Escrito por Ricardo Razera em 19-07-22
Você provavelmente já ouviu falar que precisamos monitorar a dose de profissionais que se expõe a radiação, ou IOEs (indivíduos ocupacionalmente expostos). Mas o que é dose? Por que existem diferentes unidades como Gy, rad, Sv e rem para medir dose? E o roentgen, indicado por alguns equipamentos de radiometria? Nesse texto vamos esclarecer o significado dessas unidades.
Comecemos com o roentgen (pronuncia-se “rentguem”, símbolo R), que foi uma das primeiras unidades a ser definida quando a radioatividade foi descoberta. O roentgen é a unidade utilizada para a grandeza exposição, assim como o metro é a unidade utilizada para a grandeza distância. Um roentgen é definido como uma certa quantidade de carga elétrica gerada numa certa massa de ar quando esse ar absorve raios-X. Na época em que a unidade foi inventada, era comum medir carga elétrica em unidades de carga eletrostática (ou esu) ao invés de coulombs e, por isso, o roentgen foi definido como 1 esu gerado em 1 cm3 de ar, que possui 0.001293 g de ar em condições normais de temperatura e pressão. Em unidades do sistema internacional, coulomb e kilograma, essa unidade fica com o valor de 1 R = 0.000258 C/kg. Em outras palavras, se uma certa quantidade de raios-X absorvidos por 1.293 mg de ar gerou uma carga de 258 µC, dizemos que a exposição foi de 1 R.
O motivo de se definir uma unidade para a carga elétrica gerada pelos raios-X é porque a grande maioria dos equipamentos que medem dose de raios-X medem, na verdade, a carga elétrica produzida pelos raios-X num certo material em forma de corrente elétrica. A corrente elétrica funciona como um proxy para a quantidade de fótons de raios-X absorvidos. Isto é, esses equipamentos medem, na verdade, a exposição (em R ou em C/kg) gerada pelo feixe de raios-X incidente e usam o valor obtido de exposição para calcular a dose.
A dose é uma grandeza diferente da exposição, apesar de estarem relacionadas. Ao invés de carga elétrica, a dose diz respeito à quantidade de energia absorvida pelo corpo na forma de raios-X. A utilidade desse conceito está no fato de que a quantidade de reações químicas causadas pela radiação (incluindo aquelas que ocorrem no corpo humano) é diretamente proporcional à quantidade de energia depositada pelos raios-X. A probabilidade de ocorrências de câncer, por exemplo, aumenta com o aumento da energia absorvida, isto é, da dose. A unidade da grandeza dose é o gray (pronuncia-se “grei”, símbolo Gy), definida da seguinte forma: se um corpo de 1 kg absorve 1 joule de energia em radiação ionizante, dizemos que a dose absorvida foi de 1 Gy. Ela é diretamente proporcional à exposição; no caso do ar, por exemplo, 1 C/kg (ou 3875 R) de exposição equivalem a 33.8 Gy de dose absorvida.
O rad é somente outra unidade para dose e é definida simplesmente como 1 rad = 0.01 Gy. Isto é, o rad está para o gray assim como o centímetro está para o metro.
A quantidade de danos biológicos causados às nossas células não depende apenas da quantidade total de energia absorvida em forma de radiação ionizante. Depende também de que tipo de radiação foi utilizada. Existem 4 tipos principais de radiação ionizante: fótons (raios-X e raios gama), partículas alfa, partículas beta e nêutrons. Acontece que 1 Gy de partículas alfa ou nêutrons produz mais danos às nossas células do que 1 Gy de raios-X, por exemplo. Isso é devido aos diferentes modos de interação de cada tipo de partícula. Por isso, foi inventado uma nova grandeza chamada dose equivalente, que mede a probabilidade de danos biológicos causados por uma determinada quantidade de energia absorvida por qualquer tipo de radiação. A unidade de dose equivalente é o sievert (pronuncia-se “civert”, símbolo Sv) ou o rem, definido como 0.01 Sv.
A dose equivalente é obtida a partir da dose multiplicando a dose por um “fator de qualidade” Q, que depende da forma como a energia é depositada no corpo que absorveu a radiação ionizante. Para fótons, no entanto, este fator tem o valor de 1. Isto é, para fótons, dose e dose equivalente possuem o mesmo valor numérico e, neste caso, a quantidade de sieverts absorvida é igual à quantidade de grays absorvida. Esse é o caso mais comum em medicina, onde a radiação ionizante mais utilizada é o raio-X.
Em resumo, temos:
Exposição: medida em roentgens (R) ou C/kg. Indica a quantidade de carga elétrica gerada pelos raios-X no corpo que absorveu a radiação.
Dose: medida em grays (Gy) ou rads. Indica a quantidade de energia absorvida por um corpo na forma de radiação ionizante.
Dose equivalente: medida em sieverts (Sv) ou rems. Indica a probabilidade de danos biológicos causados por uma determinada quantidade de radiação ionizante absorvida.
Bibliografia
[1] Glenn F. Knoll, Radiation Detection and Measurement, 4a edição, 2010.