O QUE É RADIOATIVIDADE? ENTENDA COMO FUNCIONA E SUAS APLICAÇÕES NA SAÚDE

Você sabia que a radioatividade está presente na natureza, no nosso ambiente e em tecnologias utilizadas diariamente na área da saúde?

Apesar de frequentemente associada a acidentes nucleares e riscos à saúde, a radioatividade é um fenômeno físico natural que também possibilita importantes avanços científicos e médicos.

Na Medicina Nuclear, por exemplo, radionuclídeos são utilizados em exames diagnósticos e tratamentos. Na Radioterapia, fontes radioativas podem ser empregadas em determinadas técnicas de tratamento de tumores.

Mas, para compreender essas aplicações, precisamos começar por uma pergunta fundamental:

O que é radioatividade e por que alguns núcleos atômicos emitem radiação espontaneamente?

Neste artigo da Academia de Radiologia, você vai compreender o fenômeno da radioatividade, conhecer os principais tipos de desintegração nuclear, entender o conceito de meia-vida e descobrir por que esse conhecimento é importante para quem deseja atuar com excelência nas tecnologias da Radiologia.

1. O que é radioatividade?

A radioatividade é o fenômeno físico pelo qual núcleos atômicos instáveis sofrem transformações espontâneas, emitindo partículas e/ou radiação eletromagnética.

Essas transformações são chamadas de decaimentos radioativos ou desintegrações radioativas.

Para compreender esse processo, precisamos lembrar que o átomo possui um núcleo formado por prótons e nêutrons também chamado nucleons, envolvido por uma região onde encontramos os elétrons.

Os prótons possuem carga elétrica positiva, os nêutrons não possuem carga elétrica e os elétrons apresentam carga negativa.

A estabilidade do núcleo depende de diversos fatores, incluindo a quantidade de prótons e nêutrons, as interações nucleares e sua configuração energética.

Algumas combinações de prótons e nêutrons formam núcleos estáveis. Outras combinações são instáveis e podem se transformar espontaneamente.

Durante essas transformações, o núcleo pode emitir radiação alfa, beta ou gama, entre outras possibilidades.

É importante compreender que nem toda radiação é resultado da radioatividade. Os raios X produzidos em um equipamento convencional de Radiologia, por exemplo, não dependem de decaimento radioativo. Eles são produzidos por uma ampola/tubo de Raios X, que utiliza energia elétrica para essa produção. Os Raios X são produzidos somente quanto o botão de disparo  é acionado.

Essa distinção é fundamental para estudantes e profissionais da área.

2. Por que um núcleo atômico se torna radioativo?

A radioatividade está relacionada à instabilidade nuclear. No interior do núcleo atômico, existem forças e interações que determinam sua estrutura e estabilidade.

Os prótons, por possuírem cargas positivas, apresentam repulsão eletrostática entre si. Ao mesmo tempo, a interação nuclear forte contribui para manter prótons e nêutrons ligados.

Entretanto, a estabilidade nuclear não depende simplesmente de existir uma quantidade igual de prótons e nêutrons.

Em núcleos mais pesados, por exemplo, geralmente são necessários mais nêutrons do que prótons para determinadas configurações estáveis.

Quando um núcleo apresenta uma configuração instável, pode ocorrer uma transformação espontânea que o conduza a um estado de menor energia ou a outro núcleo.

Essas transformações seguem as leis da Física Nuclear.

Um ponto importante: não conseguimos prever o instante exato em que um núcleo radioativo individual sofrerá decaimento.

Entretanto, conseguimos descrever estatisticamente o comportamento de uma grande quantidade de núcleos radioativos.

É justamente esse comportamento que permite calcular a atividade radioativa e a meia-vida de um radionuclídeo.

3. Quais são os principais tipos de radiação emitidos nos decaimentos radioativos?

Entre as emissões mais estudadas nos cursos de Radiologia e Física das Radiações estão:

• Radiação alfa (α);
• Radiação beta (β);
• Radiação gama (γ).

Essas radiações apresentam diferenças importantes em sua natureza física, carga elétrica, massa, interação com a matéria e capacidade de penetração.

Vamos compreender cada uma.

3.1. Radiação alfa: emissão de dois prótons e dois nêutrons

A partícula alfa é formada por dois prótons e dois nêutrons.

Portanto, corresponde ao núcleo de um átomo de hélio-4.

Quando um núcleo emite uma partícula alfa, seu número de massa diminui quatro unidades e seu número atômico diminui duas unidades.

Considere o exemplo do urânio-238:

²³⁸₉₂U → ²³⁴₉₀Th + ⁴₂He

Nesse processo:

• O urânio-238 sofre decaimento alfa.
• O núcleo resultante é o tório-234.
• O número de massa passa de 238 para 234.
• O número atômico passa de 92 para 90.

Perceba que não precisamos apenas memorizar os números.

Se a partícula alfa possui dois prótons e dois nêutrons, conseguimos compreender por que o núcleo original perde quatro unidades no número de massa e duas no número atômico.

E qual é a importância da radiação alfa para a saúde?

As partículas alfa possuem elevado poder de ionização ao longo de trajetórias curtas e, em geral, baixa capacidade de penetração.

Por isso, fontes emissoras alfa localizadas fora do organismo apresentam características de exposição diferentes das fontes incorporadas ao corpo.

Quando materiais emissores alfa são inalados, ingeridos ou entram no organismo por outras vias, podem representar riscos relevantes aos tecidos atingidos.

Por outro lado, existem aplicações terapêuticas que utilizam radionuclídeos emissores alfa para depositar energia em regiões-alvo específicas.

Esse é um excelente exemplo de como uma mesma propriedade física pode representar um risco em determinada situação e ser aproveitada terapeuticamente em outra, sob condições rigorosamente controladas.

3.2. Radiação beta: transformações entre prótons e nêutrons

A radiação beta está associada a processos nucleares nos quais ocorre transformação entre nêutrons e prótons.

Dois processos importantes são o beta menos (β⁻) e o beta mais (β⁺).

No decaimento beta menos, um nêutron se transforma em um próton, com emissão de um elétron e de um antineutrino eletrônico.

Um exemplo é o carbono-14:

¹⁴₆C → ¹⁴₇N + e⁻ + ν̄ₑ

Observe:

O número de massa permanece igual a 14, mas o número atômico aumenta de 6 para 7.

Isso acontece porque um nêutron foi convertido em próton, sem alterar a quantidade total de núcleons.

No decaimento beta mais, ocorre a transformação de um próton em um nêutron, acompanhada da emissão de um pósitron e de um neutrino eletrônico.

Nesse caso, o número de massa permanece constante, enquanto o número atômico diminui uma unidade.

O pósitron, após perder energia no meio, pode aniquilar-se com um elétron, produzindo geralmente dois fótons de 511 keV emitidos aproximadamente em direções opostas.

Esse fenômeno é fundamental para compreender a Tomografia por Emissão de Pósitrons (PET).

As emissões beta também possuem aplicações terapêuticas. O iodo-131, por exemplo, é utilizado em determinados tratamentos de doenças da tireoide.

3.3. Radiação gama: emissão de energia pelo núcleo

A radiação gama possui uma característica diferente das partículas alfa e beta.

Ela é constituída por fótons, ou seja, radiação eletromagnética.

Uma emissão gama pode ocorrer quando um núcleo em estado excitado passa para um estado de menor energia.

Nesse processo, o núcleo libera parte de sua energia na forma de um fóton gama.

De maneira simplificada:

X → X + γ*

O símbolo X* representa o núcleo em estado excitado.

Nesse tipo de transição, o número atômico e o número de massa permanecem inalterados.

A radiação gama apresenta capacidade de penetração que depende de sua energia e das características do material atravessado.

Na Medicina Nuclear, fótons gama podem ser detectados por equipamentos específicos para produzir imagens da distribuição de radiofármacos no organismo, estes equipamentos sao as Gamas Camaras.

Um exemplo importante é o tecnécio-99m, amplamente empregado em procedimentos diagnósticos.

Ao passar para o tecnécio-99, o tecnécio-99m emite predominantemente um fóton gama de aproximadamente 140 keV.

Atenção: radiação gama e raios X possuem a mesma natureza eletromagnética. A distinção usual entre eles está relacionada principalmente ao mecanismo de origem, e não simplesmente à energia.

4. Qual é a diferença entre radiação alfa, beta e gama?

As diferenças entre essas radiações podem ser compreendidas observando sua natureza física e seus efeitos sobre o núcleo.

Essa tabela é uma síntese didática. A penetração real depende da energia da radiação, do material e de outros fatores.

Quer aprender a diferenciar alfa, beta e gama sem depender apenas da memorização?

Assista ao primeiro episódio da minissérie da Academia de Radiologia:

Radiação Alfa, Beta e Gama: você realmente sabe a diferença?

Se você deseja aprofundar o assunto, conheça também o curso Decifrando as Desintegrações Alfa, Beta e Gama, no qual estudamos os princípios dessas emissões, aplicações e resolução de exercícios.

https://academiaderadiologia.hotmart.host/decifrandodesintegracoesalfabetagama?utm_source=blog&utm_medium=organic_artigo&utm_campaign=decifrando_as_desintegracoes_alfa_beta_gama&utm_content=alfa_beta_gama_artigo1_radioatividade

5. O que é meia-vida radioativa?

A meia-vida física, representada por T½, é o tempo necessário para que o número esperado de núcleos radioativos de uma amostra diminua à metade por decaimento.

Como a atividade é proporcional à quantidade de núcleos radioativos presentes, ela também diminui à metade a cada meia-vida, considerando uma amostra sem produção adicional do radionuclídeo.

Vamos imaginar uma amostra com atividade inicial de 800 MBq e meia-vida física de seis horas.

Após seis horas, sua atividade será aproximadamente 400 MBq.

Depois de doze horas, aproximadamente 200 MBq.

Após dezoito horas, aproximadamente 100 MBq.

Perceba que a atividade não diminui sempre pela mesma quantidade absoluta.

Ela diminui pela mesma proporção a cada meia-vida.

Matematicamente, podemos representar o processo por:

Atividade(t) = Atividade inicial × (1/2)^(t/T½)

Esse comportamento é chamado de decaimento exponencial.

É importante diferenciar a meia-vida física da meia-vida biológica, relacionada à eliminação de uma substância pelo organismo, e da meia-vida efetiva, que considera conjuntamente os dois processos em condições apropriadas.

Na Medicina Nuclear, compreender esses conceitos é essencial para estudar o comportamento temporal dos radiofármacos.

6. O que é atividade radioativa e como ela é medida?

A atividade radioativa representa a taxa de transformações nucleares espontâneas em uma amostra.

Sua unidade no Sistema Internacional é o becquerel (Bq).

1 Bq corresponde a uma transformação nuclear por segundo.

Na prática, também utilizamos múltiplos como:

• kBq: mil becquerels;
• MBq: um milhão de becquerels;
• GBq: um bilhão de becquerels.

Uma confusão comum entre estudantes é acreditar que atividade radioativa e dose de radiação são a mesma coisa.

Não são.

A atividade informa a taxa de transformações nucleares.

A dose absorvida está relacionada à energia depositada por unidade de massa e é expressa em gray (Gy).

Já grandezas de proteção radiológica, como dose equivalente e dose efetiva, utilizam o sievert (Sv).

Portanto, conhecer a atividade de uma fonte não é suficiente, isoladamente, para determinar a dose recebida por uma pessoa.

Também precisamos considerar o tipo e a energia da radiação, a geometria da exposição, o tempo, as interações com a matéria e outros fatores.

7. Quais são as aplicações da radioatividade na saúde?

A radioatividade possui aplicações importantes no diagnóstico e no tratamento de doenças.

Medicina Nuclear

Na Medicina Nuclear, radionuclídeos são incorporados a radiofármacos utilizados para investigar processos fisiológicos e determinadas alterações patológicas.

Dependendo do procedimento, as emissões radioativas permitem detectar a distribuição do radiofármaco e produzir imagens.

Entre as tecnologias utilizadas estão:

SPECT: Tomografia Computadorizada por Emissão de Fóton Único, que utiliza fótons detectados por sistemas de imagem apropriados.

PET: Tomografia por Emissão de Pósitrons, que detecta os fótons resultantes da aniquilação pósitron-elétron.

Essas tecnologias demonstram por que compreender emissões beta e gama é importante para o estudo da formação de imagens em Medicina Nuclear.

Tratamentos com radionuclídeos

Determinados radionuclídeos também são empregados terapeuticamente.

O iodo-131 é um exemplo de emissor beta menos utilizado em aplicações clínicas relacionadas à tireoide.

Existem ainda terapias com emissores alfa, como o rádio-223, em indicações clínicas específicas.

Nesses tratamentos, a escolha do radionuclídeo depende de fatores físicos, biológicos e clínicos, incluindo características das emissões, distribuição no organismo e objetivos terapêuticos.

Radioterapia

A Radioterapia utiliza radiações ionizantes para tratar doenças, especialmente neoplasias.

Algumas modalidades empregam fontes radioativas, como em determinadas técnicas de braquiterapia.

Entretanto, é importante não confundir radioatividade com todas as modalidades de Radioterapia: aceleradores lineares também produzem radiação para tratamentos sem depender do decaimento de um radionuclídeo na produção do feixe terapêutico.

Essa distinção é importante para a formação técnica.

8. A radioatividade oferece riscos à saúde?

Sim. A exposição à radiação ionizante pode produzir efeitos biológicos, dependendo das condições de exposição.

Entretanto, radioatividade não significa automaticamente dano à saúde.

Os riscos dependem de fatores como:

• Tipo e energia da radiação;
• Dose absorvida;
• Taxa de dose;
• Tempo de exposição;
• Localização da fonte;
• Incorporação ou não de material radioativo;
• Características e radiossensibilidade dos tecidos.

Em doses suficientemente elevadas, podem ocorrer reações teciduais, como lesões na pele.

Também existem efeitos estocásticos, como o aumento da probabilidade de determinados cânceres, cuja avaliação depende da exposição e do contexto.

Por isso, o uso de radiações ionizantes na saúde deve seguir princípios de proteção radiológica, normas aplicáveis, protocolos institucionais e procedimentos adequados.

Entre os princípios fundamentais estão a justificação e a otimização das exposições, além da aplicação de limites de dose às situações pertinentes de exposição ocupacional e do público.

A proteção radiológica envolve também controle de fontes, treinamento, monitoração e medidas específicas para cada atividade.

9. Por que compreender radioatividade é importante para quem trabalha na Radiologia?

Agora quero conectar esse conhecimento à sua formação profissional.

Imagine um estudante que aprende apenas a repetir:

“Alfa tem baixa penetração.”

“Beta tem penetração intermediária.”

“Gama é mais penetrante.”

Essas informações podem ajudar em uma avaliação inicial.

Mas o que acontece quando esse estudante precisa compreender a escolha de um radionuclídeo, a função de um detector ou a importância de uma medida de proteção radiológica?

Sem fundamentos físicos, torna-se mais difícil conectar os conceitos.

Por isso, estudar radioatividade não deveria ser apenas uma obrigação para passar em uma disciplina.

Esse conhecimento contribui para compreender tecnologias, interpretar informações técnicas e desenvolver raciocínio profissional.

Na Academia de Radiologia, defendemos uma formação que una conhecimento científico, autonomia, responsabilidade e capacidade de resolver problemas.

Hospitais e serviços de saúde precisam de profissionais preparados para trabalhar em equipe, seguir protocolos, reconhecer os limites de suas atribuições e compreender os fundamentos das tecnologias utilizadas.

Dominar os conceitos de radioatividade não garante, por si só, uma vaga de emprego ou uma atuação segura. Mas contribui para construir a base técnica necessária ao desenvolvimento profissional.

E essa é uma diferença importante entre simplesmente acumular informações e aprender para a vida profissional.

10. Como aprender radioatividade de maneira organizada?

Se você chegou até aqui, já percebeu que radioatividade envolve muito mais do que memorizar três tipos de emissão.

Precisamos compreender a estrutura nuclear, os processos de decaimento, a atividade radioativa, a meia-vida, as interações das radiações com a matéria e suas aplicações.

Uma boa estratégia é organizar o aprendizado em etapas:

1. Compreender os fundamentos da estrutura atômica e nuclear.
2. Identificar as condições associadas à instabilidade nuclear.
3. Estudar as desintegrações alfa, beta menos, beta mais e as emissões gama.
4. Interpretar equações nucleares.
5. Compreender atividade e meia-vida.
6. Relacionar os fenômenos às aplicações e à proteção radiológica.
7. Resolver exercícios para consolidar o raciocínio.

Continue estudando com a Academia de Radiologia

Se você quer começar pelas diferenças entre alfa, beta e gama, assista à nossa minissérie gratuita no YouTube.

[ASSISTIR À MINISSÉRIE SOBRE ALFA, BETA E GAMA]

Para quem deseja aprofundar especificamente as emissões e praticar a interpretação de decaimentos, conheça:

Curso Decifrando as Desintegrações Alfa, Beta e Gama

[https://academiaderadiologia.hotmart.host/decifrandodesintegracoesalfabetagama?utm_source=blog&utm_medium=organic_artigo&utm_campaign=decifrando_as_desintegracoes_alfa_beta_gama&utm_content=alfa_beta_gama_artigo1_radioatividade ]

E, se seu objetivo é construir uma compreensão mais ampla dos fundamentos da radioatividade, conheça também:

Curso Nas Trilhas da Radioatividade

[https://academiaderadiologia.hotmart.host/nastrilhasdaradioatividade ]

Escolha o caminho mais adequado ao conhecimento que você deseja desenvolver.

11. Perguntas frequentes sobre radioatividade

Radioatividade e radiação são a mesma coisa?

Não. Radioatividade é o fenômeno de transformação espontânea de núcleos instáveis. Radiação é a energia propagada por partículas ou ondas eletromagnéticas. Nem toda radiação tem origem radioativa.

Toda radiação é ionizante?

Não. Luz visível, ondas de rádio e micro-ondas são exemplos de radiações não ionizantes em condições usuais. Já partículas alfa, beta e fótons gama são formas de radiação ionizante.

Qual é a radiação mais perigosa: alfa, beta ou gama?

Não existe uma resposta universal. O risco depende da energia, da dose, das condições de exposição e da localização da fonte. Emissores alfa incorporados ao organismo podem representar riscos relevantes, apesar da baixa penetração externa dessas partículas.

O que acontece com o núcleo durante a emissão alfa?

O núcleo emite dois prótons e dois nêutrons. Assim, seu número de massa diminui quatro unidades e seu número atômico diminui duas.

O que acontece no decaimento beta menos?

Um nêutron se transforma em próton, com emissão de elétron e antineutrino eletrônico. O número de massa permanece constante e o número atômico aumenta uma unidade.

A radiação gama altera o número atômico?

Na emissão gama associada à desexcitação nuclear, não há alteração do número atômico nem do número de massa.

Qual é a importância da meia-vida na Medicina Nuclear?

A meia-vida física ajuda a compreender como a atividade de um radionuclídeo diminui ao longo do tempo. Esse conhecimento é importante para o planejamento e a execução de procedimentos que utilizam radiofármacos, juntamente com outros parâmetros físicos, biológicos e clínicos.

Conclusão: compreender radioatividade é construir fundamentos para a vida profissional

A radioatividade é um fenômeno físico que envolve transformações espontâneas de núcleos instáveis e a emissão de radiações.

Seus princípios ajudam a explicar processos naturais e tecnologias utilizadas em áreas como Medicina Nuclear, Radioterapia,  Proteção Radiológica entre outras areas.

Compreender as diferenças entre alfa, beta e gama, a atividade radioativa e a meia-vida permite desenvolver uma visão mais consistente da Física Nuclear aplicada à saúde.

Mas o aprendizado não precisa terminar aqui.

O conhecimento que você desenvolve hoje ajuda a preparar o profissional que você será amanhã.

Continue sua jornada com os conteúdos gratuitos e os cursos da Academia de Radiologia.

Referências científicas e institucionais

1. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY (IAEA). IAEA Nuclear Security Series No. 6. Vienna: IAEA. Disponível em: https://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/pub1309_web.pdf
2. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY (IAEA). IAEA-TECDOC-1528. Vienna: IAEA. Disponível em: https://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/te_1528_web.pdf
3. WORLD HEALTH ORGANIZATION (WHO). Ionizing radiation and health effects. 2023. Disponível em: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/ionizing-radiation-and-health-effects
4. UNITED STATES NUCLEAR REGULATORY COMMISSION (NRC). Radiation Basics. Disponível em: https://www.nrc.gov/facilities-safety/radiation-protection/radiation-and-its-health-effects/radiation-basics
5. UNITED STATES NUCLEAR REGULATORY COMMISSION (NRC). What Are The Different Types of Radiation? Disponível em: https://www.nrc.gov/education-regulatory-research/the-student-corner/science-101/what-are-the-different-types-of-radiation
6. INTERNATIONAL ATOMIC ENERGY AGENCY (IAEA). Radiation Protection and Safety in Medical Uses of Ionizing Radiation. Specific Safety Guide No. SSG-46. Vienna: IAEA, 2018. ISBN 978-92-0-101717-8.
7. UNITED STATES NUCLEAR REGULATORY COMMISSION (NRC). Full-Text Glossary. Verbete: Half-life. Disponível em: https://www.nrc.gov/education-regulatory-research/glossary/full-text