Raios X no diagnóstico médico – absorção, espectro de raios X e TC
FísicaFísica quântica e nuclearIdades 17–18Laboratório virtual
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Um feixe de raios X atravessa diferentes camadas de tecido: o tecido mole absorve pouco e o osso absorve muito mais, o que dá contraste à imagem no filme. Ajuste a tensão do tubo, a espessura e o tipo de tecido para ver como a lei de absorção I = I₀·e^(−µx) determina a qualidade da imagem e por que a dose de radiação do paciente precisa ser bem avaliada. A tela Espectro de raios X mostra o espectro contínuo com o menor comprimento de onda λmin = hc/(eU) e as linhas características Kα e Kβ do ânodo; registre λmin em função de U para obter a constante de Planck. A tela Tomografia (TC) faz muitas projeções de um corte do abdome e o reconstrói por retroprojeção filtrada, com números TC (HU), meio de contraste e dose.
Aula: Aplicações da física no diagnóstico médico
O que mostra
Os raios X são atenuados exponencialmente na matéria, I = I₀·e^(−µx); o osso tem µ maior que o tecido mole, o que dá contraste à radiografia, e raios mais duros (mais kV) penetram melhor, mas dão menos contraste. A tela Espectro de raios X mostra o espectro contínuo de frenamento, que termina em λmin = hc/(eU), e as linhas Kα e Kβ do ânodo quando eU supera a energia da camada K. A tela Tomografia reconstrói um corte do abdome a partir de projeções feitas de muitos ângulos, com números TC, meio de contraste e o equilíbrio entre dose e ruído.
Como usar
Em Absorção, mova Espessura, Tensão do tubo e Fração de osso e compare o contraste e a dose relativa. Em Espectro de raios X, mude Tensão do tubo U, Ânodo (alvo), Corrente do tubo e Filtro de alumínio, clique em Registrar em várias tensões e use o gráfico de λmin em função de 1/U para obter h. Em Tomografia, clique em Escanear, reduza o Número de projeções, desmarque Filtrar antes da retroprojeção, marque Meio de contraste injetado e toque na imagem para ler números TC.
Parâmetros que você pode mudar
- Tensão do tubo 40–140 kV
- Espessura da parte do corpo 2–30 cm
- Fração de osso no percurso 0–60 %
- Tela Absorção, Espectro de raios X, Tomografia (TC)
- Tensão do tubo (espectro) 10–150 kV
- Material do ânodo Tungstênio, Molibdênio, Cobre
- Corrente do tubo 1–10 mA
- Espessura do filtro de alumínio 0–5 mm
- Eixo horizontal do espectro Comprimento de onda, Energia do fóton
- Projeções da TC 1–180
- Dose da TC Baixa, Padrão, Alta
- Filtro na reconstrução da TC
- Meio de contraste
Perguntas para explorar
- Por que o osso aparece mais claro que o tecido mole na imagem de raios X?
- Por que aumentar a tensão do tubo encurta λmin, mas deixa a linha Kα no mesmo comprimento de onda?
- Por que uma imagem de TC feita com poucas projeções mostra listras, e o que o filtro muda?
