Radiação não ionizante

Espectroscopia óptica, a busca por métodos não invasivos

Novas técnicas estão sendo utilizadas na medicina para auxiliar e atuar de forma conjunta com os profissionais da saúde, com o objetivo de trazer, cada vez mais, melhorias no tratamento e diagnóstico de doenças e problemas de saúde da população. As técnicas de espectroscopia óptica vêm sendo muito estudadas, com objetivo de encontrar novos métodos minimamente invasivos, ou em muitos casos, não invasivos, para análise de tecidos e possíveis usos no tratamento de certas patologias.

Diferente de técnicas de imagem onde é utilizada radiação ionizante, ou até mesmo a ressonância magnética, estes métodos ópticos trazem uma inspeção mais relacionada à superfície, tendo em vista que a luz de excitação da fluorescência, por exemplo, tem sua penetração apenas nos tecidos biológicos superficiais. Porém, este tipo de imagem permite analisar grandes áreas sem que haja remoção tecidual.

Como base para as técnicas ópticas utilizadas, temos as alterações morfológicas, fisiológicas e até mesmo bioquímicas, que afetam a interação da luz com o tecido e a partir disso gera associações a possíveis lesões. A partir destas interações, podem ser criados padrões ópticos que são característicos de cada patologia, facilitando a análise e diagnóstico em diversas situações.

Existem diversas técnicas de espectroscopia óptica sendo utilizadas e estudadas buscando obter novos métodos de diagnósticos e tratamentos médicos. Podemos citar três técnicas que já são utilizadas e que ainda há estudos em andamento em relação à elas. São elas: absorção óptica, espetroscopia de fluorescência e óptica de difusão. Elas têm seus princípios físicos individuais, porém, com um objetivo em comum: trazer o mínimo de riscos e efeitos colaterais em seu uso.

Apresentando o básico dos princípios físicos de cada uma das técnicas, começaremos pela absorção óptica. Ela ocorre quando fótons atingem uma molécula, e nela há transições entre níveis eletrônicos. Para que ocorram estas transições, a energia desse fóton que atinge a molécula deve ser correspondente à diferença de energia entre dois estados eletrônicos da molécula. A intensidade de luz absorvida, a densidade óptica e a posição de banda, são fatores que caracterizam o espectro de absorção eletrônica.

Como princípios da espectroscopia de fluorescência, temos que moléculas em seu estado fundamental, apresentam uma determinada configuração, em que a energia total é a menor possível. Após absorver a radiação, a molécula assume uma nova configuração de maior energia, chamada de estado excitado. Estando no estado excitado, ela pode voltar ao estado inicial por diferentes “caminhos”, emitindo ou não radiação. O processo de desativação no qual se observa a emissão de fótons provenientes de transições entre estados, é chamado de fluorescência.

Por último, mas não menos importante, temos a óptica de difusão. O que ocorre nela, é que quando a luz incide sobre um meio, parte dela é refletida na superfície e parte penetra no meio, podendo ser absorvida por ele, espalhada dentro dele e/ou transmitida através dele. Tanto a capacidade do meio de absorver, quanto de espalhar a luz, que são características de propagação da onda no meio, irão depender das propriedades desse meio. Os meios turvos ou densos, têm como característica espalhar a luz muito mais do que absorvê-la. O transporte da luz neste caso não é exatamente linear, como estamos acostumados, ela pode ser espalhada em todas as direções. Em certas condições, se aproxima de um transporte difusivo. O estudo da propagação da luz ao interagir com meios densos recebe o nome de óptica de difusão.

Esses métodos ópticos estão sendo muito explorados, na busca de encontrar maneiras não invasivas na realização de exames diagnósticos e tratamentos médicos. Tratamentos para câncer de mama já são realizados utilizando a óptica de difusão, por exemplo. Exames diagnósticos são realizados utilizando a absorção óptica e a espetroscopia de fluorescência, entre outras utilidades. Podemos então, notar que avanços nas pesquisas do uso destes métodos são extremamente importantes, pois, além de serem técnicas muito pouco invasivas, ou muitas vezes, não invasivas, trazem confiança ao método e baixo custo em relação a outros exames diagnósticos.

Aplicações das radiações não ionizantes na medicina

As diversas formas da radiação não ionizante (luz visível, infravermelho, ultravioleta, micro-ondas e de rádio) são utilizadas não só para funções corriqueiras em nosso dia a dia, como telecomunicações e eletrodomésticos, mas também têm papel importantíssimo na rotina dos hospitais e clínicas médicas. O uso das diversas fontes de radiação eletromagnética é constante e diretamente associado à capacidade de interação da energia com o tecido biológico.

Os benefícios para os pacientes através de tratamento e diagnóstico médico com radiação não ionizante são enormes, agindo desde o diagnóstico de certa alteração no organismo do paciente, até o tratamento, este podendo ser realizado através de diversas técnicas. O uso no diagnóstico médico contribui para detectar doenças em seus diferentes estágios, permitindo que os médicos determinem os cuidados mais apropriados e eficazes, o que anteriormente ocorria por meio de cirurgias exploratórias para descobrir possíveis causas dos sintomas apresentados pelo paciente. Além do diagnóstico, a radiação não ionizante atua também em algumas técnicas de tratamento, que agem no organismo sem causar danos graves ao tecido sadio, e sem causar efeitos colaterais ao paciente.

Os efeitos da radiação não ionizante em certo tecido, ou quaisquer outras substâncias, acontecem quando há transferência de energia da radiação aplicada para o tecido, havendo absorção dessa energia. Como efeito ao tecido humano relacionado a essa absorção, há o térmico e o não térmico, sendo o primeiro devido à deposição de calor e o segundo à interação direta do campo eletromagnético com as substâncias, sem que haja transferência significativa de calor.

O uso da radiação não ionizante é condicionado aos benefícios trazidos. Existem diversos equipamentos médico-hospitalares para tratamento ou diagnóstico de doenças. No caso do diagnóstico, podemos citar o equipamento de Ressonância Magnética; já para terapia, tem destaque os sistemas de hipertermia (13,6 MHz) e radiotermia (27,2 MHz). Além disso, para ambas as aplicações, diagnóstico e terapia, há vários grupos de pesquisa no mundo voltados para o desenvolvimento e aplicação de novos métodos, como Espectroscopias e Terapia Fotodinâmica.

A grande vantagem em relação ao uso da radiação ionizante é a ausência de efeitos negativos ao tecido saudável, fazendo com que a radiação não ionizante ganhe grande força em seu uso nos últimos tempos, havendo diversas pesquisas e avanços na aplicação destas radiações.

Abaixo está uma tabela com diferentes possíveis aplicações da radiação não ionizante na medicina.

*Radiofrequência*	Imagem por Ressonância Magnética
	Tratamento de arritmia supra-ventricular
	Tratamento de Apneia Obstrutiva do Sono
*Microondas*	Detecção de tumores
	Tratamento de hiperplasia benigna de próstata
	Tratamento de arritmia supra-ventricular
	Prevenção de cáries dentárias
*Infravermelha*	Termografia
	Regeneração tecidual (especialmente IV distante)
	Tratamento de dor
	Imagem Tomográfica por Fluorescência (IV próximo)
*Luz Visível*	Endoscopia por fibras óticas
	Dosimetria
	Várias aplicações de lasers
*Ultravioleta*	Tratamento de psoríase e vitiligo

Radiofrequência, de radares a smartphones

A radiofrequência (RF) é mais um tipo de radiação não ionizante de enorme utilidade nas nossas vidas, tanto para as telecomunicações como na área médica. Abrangendo a faixa de frequência de 3 quilohertz (KHz) a 300 megahertz (MHz), vários estudos são realizados sobre seus usos no cotidiano e efeitos biológicos a sua exposição.

As ondas de RF são campos eletromagnéticos utilizados nas comunicações sem fio, pois transferem energia progressivamente de um ponto a outro, pela sucessão alternada de campos elétricos e magnéticos mutuamente perpendiculares. Por meio de uma antena, o sinal que se propaga em um cabo condutor, é convertido e irradiado, propagando-se em todas as direções e em linha reta ao ar livre.

Os sistemas de transmissão por RF originaram-se nas bases dos sistemas de radares utilizados na Segunda Guerra Mundial. Os radares inventados pelo físico Robert Alexander Watson-Watt, em 1935, eram utilizados para detectar aviões com antecedência, quando estes ainda estavam bem distantes; porém, sem diferenciar aliados de inimigos. Com o tempo, desenvolveram um sistema de identificação por RF; assim, os aviões passaram a ter um transmissor que, ao receber sinal das estações de radar, começava a transmitir um sinal de resposta. Essa mesma ideia está por trás das atuais tecnologias para captura de dados por RF.

Nas décadas de 50 e 60, cientistas de várias partes do mundo (Estados Unidos, Europa e Japão) divulgaram pesquisas a respeito de como a RF poderia ser utilizada para identificar objetos em várias situações. No setor comercial, a sua primeira utilização se deu em sistemas antifurto, que utilizavam ondas de rádio para determinar se um item havia sido roubado ou pago normalmente. Foi neste contexto que surgiram as tags (etiquetas eletrônicas). Já na Medicina, a RF é utilizada, por exemplo, na técnica de Imagens por Ressonância Magnética. Porém, trataremos desse assunto em um post futuro.

No processo de transmissão da RF, temos um fator chamado modulação de sinal. A modulação é o processo no qual o sinal é adicionado às ondas de RF produzidas por um transmissor. Um sinal de RF sem modulação é chamado de portadora, ou seja, é um sinal analógico em forma de onda, que será alterado, em sua intensidade, amplitude ou frequência, buscando transmitir a informação. A modulação é muito importante para o processo de transmissão da informação, pois une o sinal com o meio de transmissão. A figura 1 mostra o processo de modulação.

Figura 1: demonstração do processo de modulação

Sobre os possíveis danos biológicos da exposição à radiofrequência, muitos estudos estão sendo realizados, afinal, o uso deste tipo de radiação é cada vez maior. Ao considerar os possíveis riscos de exposição aos transistores sem fio, devemos levar em conta diversas considerações. A primeira é a faixa de frequência, pois os diversos aparelhos utilizados no nosso dia a dia operam em diversas frequências dentro da faixa de RF. Uma segunda consideração é a potência de saída do transmissor, e a sua distância a partir do corpo. As unidades portáteis operam em baixa frequência, mas são utilizadas muito próximas ao corpo, já unidades móveis operam em níveis mais elevados de energia, mas suas antenas de transmissão estão localizadas a uma distância significante de seus usuários.

A exposição de uma pessoa a energia de RF pode ser medida de diversas maneiras. Para avaliar a exposição dos transmissores localizados perto do corpo, a quantidade mais útil é a taxa de absorção específica (SAR). Essa é uma medida da energia absorvida no corpo, expressa em unidades de watts por kg de tecido. Em resumo, não existem evidencias concretas de estudos em laboratórios ou epidemiologia de que a exposição à RF em níveis abaixo dos limites recomendados tem qualquer significado para a saúde de seres humanos.

Micro-ondas, muito além de um eletrodoméstico

Comumente utilizada, a radiação de micro-ondas abrange a faixa de frequências de 300 megahertz (MHz) a 300 gigahertz (GHz), sendo do mesmo tipo das ondas de rádio. Essa faixa corresponde a comprimentos de onda entre 1 mm e 1m, menores do que os valores para as ondas de rádio típicas. As micro-ondas são usadas não só em eletrodomésticos, mas também em comunicações, devido a sua facilidade para atravessar barreiras. Elas são capazes de penetrar a atmosfera terrestre, porém a partir de 40 GHz a atmosfera vai se tornando menos transparente à radiação. De fato, acima de 300GHz, a absorção da radiação eletromagnética pela atmosfera da Terra é tão grande que se torna praticamente opaca para as frequências mais altas. Por esse fato, elas são utilizadas para comunicação de veículos espaciais, radio astronomia, estudo da origem do universo e da superfície do planeta, por exemplo. E até mesmo em ações mais próximas das nossas rotinas, como conversas telefônicas, abertura de portas de garagem, redes locais sem fio (Bluetooth, WIFI, etc.), TV a cabo e internet banda larga por cabo coaxial, entre outros.

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Gráfico aproximado da opacidade da atmosfera terrestre para vários comprimentos de onda de radiação eletromagnética. As micro-ondas são fortemente absorvidas em comprimentos de onda mais curtos do que cerca de 1,5 cm (frequência superior a 20 GHz) pela água e outras moléculas no ar.

Como fontes geradoras de micro-ondas de baixa potência, são utilizados os transistores de efeito de campo, transístores bipolares, diodo Gunn e diodo IMPATT, entre outros dispositivos de estado sólido. Por outro lado, dispositivos à válvula, ou válvulas termiônicas como magnéton (usado em fornos de micro-ondas), o klystron, o TWT (traveling-wave tube) e o gyrotron, utilizam o movimento balístico de elétrons no vácuo sob a influência de campos elétricos e magnéticos controladores para gerar micro-ondas de alta potência.
As micro-ondas, assim como ocorre com as ondas visíveis, obedecem às leis da óptica e podem ser transmitidas, absorvidas ou refletidas, variando com o tipo de material. As diferentes interações entre as micro-ondas e os materiais está ilustrada na figura abaixo.
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Interação das micro-ondas com os materiais

Para comunicação ponto-a-ponto, a vantagem das micro-ondas em comparação com as ondas de rádio, é que, pela sua frequência alta, ela pode carregar um maior número de informações, já que a quantidade de informações transmitidas é proporcional à frequência. Além disso, suas ondas curtas de alta frequência permitem boa condução e direcionamento exato das ondas.

Já no caso dos radares, as micro-ondas emitidas, ao encontrar os corpos presentes no ambiente, são refletidas pelas partículas sólidas e retornam ao receptor de rádio em uma certa velocidade, e consequentemente com frequência e comprimento de onda característicos. O rádio capta este sinal e utiliza um algoritmo para efetuar a medição do comprimento de onda para servir de parâmetro. O sensor de micro-ondas é ativo e passivo, atuando na emissão e captação do sinal.
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Reflexão das ondas

O que acontece de forma mais específica, é que o sensor funciona como um radar comum, utilizando o princípio do efeito Doppler. Observado e teorizado pelo físico austríaco Christian Doppler em 1843, ele mede a variação da frequência e do comprimento das ondas devido ao movimento da fonte emissora e da velocidade das ondas. Então, se um certo corpo entrar em um ambiente e começar a se movimentar, mesmo com velocidade baixa, se afastando ou se aproximando da fonte de micro-ondas, a frequência de recepção das ondas será alterada, o que no caso de um sensor, faz um sinal ser enviado ao sistema de controle e ativar um alarme. Um fator interessante é que a água absorve as micro-ondas; assim, se houver água no caminho, as micro-ondas não retornarão ao sensor, e isso fará com que haja uma alteração e posteriormente ative um alarme. Dessa forma, como o corpo humano é composto por 70% de água, uma pessoa ao adentrar em um ambiente com um sensor de micro-ondas ativado, absorverá as micro-ondas e não permitirá que ela retorne ao sensor, ativando o alarme.
Essa característica da água de absorver as micro-ondas é importante para outra utilidade: o tão conhecido e comum forno de micro-ondas. Este eletrodoméstico foi descoberto nos momentos finais da 2ª Guerra Mundial, próximo de 1941. O cientista Percy Spencer foi o inventor, e trabalhava em uma fábrica de radares que emitiam as micro-ondas para detectar a presença de inimigos. Ele percebeu que ao trabalhar com as micro-ondas, um alimento que estava em seu bolso era aquecido, e teve a ideia de criar um aparelho específico para esta função. Assim, poucos anos depois, em 1947, surgiu o primeiro forno de micro-ondas, como conhecido atualmente. A função deste aparelho é de aquecer o alimento dentro dele, por meio de agitação das moléculas de água presentes em sua composição. Neste caso, micro-ondas de frequência próxima a 2,45 GHz (12 cm) passam pelo alimento, causando o aquecimento. Assim, ao parar a emissão das ondas, estas imediatamente desaparecem, fazendo com que não haja nenhum vestígio delas no objeto aquecido.
Não há estudo completo que prove a total ausência de riscos em relação à saúde envolvidos no contato com as micro-ondas. As ondas que podem “escapar” do forno de micro-ondas são regulamentadas pelo órgão administrador de alimentos e medicamentos dos Estados Unidos (FDA – EUA), que classificam esse risco como “muito abaixo de um nível considerado perigoso para causar danos às pessoas”. No entanto, devido a importância do seu uso no cotidiano, estudos ainda são voltados para entender os possíveis riscos biológicos das micro-ondas para um uso seguro.

Radiações Ultravioleta, Visível e Infravermelha

Após o breve embasamento teórico sobre a radiação não ionizante, apresentaremos nas próximas postagens descrições mais detalhadas sobre as diferentes formas de radiação deste tipo. Neste post, abordaremos as radiações ultravioleta (UV), visível e infravermelha (IV).

Na figura acima, apresentamos novamente o espectro eletromagnético. Nota-se que a radiação UV aparece no limite do espectro entre as radiações ionizantes e não ionizantes, sendo o tipo de radiação não ionizante com menor comprimento de onda (100 nm a 400 nm). Apresentando alta energia, ela é particularmente perigosa, pois normalmente o aparecimento de sintomas não é imediato quando há exposição excessiva. O sol, a luz negra, arcos de solda, e lasers UV são exemplos comuns de radiação UV.

A faixa seguinte consiste na luz visível, em que as diferentes frequências visíveis do espectro eletromagnético são “vistas” pelos nossos olhos como diferentes cores. Fontes naturais comuns que produzem radiação visível incluem o sol e o fogo. Fontes artificiais incluem lâmpadas para iluminação, projetores, telas, luzes indicadoras, arcos de solda e lasers.

No outro limite do espectro de luz visível, está a radiação infravermelha (IV) que possui comprimento de onda acima de 780 nm (até 1 mm) e é invisível aos nossos olhos. Porém, a pele e os olhos absorvem essa radiação sob forma de calor. Trabalhadores normalmente notam exposição excessiva através da sensação de calor e dor. As fontes deste tipo de radiação incluem fornos, lâmpadas de calor, e lasers infravermelhos.

Radiação ultravioleta (UV)

É a banda de radiação não ionizante que se situa próxima à radiação ionizante no espectro eletromagnético. Tendo como principal fonte o sol, é classificada como: UVA (400 – 315 nm), UVB (315 – 280 nm) e UVC (280 – 100 nm).

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A radiação UVC tem as ondas mais curtas dentro da radiação ultravioleta, e é caracterizada por ser totalmente absorvida pela atmosfera, nem chegando a atingir a Terra. Por outro lado, mais de 90% da radiação UV presente na superfície terrestre é a UVA. Ela é importante para sintetizar a vitamina D no organismo. Como penetra mais profundamente na pele, em excesso e a longo prazo, pode danificar a derme que contém tecidos que dão elasticidade à pele, podendo causar o seu envelhecimento precoce.

Já a radiação UVB, apesar de grande parte ser absorvida pela atmosfera, é a mais prejudicial à saúde humana. Ela é absorvida pela camada superficial da pele (epiderme), que libera as substâncias que causam dor, inchaço e vermelhidão no caso de queimadura solar. Em excesso, pode causar queimaduras solares, além de aumentar o risco de câncer de pele (assim como os raios UVA). Essa radiação tem se intensificado com os seguidos ataques à natureza do Planeta Terra. Isso acontece porque, com o desmatamento e a emissão de poluentes, a camada de ozônio, responsável por filtrar os raios UV, é afetada. Com o passar dos anos e com o aumento da poluição, a camada de ozônio vem diminuindo, e, com isso, filtrando menos raios UV, deixando os seres vivos mais expostos à essa radiação. Portanto, é necessário que haja cuidados especiais para a proteção contra os raios solares.

Além da radiação UV natural, várias fontes de UV artificial são encontradas em ambientes ocupacionais e médicos. Estas incluem lâmpadas de vapor de mercúrio, equipamentos de soldagem a arco, lâmpadas UV bactericida comerciais, e equipamentos de polimerização dental.

Luz visível

A variedade de comprimentos de onda em que a radiação é visível não tem fronteiras nítidas. A banda de comprimento de onda vai de 380 nm a 780 nm. Há uma sobreposição com a faixa de comprimento de onda UV que se estende até 400 nm e na faixa superior com raios infravermelhos.

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A luz branca é composta por todas as frequências citadas na tabela acima e, portanto, por todas as cores. Uma forma de explicar esse fato é a partir da dispersão da luz branca, ou seja, a separação da luz visível em diversas cores, cada uma com sua frequência. O célebre físico e matemático Isaac Newton observou esse fenômeno e no ano 1672 publicou um trabalho sobre a dispersão da luz branca e a natureza das cores.

Porém, muito antes de Newton, o fato de que a luz branca, ao atravessar um prisma com a densidade diferente à do ar, originava feixes coloridos de menor ou maior intensidade, já era conhecido. Esse fenômeno ocorre devido à dependência da velocidade da onda com a sua frequência. Quando a luz se propaga em diferentes meios com diferentes densidades, suas componentes com diferentes frequências adquirem diferentes velocidades e, assim, diversos ângulos de refração são gerados, cada qual com sua frequência, dando origem a uma gama de cores.

A imagem a seguir ilustra como acontece a difração da luz solar branca ao passar pelo prisma de vidro.

Dispersion_prism

Newton realizou um experimento buscando demonstrar esse acontecimento de difração da luz branca. Por meio de polimento de peças de vidro, obteve um prisma retangular. A partir de uma pequena fresta na janela, ele permitia que uma pequena quantidade de luz solar penetrasse, e colocando o prisma em frente a essa fresta, fazia com que a luz refratasse e fosse possível observar o resultado na parede oposta. Ao adicionar outro prisma em sequência e permitindo que somente uma cor passasse através dele, pôde demonstrar que o feixe luminoso não sofria alteração. Com isso, ele lançou a hipótese de que a luz branca não era pura, mas sim a superposição de todas as cores do espectro, e ao passar por um prisma de vidro, sofria o fenômeno de difração, que resulta na decomposição da luz branca em várias cores.

Para recompor a luz branca através da soma das cores, se faz uso de um aparelho chamado disco de Newton, que é pintado com as mesmas cores que compõem o espectro de luz branca. Quando girado velozmente, recebendo uma iluminação intensa, esse disco adquire uma cor uniformemente branca.

disco de newton

Outro fenômeno que podemos explicar por meio destes experimentos de Newton é o arco íris. Nesse caso, as gotículas de água da chuva se comportam como pequenos prismas. Por serem aproximadamente esféricas, a superfície posterior das gotículas age como um espelho côncavo, fazendo com que ela reflita a luz do sol depois de refratá-la, justificando a observação do arco íris na parte do céu oposta ao Sol.

Além disso, a formação de uma imagem na retina do nosso olho, por meio de luz atravessando as lentes do olho (córnea e cristalino) e induzindo um estimulo visual, é uma propriedade única desse tipo de radiação. O controle do nível de luz que atinge a retina é de responsabilidade da pupila do olho.

Quando analisamos cada parte do olho, percebemos que a retina é muito sensível a ponto que um único fóton pode ser detectado. Então, por que radiações infravermelha e UV não podem ser detectadas pelo olho humano? O que ocorre é que a radiação infravermelha, ao atravessar o olho e chegar na retina, não tem energia suficiente para iniciar uma reação fotoquímica e ser percebida pelo olho. Por outro lado, a radiação ultravioleta tem energia suficiente, mas é absorvida em regiões do olho antes de chegar a retina. Assim, o olho humano tem uma banda de frequências visíveis compreendidas entre 400 e 750 THz, que corresponde a uma banda de comprimentos de onda que vai de 380 a 780 nm.

Se o olho é exposto a fontes com extrema luminosidade, como a alta potência de lâmpadas-flash, em distâncias próximas, ou radiação de laser com níveis de potência intermediária ou alta, pode haver um aumento de temperatura local, resultando em lesão térmica na retina em curto espaço de tempo (milésimos de segundo). Esse risco de queimadura não se restringe a retina, mas também a demais tecidos locais.

Por fim, a luz visível permite o funcionamento de variados instrumentos ópticos, desde um simples espelho até um sofisticado microscópio. Além disso, permite que o ser humano identifique as cores e garante o funcionamento da nossa visão.

Radiação infravermelha (IV)

Esse tipo de radiação, também conhecida como radiação térmica, faz parte do espectro de radiação eletromagnética abrangendo a faixa de comprimentos de onda de 780 nm a 1 mm, logo acima do comprimento de onda da luz visível. Ela está além da capacidade de visão humana e é liberada pelos corpos que emitem calor. As fontes naturais comuns são a radiação solar e o fogo. Já as fontes artificiais abrangem dispositivos de aquecimento e lâmpadas infravermelhas, assim como saunas infravermelhas. Lasers são uma fonte especial de radiação IV, emitindo uma ou mais faixas de comprimento de onda extremamente estreitas e definidas.

A radiação IV é categorizada como IV-A (780 nm – 1,4 μm), IV-B (1,4 – 3 μm) e IV-C (3 μm – 1 mm). Ela penetra a pele humana e os olhos a diversas profundidades, de absorção superficial (IV-C) à absorção mais profunda (IV-A). Ao penetrar na pele, sua energia é absorvida pelos tecidos e espalhada pela circulação do sangue. Assim, esse tipo de radiação tem amplo um terapêutico, sendo empregada no tratamento de sinusite, dores reumáticas e traumáticas. Outras aplicações práticas importantes são, por exemplo, aquecimento de ambientes, cozimento de alimentos, secagem de tintas e vernizes, e detecção de objetos e pessoas (como nas portas de elevadores para evitar que elas fechem sobre as pessoas).

Os efeitos prejudiciais à saúde são relacionados à lesão térmica dos tecidos mediados em grande parte por moléculas de água, e também por alterações na estrutura de proteínas. Assim, a proteção contra essa radiação é voltada especialmente para a pele e olhos, que estão comumente expostos excessivamente a altos índices de radiação IV.

O olho é o principal alvo de efeitos causados pela exposição elevada aos raios IV. A córnea, íris, cristalino e retina são altamente sensíveis a diferentes graus de danos térmicos. Quando a córnea absorve a radiação IV com conversão em calor, este é conduzido para a lente (cristalino). Agregação de proteínas da córnea e do cristalino após exposição repetida ao calor extremo pode causar opacidade destas estruturas, patologia denominada catarata.

Além da radiação ionizante, há a radiação não ionizante, que é muito utilizada na área médica e em demais áreas, sendo de fundamental importância para a sociedade em geral. Assim como o nome diz, radiações não ionizantes não produzem ionizações, isto é, não possuem energia capaz de produzir emissão de moléculas ou átomos com os quais interagem. Estas radiações podem ser divididas, de maneira geral, em sônicas (ultrassom, vibrações, etc.) e eletromagnéticas.

As radiações eletromagnéticas não ionizantes possuem energias menores que 10 elétrons volts (eV), e são comumente conhecidas como luz, calor e ondas de rádio. Estas radiações compreendem uma faixa da radiação ultravioleta, luz visível, micro-ondas e radiofrequência, e são frequentemente utilizadas em aparelhos e na rotina das pessoas.

Apesar de não provocarem ionizações, esse tipo de radiação também é responsável por efeitos biológicos. Para que algum tipo de efeito seja produzido pela radiação eletromagnética sobre um tecido ou qualquer outra substancia, é necessário que haja transferência de energia desta radiação para o meio, e que esta energia seja absorvida. Podemos separar os efeitos causados pela radiação não-ionizante como devidos a deposição de calor (efeito térmico) ou devido a interação direta do campo com as substâncias, sem transferência significativa de calor (efeito não-térmico). A constante dielétrica, condutividade, geometria e conteúdo de água no meio, são fatores importantes para a absorção de ondas.

Os efeitos biológicos térmicos são todos que produzem um aumento de temperatura nos tecidos. Estes são causados por um aquecimento direto dos tecidos biológicos como resultado da absorção da energia eletromagnética em um meio dissipativo, como são os tecidos vivos. Para as radiações das micro-ondas e radiofrequência, temos que estas não são absorvidas somente pela pele, mas também por camadas mais profundas de tecidos. Considerando que os sensores térmicos do corpo humano estão localizados somente na pele, o aquecimento excessivo em regiões mais profundas pode causar efeitos prejudiciais sem serem percebidos pelas pessoas. Como são estudados há décadas, esses efeitos são bem conhecidos e aceitos universalmente.

Tratando agora dos efeitos não térmicos, dizemos que são efeitos bioquímicos ou eletro físicos produzidos por campos eletromagnéticos induzidos, e não indiretamente por aumento localizado ou distribuído de temperatura. Estes incluem efeitos nos sistemas nervoso, cardiovascular e imunológico, assim como no metabolismo e em fatores hereditários. Como ainda há algumas controversas em relação a eles, muito ainda se espera do seu estudo.

A utilização das radiações não-ionizantes gera alguns riscos; contudo, o aceite da sociedade destes riscos é condicionado aos benefícios obtidos com o seu uso. Porém, estes riscos devem ser restritos e as medidas de segurança devem ser utilizadas garantindo a proteção da sociedade. Atualmente estudos vêm sendo realizados com o objetivo de diminuir os riscos do uso deste tipo de radiação e continuar garantindo que seu uso seja apenas benéfico à sociedade, não trazendo nenhum tipo de contraindicação ou efeitos colaterais. Em publicações futuras deste blog, abordaremos com mais detalhes os efeitos biológicos e cuidados que devemos ter com o uso da radiação não-ionizante.

do de fundamental importância para a sociedade em geral. Assim como o nome diz, radiações não ionizantes não produzem ionizações, isto é, não possuem energia capaz de produzir emissão de moléculas ou átomos com os quais interagem. Estas radiações podem ser divididas, de maneira geral, em sônicas (ultrassom, vibrações, etc.) e eletromagnéticas.

Conhecendo a Radiação

A radiação pode ser definida como a propagação de energia de um ponto a outro no espaço e pode ser dividida em dois grupos, ionizantes e não ionizantes. Como o próprio nome diz, a primeira é capaz de ionizar a matéria, enquanto que a segunda, não. Esta diferença traz implicações biológicas importantes, mas que serão tema de outra postagem.

Essa propagação de energia pelo espaço é realizada por meio partículas ou de ondas eletromagnéticas. A radiação em forma de partícula, é um tipo de radiação ionizante caracterizada pela sua massa, carga e velocidade, são exemplos deste tipo de radiação as partículas subatômicas com alta velocidade: elétrons, prótons, nêutrons e alfa. Já as radiações em forma de onda eletromagnética, podem ser ionizantes e não ionizantes, e para compreendê-las precisamos abordar alguns aspectos da física básica desse tipo de onda. As ondas eletromagnéticas se auto propagam pelo espaço, não havendo necessidade de um meio material para a propagação, ou seja, podem se propagar no vácuo. Elas são compostas de um campo elétrico (E) e um magnético (B), que oscilam perpendicularmente um ao outro e à direção da propagação de energia.

Sem título

As ondas eletromagnéticas têm algumas características: frequência, comprimento de onda e amplitude. A frequência é a quantidade de oscilações da onda em um segundo, e está relacionada com a energia que a onda transporta: quanto maior a frequência, maior a energia.

No caso da radiação não-ionizante, as ondas são de baixa frequência e, portanto, de baixa energia. Assim, não possuem energia suficiente para ionizar um átomo, mas podem quebrar moléculas e ligações químicas. As radiações ultravioleta, luz visível, infravermelho, micro-ondas e radiofrequência são exemplos deste tipo de radiação. Por outro lado, a radiação ionizante é constituída por ondas de alta frequência e, portanto, com energia suficiente para ionizar um átomo. Os raios X e raios gama são exemplos de radiação ionizante.