A Neutrongrafia como novo método de inspeção por imagem

A neutrongrafia, semelhante a outras técnicas radiográficas, consiste em um feixe de radiação (feixe de nêutrons) que atravessa um determinado objeto e sensibiliza um sistema de registro de imagem. Os nêutrons podem ser obtidos por fontes naturais como o Califórnio-252 que produz nêutrons por processo de fissão e o Amerício-Berílio (Am-Be) que o produz através de uma reação nuclear.

Os nêutrons podem ser obtidos em geradores e reatores nucleares que proporcionam maior intensidade e fluxo no feixe de nêutrons.

A forma como os nêutrons interagem com a matéria, no entanto, difere totalmente como os fótons X ou gama interagem. Enquanto fótons interagem com os elétrons orbitais dos átomos, nêutrons o fazem com os núcleos. 

A neutrongrafia permite avaliar materiais mais leves que não atenuam raio X ou gama como o hidrogênio, o boro, berílio, lítio, nitrogênio e o oxigênio, podendo penetrar também outros materiais muito mais pesados.

Figura 1: Técnica de neutrongrafia (Fonte: Luciano Santa Rita). 

A neutrongrafia é uma técnica utilizada para ensaios não destrutivos (END) que são ensaios realizados em materiais para verificação de existências ou não de descontinuidades ou defeitos, sem alterar as características físicas, químicas, mecânicas ou dimensionais da amostra sem interferir em seu posterior uso. 

Os ensaios não destrutivos são amplamente utilizados para a verificação de fissuras internas em tubulações metálicas, em manutenção de soldas, nas indústrias de petróleo, naval, aeronáutica e automobilística. 

O contraste neutrongráfico entre materiais nas imagens obtidas é função da diferença entre as seções de choque dos materiais constituintes. Por isso, quando se realiza um ensaio neutrongráfico com nêutrons térmicos de objetos contendo hidrogênio em sua composição, sua imagem é revelada, mesmo quando encapsulado por metais pesados, como o chumbo e aço. 

Para a obtenção das imagens é necessária uma fonte de nêutrons, um colimador, um objeto a se inspecionar e um detector plano. O objeto é posicionado entre a saída do colimador e um detector, que registra a imagem bidimensional da amostra (como demonstra a figura acima). 

A imagem registra as informações sobre a intensidade do feixe de nêutrons que foi atenuado ao atravessar o objeto, dependendo da composição e da estrutura interna dele.

Figura 2: Neutrongrafia: sistema eletrônico de imageamento (Fonte: Luciano Santa Rita). 

Neutrongrafia utilizando CCD   (Fonte: Universidade Federal do Rio de Janeiro). 

Figura 3: Radiografia de uma câmera fotográfica  Raios X (a)  x  Nêutrons (b).  (Fonte: Luciano Santa Rita).

A radiografia por feixe de nêutrons é também utilizada na detecção de drogas e explosivos através de um sistema de detecção da radiação eficiente, por inspecionar uma grande quantidade de amostras com rapidez, sensibilidade, especificidade e decisão automatizada, utilizando feixes de radiação com grande poder de penetração. A inspeção por neutrongrafia permite uma grande precisão na detecção de drogas mesmo que ocultas por materiais pesados. 

Um equipamento de neutrongrafia industrial projetado para inspeção em tempo real, pode proporcionar o controle de bagagens automaticamente no que se refere a explosivos, armas, drogas, e material nuclear levados por passageiros em trânsito. Esse método beneficia os trabalhos intensivos de apreensão desses materiais, que geralmente veem ocultos por outros com o propósito de mascarar uma vistoria não automatizada. No caso  do controle de drogas, como o material constituinte é orgânico e, portanto, rico em hidrogênio e carbono, mesmo se escondido em materiais pesados, pode ser detectado não destrutivamente, por neutrongrafia. 

Além de aeroportos, portos, estações rodoviárias e ferroviárias, o método de inspeção por neutrografia também pode ser utilizado pelos Correios, por onde passa uma grande quantidade de volumes num curto espaço de tempo. 

Figura 4: Cocaína em pasta (1) oculta por espessura de 5 mm de ferro (3)  (Fonte: PEN/COOPE/UFRJ). 

Figura 5: Cocaína em pó amostras (1) e (2) ocultas por uma espessura de 10 mm de chumbo (4) (Fonte: PEN/COOPE/UFRJ). 

Fonte: Revista CONTER com adaptações. 

Radiofármácia do IPEN: Entenda como é realizada a produção de radiofármacos

A construção de Angra 3

De acordo com a Eletrobrás Eletronuclear, a construção da 3ª usina nuclear do país que está em pleno andamento indica um grande marco para o crescimento da produção de energia no país, alavancando o nível de produção  e representará 50% do consumo do Estado do Rio de Janeiro. 

Angra 3 entrará em operação a partir de 2018, a nova unidade terá capacidade de gerar mais de 12 milhões de megawatts-hora por ano, valor suficiente de energia para abastecer as cidades de Belo Horizonte e Brasília.

As unidades de Angra 1 e Angra 2, também localizadas na cidade de Angra dos Reis, no estado do Rio de Janeiro já são responsáveis pela produção em cerca de 2% da energia consumida no Brasil.

O programa nuclear brasileiro teve início na década de 50 a partir da criação da Comissão Nacional de Energia Nuclear, órgão maior do país voltado para as aplicações da energia nuclear com fins pacíficos.

A expansão do uso da energia nuclear para a produção de energia elétrica no país é alvo de muitas críticas de ambientalistas e de organizações que defendem o meio ambiente, como por exemplo, o Greenpeace, que faz duras críticas e protestos contra a aplicação de materiais radioativos voltada para a geração de energia elétrica. Estes grupos e representantes defendem o investimento na geração de energia através de fontes renováveis.

Andamento das obras em Angra 3 (Fonte: Eletrobrás Eletronuclear). 

             

        Protestos de ambientalistas contra a construção de Angra 3 
(Fonte: Greenpeace Brasil).  

Fonte: Eletrobrás Eletronuclear (com adaptações). 

Métodos de Diagnóstico por Imagem

As aplicações do radiofármaco Fluoroacetato-18 F (FAc- 18F)

Os radiofármacos são compostos sem ação farmacológica, que têm na sua composição um radionuclídeo e são utilizados em medicina nuclear para diagnóstico e terapia de várias doenças. Para aplicações de diagnóstico utilizam-se radiofármacos que apresentam em sua constituição radionuclídeos emissores de radiação gama ou emissores de pósitrons, já que o decaimento destes radionuclídeos dá origem à radiação eletromagnética penetrante e pode ser detectada externamente através de dois métodos de aquisição tomográfica (SPECT: Tomografia por emissão de fótons únicos e PET: Tomografia por emissão de pósitrons). 

A tomografia por emissão de pósitrons associada à tomografia computadorizada através dos equipamentos híbridos (PET/CT) é um método que combina as características da medicina nuclear e de radiologia obtendo imagens metabólicas (PET) e anatômicas sobrepostas (CT). Combinando as duas tecnologias de exame, o PET/CT permite diagnosticar com maior precisão e identificar o câncer, doenças cardíacas e distúrbios cerebrais. 

Em PET/CT a maioria dos exames são realizados com a administração do radiofármaco fluordesoxiglicose (FDG- 18F), estudos recentes mostram que o fluoracetato é um subtrato alternativo que substitui e é aplicado para o estudo de tumores que apresentam baixa captação de fluordesoxiglicose (FDG- 18F), o radiofármaco FAc- 18F possui eficácia na detecção de tumores primários de próstata, mama e em estudos de metabolismo do miocárdio e de metabolismo cerebral. 

O fluoroacetato é um composto altamente tóxico em altas doses, entretanto, nos exames de PET/CT é utilizado em baixa concentração. 

Radiofármaco manipulação. (Fonte: Universidade de Coimbra)

Aquisição por fusão de imagens metabólicas e anatômicas através de equipamento híbrido PET/CT.  (Fonte: e-Radiologia). 

Irregularidades em concursos públicos e o piso salarial dos profissionais da Radiologia

A exposição à radiação ionizante na gestação

Hoje em dia é comum a aplicação de exames de diagnóstico por imagens em mulheres gestantes para a avaliação do desenvolvimento do feto. Exames como a ultrassonografia e a ressonância magnética são os mais selecionados por não oferecerem riscos biológicos ao feto, já os exames que envolvem emissão de raios X são evitados devidos aos possíveis efeitos biológicos que a radiação ionizante pode provocar nos organismos vivos.

Os efeitos biológicos são o resultado da interação da radiação com a matéria, esses efeitos surgem principalmente devido à interação da radiação com o material genético das células, ou moléculas associadas, onde lhe causarão danos irreversíveis ou reversíveis, de acordo com o sistema de reparo do indivíduo exposto e outros fatores.

As células quando expostas à radiação sofrem ação de fenômenos físicos, químicos e biológicos. A radiação causa ionização dos átomos que afeta moléculas, que afeta órgãos que podem afetar a todo o corpo. 

As radiações ionizantes além de provocar alterações funcionais celulares, também caracterizam-se pela formação de efeitos que induzem a variações morfológicas. Entende-se como variações morfológicas as alterações em certas funções essenciais ou a morte imediata da célula, isto é, dano na estrutura celular. 

Um organismo complexo exposto à radiação pode sofrer determinados efeitos somáticos, que lhe são restritos e outros, genéticos, transmissíveis às gerações posteriores.

Os efeitos somáticos mais importantes no ser humano são o aumento da incidência do câncer, anormalidade do desenvolvimento do embrião, indução da catarata e redução da vida média.

A exposição da radiação é mais perigosa em embriões e fetos devido à alta sensibilidade dos mesmos. Os efeitos mais prováveis vão da falha de fixação do embrião, nas primeiras semanas de gestação, até o retardo mental severo. 

O período mais perigoso para exposição está no primeiro trimestre da gestação, fase em que ocorre o desenvolvimento embrionário e formação do feto. O embrião em desenvolvimento é composto de células que se dividem muito rapidamente, células que são radiossensíveis e assim os efeitos intra-uterinos acabam induzindo a formação de má formação do embrião em desenvolvimento. 

A má formação induzida não indica um efeito genético, pois quem está exposto é o embrião e não as células germinativas dos pais. Alguns erradamente consideram estes como uma consequência genética da exposição à radiação, porque o efeito é observado após o nascimento, embora tenha ocorrido na fase embrionária/fetal. No entanto, trata-se de um caso especial de efeito somático, sendo o feto exposto á radiação.

A radiação ionizante e os riscos na gestação.

Assim como no desenvolvimento do câncer, no feto a radiação promove os mesmos efeitos no DNA, porém como o feto está em período de várias formações (organogêneses), as multiplicações de suas células estão aceleradas, a radiação promove tanto uma divisão desordenada como uma ausência de divisão que gera a falta de órgãos ou até mesmo de membros no corpo do bebê em desenvolvimento.

Pode ocorrer também uma migração errada de células, devido a divisão desordenada, podendo ocorrer a formação de órgãos e membros em locais diferentes do normal no corpo do bebê.

Um dos principais fatores que influenciam na formação dos efeitos biológicos é a dose absorvida de radiação, por isso, faz necessário o conhecimento dos possíveis danos que pacientes grávidas podem estar sujeitas e também estabelecer medidas de controle de doses.

Em relação às exposições ocupacionais a Portaria nº. 453/1998 estabelece que as paras mulheres grávidas devem ser observados os seguintes requisitos adicionais:

- A gravidez deve ser notificada ao titular do serviço tão logo seja constatada;

- As condições de trabalho devem ser revistas para garantir que a dose na superfície do abdome não exceda a 2 mSv (milisieverts) durante o período restante da gravidez, tornando pouco provável que a dose adicional no embrião ou feto exceda cerca de 1 mSv neste período.

A sinalização e os quadros informativos de proteção nas instalações radiológicas próximas as salas de exames de raios X é obrigatória e fundamental para que pacientes grávidas, acompanhantes e indivíduos do público tenham o conhecimento dos riscos.

Sinalização e quadros informativos.

Fonte: Portaria n.º453/98 MS/ANVISA com adaptações.