UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” FACULDADE DE ARQUITETURA, ARTES E COMUNICAÇÃO (FAAC) PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM MÍDIA E TECNOLOGIA MARCELO SALVADOR CELESTINO APLICABILIDADE DE SOFTWARES DE SIMULAÇÃO PARA O ENSINO DE TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA PARA TÉCNICOS E TECNÓLOGOS EM RADIOLOGIA Bauru 2019 MARCELO SALVADOR CELESTINO APLICABILIDADE DE SOFTWARES DE SIMULAÇÃO PARA O ENSINO DE TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA PARA TÉCNICOS E TECNÓLOGOS EM RADIOLOGIA Trabalho de conclusão de Mestrado, apresentado ao PPGMiT da Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, para obtenção do título de Mestre em Mídia e Tecnologia, sob a orientação da Prof.ª Assoc. Vânia Cristina Pires Nogueira Valente, e co-orientação do Prof. Dr. Matheus Alvarez. Bauru 2019 Celestino, Marcelo Salvador. Aplicabilidade dos softwares de simulação para o ensino de Tomografia Computadorizada para técnicos e tecnólogos em Radiologia. / Marcelo Salvador Celestino, 2019. Total de folhas: 183 f. Orientadora: Vânia Cristina Pires Nogueira Valente Co-orientador: Matheus Alvarez Dissertação (Mestrado) - Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”. Faculdade de Arquitetura, Artes e Comunicação, Bauru, 2019. 1. Tecnologias Midiáticas. 2. Simulação. 3. Software. 4. Educação Profissional. 5. Syllabus. I. Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”. Faculdade de Arquitetura, Artes e Comunicação. II. Aplicabilidade dos softwares de simulação para o ensino de Tomografia Computadorizada para técnicos e tecnólogos em Radiologia. A todos os estudantes, docentes e profissionais da Radiologia. AGRADECIMENTOS Primeiramente, agradeço à minha orientadora, Prof.ª Assoc. Vânia Cristina Pires Nogueira Valente, por ter me aceitado como seu orientando, também em virtude de sua paciência e expertise em lidar com a minha vontade exacerbada de conhecer e escrever, direcionando-me para o que realmente era relevante, e, assim, exercendo o papel docente como a mais bela expressão de arte. Ao meu co-orientador, Prof. Dr. Matheus Alvarez, por me auxiliar no que se refere à aparar arestas e a clarificar melhor os objetivos de um curso de mestrado; e à amiga e Prof.ª Dr.ª Amanda Bravim de Oliveira, por toda a sua contribuição com a pesquisa. À Prof.ª Assoc. Maria Cristina Gobbi por todo o critério e detalhamento utilizado na correção deste relatório, e pela compreensão com questões pontuais pertinentes a horário e, especialmente, pelo aceite em participar da minha banca de Qualificação. À toda minha família, especialmente às minhas irmãs Sônia Regina Schiavo, Gersoni de Lourdes Schiavo e a minha tia Maria Laís Celestino de Toledo, por todo o suporte prestado em cada fase superada. À minha mãe Elizete (In memorian) por me deixar exemplos de humildade e dedicação ao próximo, pelo incentivo aos estudos, e por respeitar todas as minhas escolhas, ainda que não fossem as mais assertivas. Ao Prof. Dr. João Fernando Marar (In memoriam), pelas excelentes aulas e por todo o ensinamento sobre a complexidade das coisas, e pelo estímulo e incentivo para o desenvolvimento do “olhar para fora da caixa”. Aos Professores Associado João Pedro Albino e Dr.ª Regilene Aparecida Sarzi Ribeiro por o todo suporte e ensinamentos prestados. À minha prima Luiza Gorete Pereira Gomes, por ter sido um exemplo em diversos momentos em questões didáticas, pedagógicas e pessoais, aconselhado-me sempre a tomar as mais sábias e sensatas decisões. À equipe da secretaria da pós-graduação, especialmente ao Helder Cavalcanti do Carmo e à Camille, por toda a presteza e suporte para resolução de assuntos acadêmicos. Aos meus amigos e profissionais da Radiologia Maria Clara Pereira e Cláudio Anderson Rodrigues de Souza pelas valiosas opiniões e leituras dos meus trabalhos e sobre a minha carreira em geral. Aos colegas de profissão Eraldo Carvalho, Elton Borges, Sandro Salles, Alex Sandro da Costa Aguiar, Felipe Numagire, Solange Monteiro, Marcelo Valente dos Santos, Bruno Alexandre, Vinícius Martins Dias Batista, e todos àqueles que me sempre me incentivaram e acreditaram em meu potencial. À Prof.ª Dr.ª Fernanda Furlanetto Bellentani, pelo aceite em participar da banca de defesa. Aos amigos Renan Fontoura e Rachel Baumhardt pelo apoio, incentivo e amizade verdadeira, nunca deixando de acreditar nos meus projetos. À amiga Gislene Victoria Silva, minha primeira professora de piano, por me apresentar o PPGMiT e pelas considerações ao longo dessa caminhada. À equipe gestora do Centro de Diagnósticos Unimed, Ediana Melchiades, Clarice Rodrigues, Márcia Roda e Patrícia Sanches, por todo o auxílio e compreensão com as necessidades de ajustes de horários, para com as atividades do programa. Ao colega de trabalho (CDU) Raphael Vieira Rodrigues por toda a paciência e ensinamento sobre protocolos e, principalmente, pós- processamento de imagens médicas em Tomografia Computadorizada. Aos médicos do CDU Dr. Marcelo Janini, Dr.ª Viviane Nakamura, Dr. Allan e Dr. Robson por cada ensinamento técnico valioso, que agregou valor ao meu trabalho e contribui para elevação do meu patamar técnico-operacional. À equipe da RMScan Carlos Alberto Duarte, Roniere Braga Cardoso e Leandro Italiano pela troca de experiências profissionais e pelo oportunidade do uso de suaWorkstation para realização de pós-processamento de imagens. À empresa IMEX Medical Group, nas figuras da Sr.ª Lourdes Tojilo e do Sr. Charles Gesser Fernandes, pela pelas oportunidades de aprendizagem, pela compreensão com as questões referentes às atividades do mestrado e flexibilização de horários. As fortalezas podem ser derrubadas, mas os humanos são aceitos. Maria Cristina Gobbi A repressão não é o caminho da virtude. Quando as pessoas se privam por medo, suas vidas são, por necessidade, diminuídas. Somente através da disciplina livremente escolhida, a vida pode ser apreciada e ainda mantida dentro dos limites da razão. Mihaly Csikszentmihalyi Os pacientes devem ser protegidos sempre que possível e eles não são commodities para serem usados como conveniências de treinamento. Ziv et al. (2006, p. 252) CELESTINO, Marcelo Salvador. Aplicabilidade de softwares de simulação para o ensino de Tomografia Computadorizada para técnicos e tecnólogos em Radiologia, 2019, 183 f. Dissertação de Mestrado (Mestrado Profissional em Mídia e Tecnologia) – FAAC – UNESP, orientação da Prof.ª Assoc. Vânia Cristina Pires Nogueira Valente, e co-orientação do Prof. Dr. Matheus Alvarez, Bauru, 2019. RESUMO A simulação pode ser compreendida como uma prática de imitação, que permite estudar sistemas reais, de modo a sugerir alterações e melhorias nos processos. Os softwares de simulação despontam como objetos de aprendizagem envolventes, que por sua vez auxiliam no treino e desenvolvimento de habilidades e competências por parte dos usuários, em diversos níveis e tipos educacionais, sobretudo na área da Saúde. Diversos são os benefícios relatados pela literatura a respeito da aplicação de softwares e processos de simulação, dentre os quais se destacam: a possibilidade de repetir uma tarefa exaustivamente - sem prejuízo ou aumento de custos -; o engajamento entre estudantes e professores; possibilidade de correção de erros, sem prejuízo aos pacientes; e melhora na contextualização de conceitos abstratos. Neste contexto, os softwares de simulação são percebidos como objetos de aprendizagem capazes de auxiliar na inserção dos estudantes da Educação Profissional e Tecnológica em Radiologia no campo de estágio, bem como no mercado de trabalho, uma vez que podem minimizar o impacto do primeiro contato com a realidade a ser enfrentada pelos discentes e auxiliar no desenvolvimento de habilidades práticas, além de corresponderem às necessidades de uma geração de estudantes conectada e integrada aos diversos meios e objetos digitais. Palavras-chave: Tecnologias Midiáticas. Simulação. Software. Educação Profissional. Tomografia Computadorizada. Syllabus. ABSTRACT The simulation can be understood as a practice of imitation, that allows to study real systems, in order to suggest changes and improvements in the processes. Simulation software emerge as enveloping learning objects, which in turn aid in the training and development of skills and competences by users, at different levels and types of education, especially in the area of Health. Several benefits are reported in the literature respect to the application of software and simulation processes, among which we highlight: the possibility of repeating the task exhaustively - without any loss or increase of costs; engagement between students and teachers; possibility of correction of errors, without prejudice to patients; and improvement in the contextualization of abstract concepts. In this context, simulation software is perceived as a learning object capable of assisting the insertion of students of professional and technological education in Radiology in the field of internship, as well as in the labor market, since they can minimize the impact of the first contact with the reality to be faced by the students and help in the development of practical skills, in addition to meeting the needs of a generation of students connected and integrated to the various digital media and objects. Keywords: Media Technologies. Simulation. Software. Professional Education. Computed Tomography. Syllabus. RESUMEN La simulación puede ser entendida como una práctica de imitación, que permite estudiar sistemas reales, para sugerir cambios y mejoras en los procesos. Los softwares de simulación despuntan como objetos de aprendizaje envolventes, que a su vez auxilian en el entrenamiento y desarrollo de habilidades y competencias por parte de los usuarios, en diversos niveles y tipos educativos, sobre todo en el área de la Salud. Varios son los beneficios relatados por la literatura a el respeto de la aplicación de softwares y procesos de simulación, entre los cuales se destacan: la posibilidad de repetir la tarea exhaustivamente - sin perjuicio o aumento de costos -; el compromiso entre estudiantes y profesores; posibilidad de corrección de errores, sin perjuicio de los pacientes; y mejora en la contextualización de conceptos abstractos. En este contexto, los softwares de simulación son percibidos como objetos de aprendizaje capaces de auxiliar en la inserción de los estudiantes de la educación profesional y tecnológica en Radiología en el campo de prácticas, así como en el mercado de trabajo, ya que pueden minimizar el impacto del primer contacto con la realidad a ser enfrentada por los alumnos y auxiliar en el desarrollo de habilidades prácticas, además de corresponder a las necesidades de una generación de estudiantes conectada e integrada a los diversos medios y objetos digitales. Palabras clave: Tecnologías Mediáticas. Simulación. Software. Educación Profesional. Tomografía Computarizada. Syllabus. LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 – Correlação das áreas temáticas da dissertação.................................19 Figura 2 – Componentes do tubo de raios X..........................................................38 Figura 3 – Comparativo de imagens radiográficas................................................39 Figura 4 – Interação direta e dano celular.............................................................. 40 Figura 5 – Interação indireta e dano celular........................................................... 41 Figura 6 – Câncer no joelho de uma das Radium Girls........................................44 Figura 7 – Mão de um jovem Radiologista..............................................................45 Figura 8 – Tomógrafo Toshiba Aquilion CX 128....................................................47 Figura 9 – Esquema de formação da imagem em TC..........................................48 Figura 10 – Pixel e voxel representados em uma matriz..................................... 49 Figura 11 – Planos de secção anatômica...............................................................49 Figura 12 – Reformatação multiplanar de uma Tomografia de Face.................50 Figura 13 – Interface do tomógrafo Siemens Perspective................................... 52 Figura 14 – Interface do tomógrafo GE Brivo ........................................................53 Figura 15 – Reformatações multiplanares para estudo da artéria hepática direita..............................................................................................................................54 Figura 16 – Reformatações para estudo da artéria coronária direita.................55 Figura 17 – Jogo de realidade virtual.......................................................................58 Figura 18 – Prática in situ na sala de TC................................................................. 62 Figura 19 – Imagem seccional do crânio em Realidade Aumentada................64 Figura 20 – Imagem dos pulmões, traqueia e brônquios em Realidade Aumentada.................................................................................................................... 64 Figura 21 – Sistema nervoso visto em uma apostila de Anatomia Humana......65 Figura 22 – Manipulação da mesa virtual 3D.........................................................66 Figura 23 – Arco de Maguerez..................................................................................67 Figura 24 – Simulador de voo...................................................................................69 Figura 25 – Boneco humano estático......................................................................71 Figura 26 – Fantoma utilizado em Tomografia Computadorizada......................72 Figura 27 – Simulação da realização de um exame em TC................................77 Figura 28 – Simulação da programação de um exame de TC............................77 Figura 29 – Treinamento para manuseio de Arco em C.......................................78 Figura 30 – Exame de Raios X.................................................................................78 Figura 31 – Prática in situ na sala de TC................................................................ 88 Figura 32 – Sistema de classificação de softwares MS ...................................... 91 Figura 33 – Tela do AdvantageSim MD................................................................101 Figura 34 – Aplicação do Set Smooth...................................................................102 Figura 35 – Fantomas humanos computacionais................................................104 Figura 36 – Tela do IACI CT Simulator Training..................................................105 Figura 37 – Programação de um exame de TC de crânio.................................106 Figura 38 – Tela do CT Sim.................................................................................... 107 Figura 39 – Tela do DentalSlice............................................................................. 108 Figura 40 – Distribuição de dose...........................................................................110 Figura 41 – Uso da ferramenta Growing...............................................................111 Figura 42 – Volume Rendering no RadiAnt..........................................................112 Figura 43 – Renderização de Volume - Aorta Abdominal..................................113 Figura 44 – Capa do Syllabus.................................................................................118 Figura 45 – Tela de abertura do InVesalius 3.1...................................................122 Figura 46 – Tela de trabalho do InVesalius 3.1................................................... 124 Figura 47 – TC de crânio por Cinematic Rendering............................................150 Figura 48 – TC cardíaca por Cinematic Rendering.............................................150 Figura 49 – Curved MPR de ureter sem contraste..............................................151 Figura 50 – Curved MPR do osso esterno............................................................152 Figura 51 – Uso da ferramenta Growing para segmentação do osso esterno152 Figura 52 – Osso esterno em 3D..........................................................................153 LISTA DE QUADROS Quadro 1 – Descritores gerais e seus conceitos................................................... 22 Quadro 2 – Características das tendências pedagógicas liberais......................24 Quadro 3 – Conceitos de simulação........................................................................32 Quadro 4 – Doses de exposição.............................................................................. 42 Quadro 5 – Instrumentos de simulação...................................................................71 Quadro 6 – Benefícios sobre o uso de simuladores............................................. 73 Quadro 7 – Resultado da 1ª busca no site ScienceDirect (artigos de revisão) 79 Quadro 8 – Resultado da 2ª busca no site ScienceDirect (artigos de pesquisa)80 Quadro 9 – Resultado das buscas na Pubmed..................................................... 83 Quadro 10 – Resultado das buscas na base de dados da CAPES....................84 Quadro 11 – Resultado das buscas em áreas de avaliação correlatas..............84 Quadro 12 – Títulos na área de Biotecnologia com Qualis B1............................84 Quadro 13 – Resultado das buscas na área de Biotecnologia........................... 85 Quadro 14 – Síntese dos artigos selecionados..................................................... 85 Quadro 15 – Softwares selecionados na pesquisa 1 da Google........................ 97 Quadro 16 – Softwares selecionados na pesquisa 2 da Google........................ 98 Quadro 17 – Softwares selecionados em artigos..................................................99 Quadro 18 – Sugestão de folha de rosto para o Syllabus................................. 119 Quadro 19 – Atividades preparatórias para o Syllabus......................................121 Quadro 20 – Atividades para a Aula 1...................................................................123 Quadro 21 – Atividades para a semanade treinamento.....................................124 Quadro 22 – Atividades para a aula 2...................................................................125 Quadro 23 – Atividades preparatórias da semana 3...........................................126 Quadro 24 – Atividades para a aula 3...................................................................127 Quadro 25 – Atividades preparatórias da semana 4......................................... 128 Quadro 26 – Atividades para a aula 4...................................................................129 Quadro 27 – Atividades para a aula 5..................................................................130 Quadro 28 – Síntese do cronograma.................................................................... 131 Quadro 29 – Correlação das estratégias utilizadas............................................ 132 Quadro 30 – Syllabus consultados....................................................................... 149 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 14C Isótopo radioativo do Carbono AN Anatomia ANAC Agência Nacional de Aviação Civil Angio-TC Angiotomografia Art. Artigo AT Atendimento BaSo4 Sulfato de Bário BIOE Banco Internacional de Objetos Educacionais BVS Biblioteca Virtual em Saúde C Coulomb CAVE Cavern Automatic Virtual Environment CD-ROM Compact Disc Read-Only Memory CHESS The Clinical Health Economics System Simulation CNEN Comissão Nacional de Energia Nuclear CNS Conselho Nacional de Saúde DDP Diferença de Potencial DeCS Descritores em Saúde DM Dosimetria DNA Ácido Desoxirribonucléico DR Radiologia Digital Direta EJA Educação de Jovens e Adultos ENACT The Emory Neuro Anatomy Carotid Training ENIAC Electronic Numerical Integrator and Computer eV Elétron-volt FAO Organização e Alimento e Agricultura FMC Física Moderna e Contemporânea FTC Física da Tomografia Computadorizada GE General Eletric GPS Global Positioning System GPSS Global Purpose Simulation System Gy Gray H Hidrogênio H2O Água H2O2 Peróxido de Hidrogênio HU Hounsfield IACI The Institute for Advanced Clinical Imaging IAEA Agência Internacional de Energia Atômica IAEA International Atomic Energy Agency ICRP Comissão Internacional de Proteção Radiológica IRM Imagem por Ressonância Magnética ISSN International Standard Serial Number J/kg Joule por kilograma kV Kilovoltagem kVp Kilovoltagem pico mA Miliampère, corrente elétrica MaxIP Maximum Intensity Projection MC Meios de Contraste MDTC Multidetectores MeanIP Mean Intensity Projection mGy Miligray MIDA Maximum Intensity Difference Accumulation MinIP Minimum Intensity Projection MIP Maximum Intensity Projection MITIE Medical Imaging Training Immersive Environment MMG Mamografia MPR Reformatação Multiplanar MS Ministério da Saúde N Nitrogênio NCBI National Center for Biotechnology Information O Oxigênio OECDC/NEA Agência de Energia Nuclear OH Hidroxila OH Ohio OIT Organização Internacional do Trabalho OMS Organização Mundial da Saúde OP Organização Pan-americana da Saúde PACS Picture Archiving and Communication System PE Programação de Exames PET Tomografia por Emissão de Pósitrons PL Patologia PPI Pós-processamento de Imagens PR Proteção Radiológica PUC Pontifícia Universidade Católica R Roentgen (unidade) RA Realidade Aumentada RB Radiologia Brasileira RD Radiografia Digital RM Ressonância Magnética ROI Region of Interest RT Radioterapia SBME Simulation-Based Medical Education SEO Search Engine Optimization SIAAC Sistema Interdisciplinar de Análise de Casos Clínicos SimDeCS Simulador Inteligente para a Tomada de Decisão em Cuidados na Saúde SPECT Single Photon Emission Computed Tomography SVS Secretaria de Vigilância em Saúde TC Tomografia Computadorizada Th Tório TNR Tecnólogo em Radiologia TR Técnico em Radiologia U Urânio UNSCEAR United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation USG Ultrassonografia VR Realidade Virtual ou Volume Rendering W Tungstênio SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO....................................................................................................................18 2 REVISÃO TEÓRICA..........................................................................................................28 3 RADIAÇÕES E TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA: CONCEITOS GERAIS..36 3.1 PRODUÇÃO DE RAIOS X................................................................................................ 37 3.1.1 Radiografias.......................................................................................................... 38 3.2 DANOS CELULARES........................................................................................................40 3.2.1 Efeitos das radiações ionizantes na Saúde..................................................... 41 3.3 APLICAÇÕES DAS RADIAÇÕES IONIZANTES NA ÁREA MÉDICA: A TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA............................................................................................................. 46 3.4 A FORMAÇÃO DA IMAGEM TOMOGRÁFICA.....................................................................47 3.5 A INTERFACE E A PROGRAMAÇÃO DE EXAMES.............................................................51 3.6 O PÓS-PROCESSAMENTO DE IMAGENS.........................................................................53 4 A SIMULAÇÃO POR INTERMÉDIO DE COMPUTADORES E SOFTWARES: FUNDAMENTOS TEÓRICOS.............................................................................................56 4.1 ENSINO E APRENDIZAGEM POR MEIO DOS SOFTWARES DE SIMULAÇÃO.....................56 4.2 A APLICAÇÃO DE SOFTWARES DE SIMULAÇÃO NOS PROCESSOS DE ENSINO- APRENDIZAGEM EM DIFERENTES CONTEXTOS.....................................................................59 4.2.1 O uso de softwares de simulação na área da Saúde.....................................60 4.3 A SIMULAÇÃO COMO IMITAÇÃO DA PRÁTICA.................................................................69 4.3.1 Benefícios da simulação por computador e software na aprendizagem.....72 4.4 SOFTWARES DE SIMULAÇÃO REALÍSTICA EM DIAGNÓSTICO POR IMAGEM................. 76 5 O USO DE SOFTWARES DE SIMULAÇÃO NA ÁREA DE RADIOLOGIA: REVISÃO SISTEMÁTICA....................................................................................................79 5.1 PESQUISAS NO SITE SCIENCEDIRECT.......................................................................... 79 5.2 PESQUISAS PELA PUBMED............................................................................................82 5.3 PESQUISAS NA BASE DE DADOS DA CAPES............................................................... 83 5.4 DISCUSSÃO.................................................................................................................... 86 6 SELEÇÃO E ANÁLISE DE SOFTWARES COM APLICABILIDADE EM TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA............................................................................ 90 6.1 METODOLOGIA E ESCOPO DA PESQUISA...................................................................... 90 6.2 SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO DOS SOFTWARES............................................................90 6.3 RESULTADOS..................................................................................................................96 6.4 DESCRIÇÃO DOS SOFTWARES SELECIONADOS.......................................................... 100 6.5 PERSPECTIVAS DE APLICAÇÕES DOS SOFTWARES SELECIONADOS..........................114 7 DESENVOLVIMENTO DE UM MODELO SYLLABUS PARA O ENSINO DO PÓS- PROCESSAMENTO DE IMAGENS MÉDICAS EM TC................................................115 7.1 ESTRUTURA DO SYLLABUS......................................................................................... 117 7.1.1 PARTE I - AMBIENTAÇÃO E INTRODUÇÃO AO PÓS-PROCESSAMENTO................120 7.1.2 PARTE II - ESTENDENDO O CONHECIMENTO.......................................................127 7.1.3 PANORAMA GERAL DAS ATIVIDADES....................................................................131 7.2 CONSIDERAÇÕES SOBRE ESTE SYLLABUS.................................................................133 8 CONSIDERAÇÕES FINAIS...........................................................................................134 9 PERSPECTIVA DE TRABALHOS FUTUROS...........................................................135 REFERÊNCIAS................................................................................................................... 137 APÊNDICE I.........................................................................................................................149 APÊNDICE II........................................................................................................................150 APÊNDICE III.......................................................................................................................154 18 1 INTRODUÇÃO A atual geração de estudantes é marcada pela conectividade, destacando-se as mídias, facilidade de acesso à informação, ambientes virtuais e pela mudança do papel docente enquanto autoridade do conhecimento dentro da sala de aula (FERREIRA; CARVALHO J.; CARVALHO F., 2015). Vive-se em um momento de facilitação para que os estudantes encontrem suas próprias respostas de aprendizagem por meio de diversas plataformas digitais, tornando-se, em grande parte, protagonistas da construção do próprio conhecimento. Estar inserido em uma sociedade fundamentada em uma cultura voltada para mídias, softwares e tecnologias emergentes, colabora para que os atuais estudantes não encontrem interesse em métodos tradicionais de aula, sendo um desafio para os docentes o de inovação em metodologias criativas, buscando, para isso, auxílio no uso de objetos de aprendizagem variados, como, por exemplo, os games e os simuladores (PRENSKY, 2001). Diante de um contexto de tecnologias emergentes, e do uso de novas tecnologias na educação, em uma sociedade cada vez mais imagética, conectada e envolvida por uma tendência da quebra de paradigmas dos métodos tradicionais de ensino, foram escolhidos os softwares de simulação como objeto de estudo por reunirem atributos, que serão discutidos no decorrer do trabalho, capazes de promover uma nova e resolutiva experiência de Educação Profissional. Os simuladores e softwares de simulação têm sido estudados como métodos ativos de aprendizagem, e são vistos como recursos atrativos para a reprodução de tarefas e situações, podem representar uma atividade real ou caso fictício relacionadas ao ambiente profissional, permitindo aos estudantes observarem, ainda que de maneira digital, situações que poderão ocorrer em sua prática de estágio, ou no mercado de trabalho (FLORES; BEZ; BRUNO, 2014; (FAUQUET-ALEKHINE; PEHUE, 2016). Os simuladores têm sido utilizados por diversas áreas como objetos de treino e aprendizagem, dentre elas: simulação de voo, operação de reatores nucleares, treinamento de técnicas de anestesia, simulação cirúrgica virtual e em operadores de indústrias de metal (FAUQUET-ALEKHINE; PEHUE, 2016). 19 Este trabalho consiste em uma abordagem interdisciplinar e correlata três áreas distintas, conforme é ilustrado na figura 1. a) Educação: com ênfase na Educação Profissional (nível médio profissionalizante) e Tecnológica (nível superior); b) Tecnologias: Tecnologias Digitais ou Tecnologias Midiáticas, com ênfase nos softwares de simulação e processos de simulação realística; c) Saúde: com ênfase em Diagnóstico por Imagem, especificamente em Tomografia Computadorizada (TC). Figura 1 – Correlação das áreas temáticas da dissertação Fonte: Elaborado pelo autor. O delineamento da pesquisa partiu da pergunta “De que maneira os softwares de simulação poderiam contribuir para o ensino da TC nos cursos de Educação Profissional e Tecnológica em Radiologia?”. Os softwares de simulação aplicáveis ao ensino da TC foram escolhidos como objeto de estudo por configurarem uma ferramenta de suporte capaz de motivar os estudantes, inovar na abordagem metodológica para os cursos de Educação Profissional e Tecnológica em Radiologia e por estarem inseridos em uma sociedade em que o uso de recursos digitais e de softwares se torna cada dia mais acentuado. A justificativa do tema encontra motivações em três pontos distintos: 20 1) Observações e experiências pessoais prévias na prática e no ensino da TC para curso de especialização de nível médio, também chamada de especialização pós-técnica; 2) Percepção sobre a influência acentuada de duas tendências pedagógicas liberais na Educação Profissional e Tecnológica em Radiologia: a tendência liberal tradicional e a tendência liberal tecnicista; 3) Entendimento do atual cenário em que Educação e Tecnologias (digitais e midiáticas) fundem-se cada vez mais, originando a necessidade da busca por propostas metodológicas inovadoras, centradas nas tecnologias emergentes e nas metodologias ativas de ensino, focadas no estudante como sujeito central e autônomo da sua aprendizagem. No decorrer do processo de profissionalização dos Técnicos (TR) e Tecnólogos em Radiologia (TNR), o estágio curricular é uma prática importante e imprescindível para a formação de tais profissionais (CONTER, 2011b). Em TC1, geralmente, o estágio é o momento em que os estudantes têm o primeiro contato efetivo com a interface de um tomógrafo2, com o setor de Diagnóstico por Imagem, com a equipe multidisciplinar e com os pacientes. De acordo com minha experiência enquanto estagiário em TC, o primeiro contato com o método me fez experimentar certa frustração, porque, embora tivesse conhecimento teórico suficiente para realizar exames e protocolos básicos de rotina, eu desconhecia a plataforma e a interface do equipamento. Isso ocasionava demora, erros de processo e grande estresse no desenvolvimento das atividades. Em conversas informais com diversos estudantes e ex-alunos dos cursos de Radiologia, pude perceber que esta era uma situação quase que de unanimidade vivenciada também por eles. Além da falta de intimidade com a interface, outra situação que atrapalhava a minha aprendizagem e ocasionava ansiedade, referia-se ao fato de que os profissionais que se encontravam a realizar exames, nem sempre podiam parar o que estavam fazendo para explicar detalhes básicos da interface do equipamento e, por esta razão, por diversas vezes, eu terminava o dia de estágio com dúvidas. 1 Algumas instituições permitem que o estudante selecione a(s) modalidade(s) que deseja estagiar. Logo, nem todos os estudantes passam por um estágio em TC, exceto em cursos específicos de especialização. 2 Equipamento utilizado para a realização dos exames de TC. 21 Abundantes também são os relatos informais de estudantes, em sala de aula ou em mídias sociais, afirmando que o estágio, ou parte dele, se resumiu apenas em observar outro profissional trabalhando, de modo que não se aprendia na prática a manusear o equipamento e realizar exames. Isso acabou se tornando um fator de desmotivação para vários discentes, que chegavam a questionar sua capacidade e aptidão para realizar exames de TC. Sob o influxo de uma perspectiva behaviorista, o estudante adquire a excelência por meio da prática e do reforço de tarefas, conforme a epígrafe de Amanda Lemos (2018): “Para o mínimo de perfeição, o máximo de repetição.” A um estagiário de TC, bem como de qualquer método de Diagnóstico por Imagem, sobretudo que faça uso de radiações ionizantes, faz-se necessário o treinamento e a repetição para atingir a excelência técnica, porém, aprender por meio da tentativa e erro significa colocar em risco a integridade da saúde de outras pessoas. A partir deste pressuposto, como objetivo primário pretende-se verificar a aplicabilidade de softwares de simulação no ensino da TC para os cursos de Educação Profissional e Tecnológica em Radiologia e, de forma secundária, elencar os benefícios da aplicabilidade dos simuladores e softwares de simulação em um contexto geral; selecionar, descrever e analisar softwares com aplicabilidade no ensino da TC, e elaborar um documento Syllabus3, com sequência didática, para aplicação dos softwares selecionados, como estratégia de apoio ao docente. Para o levantamento inicial de referencial teórico, foi realizada uma breve revisão não sistemática de artigos publicados a partir de 2014, período este ampliado de acordo com os desdobramentos da pesquisa. Os trabalhos foram selecionados pela sua aderência ao tema central desta pesquisa, de modo que abordassem o tema: “Educação por meio de simuladores ou por meio de softwares de simulação”, com o objetivo de compreender de modo generalista os benefícios relatados pelos autores, acerca dessa tecnologia enquanto objeto de aprendizagem, em diferentes contextos e no contexto da Radiologia. Por se tratar, inicialmente, de uma pesquisa exploratória, as buscas foram estendidas a livros e dissertações para pesquisa sobre o tema central e temas 3 O Syllabus é um documento técnico que consiste na explanação detalhada de um determinado conteúdo programático, elaborado por um docente e com aplicabilidade em diversas áreas e níveis e ensino. Também neste documento, são especificados aspectos como competências e habilidades a serem trabalhadas, objetivos do plano de ensino, dados gerais como carga horária, dias das das aulas, dados do professor responsável, dentre outros. 22 subjacentes a este trabalho, e também documentos que não passaram por um tratamento científico, como por exemplo, sites, vídeos, legislações, entre outros. Assim, a primeira parte da pesquisa pode ser considerada exploratória e documental, de natureza básica (FREGONEZE et al., 2014). Embora nem todo o material consultado tenha sido utilizado como parte do referencial teórico, este serviu para uma compreensão inicial e panorâmica a respeito do assunto. Após a seleção inicial do material de referência, foi realizada a caracterização dos descritores na Biblioteca Virtual em Saúde (BVS) e Descritores em Ciências da Saúde (DeCS), sendo escolhidos os termos Radiologia, Tomografia Computadorizada4, Educação Profissionalizante, Educação Tecnológica, Educação em Saúde, Software e Simulação. Na pesquisa também foi identificado o descritor Tomografia, de maneira isolada, utilizado para descrever o método de interpretação das imagens tomográficas. Posteriormente, os descritores selecionados para compor o corpus geral do trabalho e palavras-chaves da pesquisa foram definidos como: simulação; software; Educação e Tomografia, com as variações Educação Profissionalizante, Educação em Saúde, Tomografia por Raios X e Radiologia, como pode ser visto no quadro 1, que correlaciona as definições dos descritores encontradas e extraídas do site da BVS. Quadro 1 – Descritores gerais e seus conceitos DESCRITOR CONCEITOS Educação em Saúde A educação em Saúde objetiva desenvolver nas pessoas um sentido de responsabilidade, tanto como indivíduo, membro de uma família, quanto de uma comunidade, para com a Saúde, tanto individual como coletivamente. Educação Profissionalizante Educação convencional e treinamento para a prática de uma profissão. Radiologia Especialidade voltada para o uso de raios X e outras formas de energia radiante, no diagnóstico e no tratamento de doenças. Simulação Uso de modelos em situações em que a experiência é impraticável com o objetivo de determinar os efeitos produzidos em algum resultado, dependendo das condições (fatores, variáveis, parâmetros). Software Programas de Computação; programas para computadores. Tomografia Método de avaliação por imagem, que resulta em imagens nítidas de objetos localizados num plano escolhido e imagens desfocadas, localizadas acima ou abaixo do plano. 4 Sinônimo do descritor Tomografia Computadorizada por Raios X. 23 Tomografia por Raios X Tomografia utilizando transmissão por raios x e um computador de algoritmo para reconstruir a imagem. Fonte: Elaborado pelo autor, com base no site da BVS. O termo Educação Tecnológica, embora não tenha sido encontrado nos descritores da BVS, está descrito no Capítulo 3, art. 39, § 1º da LDB (BRASIL, 1996, [n.p.]): ”A Educação Profissional e Tecnológica, no cumprimento dos objetivos da educação nacional, integra-se aos diferentes níveis e modalidades de educação e às dimensões do trabalho, da ciência e da tecnologia”. Todos os descritores foram pesquisados e testados na Base CAPES. Em seguida, foi elaborado o sumário provisório da dissertação, para delineamento e recorte do corpus da pesquisa. A viabilidade do estudo se deu após considerar e perceber os simuladores e softwares de simulação como potenciais objetos de aprendizagem para serem aplicados ao ensino da TC, levando em consideração resultados positivos em trabalhos correlatos e diversos benefícios relatados na literatura consultada, em diferentes áreas, a serem expostos no desenvolvimento desta pesquisa. Inicialmente, pretendia-se analisar e descrever 30 softwares. Foram encontrados 32 softwares potenciais de simulação para o ensino em TC, escolhidos aleatoriamente - com base em pesquisas de repositório, sites específicos e softwares referenciados na literatura de fundamentação deste trabalho -, dos quais 10 foram analisados e descritos, software livre InVesalius 3.1 selecionado como objeto para a elaboração do Syllabus. A análise seguiu uma forma padronizada e sistematizada, de modo que foi possível encadear as informações e facilitar o entendimento; de forma também que pudesse ser replicada e/ou servir de apoio aos docentes dos cursos de Educação Profissional e/ou Tecnológica em Radiologia, ou outras áreas, servindo, ainda, como um norte para pesquisas futuras. Percebe-se que a maior parte da literatura e das pesquisas sobre o tema, bem como os softwares propriamente ditos são de origem estrangeira, evidenciando uma abertura para estudo aprofundado do tema no cenário brasileiro. Desta forma, o método inicial que originou a pesquisa foi o método indutivo que, segundo Fregoneze et al. (2014), consiste em uma observação generalizada dos fatos a partir de uma observação particular. 24 No campo da Pedagogia e da Educação, é perceptível que se vive em um momento transitório, no qual a tendência liberal tradicional - cujas principais características são o verbalismo e o professor como figura autoritária -, e a tendência liberal tecnicista - em que os alunos não são participativos na elaboração do programa educacional -, cederão cada vez mais espaço à tendência liberal renovada não diretiva, cujas principais características são: a autonomia dos estudantes na construção do seu conhecimento, enquanto o professor atua como agente facilitador da aprendizagem (LUCKESI, 2005). Independentemente da tendência pedagógica abordada, o professor assume um papel de mediação entre o processo de ensino e aprendizagem, e cabe a ele perceber se os resultados estão sendo alcançados ou se é necessária uma intervenção e/ou mudança de abordagem, durante o desenvolvimento do processo. O quadro 2 elenca as principais características das tendências pedagógicas citadas, enfatizando os métodos e o relacionamento entre professor e alunos. Quadro 2 – Características das tendências pedagógicas liberais LIBERAL TRADICIONAL LIBERAL TECNICISTA LIBERAL RENOVADA NÃO DIRETIVA Verbalismo; Apresentação e associação; Exercícios de repetição; Professor é uma autoridade; Alunos são receptivos. Uso de diversas tecnologias; Comunicação técnica; Professor é mediador; Alunos são responsivos e não participativos do programa educacional. Ruptura com métodos tradicionais de ensino; Metodologia própria; Autodesenvolvimento do aluno; Professor é facilitador e não interventivo; Alunos são autônomos. Fonte: Elaborado pelo autor, adaptado de Luckesi (2005). As teorias que mais se aproximam dos ideais deste trabalho são o Cognitivismo e o Behaviorismo. No campo do Cognitivismo, Ausubel e Novak abordam a chamada “aprendizagem significativa”, em que um conhecimento novo se relaciona a um anterior, de forma não arbitrária, por meio de subsunçores5. Já no campo do Behaviorismo, Skinner defende a aprendizagem por repetição ou reforço, características do treino de determinada habilidade que se pretende adquirir (OSTERMANN; CAVALCANTI, 2010). Os softwares de simulação são vistos, então, como objetos capazes de integrar as teorias do Cognitivismo e do Behaviorismo. Apesar de trazerem uma abordagem diferenciada, e romperem com métodos convencionais de ensino, eles 5 Conhecimento prévio sobre determinado assunto, e que serve de base ou “gancho” para um novo aprendizado. 25 ainda mantém alguns aspectos tradicionais, como os exercícios de repetição citados na tendência pedagógica liberal tradicional. Como aspecto relacionado ao Cognitivismo, entende-se que por se tratar de um ambiente digital e virtual, que pode trazer sentido aos conceitos teóricos, como por exemplo, a dinâmica de atendimento ou disposição de equipamentos em um ambiente de trabalho na área hospitalar, os softwares de simulação possam facilitar a integração do estudante no campo de estágio, e possibilitar o encadeamento de conteúdos a serem assimilados, de forma gradativa e correlacionada. Por outro lado, sob a óptica do Behaviorismo, entende-se que por meio destes objetos (os softwares de simulação), seja possível ao estudante a repetição de tarefas por meio de simulações, como por exemplo, a exposição de uma paciente virtual aos raios X, promovendo a aquisição e o desenvolvimento de habilidades sem prejuízo a um paciente real, devido aos efeitos das radiações ionizantes. Ainda no contexto de Diagnóstico por Imagem, outro exemplo seria o treinamento repetitivo de sequências para a programação de um exame ou a aplicação de técnicas de pós-processamento de imagens médicas, dentro das atribuições dos profissionais que trabalham com TC e Ressonância Magnética (RM), também conhecida por Imagens por Ressonância Magnética (IRM), ou outra modalidade digital. Para atingir os objetivos propostos, a dissertação foi dividida em duas partes. Sempre que necessário, em cada capítulo ou seção, descreveu-se o(s) método(s) de coleta de dados e de seleção dos materiais, já que foram utilizadas bases de dados e descritores diferentes e personalizados de acordo com o objetivo pontual a ser trabalhado. Na primeira parte da dissertação, são apresentadas a fundamentação teórica da pesquisa e uma contextualização geral de conceitos fundamentais e necessários para o entendimento do escopo do projeto, explanadas em três capítulos. O capítulo 1 trata-se de uma “Revisão teórica”, em que são elencados conceitos fundamentais de simulação e simulacros, bem como um panorama geral sobre os estudantes no atual contexto de sociedade da informação. O capítulo 2, intitulado “Radiações e Tomografia Computadorizada: conceitos gerais”, aborda a contextualização e fundamentos necessários para compreender o cenário sobre a qual se refere a aplicação do objeto de estudo pesquisado, e traz aspectos gerais sobre a profissão e os profissionais TR e TNR, os efeitos biológicos 26 das radiações ionizantes e a modalidade de TC. Nele procura-se clarificar que a submissão de um paciente a um exame de TC pode ocasionar efeitos danosos provenientes da exposição à radiação ionizante empregada pelo método diagnóstico, por isso, é preciso de um profissional consciente e treinado para atuar com assertividade na realização de exames de TC. De modo geral, os tópicos abordados são: a) Breve histórico da Radiologia; b) Efeitos das radiações ionizantes: danos causados pela exposição descuidada às radiações ionizantes; c) Caracterização da TC enquanto método de Diagnóstico. Em seguida, “A simulação por intermédio de computadores e softwares: Fundamentos teóricos” (capítulo 3) introduz e conceitua os temas relacionados aos simuladores e às práticas de simulação, além de apresentar um breve histórico e exemplos sobre o uso de tais objetos e práticas em processos de ensino- aprendizagem. Também, afim de sustentar e viabilizar este trabalho, traz evidências dos benefícios da aplicabilidade dos softwares e processos de simulação em diferentes contextos educacionais e de formação profissional, em específico da área da Saúde. Busca-se, então, a perspectiva de que os benefícios validados pelo uso destes objetos, em diferentes contextos de ensino-aprendizagem, possam ser úteis ao ensino da TC para cursos de Educação Profissional e Tecnológica em Radiologia. Já a segunda parte da dissertação traz uma abordagem específica, e consiste na seleção de material por meio de uma revisão sistemática, seleção e análise de softwares de simulação, sendo finalizada com a elaboração de um documento Syllabus, com uma sequência didática, para aplicação de um software selecionado para o ensino do pós-processamento de imagens médicas em TC, o InVesalius 3.1. O capítulo 4, “O uso de softwares de simulação na área da Radiologia: Revisão sistemática” traz artigos resultados de diferentes buscas, e procura evidenciar a aplicabilidade de softwares ou processos de simulação no ensino da TC e temas correlatos. Foram realizadas revisões (buscas) sistemáticas no motor de buscas ScienceDirect, e no site de pesquisas NCBI (National Center for Biotechnology Information, em Português Centro Nacional para Informação Biotecnológica), e na plataforma Sucupira, da CAPES, com ênfase a periódicos de Qualis A1, A2 e B1. Em cada busca ou grupo de buscas foram descritos os métodos 27 de pesquisa, os critérios de seleção, bem como a inclusão e exclusão de determinados trabalhos. Prosseguindo para o capítulo 5, intitulado “Seleção e análise de softwares com aplicabilidade em Tomografia Computadorizada”, são apresentados os softwares selecionados por meio de busca no site Google, também por meio de sites especializados e encontrados ao longo da leitura dos trabalhos utilizados para fundamentação desta dissertação, e será realizada a descrição de softwares designados com ênfase para sua aplicabilidade no ensino da TC. Em “Desenvolvimento de um modelo Syllabus para o ensino do pós- processamento de imagens médicas em Tomografia Computadorizada” (capítulo 6), foi elaborado e apresentado um plano de aulas para abordagem do pós- processamento de imagens, o qual foi baseado no software livre InVesalius 3.1, escolhido e descrito no capítulo 5, além de outros recursos pertinentes para a abordagem do conteúdo. A versão piloto do Syllabus desenvolvido é apresentada no Apêndice III. Por fim, são apresentadas as considerações finais do trabalho, e a perspectiva para a continuidade da pesquisa. 28 2 REVISÃO TEÓRICA Os nascidos na era tecnológica são conhecidos pela expressão nativos digitais. Os estudantes desse período geralmente aprendem em tempo heterogêneo, e trazem como características principais: a leitura rápida e dinâmica; o desenvolvimento de multitarefas simultâneas; a preferência por games a livros; e o interesse por tudo o que possa remeter às novas tecnologias. Sobre o perfil dos estudantes da geração digital, Prensky (2001, p. 1) afirma que: Os alunos de hoje - até a faculdade - representam a primeira geração a crescer com novas tecnologias. Eles passaram toda a vida cercados e usando computadores, videogames, leitores de música digital, câmeras de vídeo, celulares e todos os outros brinquedos e ferramentas da era digital. Os graduados médios da universidade de hoje gastaram menos do que 5.000 horas de vida lendo, mas cerca de 10.000 horas jogando videogames (para não mencionar 20 mil horas assistindo TV). Jogos de computador, email, Internet, celulares e mensagens instantâneas são partes integrantes de suas vidas (tradução livre)6. Já os que nasceram antes desse período, vivenciaram um período de transição e adaptação aos avanços tecnológicos, e são conhecidos por imigrantes digitais (PRENSKY, 2001). A diferença é que os imigrantes digitais utilizam, na maioria das vezes, as novas tecnologias e softwares para realizar tarefas, mas continuam presos aos modelos tradicionais, sem desfrutar da fluência digital dos nativos, que aprendem a usar as tecnologias na prática e por descoberta (CARNIELLO; RODRIGUES; MORAES, 2010; PRENSKY, 2001). Carniello, Rodrigues e Moraes (2010) fazem uma descrição complementar à de Prensky (2001) sobre o perfil dos estudantes da era digital, e afirmam que eles são capazes de realizar tarefas simultâneas enquanto 6 Today’s students – K through college – represent the first generations to grow up with this new technology. They have spent their entire lives surrounded by and using computers, videogames, digital music players, video cams, cell phones, and all the other toys and tools of the digital age. Today’s average college grads have spent less than 5,000 hours of their lives reading, but over 10,000 hours playing video games (not to mention 20,000 hours watching TV). Computer games, email, the Internet, cell phones and instant messaging are integral parts of their lives (texto original). 29 navegam pela Internet, e que métodos que requeiram atenção única provocam efeito contrário neles, levando ao desinteresse e à dispersão. Atualmente, os softwares são vistos como uma camada que permeia toda a sociedade, bem como objetos de estudo que auxiliam no entendimento de toda a humanidade, da sua cultura e das ciências tecnológicas, e que em sinergia com os equipamentos eletrônicos, permitem a movimentação da sociedade no todo (MANOVICH, 2013). Por meio dos softwares chega-se à convergência e integração das mídias, e abrem-se possibilidades para aplicações inovadoras das novas tecnologias, em diferentes contextos e setores, como, por exemplo, o educacional, contribuindo como recurso transformador, ao passo em que possibilitam o desenvolvimento de uma sociedade mais autônoma (STRAUBHAAR; LAROSE, 2004; MANOVICH, 2013). Manovich (2013) define a sociedade e a cultura atuais como a sociedade e a cultura do software, respectivamente, sendo os softwares vistos como parte de um processo que está sendo construído em tempo real. Na visão do autor, eles são mediadores fundamentais para a produção, distribuição e recepção de conteúdos diversos. Por isso, entende-se que estudar os softwares e suas aplicações, em qualquer contexto da sociedade, signifique buscar e discutir os caminhos e métodos capazes de trazer respostas aos questionamentos contemporâneos. Segundo Vidal-Gomel e Fauquet-Alekhine (2016, p. 23), eles podem ser classificados, dentre diversas categorias, em:  Softwares de propósito geral: utilizados para elaborar sistemas gerais;  Softwares direcionados para fábricas: utilizados em sistemas de produção;  Softwares de simulação de suporte: utilizado para análises de dados. Um termo que se faz necessário conceituar é o simulacro. De acordo com o site Significados (2018), o simulacro é uma imitação falsa de algo real. O termo foi introduzido por Jean Baudrillard (1991) em uma discussão contemporânea sobre o real e o imaginário, discutindo as relações entre a simulação e a representação. Um exemplo de simulacro utilizado por Jean Baudrillard (1991) se refere aos mapas territoriais. Segundo o autor (1991, p. 8), “O território já não 30 precede o mapa, nem lhe sobrevive. É agora o mapa que precede o território [...]”. De fato, no cotidiano, os mapas são objetos úteis que auxiliam nos processos de navegação, locomoção e transportes em geral, sejam eles em formato de papel ou em formato de aplicativos digitais, como no caso de aplicativos populares para smartphones como o Google Maps ou Waze, ou ainda os aparelhos ou aplicativos com função de GPS (Global Positioning System – Sistema de Posicionamento Global). Partindo de uma exploração real de locais geográficos, criaram-se os mapas, objetos que representam, e simulam uma realidade. Assim, as três categorias de simulacros, conceituadas por Baudrillard (1991, p. 151), são: Simulacros naturais, naturalistas, baseados na imagem, na imitação e no fingimento, harmoniosos, optimistas e que visam á restituição ou a instituição ideal de uma natureza à imagem de Deus; Simulacros produtivos, produtivistas, baseados na energia, na força, na sua materialização pela máquina e em todo o sistema da produção - objectivo prometiano de uma mundialização e de uma expansão contínua, de uma libertação de energia indefinida (o desejo faz parte das utopias relativas a esta categoria de simulacros); Simulacros de simulação, baseados na informação, no modelo, no jogo cibernético – operacionalidade total, hiper-realidade, objectivo de controlo total7. A categoria de simulacros de simulação, descrita por Baudrillard (1991), é a que se refere ao presente objeto de estudo. Neste contexto, Pazin Filho e Sacarpelini (2007), conceituam a simulação como uma técnica de aprendizagem baseada na representação de uma tarefa, cujo contato inicial ocorre por meio da prática. Ela permite estudar, por intermédio de análises de modelos realistas, sistemas complexos da vida real, a fim de obter informações sobre o seu funcionamento e testar suposições para resolução de problemas complexos, e pode ser feita por meio de cálculos matemáticos, resultando em valores possíveis da ocorrência de eventos, como, por exemplo, simular na planta a construção para a extensão de uma determinada empresa (LAW; KELTON, 1991). Clayton e Gizelis (2005) referem que a simulação encontra aplicação em diferentes áreas, sendo um método que trabalha, dentre outros aspectos, a 7 Mantida a nuance de escrita da Língua Portuguesa (Europa) do texto original. 31 transferência de habilidades, desta forma, preparando os estudantes e profissionais para o melhor desempenho de suas atividades. Segundo os autores (2005, p. 6): [...] profissões como Direito, Trabalho Social, Planejamento, Política e Cuidados de Saúde usam alguma forma de simulação para desenvolver, praticar e testar a capacidade dos alunos de se comunicar, discutir e negociar com os outros de uma maneira que aplique ideias teóricas em um sentido prático. Nesse sentido, as habilidades desenvolvidas são altamente transferíveis, como se comunicar e negociar efetivamente com os outros são habilidades essenciais para a vida (tradução livre)8. A simulação também pode ser entendida como qualquer espaço, conteúdo ou situação utilizados para fins de treinamento e/ou avaliação (SADIDEEN et al., 2012). Para Sadideen et al., (2012, p. 459), são diversos os objetos utilizados nas práticas simuladas, que podem incluir: [...] modelos de bancada (por exemplo, espuma para sutura), simuladores de VR (por exemplo, programas de computador para habilidades laparoscópicas), tecido cadavérico (por exemplo, anastomoses intestinais), treinadores de caixa (por exemplo, habilidades laparoscópicas), modelos de porco vivo (por exemplo, anastomoses arteriais) e pacientes simulados (por exemplo, para comunicação e habilidades interpessoais). No Reino Unido, os pacientes simulados representam um componente integral da educação médica de graduação para ajudar a ensinar cenários de habilidades de comunicação (tradução livre)9. Desta forma, a simulação pode ser física ou digital/virtual, e os simuladores e os softwares de simulação computacional podem ser compreendidos como objetos capazes de reproduzir digitalmente uma atividade ou evento real, na intenção de preparar um aluno para vivenciar tal 8 […] professions such as law, social work, planning, politics and health care each use some form of simulation to develop, practice and test student’s ability to apply communicate, argue and negotiate with others in a manner that applies theoretical ideas in a practical sense. In this sense the skills developed are highly transferable, as to communicate and negotiate effectively with others are core life skills (texto original). 9 […] bench top models (e.g. foam for suturing), VR simulators (e.g. computer programmes for laparoscopic skills), cadaveric tissue (e.g. for bowel anastomoses), box trainers (e.g. for laparoscopic skills), live porcine models (e.g. for arterial anastomoses) and simulated patients (e.g. for communication and interpersonal skills). In the UK, simulated patients represent an integral component of undergraduate medical education in order to help teach communication skill scenarios (texto original). 32 experiência sem grandes impactos ou surpresas (CLAYTON; GIZELIS, 2005; PAZIN FILHO; SCARPELINI, 2007; McHANEY, 2009; SADIDEEN et al., 2012). Na área da saúde, o uso de softwares de realidade virtual, por exemplo, permitiria ao estudante conhecer o ambiente profissional por meio de uma representação digital, imagens e exploração em 3D de um ambiente, enquanto o contato com pacientes simulados permitiria a análise de cada caso individualmente, preparando-o para o desenvolvimento de sua atividade (SADIDEEN et al., 2012). Neste ponto, percebe-se que os simuladores rompem com métodos tradicionais de ensino, baseados exclusivamente na leitura de textos - o que abre diversas possibilidades interpretativas -, já que, segundo Hillesheim e Schottz (2014), eles são objetos capazes de entregar ao aluno uma visão próxima da realidade, e permitem a compreensão (imagética e lógica) do que seria a vivência de determinada situação na realidade. Os conceitos de simulação são bastante próximos, e geralmente remetem à imitação do real e da prática. O quadro 3 apresenta conceitos e ideias de diferentes autores sobre simulação e simuladores, em complemento aos autores citados anteriormente: Law e Kelton (1991), Clayton e Gizelis (2005), Pazin Filho e Scarpelini (2007) e Sadideen et al. (2012). Quadro 3 – Conceitos de simulação ANO AUTORES CONCEITOS (TRADUÇÕES LIVRES) 2003 Maran e Glavin (p. 22) A simulação é uma técnica educacional que permite a atividade interativa, e às vezes imersiva, recriando toda ou parte de uma experiência clínica sem expor os pacientes aos riscos associados (tradução livre)10. A simulação produz um ambiente livre de riscos em que os alunos podem dominar com sucesso as habilidades relevantes à prática clínica. Também permite erros de diagnóstico ou gestão para o desenvolvimento até a sua conclusão natural (tradução livre)11. 2006 Ziv et al. (p. 252) O uso de simulação, sempre que viável, transmite uma educação crítica e ética mensagem a todos: os pacientes devem ser protegidos sempre que possível e eles não são commodities para serem usados como conveniências de 10 Simulation is an educational technique that allows interactive, and at times immersive, activity by recreating all or part of a clinical experience without exposing patients to the associated risks (texto original). 11 Simulation produces a risk-free environment in which learners can successfully master the skills relevant to clinical practice. It also permits errors of either diagnosis or management to be allowed to develop and followed through to their natural conclusion (texto original). 33 treinamento (tradução livre)12. 2009 McHaney (p. 8) A simulação utiliza um modelo para desenvolver conclusões que fornecem informações sobre o comportamento ou elementos do mundo real que estão sendo estudados. A simulação computacional utiliza o mesmo conceito, mas exige que o modelo seja criado por meio da programação de computadores (tradução livre)13 . McHaney (p. 9) Utiliza um computador para imitar as operações de um processo ou facilidade do mundo real, de acordo com pressupostos devidamente desenvolvidos, tomando a forma de lógica, relacionamentos estatísticos ou matemáticos, que são desenvolvidos e moldados em um modelo (tradução livre)14. 2014 Hillesheim e Schottz (p. 59) Todo e qualquer simulador é uma ferramenta que permite a visualização dinâmica de um sistema, ao contrário do livro, que permite uma representação estática de um conhecimento a partir da escrita de um texto qualquer. 2016 Vidal-Gomel e Fauquet-Alekhine (p. 2) [...] os simuladores são definidos como os artefatos que simulam (parcial ou completamente) a operação ou o comportamento de um sistema Técnico, facilidade ou fenômeno natural (tradução livre)15. Fonte: Elaborado pelo autor, fontes disponíveis no próprio quadro. Faz-se importante ter clara a diferença entre processos de simulação, que representam uma atividade, situação, entre outros, e os jogos digitais ou os serious games (jogos sérios), que são construídos sobre enredos, estórias, personagens e cenários, também utilizados em processos de ensino e aprendizagem para o desenvolvimento de competências e habilidades. Uma vez que os simuladores e processos de simulação serão estudados sob a óptica da Educação, é importante entender que existem diferentes níveis e modalidades de ensino. Segundo a Lei de Diretrizes e Bases da Educação (LDB) (BRASIL, 1996), a educação escolar se divide em educação básica e superior. A educação básica engloba a educação infantil, o ensino fundamental e o ensino médio. Neste nível é possível encontrar a educação de jovens e adultos (EJA), que não concluíram os estudos do ensino fundamental e médio na idade prevista. Já a educação superior, é composta por cursos sequenciais, 12 The use of simulation wherever feasible conveys a critical educational and ethical message to all: patients are to be protected whenever possible and they are not commodities to be used as conveniences of training (texto original). 13 Simulation uses a model to develop conclusions providing insight on the behavior of real- world elements being studied. Computer simulation uses the same concept but requires the model be created through computer programming (texto original). 14 Using a computer to imitate the operations of a real-world process or facility according to appropriately developed assumptions taking the form of a logical, statistical, or mathematical relationships which are developed and shaped into a model (texto original). 15 […] the simulators are defined as the artifacts that simulate (partially or completely) the operation or the behavior of a technical system, facility, or a natural phenomenon (texto original). 34 de graduação, pós-graduação (especializações, aperfeiçoamentos, mestrados e doutorados) e de extensão (BRASIL, 1996). Paralelamente à educação básica e superior encontra-se a Educação Profissional (e Tecnológica), que “[...] integrada às diferentes formas de educação, ao trabalho, à ciência e à tecnologia, conduz ao permanente desenvolvimento de aptidões para a vida produtiva” (BRASIL, 1996, [n.p.]). Segundo o Capítulo 3, art. 39, § 2º da LDB (BRASIL, 1996, [n.p.]), os cursos que fazem parte da Educação Profissional e Tecnológica são: I – De formação inicial e continuada ou qualificação profissional; II – De Educação Profissional técnica de nível médio; III – De Educação Profissional e Tecnológica de graduação e pós- graduação. No âmbito da Educação Profissional e Tecnológica encontram-se os TR e os TNR, também conhecidos como profissionais de Técnicas Radiológicas. Estes profissionais são submetidos a um processo de formação composta por diversos cursos, como os de formação técnica de nível médio, graduação tecnológica, pós-graduações e de qualificação profissional, de modo a integrar teoria e prática no decorrer de seu processo formativo. Profissionalmente, eles desempenham atividades diversas no âmbito das radiações ionizantes e não ionizantes, cuja atuação compreende a operação de equipamentos para aquisição de imagens para diagnóstico em diferentes modalidades na área médica, odontológica, veterinária, e também na aquisição de imagens na área industrial, além de tratamentos, como é o caso da Radioterapia (RT). Inicialmente, estes profissionais eram chamados de “Operadores de Raios X”. De acordo com a lei nº 7394/85 (BRASIL, 1985), lei de regulamentação do exercício profissional dos TR, o artigo 1º (BRASIL, 1985, [n.p.]) diz que os Operadores de Raios X (agora chamado de profissionais de Técnicas Radiológicas) são os profissionais que atuam na execução de diversas técnicas, dentre as quais: “I - radiológica, no setor de diagnóstico; II - radioterápica, no setor de terapia; III - radioisotópica, no setor de radioisótopos; IV - industrial, no setor industrial; V - de medicina nuclear”. Já os TNR, além disso, atuam em diversas subáreas da Radiologia, na parte de gestão e 35 coordenação, docência e pesquisa, dentre outras (BRASIL, 1985; CONTER 2012). Estes profissionais estão inseridos em um contexto de constante evolução tecnológica e inovações em equipamentos. O próprio Código de Ética (CONTER, 2011a, [n.p.]) que rege a profissão destes profissionais chama a atenção para a necessidade do “aperfeiçoamento e atualização de seus conhecimentos técnicos científicos e a sua cultura geral”, para que possam auxiliar na efetivação das políticas de Saúde pública e contribuir para a promoção do bem-estar social. O processo formativo também encontra obrigatoriedade no estágio curricular e é descrito pela Resolução CONTER nº 10 de 11 de novembro de 2011 (CONTER, 2011b, [n.p.]) – em conformidade com diversas leis16 -, que descreve que “a prática simulada em laboratório integra a carga horária mínima para a formação profissional”. Desta forma, entende-se que, além do estágio obrigatório em campo (ambientes de Saúde em geral), cuja carga obrigatória é de, no mínimo, 400 horas para curso Técnico e de 20% da carga horária total do programa pedagógico dos outros cursos (graduação e especializações de nível médio e lato sensu) (CONTER, 2011b), o estudante deverá ser submetido a práticas simuladas durante seu processo formativo, sem que tal prática seja confundida com as aulas práticas em laboratório. Um fator limitante para a formação dos TR e TNR é que as instituições de ensino nem sempre dispõem de simuladores para todas as modalidades de diagnóstico sobre as quais o estudante poderá vir a desenvolver em campo de estágio, ou em sua vida profissional, sendo o mais comum, os equipamentos para simulação de raios X Convencional, devido ao custo em relação a outros instrumentos. 16 Lei nº 11.788/2008; Lei 11.741/2008 que alterou os artigos 36, 39 e 42 da Lei Federal nº 9394/1996; Parecer CNE/CEB 35/2003, de 05/11/2003; Lei nº 7.394, de 29 de outubro de 1985 regulamentada pelo Decreto nº 92.790, de 17 de junho de 1986. 36 3 RADIAÇÕES E TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA: CONCEITOS GERAIS O termo radiação refere-se à capacidade de propagação de energia. Ela pode ser natural, quando derivada do processo de instabilidade nuclear de um determinado elemento (radioatividade), ou pode ser artificial, quando produzida por aparelhos de raios X (BUSHBERG et al., 2001; OKUNO, 2013). Conceituando a radioatividade como um processo natural de radiação, Xavier, Moro e Heilbron (2010, p. 10) afirmam que ela “é a transformação espontânea de um núcleo atômico, convertendo um nuclídeo em outro”. Ainda, de acordo com os autores, esta propriedade foi descoberta pelo físico francês Antoine Henri Becquerel no século XIX, em 1896, como consequência de um processo investigativo sobre a fluorescência e fosforescência de materiais e, principalmente, da emissão de energia pelo elemento químico urânio (U). A interação das radiações com átomos pode resultar na deposição de energia, por meio de interações de Coulomb (C), de modo que elétrons presentes na eletrosfera podem ser ejetados do átomo, resultando na formação de partículas eletricamente carregadas (OKUNO, 2013). Assim, as radiações são classificadas em dois grupos: as não ionizantes, que não causam ionização dos átomos; e as ionizantes, que podem ionizá-los (IAEA, 2005). Os raios X e a radiação gama (ɣ) são classificados como ondas no espectro eletromagnético, e são as únicas radiações eletromagnéticas capazes de provocar ionização. Embora sejam semelhantes, os raios X são produzidos de forma artificial na eletrosfera dos átomos do elemento alvo na ampola, enquanto a radiação gama é proveniente da radioatividade, cuja origem está no núcleo atômico de elementos radioativos. Em relação aos processos de ionização e interação dos fótons com o meio, Okuno (2013, p. 185) esclarece que: Os fótons de raios X e gama, diferentemente de partículas carregadas, perdem toda ou quase toda energia numa única interação com átomos, ejetando o elétron deles que, por sua vez, saem ionizando átomos até pararem. Os fótons podem também atravessar um meio sem interagir. Teoricamente, não há material nem forma de blindar todos os fótons e isso é um dos motivos da necessidade de Proteção Radiológica que dita regras quanto ao 37 nível de radiação a que as pessoas expostas podem receber (OKUNO, 2013, p. 185). As pesquisas e descobertas no campo das radiações promoveram mudanças na área médica, nos setores de tecnologias nucleares, industrial, de energia e nas relações sociais em um contexto geral. Segundo Alves (2007, p. 42), “a ciência radiológica tem sido um dos campos da medicina que mais evolução tem registrado desde a sua descoberta em 1895”. A descoberta dos raios X revolucionou a forma como a medicina era praticada. Após as radiografias, outros métodos de imagem surgiram, como por exemplo, a TC, a Mamografia (MMG), a RM, entre outros, e o setor de Diagnóstico por Imagem ganhou espaço de destaque em ambientes de Saúde. 3.1 Produção de raios X Os chamados “raios X” são ondas eletromagnéticas de pequeno comprimento de onda, com alta frequência e grande poder de penetração na matéria. Fazem parte do grupo das radiações ionizantes, ou seja, produzem partículas com carga - os íons - por meio da transferência de energia para os elétrons ou para o núcleo de um átomo. Na área médica são aplicados para formação da imagem para diagnóstico (BUSHBERG et al., 2001; McKINNIS, 2004), e tratamento por RT. A International Atomic Energy Agency (Agência Internacional de Energia Atômica, em Português) (IAEA, 2014, p. 89) descreve a produção de raios X como um processo que “envolve o bombardeamento de um alvo espesso com elétrons energéticos”. Isso ocorre porque o aparelho de raios X atua como um conversor de energia, transformando a energia da rede elétrica em radiação ionizante e calor17 (BUSHBERG et al., 2001). O processo de formação dos raios X ocorre no interior de uma ampola a vácuo. Devido ao efeito termiônico, são liberados elétrons de um filamento de Tungstênio (W) no cátodo (polo negativo) que são acelerados por uma diferença de potencial (D.D.P.) até o ânodo ou alvo (polo positivo) (BUSHBERG et al., 2001), geralmente feito de Tungstênio acrescido do elemento Tório (Th). 17 Aproximadamente 1% é transformado em raios X e 99% em calor, a depender da voltagem e do material do alvo. 38 A figura 2 demonstra um tubo de raios X (X-rays) e seus componentes, responsáveis pela produção do feixe de radiação ionizante. São eles: cátodo (cathode), que é o polo negativo, onde ocorre o efeito termiônico (liberação de elétrons do filamento); ânodo (anode), também conhecido como alvo; o feixe de elétrons (electron beam), que incidirão sobre o alvo e darão origem aos raios X de freamento ou característicos, e o vidro a vácuo (glass, vacum), importante para que não haja resistência na trajetória dos elétrons acelerados até o alvo (BUSHBERG et al., 2001; UNEP, 2016). Figura 2 – Componentes do tubo de raios X Fonte: UNEP (2016, p. 5). No processo de interação entre os elétrons acelerados e o material do alvo, estes podem ter sua trajetória desviada do núcleo dos átomos, liberando energia em forma de raios X, deste modo conhecidos como de freamento ou Bremsstrahlung. Também pode ocorrer o choque seguido da ejeção de um elétron do átomo do elemento do alvo, o que resulta em uma vacância na camada em que ele estava. Esta vacância será ocupada por um elétron que salta da camada mais energética, e a diferença de energia entre uma camada e outra será liberada em forma de radiação ionizante, recebendo o nome de raios X característicos (BUSHBERG et al., 2001). 3.1.1 Radiografias A descoberta dos raios X data de 08 de novembro de 1895 pelo físico Wilhelm Conrad Röntgen, durante o processo investigativo dos raios catódicos, estudados, até então, por Heinrich Hertz e seu aluno Philipp Lenard (MARTINS, 1998). 39 Em sua comunicação preliminar à comunidade científica “Sobre um novo tipo de raios”, Röntgen descreveu os experimentos da exposição de diversos objetos (livros, lâminas de madeira, água, metais, e outros) aos novos raios, relatando sobre o poder de penetração destes, e o impacto de redução da luminescência provocado pelo aumento da espessura e, consequentemente, do tipo de objeto exposto. Röntgen também percebeu que uma mão ao ser exposta produzia sombras, que representavam os ossos, concluindo que as chapas fotográficas eram sensíveis aos raios, posteriormente chamados de raios X (RÖNTGEN, 1895; MARTINS, 1998). As radiografias são o produto da interação entre os raios X e a matéria exposta à radiação, apresentadas por meio de uma película radiográfica. A imagem radiográfica é caracterizada pelas diferentes densidades anatômicas, penetradas pela radiação. Para que sejam formadas as radiografias são necessários: o equipamento de raios X, o objeto (no caso da área médica, o paciente), a película radiográfica e, posteriormente, um sistema de revelação da imagem (McKINNIS, 2004). A figura 3 demonstra um comparativo entre a considerada primeira radiografia da história (A) e uma radiografia da mão, mais recente. Em A vê-se dos ossos da mão esquerda de Ana Bertha Röntgen, esposa do físico descobridor dos raios X (MARTINS, 1998). Comparada com a 1ª radiografia, em B pode-se observar a melhora na qualidade, definição de maior detalhamento de estruturas anatômicas. Figura 3 – Comparativo de imagens radiográficas Fonte: (A) Raios Xis (2014). Fonte: (B) Multimagem Clínica de Diagnósticos (2019). 40 3.2 Danos celulares O conhecimento sobre as radiações ionizantes e seus efeitos biológicos, faz-se fundamental para formação dos profissionais que atuam na área da Radiologia, por questões de proteção ao paciente e às equipes que atuam nos setores de Diagnóstico por Imagem. Basicamente, as interações entre as radiações ionizantes e a matéria ocorrem de forma direta e indireta. A interação direta é aquela que ocorre com os átomos da molécula de DNA (ácido Desoxigenar) ou componentes necessários para a vida celular. Podem ocorrer alterações cromossômicas e problemas na replicação de DNA, ocasionando dano ou morte celular (USNRC, 2000-2018). A figura 4 representa a incidência direta da radiação sobre a molécula de DNA. Figura 4 – Interação direta e dano celular Fonte: USNRC (2000-2018, p. 9-4). Já a interação indireta ocorre entre partícula carregada e o meio e, posteriormente, com o elétron orbital. As moléculas mais afetadas do corpo humano, geralmente, são as da água, que se quebram originando fragmentos de hidrogênio (H) e o radical hidroxila (OH), devido ao processo chamado radiólise da água. Tais fragmentos, conhecidos por radicais livres, podem se combinar em formas tóxicas capazes de destruir as células, como o peróxido de hidrogênio (H2O2) (USNRC, 2000-2018). A figura 5 representa a incidência indireta da radiação sobre os átomos. 41 Figura 5 – Interação indireta e dano celular Fonte: USNRC (2000-2018, p. 9-5). 3.2.1 Efeitos das radiações ionizantes na Saúde Segundo Okuno (2013, p. 186) "em Radiobiologia, considera-se como sendo ionizante radiação com energia maior do que 10 eV” (elétron-volt). As primeiras recomendações sobre Proteção Radiológica vieram dos primeiros profissionais que aplicavam as radiações em pacientes. Após o bombardeio nuclear das cidades de Hiroshima e Nagasaki (1945), iniciou-se um estudo com uma população de aproximadamente 86.500 sobreviventes, pelo UNSCEAR (United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation, em português Comitê das Nações Unidas nos Efeitos da Radiação Atômica), cujos dados serviram para auxiliar na classificação das doses de exposição (UNEP, 2016). As doses de exposição variam em um espectro que abrange exposições a doses em quatro categorias: muito baixas, que são as encontradas em exames de Raios X; baixas, relacionadas aos exames de TC, moderadas e altas, relacionadas com acidentes graves envolvendo radiações ionizantes. Fisicamente, a exposição é dada em Coulomb/kg ou Roentgen [R], enquanto o Gray é utilizado para indicar a energia depositada na água (J/kg), cujas unidades de medida utilizadas são o Gy (gray) e mGy (miligray). O quadro 4 elenca alguns exemplos de dose absorvida, correlacionados com o valor em Gy18 e a situação em que ocorreu. 18 Foram mantidos os valores em Gy e mGy para preservar o contexto original do quadro. 42 Quadro 4 – Doses de exposição DOSE ABSORVIDA VALOR SITUAÇÃO Alta Mais que 1 Gy Acidentes graves com radiações. Ex.: bombeiro no acidente de Chernobyl. Moderada ~ 100 mGy a ~ 1 Gy Recuperação dos trabalhadores depois do acidente de Chernobyl. Baixa ~ 10 mGy a ~ 100 mGy Múltiplos cortes em TC. Muito baixa Menor que ~ 10 mGy Radiografia convencional. Fonte: Traduzido e adaptado pelo autor, de UNEP (2016, p. 12). As evidências epidemiológicas demonstram, por meio de estudos com sobreviventes das cidades de Hiroshima e Nagasaki, que os principais efeitos oriundos das exposições são a leucemia e outros tipos de câncer. Tais sintomas também foram encontrados e relatados em pacientes expostos à radiação para diagnóstico e tratamento médico, trabalhadores das minas de U e fábricas de armas atômicas (CNSC, 2012). Os efeitos das radiações ionizantes vêm sendo estudados desde o início do século XX, quando se percebeu que a exposição a tais radiações poderia causar prejuízo à Saúde (CNSC, 2012). Em 1928 surgiu o Comitê Internacional de Proteção dos Raios X e do Rádio, que após a segunda guerra mundial foi renomeado para Comissão Internacional de Proteção Radiológica (ICRP) (OKUNO, 2013). A incidência de determinados tipos de câncer aumenta proporcionalmente à exposição: “Quanto maior a dose, maior o risco de câncer” (tradução livre)19 (CNSC, 2012, p. 13). De modo geral, estamos expostos às radiações naturais ou espontâneas (provenientes do ambiente, do cosmos), ou ainda exposições ocupacionais, médicas entre outras, e que podem causar o mesmo tipo de câncer derivado da exposição ao elemento rádio, por exemplo. Neste contexto, a NCRP20 COMMENTARY N.º 27 (Comentário n.º 27 da NCRP) (NCRP, 2018), lançada em 2018, reforça o modelo LNT (linear- nontreshold, linear-não limiar) para proteção radiológica, que considera que 19 [...] the greater the dose, the greater the risk of cancer (texto original). 20 National Council on Radiation Protection and Measurements (Conselho Nacional de Proteção Radiológica e Medidas, tradução livre). 43 doses baixas de radiação ionizante podem impactar no crescimento de casos de câncer. Os efeitos biológicos são classificados segundo a sua natureza, em reações teciduais ou efeitos estocásticos. As reações teciduais, ou não estocásticas, surgem a partir de uma dose alta, e seu principal efeito é a morte celular. O impacto no órgão afetado dependerá da extensão de tecido lesionado, podendo originar efeitos em longo prazo, como doenças vasculares, cerebrais, catarata, eritema de pele, descamação, necrose, vômitos e hemorragia, que são efeitos muito comuns nos setores de RT e Radiologia Intervencionista (OKUNO, 2013; AGGARWAL, 2016). Já os efeitos estocásticos, têm como principal característica o efeito hereditário e o câncer, de forma que são induzidos por quaisquer valores de doses, aparecendo ao longo do tempo, o que aumenta a preocupação com a proteção dos órgãos reprodutores (OKUNO, 2013). O curso histórico das radiações ionizantes demonstra que muitas vidas foram sacrificadas, até que os efeitos causados pela exposição ganhassem pauta nas pesquisas sobre Proteção Radiológica. No decorrer de suas pesquisas, os estudiosos Röntgen, Marie Curie e Becquerel sofreram as consequências da exposição às radiações ionizantes, pois ainda não era de seus conhecimentos os danos provocados pela interação das radiações com a matéria. Becquerel sofreu lesões ao colocar um frasco de rádio no bolso, Röntgen morreu de câncer no intestino, e Marie Curie morreu de uma doença sanguínea. Além deles, mais de 350 trabalhadores, entre médicos e cientistas, morreram devido aos efeitos das radiações ionizantes (UNEP, 2016). Um importante fato histórico relata a experiência das Radium Girls21, funcionárias de uma fábrica cujo trabalho era o de pintar os ponteiros de relógios com o elemento rádio. Elas costumavam passar os pincéis pelos lábios para afinar o traçado artístico, e acabavam por ingerir o material radioativo (MOORE, 2017). A figura 6 demonstra o câncer no joelho de uma das operárias. 21 Meninas do Rádio, em Português, fazendo uma referência ao elemento radioativo Radio. 44 Figura 6 – Câncer no joelho de uma das Radium Girls Fonte: Moore (2017). Embora os efeitos nocivos das radiações ionizantes já tivessem sido percebidos pela própria Marie Curie, que sofrera queimaduras pela exposição ao rádio, para as trabalhadoras era dito que se tratava de uma substância segura. Esse episódio trouxe discussões acerca das leis trabalhistas da época, sendo o caso das Radium Girls22 um dos primeiros casos em que uma empresa fora responsabilizada pela Saúde dos funcionários nos Estados Unidos da América (EUA) (MOORE, 2017). Outro exemplo é o dos jovens Radiologistas, que tinham suas mãos expostas para calibrar os equipamentos de raios X, e desenvolviam queimaduras, cânceres e, em muitos casos, precisavam amputar dedos das mãos. A esse respeito, @anatomie (2017, [n.p.]) descreve que: Os jovens Radiologistas calibravam os seus aparelhos de raios X colocando as mãos no feixe da máquina. Eles desenhavam linhas equivalentes a intervalos de 30 segundos começando na ponta dos dedos e continuando até o pulso, onde a ponta dos dedos ficava maior tempo em exposição. A medida de calibração era o "tempo" indicado em suas mãos, quando eles notavam uma ligeira queimadura (como uma queimadura solar) em determinada marcação, significava que o processo estava correto. É visível na fotografia (figura 7) como as pontas dos dedos são os mais prejudicados e como gradualmente desaparece próximo ao punho. A maioria dos Técnicos mais velhos, a partir desta época, tinha que ter os dedos amputados devido à alta frequência de câncer. 22 Ocorrido durante a 1ª guerra mundial. 45 Figura 7 – Mão de um jovem Radiologista Fonte: @anatomie (2017). A Portaria SVS/MS n° 453, de 1 de junho de 1998 (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 1998, [n.p.]) é um documento básico que atende à política nacional de Proteção Radiológica, e que pode ser complementada por outras normas e recomendações, como por exemplo, a norma básica de Proteção Radiológica brasileira (CNEN-NN-3.01) (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 2014) e a Resolução CNS nº 06, de 21 de dezembro de 1988 (CNS, 1988). Tais princípios são descritos pela Portaria SVS/MS n° 453/1998 (MINISTÉRIO DA SAÚDE, 1998, [n.p.]) como: “a) Justificação da prática e das exposições médicas individuais; b) Otimização da Proteção Radiológica; c) Limitação de doses individuais; d) Prevenção de acidentes”, e encontram fundamentação em outras normas e documentos que tratam da radioproteção, conforme descrito na mesma Portaria: O escopo e os requisitos estabelecidos estão baseados nas recomendações da Comissão Internacional de Proteção Radiológica (ICRP) e nas recentes Diretrizes Básicas Internacionais de Proteção Radiológica e Segurança, estabelecidas em conjunto pela Organização Mundial da Saúde (OMS), Organização Pan-americana da Saúde (OPS), Organização Internacional do Trabalho (OIT), Organização de Alimento e Agricultura (FAO), Agência de Energia Nuclear (OECDC/NEA) e Agência Internacional de Energia Atômica (IAEA); considerando os requisitos e recomendações relevantes publicados por diversos organismos nacionais e internacionais e autoridades sanitárias estaduais brasileiras. 46 Atualmente, existem diversas normas e órgãos responsáveis pela Proteção Radiológica e, embora existam mecanismos que contribuam para a redução das exposições, é fundamental que qualquer profissional que atue na operação de equipamentos que envolvam o uso de radiações ionizantes, esteja capacitado e apto a zelar pelos princípios fundamentais da Proteção Radiológica. 3.3 Aplicações das radiações ionizantes na área médica: a Tomografia Computadorizada A TC é um método diagnóstico digital baseado em um tubo de raios X de alta potência e um conjunto de detectores. Sua aplicação na área médica objetiva o estudo de diversas Patologias, diagnóstico complementar e diferencial em relação a outros métodos, como Raios X e Ultrassonografia (USG), além de auxiliar na programação de tratamentos em RT. Romans (2010, p. 3) explica o conceito de TC: A palavra tomografia deriva do radical tomo, que significa corte, seção ou camada, do grego tomos (um corte). No caso da TC, um sofisticado método computadorizado é usado para obter dados e transformá-los em "cortes" ou fatias transversais do corpo humano (tradução livre)23. Além de se diferenciar das radiografias, que apresentam imagens de estruturas sobrepostas, a qualidade da imagem e definição de tecidos na imagem de TC é muito superior, permitindo maior diferenciação tecidual e caracterização de alterações morfológicas e patológicas vistas em planos diferentes. O equipamento de TC é composto basicamente por um gantry (portal), onde são encontrados o tubo de raios X e os conjuntos de detectores, a mesa de exames e o console de operação (estação de trabalho), que consiste no computador e monitor (ou monitores), utilizado(s) pelo operador para a programação dos exames e pós-processamento de imagens, dentre outros periféricos, como, por exemplo, mouse e teclado (AMARO JÚNIOR; YAMASHITA, 2001). 23 The word tomography has as its root tomo, meaning to cut, section, or layer from the Greek tomos (a cutting). In the case of CT, a sophisticated computerized method is used to obtain data and transform them into “cuts,” or cross-sectional slices of the human body (texto original). 47 A figura 8 demonstra o tomógrafo Toshiba Aquilion CX 128 canais e suas partes principais: A) gantry, B) mesa de exames e C) console de operação eWorkstation. Figura 8 – Tomógrafo Toshiba Aquilion CX 128 Fonte: BiMedis (2007). A geração atual de tomógrafos é conhecida como helicoidais, multicanais, multislices ou multidetectores (MDTC), que em relação aos primeiros modelos de tomógrafos apresentam como vantagens aquisições mais rápidas e com menor tempo de exposição dos pacientes aos raios X. São diversos os fabricantes de tomógrafos, dentre os quais podem ser citados os da marca GE, Toshiba, Siemens, Philips, entre outras. Mudanças significativas ocorreram avanços tecnológicos em TC, permitindo a aquisição de imagens com maior qualidade, menores tempos de exposição e, consequentemente, menores danos à Saúde dos pacientes (CARLOS, 2002). 3.4 A formação da imagem tomográfica A aquisição de dados para a formação de imagens em TC é realizada de forma transversal no plano axial, (que divide o corpo em regiões superior e inferior). O menor elemento derivado dos dados de aquisição é o pixel, representado de forma bidimensional, cuja largura é indicada por X e a altura por Y. Ao serem adicionados a um eixo Z, os pixels apresentam-se no monitor em forma de um cubo, sendo referidos como voxels, os menores elementos de volume da imagem. 48 A figura 9 demonstra o esquema de formação da imagem em TC, desde a emissão dos raios X, captação pelos detectores e exibição no monitor. Figura 9 – Esquema de formação da imagem em TC Fonte: Carlos (2002, p. 1). O princípio de formação da imagem em TC está na interação e atenuação entre os raios X, emitidos por um tubo de alta potência que gira ao redor do paciente, e na captação da radiação residual, ou seja, a que passou pela matéria irradiada, em forma de fótons, pelos detectores. Uma vez captados, os fótons são processados por um algoritmo de reconstrução, e são transformados em sinais elétricos, sendo representados de forma digital (em código binário) em uma matriz (conjunto de linhas e colunas) (BRONZINO, 2006). Os dados binários são apresentados em diversos tons de cinza, classificados por uma escala conhecida como Hounsfield (HU), em homenagem ao engenheiro Godfrey N. Hounsfield, criador do método junto à Allan M. Cormack (CARLOS, 2002; BRONZINO, 2006). A matriz mais comum é a formada por 512 linhas e 512 colunas, onde o número de pixels corresponde ao produto dessas linhas e colunas (512x512 = 262.164 pixels24) (ROMANS, 2010). A figura 10 ilustra a disposição dos pixels que formam a imagem de um objeto circular, com destaque para um voxel em uma matriz, com seus respectivos eixos. 24 Essa é a matriz mais comum em TC, em outras modalidades diagnósticas, o tamanho da matriz pode sofrer variações. 49 Figura 10 – Pixel e voxel representados em uma matriz Fonte: (Romans, 2010, p. 5). Uma das vantagens da TC frente às imagens radiográficas é que o volume de dados pode ser reformatado de forma multiplanar (MPR), permitindo a vista em diferentes planos da mesma imagem, de acordo com os planos de secção anatômica. Estes planos são linhas imaginárias que dividem o corpo humano em metades superior e inferior, esquerda e direita, e anterior e posterior (DÂNGELO; FATINI, 2006; SOBOTTA, 2006; ROMANS, 2010). A figura 11 demonstra o contorno de uma cabeça sendo delimitada pelos planos de secção anatômicos: axial, sagital (sagittal,em inglês) e coronal. Figura 11 – Planos de secção anatômica Fonte: Romans (2010, p. 10). De acordo com a Romans (2010), os planos de secção anatômicos podem ser descritos como: 50  Plano sagital (sagittal plane): divide o corpo em lados direito e esquerdo;  Plano frontal ou coronal (coronal plane): divide o corpo em região anterior e posterior;  Plano transversal (horizontal, ou ainda axial): divide o corpo em região superior e inferior. A figura 12 representa uma TC de face, demonstrando a mesma estrutura anatômica vista em planos diferentes: coronal (A), sagital (B), axial (C) e em 3D (3 dimensões) (D). Figura 12 – Reformatação multiplanar de uma Tomografia de Face Fonte: Diagnóstico Ortodôntico (2017). O conhecimento de Anatomia Humana, bem como dos planos de secção do corpo humano, são fundamentais para a programação de um exame de TC e para o pós-processamento de imagens em geral, favorecendo o diálogo com o médico que irá laudar o exame e, ainda, para a documentação dos estudos ou séries por meio de filmes ou películas, a serem entregues ao cliente/paciente. 51 3.5 A interface e a programação de exames Além de conhecer a interface do tomógrafo, a programação de um exame em TC demanda um agregado de conhecimentos prévios, que compreendem: Anatomia e Patologia Humanas, Anatomia e Patologia por Imagens (radiográfica e seccional), Fisiologia Humana, Meios de Contraste, Física das Radiações e Proteção Radiológica, para a programação dos parâmetros e fatores de exposição, de acordo com cada paciente, cada indicação clínica e cada protocolo de exames. Das dificuldades encontradas na prática inicial em TC, podem ser citados o tipo de equipamento utilizado, que apresentam recursos e nomenclaturas que diferem entre os diversos fabricante, e a peculiaridades de protocolos de exames de acordo com cada marca de equipamento, como pode ser visto no site CTisus (2018), que apresenta protocolos de TC para os equipamentos das marcas Siemens, Toshiba, Philips e da GE. Além disso, cada serviço de Diagnóstico por Imagem adapta os protocolos à realidade do setor e da instituição, levando em consideração a opinião dos médicos Radiologistas (responsáveis pelo laudo dos exames) e a disponibilidade de materiais. É na interface de programação (no monitor) que ocorrem diversos processos pertinentes à realização dos exames, como o cadastro e a seleção de paciente, a seleção do protocolo de exame, a configuração dos dados de exposição, a seleção da espessura de cortes, a seleção dos algoritmos de reconstrução da imagem, a seleção dos níveis de janelas mais adequadas para as imagens, de acordo com cada região de interesse, a programação do tempo de exposição de acordo com o fluxo do meio de contraste a ser injetado (em sincronia com a bomba injetora), a reformatação do volume de dados em outros planos, a montagem das imagens para impressão em filmes, a gravação dos estudos em CD-ROM ou outras mídias, o envio das imagens para a rede (PACS)25, o pós-processamento geral das imagens, as configurações gerais do sistema, as configurações dos protocolos, dentre outros. 25 PACS (Picture Archiving and Communication System – tradução: Sistema de Comunicação e Arquivamento de Imagens) em um formato padrão de arquivo conhecido por DICOM. Este formato permite que as imagens sejam abertas por médicos em qualquer lugar do mundo, desde que tenha um visualizador compatível, sendo considerado o princípio de uma modalidade de laudos conhecida por Telerradiologia (BENJAMIN; ARADI; SHREIBER, 2010; NYEEM; BOLES; BOYD, 2013; PILIOURAS; SUSS; YU, 2015). 52 Como exemplo, tem-se a interface de programação de exames de um equipamento da marca Siemens (figura 13). A legenda é descrita por A) topograma26 (imagem piloto para a programação dos cortes em cada Anatomia estudada); B) representação das imagens do estudo em questão, em forma de volume (bloco ou área delimitada em roxo na imagem A); C) seleção de topogramas e fases do exame e D) seleção dos parâmetros gerais de exposição, como kilovoltagem pico (kVp), mA (Miliampère, corrente elétrica), slice (espessura do corte), angulação do gantry. Percebe-se também que a navegação ocorre por meio de abas laterais (à direita), intituladas Examination (exames), Viewing (visualizador de imagens), Filming (impressão de imagens) e 3D (reformações). Figura 13 – Interface do tomógrafo Siemens Perspective Fonte: SBM Healthcare (2016). A figura 14 demonstra a tela de seleção de parâmetros técnicos e fatores de exposição do equipamento GE Brivo, para a realização de uma TC de Crânio. O boneco desenhado no canto superior esquerdo representa a posição do cliente/paciente deitado na mesa de exames, antes de entrar no chamado gantry. 26 O termo topograma é utilizado pela marca Siemens, mas outros termos também são utilizados como scout (GE Healthcare) ou escanograma (Toshiba), de acordo com diferentes fabricantes (ROMANS, 2010, p. 4).O equipamento da marca Hitachi, a exemplo da Toshiba, também utiliza o termo escanograma. BA C D 53 Figura 14 – Interface do tomógrafo GE Brivo Fonte: Acervo pessoal (2018). Diferentemente das interfaces da Siemens e da Hitachi, que apresentam todas as opções em um único monitor, as interfaces do tomógrafo da marca GE BrigthSpeed Series (GE HEALTHCARE, 2018a), por exemplo, em que um monitor é utilizado para a programação de exames, e o outro para os trabalhos de pós-processamento simples e visualização das imagens adquiridas. 3.6 O pós-processamento de imagens Após a aquisição dos dados brutos em TC, dois termos referentes à manipulação destes precisam ser diferenciados. O primeiro é o termo “reconstrução”, que se refere ao processo de criação de pixels para formar a imagem, sendo possível alterar suas dimensões iniciais; e o segundo é a MPR, processo pelo qual os dados são apresentados em outros planos de secção (ROMANS, 2010). Da mesma forma em que ocorre com a interface de programação de exames, as interfaces de pós-processamento podem variar de acordo com cada fabricante, trazendo recursos ou maneiras diferentes para se realizar o mesmo procedimento. 54 A figura 15 traz como exemplo um estudo de abdome para adenocarcinoma de pâncreas, com imagens nos planos axial (A, B), coronal (C) e sagital (D), permitindo visualizar a mesma estrutura em diferentes ângulos. A descrição da figura 15, por Johnson e Fishman (2012, p. 414), enfatiza a patologia e a fase do meio de contraste, como pode ser visto a seguir: Mulher de 65 anos com adenocarcinoma do pâncreas. Imagens de fase arterial axial (A, B) mostram massa hipodensa envolvendo a artéria mesentérica superior e estreitando a confluência portal. No entanto, o envolvimento vascular é melhor visualizado com renderizações MIP coronal (C) e sagital (D). Os avanços na qualidade da imagem da angiotomografia computadorizada permitiram que a TC substituísse a arteriografia, de modo que um único exame não invasivo fornecesse toda a informação pré- operatória necessária para a tomada de decisão cirúrgica. . Figura 15 – Reformatações multiplanares para estudo da artéria hepática direita Fonte: Johnson e Fishman (2012, p. 414). Outro exemplo é visto na figura 16, que demonstra uma imagem em 3D (A) do coração para estudo de stent27 na artéria coronária direita, e ao lado uma reformatação curva (Curve