How X-rays see through your skin - Ge Wang

Como os raios X veem através da pele — Ge Wang

Tradutor: Mafalda Ferreira Revisora: Margarida Ferreira

In 1895, a physicist named Wilhelm Roentgen

Em 1895, um físico chamado Wilhelm Röntgen

was doing experiments with a cathode tube,

estava a fazer experiências com um tubo de raios catódicos,

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

um contentor de vidro em que um feixe de eletrões ilumina um ecrã fluorescente.

He had wrapped cardboard around the tube

Tinha envolvido o tubo com papelão

to keep the fluorescent light from escaping,

para impedir que a luz fluorescente escapasse,

when something peculiar happened.

quando aconteceu uma coisa estranha.

Another screen outside the tube was glowing.

Outro ecrã no exterior do tubo estava a brilhar.

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

Por outras palavras, raios invisíveis tinham atravessado o cartão.

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

Röntgen não fazia ideia do que eram aqueles raios,

por isso, chamou-lhes raios X.

and his discovery eventually won him a Nobel Prize.

A sua descoberta acabou por atribuir-lhe um Prémio Nobel.

Here's what we now know was happening.

Hoje sabemos como aquilo aconteceu.

When high energy electrons in the cathode tube

Quando os eletrões de alta energia no tubo de raios catódicos

hit a metal component,

atingem um componente metálico,

they either got slowed down and released extra energy,

ou abrandam e libertam energia extra,

or kicked off electrons from the atoms they hit,

ou expulsam eletrões dos átomos que atingem,

which triggered a reshuffling that again released energy.

o que desencadeia uma redefinição que volta a libertar energia.

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

Em ambos os casos, a energia é emitida sob a forma de raios X,

which is a type of electromagnetic radiation

o que é um tipo de radiação eletromagnética

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

com energia mais alta do que a luz visível

e energia mais baixa do que os raios Gama.

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

Os raios X são suficientemente potentes para atravessar muitos tipos de matéria

as if they are semi-transparent,

como se ela fosse semitransparente

and they're particularly useful for medical applications

e são especialmente úteis para aplicações médicas

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

porque podem fazer imagens de órgãos, como os ossos, sem os danificar,

although they do have a small chance

embora tenham uma pequena probabilidade

of causing mutations in reproductive organs,

de causar mutações nos órgãos reprodutores

and tissues like the thyroid,

e em tecidos como a tiroide.

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

É por isso que se usam aventais de chumbo para os bloquear.

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

Quando os raios X interagem com matéria, colidem com eletrões.

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

Por vezes, os raios X transferem toda a sua energia para a matéria

e são absorvidos.

Other times, it only transfers some of its energy,

Outras vezes, só transferem parte da sua energia

and the rest is scattered.

e o resto dispersa-se.

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 eletrões que os raios X atingem.

Collisions are more likely if a material is dense,

As colisões são mais prováveis se um material é denso,

ou se é feito de elementos com números atómicos mais altos,

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

o que significa que têm mais eletrões.

which means more electrons.

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

Os ossos são densos e cheios de cálcio,

que tem um número atómico relativamente alto,

so they absorb X-rays pretty well.

por isso absorvem bem os raios X.

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

Os tecidos moles, por outro lado, não são tão densos

and contains mostly lower atomic number elements,

e contêm mais elementos com números atómicos mais baixos,

like carbon, hydrogen, and oxygen.

como o carbono, o hidrogénio e o oxigénio.

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

Por isso, os raios X penetram em tecidos como os pulmões e os músculos,

escurecendo a película.

darkening the film.

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

Mas estas imagens a 2D só 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.

podem interagir com muitos átomos ao longo do caminho.

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

O que fica registado na película reflete a soma 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 de papel.

To see what's really going on,

Para ver o que realmente se passa,

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

temos que tirar muitas radiografias de muitos ângulos do corpo

and use them to construct an internal image.

e usá-las para construir uma imagem interior.

And that's something doctors do all the time

É uma coisa que os médicos estão sempre a fazer

in a procedure called a CT, Computed Tomography scan,

num processo chamado TAC, tomografia axial computadorizada,

another Nobel Prize winning invention.

outra invenção que ganhou um Prémio Nobel.

Think of CT like this.

Pensem na TAC como isto.

With just one X-ray,

Com uma radiografia apenas,

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

podemos conseguir ver a mudança de densidade

devida a um tumor sólido num doente

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

mas não ficamos a saber a que profundidade ele está.

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

Mas, se tirarmos várias radiografias de ângulos múltiplos,

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

podemos conseguir descobrir a posição e a forma do tumor.

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

Uma TAC funciona, enviando um leque ou um cone de raios X através de um doente

to an array of detectors.

para uma série de detetores.

The X-ray beam is rotated around the patient,

O feixe de raios X gira em torno do doente,

and often also moved down the patient's body,

e muitas vezes também passa por baixo do corpo do doente,

with the X-ray source tracing a spiral trajectory.

enquanto a fonte dos raios X traça uma trajetória em espiral.

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

A espiral da TAC produz dados

que podem ser processados em secções transversais,

detailed enough to spot anatomical features, tumors,

suficientemente pormenorizados para detetar características anatómicas,

blood clots, and infections.

tumores, coágulos de sangue e infeções.

CT scans can even detect heart disease and cavities

As TAC até podem detetar doenças cardíacas 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 que começou como um feliz acidente de Röntgen

tornou-se numa maravilha médica.

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

Os hospitais e as clínicas realizam hoje

mais de 100 milhões de TAC por ano, no mundo inteiro,

to treat diseases and save lives.

para tratar de doenças e salvar vidas.