How X-rays see through your skin - Ge Wang

Como os raios-X enxergam através da pele - Ge Wang

Tradutor: Fellipe Geoffroy Revisor: Ruy Lopes Pereira

In 1895, a physicist named Wilhelm Roentgen

Em 1895, um físico chamado Wilhelm Roentgen

was doing experiments with a cathode tube,

fazia experimentos com um tubo catódico,

a glass container in which a beam of electrons lights up a fluorescent window.

uma ampola na qual um feixe de elétrons ilumina uma janela fluorescente.

Ele envolveu o tubo em papelão

He had wrapped cardboard around the tube

to keep the fluorescent light from escaping,

para impedir que a luz fluorescente escapasse,

when something peculiar happened.

quando algo peculiar aconteceu.

Another screen outside the tube was glowing.

Uma tela fora do tubo estava brilhando.

In other words, invisible rays had passed through the cardboard.

Em outras palavras, raios invisíveis atravessaram o papelão.

Wilhelm had no idea what those rays were, so he called them X-rays,

Wilhelm não sabia o que eram os raios, então chamou-os de raios-X,

and his discovery eventually won him a Nobel Prize.

e essa descoberta acabou rendendo-lhe um Prêmio Nobel.

Here's what we now know was happening.

Aqui está a explicação do que acontecia.

When high energy electrons in the cathode tube

Quando elétrons de alta energia presentes no tubo catódico

hit a metal component,

atingiam um componente metálico,

they either got slowed down and released extra energy,

eles eram desacelerados e liberavam energia extra,

or kicked off electrons from the atoms they hit,

ou liberavam elétrons dos átomos que eles atingiam,

which triggered a reshuffling that again released energy.

causando-lhes um rearranjo interno que liberava mais energia.

In both cases, the energy was emitted in the form of X-rays,

Em ambos os casos, a energia era emitida na forma de raios X,

which is a type of electromagnetic radiation

que é um tipo de radiação eletromagnética

with higher energy than visible light, and lower energy than Gamma rays.

com mais energia do que a luz visível e menos energia do que raios gama.

X-rays are powerful enough to fly through many kinds of matter

Raios-X são potentes o bastante para atravessar vários tipos de matéria

as if they are semi-transparent,

como se fossem semitransparentes,

and they're particularly useful for medical applications

além de muito úteis para aplicações em medicina,

because they can make images of organs, like bones, without harming them,

já que podem criar imagens de órgãos, como ossos, sem lhes causar dano,

although they do have a small chance

embora haja um pequena chance

of causing mutations in reproductive organs,

de haver mutação nos órgãos reprodutivos

and tissues like the thyroid,

e tecidos como a tireoide,

which is why lead aprons are often used to block them.

por isso, é comum o uso de aventais de chumbo para bloqueá-los.

When X-rays interact with matter, they collide with electrons.

Ao interagir com a matéria, os raios-X colidem com os elétrons.

Sometimes, the X-ray transfers all of its energy to the matter and gets absorbed.

Às vezes, o raio-X passa toda sua energia para a matéria e é absorvido.

Other times, it only transfers some of its energy,

Outras vezes, ele só transfere um pouco da sua energia

and the rest is scattered.

e o restante é espalhado.

The frequency of these outcomes

A frequência destes resultados

depends on how many electrons the X-rays are likely to hit.

depende da quantidade de elétrons que os raios-X podem atingir.

Collisions are more likely if a material is dense,

Colisões são mais prováveis se o material for denso,

ou se for composto por elementos de maior número atômico,

or if it's made of elements with higher atomic numbers,

which means more electrons.

o que significa maior número de elétrons.

Bones are dense and full of calcium, which has a relatively high atomic number,

Ossos são densos e cheios de cálcio,

que tem um número atômico relativamente alto.

so they absorb X-rays pretty well.

por isso são bons em absorver raios-X.

Soft tissue, on the other hand, isn't as dense,

Por outro lado, o tecido mole não é tão denso

and contains mostly lower atomic number elements,

e contém elementos de menor número atômico,

like carbon, hydrogen, and oxygen.

como carbono, hidrogênio e oxigênio.

So more of the X-rays penetrate tissues like lungs and muscles,

Então, mais raios-X penetram em tecidos, como pulmões e músculos,

darkening the film.

escurecendo a chapa.

These 2-D pictures are only useful up to a point, though.

No entanto, essas figuras em 2-D são úteis até certo ponto.

When X-rays travel through the body,

Quando os raios-X atravessam o corpo,

they can interact with many atoms along the path.

eles podem interagir com vários átomos pelo caminho.

What is recorded on the film reflects the sum of all those interactions.

O que aparece na chapa é o resultado de todas essas interações.

It's like trying to print 100 pages of a novel on a single sheet of paper.

É como tentar imprimir 100 páginas de um romance numa única folha.

To see what's really going on,

Para realmente ver o que acontece,

you would have to take X-ray views from many angles around the body

deveriam ser feitos raios-X de vários ângulos do corpo

and use them to construct an internal image.

e usá-los para construir uma imagem interna.

And that's something doctors do all the time

Isto é algo que médicos fazem o tempo todo,

in a procedure called a CT, Computed Tomography scan,

num procedimento chamado TC, Tomografia Computadorizada,

another Nobel Prize winning invention.

outra invenção que ganhou um Prêmio Nobel.

Think of CT like this.

Imagine o TC assim.

With just one X-ray,

Com somente um raio-X,

you might be able to see the density change due to a solid tumor in a patient,

é possível notar no paciente a mudança na densidade causada por um tumor,

but you wouldn't know how deep it is beneath the surface.

mas não há como saber a sua profundidade.

However, if you take X-rays from multiple angles,

No entanto, com raios-X de diferentes ângulos,

you should be able to find the tumor's position and shape.

é possível localizar a posição e o formato do tumor.

A CT scanner works by sending a fan or cone of X-rays through a patient

Um tomógrafo emite um feixe cônico de raios-X

que atravessa o corpo do paciente e atinge vários detectores.

to an array of detectors.

The X-ray beam is rotated around the patient,

O raio-X emitido gira em torno do paciente,

and often also moved down the patient's body,

movendo-se ao longo do corpo,

with the X-ray source tracing a spiral trajectory.

numa trajetória em espiral.

Spiral CT scans produce data that can be processed into cross sections

A TC em espiral produz dados que podem ser processados em "fatias",

detailed enough to spot anatomical features, tumors,

claras o bastante para mostrar características anatômicas, tumores,

blood clots, and infections.

coágulos sanguíneos e infecções.

CT scans can even detect heart disease and cavities

Imagens de TC podem detectar até mesmo doença cardíaca e cáries

in mummies buried thousands of years ago.

em múmias enterradas há milhares de anos.

So what began as Roentgen's happy accident has become a medical marvel.

O acidente afortunado de Roentgen é agora uma maravilha da medicina.

Hospitals and clinics now conduct over 100 millions scans each year worldwide

Hospitais e clínicas do mundo realizam mais de 100 milhões de raios-X por ano

to treat diseases and save lives.

para tratar doenças e salvar vidas.