogo de sucesso venha dar o primeiro passo.

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Se você quiser ser um profissional desejado pelo mercado de trabalho pelo seu conhecimento/domínio tecnológico esse é o primeiro passo.

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Referencias: Holmes K.; Clark’s Essential Phyiscs im imagining for Radiographers – 2021

Carlton R.; Principles of Radiographic Imaging: An Art and a Science