Introdução
A mamografia é uma técnica radiográfica que faz uso de um tubo de raios x com características específicas e que esta acoplado a um arco móvel, o qual possibilita um direcionamento angular do feixe adequado aos diversos tipos de incidências. Este possui um sistema de compressão cuja finalidade é manter a mama imóvel, diminuir a espessura e espalhar os tecidos internos da mama.
O filme empregado deve ser especial de alto contraste para compensar o baixo contraste inerente ao tecido mamário. As doses de radiação são altas porque na técnica são empregados baixa quivoltagem (kV) e alta carga elétrica (mAs). Em equipamentos digitais os receptores de imagem são os detectores que substituem os filmes e chassis.
Física da mamografia
O processo de produção da radiação X na mamografia ocorre da mesma forma do que em um exame de raios-X convencional. Nesse processo um feixe acelerado de elétrons é emitido do catodo (emissão termo-iônica) em direção ao anodo. Os elétrons se chocam contra o ponto focal do anodo. Cerca de 99% da energia resultante do choque dos elétrons é convertida em calor. Até 1% da energia é convertida em fótons (raios-x).
A radiação é produzida em segundos e interage com a mama. Nessa interação podem atravessar a mama, serem absorvidos ou desviados, na dependência de variáveis como a espessura da mama, a composição do parênquima e a presença de patologias.
Os raios-X que atravessam a mama são detectados pelo filme (mamografia convencional), pela placa de fósforo (radiologia computadorizada – CR) ou pelo receptor digital (radiologia digital – DR).
Já a radiação absorvida pela mama provoca efeitos de interação com a mama (efeito compton e efeito fotoelétrico).
Para a formação de uma imagem de mamografia com qualidade é necessários ter conhecimento sobre:
1. Produção de raios-X característicos e de freamento (Bremsstrahlung);
2. Alvo e Filtro;
3. Efeito Anódico;
4. Relação entre Kv e mAs;
5. Interação da radiação com a mama.
1. Produção de raios-X característicos e de freamento (Bremsstrahlung);
No tubo de raios x os elétrons obtém alta velocidade pela alta voltagem aplicada entre o anodo e o catodo, produzindo raios x de bremsstrahlung e característicos.
1.1 Produção de raios-X característicos
Os raios x característicos ocorrem quando os elétrons das camadas mais internas dos átomos (K e L, por exemplo) do alvo saem dos mesmos após “colisão” com os elétrons incidentes. A “vacância” deixada por estes elétrons são preenchidos por elétrons das outras camadas. A diferença de energia é emitida em forma de raios x característicos e apresentam as seguintes propriedades:
- cada elemento constituinte do anodo emite raios X característicos com uma energia específica;
- os fótons -X característicos produzem um espectro característico, ou discreto, de radiação X.
Os raios x de freamento ou bremsstrahlung ocorrem na interação dos elétrons incidentes com o espaço entre o núcleo e a camada K do átomo do material do alvo. Os elétrons mudam sua direção perdendo energia na forma de fótons-X de freamento (Bremsstrahlung) e apresentam as seguintes propriedades:
- os fótons -X Bremsstrahlung produzem um espectro contínuo de radiação até um valor máximo, igual a energia do elétron incidente;
- a produção de fótons-X Bremsstrahlung aumenta com o aumento da tensão (kV) e do número atômico (Z) do ânodo.
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Os espectros de um tubo de raios-x são compostos por duas partes: uma parte contínua (bremsstrahlung ou freamento) e uma parte discreta (característica).
Um espectro de raio-x se forma com radiações características ou freamento (bremsstrahlung) de acordo com o material alvo utilizado.
2. Alvos e Filtros
2.1 Alvos (anodos)
Os alvos (anodos) de mamografia podem ser compostos dos seguintes materiais: Molibdênio (Mo), Ródio (Rh) e Tungstênio (W). A escolha do alvo é influenciado de acordo com cada tipo de mama, devemos considerar os seguintes fatores:
- Tamanho da mama;
- Densidade da mama;
- Receptor de imagem.
Para que uma baixa tensão possa ser utilizada em mamografia, no anodo de Molibdênio (Mo) com Z = 42, a energia dos fótons-X da camada K é igual a 17.4 – 19.6 keV e a energia dos fótons-X da camada é igual a 2.3 – 2.6 keV.
O espectro devido a emissão de raios X oriundos de um anodo de Rh é similar ao do Mo. Entretanto o pico do Rh é maior (Z=45) tendo uma energia de cerca de 23 keV em virtude dos raios-x característicos da camada K e apresenta maior quantidade na produção de raios X Bremsstrahlung, causando uma imagem mais acinzentada em relação as imagens obtidas com Mo. A vantagem do alvo de ródio é que a dose de radiação é significativamente menor.
2.2 Filtros
Os filtros são utilizados com a finalidade de diminuir a radiação de baixa energia e aumentar a quantidade de raios x característicos. Podem ser usados filtros de Molibdênio (Mo) e de Ródio (Rh).
Tubos de raios X para mamógrafos são fabricados com diversas combinações alvo/filtro. O mais comum são Mo/Mo; Mo/Rh; Rh/Rh e W/Rh (Tungstênio/Ródio). A seleção apropriada de filtros forma o espectro de emissão compatível com o receptor de imagem utilizado e as características da mama de cada paciente.
Para um alvo de Mo é recomendado filtros de 30 mm de Mo e 50 mm de Rh. Estas combinações garantem os raios X característicos do Mo para formação da imagem com formação do espectro de Bremsstrahlung.
Nos alvos Rh é recomendado o uso de filtro 50 mm Rh. Esta combinação gera um pico raios X característico maior e maior poder de penetração do feixe. O uso de Rh como alvo ou filtro é utilizado para mamas mais espessas, mais densas.
2.3 Ponto Focal
O princípio da linha de foco é utilizado para se conseguir um pequeno ponto focal e uma boa dissipação de calor no alvo.
Exemplo 1: Mamografia – Tamanho do ponto focal (mm)
– Nominal : 0.3
– Medido : 0.45
Exemplo 2: Ampliação Mamográfica – Tamanho do ponto focal (mm)
– Nominal : 0.1 – 0.15
– Medido : 0.15 – 0.2
2.4 Inclinação do Anodo
O anodo do mamógrafo possui uma inclinação pelos seguintes fatores:
- Inclusão de todo tecido mamário;
- Potencialização do efeito anódico;
- Aumento do ponto focal.
3. Efeito Anódico
Na mamografia o efeito Heel ou anódico é muito importante, devido as seguintes considerações:
– A mama tem forma cônica: A intensidade da radiação próxima à parede torácica é maior do que na extremidade da mama para a formação de uma imagem uniforme (catodo na direção da parede torácica).
– Na prática, devido ao dispositivo de compressão da mama fornecer uma espessura uniforme para ser radiografada.
– Quando o catodo é posicionado na direção da parede torácica, a resolução espacial da mama perto da parede torácica é reduzida pelo aumento da indefinição produzida por um grande ponto focal efetivo.
4.Relação entre kV e mAs
Na mamografia requer técnicas de baixa tensão. Com kV reduzido a penetrabilidade do fóton também reduz, o que requer um aumento no mAs.
Essa relação é necessária pois a mama é uma estrutura com pouca densidade, para evidencia-lá e aumentar o contraste na imagem a técnica deve ser: baixo kV e alto mAs.
O baixo kV é usado para maximizar o efeito fotoelétrico e portanto aumentar este diferencial de absorção.
Se o kV for muito baixo, o mAs requerido é desordenadamente alto.
O mAs alto poderia ser inaceitável por causa do aumento na dose do paciente. Além disso, poderá ocorrer o super aquecimento e risco de dano no tubo raios-x (filamento).
5. Interação da radiação com a mama
O tipo de interação da radiação depende da energia do fóton incidente, da densidade, da espessura e do numero atômico da matéria. Nas mamografias ocorrem dois efeitos: fotoelétrico e o Compton.
5.1 Efeito fotoelétrico
Esse efeito envolve os elétrons das camadas mais internas (K, L, M, N) do átomo. O fóton-X é totalmente absorvido e um fotoelétron é ejetado.
Quanto menor a energia da radiação, maior a probabilidade de ocorrer o efeito fotoelétrico.
5.2 Efeito compton
Esse efeito envolve os fótons-X e elétrons das camadas mais externas do átomo. O fóton-X incidente é “ESPALHADO” em uma nova direção com uma energia menor do que a inicial.
Na mamografia a imagem de melhor contraste será os feixes de baixa energia (devido ao efeito fotoelétrico) e menor para energias mais altas (predominância do efeito Compton).
