Absorciometria bifotónica de raio X

'Absorciometria bifotónica de raio X' (português europeu) ou Absorciometria por raios-X com dupla energia (português brasileiro), (em inglês: Dual-energy X-ray absorptiometry, abreviado DXA ou DEXA) é um método de medição da densidade mineral óssea, na qual feixes de raio X com diferentes níveis de energia são emitidos para o corpo do paciente. Quando é subtraída a absorção pelo tecido mole, é possível determinar a densidade óssea a partir da absorção de cada raio pelo osso. É o método mais usado e mais estudado para a medição de densidade óssea, geralmente no diagnóstico e acompanhamento de osteoporose.[1]

Scanner DXA

Princípio físicoEditar

Quando um feixe de raios X atravessa um determinado material, ele sofre uma atenuação na sua intensidade. Essa atenuação é exponencial e depende do tipo de material atravessado e da energia do raio X.[2][3]

A equação que descreve essa atenuação é:

  (equação 1)

onde:

  •   = intensidade do raio X numa determinada distância x;
  •   = intensidade inicial do raio X;
  •   = coeficiente de atenuação linear (depende do material e energia do raio X);
  •   = distância percorrida (espessura do material).

Quando um feixe de raios X monoenergético passa por uma parte do corpo que contenha ossos e tecidos moles (músculos, gordura, pele, etc), sua intensidade será:

  (equação 2)

onde os subscritos S e B referem-se aos tecidos moles e ossos, respectivamente. Neste contexto é usual substituir a espessura por sua densidade superficial (dada em g/cm2), uma vez que essas quantidades são proporcionais:[4]

  ou ainda  

onde:

  •   = distância (espessura);
  •   = massa;
  •   = área;
  •   = densidade;
  •   = densidade superficial.

Assim a equação (2) pode ser escrita como:

 

Neste caso, porém, temos uma equação e duas incógnitas (xB e xS) e a equação não pode ser resolvida.

O princípio físico subjacente à DEXA é a medida da intensidade de feixes de raios X com duas energias diferentes (alta e baixa) após a passagem pelo corpo. Como o coeficiente de atenuação depende do número atômico (tipo do material) e da energia pode-se escrever as equações de atenuação como se segue:[5][4]

  • para baixa energia:

 

  • para alta energia:

 

onde:   é o coeficiente de atenuação,   é a densidade superficial e os subscritos   e   referem-se aos ossos e tecidos moles respectivamente.

Agora temos duas equações com duas incógnitas, resolvendo-se esse sistema de equações para encontrarmos   (densidade superficial do osso), temos:

 

onde:

  •   = densidade superficial do osso,
  •  
  •  
  •  

TecnologiaEditar

No início da tecnologia, radioisótopos eram utilizados como fontes de radiação, mais especificamente o gadolíneo-153, que emitia raios gama nas energias de 44 e 103 keV. A técnica era então conhecida por DPA (sigla em inglês para Dual photon absorptiometry).

Atualmente utilizam-se tubos de raios X de baixa corrente, capazes de produzir um maior fluxo de fótons que os radioisótopos, reduzindo o tempo do exame e aumentando a resolução da imagem.[4][6]

No caso dos tubos de raios X, duas técnicas podem ser utilizadas para a produção de raios X com duas energias:[2][4][5]

  • na primeira, uma fina folha de metal conhecida como filtro de borda K, é colocada na saída do tubo. O metal escolhido absorve os raios X que possuem a energia da camada eletrônica K do material. Os materiais usados podem ser o cério (que quando usados como tubos de 80 kV, vão produzir energias de 40 e 70 keV) ou o samário (que com tubos de 100 kV produzem energias de 47 e 80 keV).
  • na segunda, a alimentação do tubo de raios X é feita com uma fonte de alta tensão que alterna as tensões entre baixa (70 kV) e alta (140 kV) em sincronismo com a rede elétrica (durante os meio ciclos alternados).

Referências

  1. radiologyinfo.org. «What is a Bone Density Scan (DXA)?». Consultado em 17 de novembro de 2014 
  2. a b Okuno, Emico; Yoshimura, Elisabeth (2010). «Capítulo 8 - Interação de raios X e gama com a matéria». Física das radiações. São Paulo: Oficina de textos. p. 170 e 254. ISBN 978-85-7975-005-2 
  3. James E. Turner (2007). «Cap. 8 - Interaction of photons with matter». Atoms, Radiation, and Radiation Protection (em inglês) 3 ed. [S.l.]: Wiley-VCH. p. 187. ISBN 978-3-527-40606-7 
  4. a b c d «Physical principles and measurement accuracy of bone densitometry» (PDF) (em inglês). Royal Osteoporosis Society. 2006. Consultado em 10 de novembro de 2019 
  5. a b Glen M. Blake; Ignac Fogelman (julho de 1997). «Technical Principles of Dual Energy X-Ray Absorptiometry». Elsevier. Seminars in Nuclear Medicine (em inglês). 27 (3): 210-228. ISSN 0001-2998 
  6. M. Ann Laskey; D. Phil (1996). «Dual-Energy X-Ray Absorptiometry and Body Composition». Elsevier Science. Nutrition (em inglês). 12 (1): 45-51. ISSN 0899-9007