Imagio - 17ª e 18ª aulas LCB 11

Imagiologia – 17ª aula
Radiologia Digital
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PSP Plates
• As placas foto-estimuláveis de fósforo (PSP) absorvem e armazenam
energia dos raios-x e, posteriormente libertam essa energia na forma
de luz (fosfoluminescência) quando estimuladas por outra luz com
um comprimento de onda adequado
• Pelo facto de a luz de estimulação e a luz fosforescente terem
comprimentos de onda diferentes, é possível a sua distinção e
quantificar a fosforescência como medida da quantidade de energia
dos raios-x que o material absorveu
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PSP Plates
• O material foto-estimulável de fósforo utilizado para a obtenção de
imagens radiográficas é um composto de flúor e bário numa base de
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“Europium” (cristais de “BaFX:Eu “), que é um activador e cria
imperfeições na estrutura do cristal
• Quando estimulado por luz vermelha com cerca de 600 nm, é libertada
energia no espectro verde, entre os 300 e 500 nm.
• Fibras ópticas conduzem a luz da placa para um tubo fotomultiplicador, que converte a luz em energia eléctrica. Um filtro
vermelho no tubo foto-multiplicador remove a luz de estimulação, e a
luz verde que resta é detectada e convertida em voltagem variável
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Estrutura do “IP”
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PSP Plates
• As variações na saída da voltagem do tubo foto-multiplicador
correspondem a variações na intensidade da luz estimulada
proveniente da imagem latente. O sinal da voltagem é quantificado
por um conversor analógico-digital e armazenado e apresentado
como imagem digital
• Na prática, o composto de flúor e bário numa base de “Europium” é
combinado com um polímero e espalhado em camada fina numa base
para criar a placa foto-estimulável de fósforo
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Conversão de sinais digitais
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PSP Plates
• Antes da exposição, as placas devem ser apagadas para eliminar
“imagens fantasma” de exposições anteriores. Isto consegue-se
iluminando a placa com uma luz forte. Também se pode alcançar o
mesmo efeito colocando a placa num negatoscópio com o lado do
fósforo virado para a luz durante 1 ou 2 minutos
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 Placa de imagem
 Irradiação
Aquisição


Leitura
Apagamento
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PSP Plates
• Fontes de luz mais intensas podem ser usadas durante períodos de
tempo mais curtos, tendo alguns sistemas luzes de apagamento
automático
• Após a exposição as placas devem ser processadas logo que possível,
uma vez que os electrões se vão libertando com o tempo, sendo a
taxa de perda maior logo após a exposição
• Esta perda é variável, dependendo da composição do fósforo de
armazenamento e da temperatura ambiente
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Imaging Plates (IP’s)
• Destinam-se a substituir o sistema convencional écran/película
• Captam energia dos fotões ionizantes
• Libertam luz proporcionalmente à energia captada
• Podem ser manuseados á luz do dia
• Contêm material luminescente:
- a camada de fósforo foto-estimulável
- uma base de poliester (Fuji) ou de chumbo e alumínio (Kodak)
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IP’s de fósforo
• O sistema é baseado em cassetes (chassis) e por essa razão
compatível com o equipamento de raios-x existente
• Em vez da habitual combinação ecrã – película, é usado um ecrã
de fósforo foto-sensível como receptor da imagem
• Nos ecrãs de fósforo, uma parte substancial da energia absorvida
é capturada após a exposição por electrões que se encontram
“presos” num nível de energia meta-estável
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IP’s de fósforo
• Os raios-x absorvidos são armazenados como uma “imagem
latente” até que seja libertada pela exposição a luz de
comprimento de onda superior ao da emissão característica do
fósforo (“read out process”)
• Quando libertados do seu nível de energia meta-estável, os
electrões emitem luz (luminescência foto-estimulada) que pode
ser recolhida por um tubo foto-multiplicador
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IP’s de fósforo
• Para a leitura, é utilizado um fino feixe laser, com um foco de 50 –
200 mm
• A luminescência foto-estimulada é proporcional à intensidade de
raios-x absorvidos
• O “output” do foto-multiplicador é logaritmicamente ampliado e
subsequentemente digitalizado por um conversor analógico-digital
com uma resolução de 8 a 14 bits
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IP’s de fósforo
• Se um ecrã de fósforo exposto não é lido, ocorre um “decay”
espontâneo da energia acumulada, com degradação da
imagem latente
• No entanto, são necessárias mais de 6 horas para ser possível
detectar diferenças em relação a uma imagem que foi
imediatamente lida
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Resumo
•
O “IP” capta a informação radiológica, e armazena-a nas partículas
de fósforo
•
O “IP” uma vez sujeito a um varrimento de um feixe laser, permite
que os pixels sejam interpretados, graças a luminescência que
libertam, de acordo e de forma linear com a dose de radiação. A
luminescência é então convertida num sinal digital
•
O “IP” é seguidamente exposto a uma luz branca que o apaga por
completo
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Processamento
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DIGISCAN
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Radiologia Directa
• Os métodos anteriormente descritos são métodos indirectos de
obtenção da imagem diagnóstica
• Na radiografia directa existe apenas uma etapa, em que os fotões
emergentes são capturados por um detector que, através de um
sistema digital, variável com o equipamento, os transformam em
imagem num monitor
• Não necessita de passagens intermédias entre a imagem latente e a
imagem real
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Radiologia Directa
• Dos vários sistemas conhecidos todos tem as suas vantagens e os
seus inconvenientes e tem de passar ainda muito tempo até que a
experiência possa determinar quais os métodos mais apropriados
para as diversas aplicações procuradas
• A aquisição de imagem faz-se directamente através de um écran
plano ou conjunto de detectores, sem necessidade de um conversor
de leitura intermédio (película, no método convencional, ou placa de
fósforo, na radiologia computorizada)
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Radiologia Directa
• Este conversor de leitura, em radiologia digital, é habitualmente
substituído por uma matriz activa associada a um circuito electrónico
• Cada pixel das várias fileiras da matriz activa contém um TFT (thin film
transistor) que está ligado ao circuito de distribuição de tal modo que
todos os TFTs de uma fileira são conectados simultaneamente em
colunas de pixels. Estas colunas são ligadas a um pré-amplificador
• Durante a exposição os impulsos de cada fileira de pixels, depois de
amplificados, são digitalizados num conversor analógico-digital, ficando
armazenados em memória no processador de imagem digital
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Radiologia Directa
• O processo é repetido para cada uma das fileiras e só então a imagem é
adquirida
• Este processo decorre em poucos segundos. Além disso, tal como na
radiologia computorizada, permite a introdução imediata da imagem
directamente no PACS e a sua exportação
• Na radiologia directa o sistema de obtenção da imagem é constituído
por um detector plano (Flat Panel) ou uma câmara CCD (Charge
coupled device) e um dispositivo digital de descodificação dessa imagem
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Radiologia Directa
• Basicamente um sistema de Radiologia Directa inclui:
• Gerador de raios-x
• Mesa
• Detector
• Consola digital de imagem
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Radiologia Directa
• Os equipamentos de radiologia dentária utilizam tecnologia CCD ou
CMOS nas imagens panorâmicas.
• O CCD é um receptor ligado, por intermédio de um cabo isolado, a um
computador e um processador de imagem.
• A imagem de CCD tem uma boa resolução espacial e o seu “output” é
quase imediato, mas o factor de sobre-exposição é muito maior que nos
IP’s
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PACS - Picture Archiving and Comunication System
DSA
CT
MRI
US
XRAY
DIGITIZER
Hospital
Information
System
Radiology
Information
System
Radiologists’ Technicians’
Workstations Workstation
Associated
Hospital
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Digital
Archive
Teleradiology
IMAGE DISTRIBUTION
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Rede de Imagem
•
Fast ETHERNET - 1 Gb/seg +++
•
Monitores de alta resolução, alta frequência e luminescência
•
Enorme capacidade de armazenamento (Tb’s )
•
Computadores ultra rápidos c/ RAM’s elevadíssimas
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Arquivo Digital
• CD-ROM = 650 Mb
• Tórax: +/- 10 Mb
• HST Viseu: +/- 300 CDs / 1 mês
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• 2 anos de arquivo em CD-ROM = 4 m3
3 48 m3
• 2 anos de arquivo em películas = +/17-01-2012
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Arquivo Digital
• “On-Line” - acesso quase imediato, armazenamento no disco rígido
• “Near-Line” - acesso automático, espera pela reposição por parte da
“jukebox”, sem intervenção
• “Off-Line” - acesso mais demorado, exige a intervenção do operador
para repor na “jukebox” o pedido do exame
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Arquivo Digital
• O tamanho dos ficheiros de imagem em radiologia dentária varia
consideravelmente, desde os cerca de 200 kB para imagens intra-orais até
6 MB para imagens extra-orais
• A capacidade dos discos duros dos computadores modernos já excede as
necessidades de armazenamento da maioria dos consultórios dentários
3
• A facilidade com que as imagens digitais podem ser modificadas no
decurso do seu processamento constitui um potencial risco
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Arquivo Digital
• É importante que o “software” evite que o utilizador apague ou
modifique permanentemente a informação da imagem , seja de forma
intencional ou não
• É também imperativo que as imagens e outras informações do paciente
sejam regularmente armazenadas em meios3 externos secundários
• Os meios de “back-up” para armazenamento externo de radiografias
digitais incluem drives externas, CDs e DVDs
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Aplicações práticas
da
Radiologia Digital
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Aquisição original
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Ampliação
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Medições
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Inversão
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Aquisição original
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Pós--processamento
Pós
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“Zoom”
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Realce de estruturas
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Aquisição original
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Recentragem
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“Edge enhancement
enhancement””
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“Windowing
Windowing””
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“Windowing”
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Ampliação
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Ampliação
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Ampliação
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“Zoom”
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Gota
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Lipoma
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Úlcera plantar
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Osteossarcoma
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Imagiologia – 18ª aula
Técnicas Radiográficas Especiais
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Introdução
As técnicas radiográficas especiais são utilizadas para tentar
obter respostas para questões diagnósticas específicas.
Algumas são utilizadas há longos anos; outras são recentes.
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Introdução
Muito embora os médicos, por rotina, não utilizem a maioria
destas técnicas, todas elas são utilizadas ocasionalmente, para auxiliar
no diagnóstico de patologia.
Por isso, os médicos devem ter uma compreensão básica destas
técnicas, como funcionam, e quais as suas aplicações clínicas.
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Técnicas
• Tomografia
• Radiografia “cone beam”
• Medicina Nuclear
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Tomografia
Pretende obter uma imagem mais nítida de estruturas que se
encontram num determinado plano.
Isto é conseguido através do esbatimento das imagens das
estruturas que se encontram fora do plano de interesse, por um
processo de movimento de dois dos componentes do exame
radiográfico (ampola; objecto; suporte de imagem).
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Tomografia
Desde a introdução da T. C. e da R. M., a sua utilização tem
decrescido.
Actualmente é ainda utilizada, sobretudo, no estudo de estruturas
anatómicas de alto contraste, como a articulação temporo-mandibular
(ATM).
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Tomografia
Existem pelo menos cinco tipos de movimentos tomográficos:
linear, circular, elíptico, hipocicloidal e espiral.
A espessura do tecido no plano focal é chamada de corte
tomográfico.
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Tomografia
A relação entre o ângulo tomográfico e a espessura de corte é
inversa: quanto maior é o ângulo tomográfico, mais fina é a
espessura do corte.
A selecção do ângulo tomográfico, e por conseguinte da
espessura do corte, depende do objectivo diagnóstico e do tipo de
tecido examinado.
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Tomografia
A tomografia de grande (“wide”) ângulo (maior que 10º), permite a
visualização
de
estruturas
delicadas,
que
normalmente
seriam
obscurecidas por sobreposições na radiografia convencional, permitindo
obter cortes de 1 mm de espessura, embora com contraste diminuído.
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Tomografia
A tomografia de pequeno (“narrow”) ângulo (menor que 10º), é
também chamada de zonografia, porque se consegue visualizar uma zona
relativamente espessa (até 25 mm) do tecido estudado.
É a técnica tomográfica preferida para avaliar tecidos moles.
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Radiografia “cone beam”
A tomografia convencional e a T. C. têm sido as técnicas de primeira
escolha para visualizar osso ou os tecidos duros dentários dos maxilares,
no estudo de patologia, trauma ou planeamento de tratamento com
implantes dentários.
A tomografia computorizada de “cone beam” (CBCT) poderá revelarse mais eficiente e económica que a radiografia convencional ou a T. C.
nos diagnósticos de patologia oral.
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Radiografia “cone beam”
A CBCT usa um feixe de raios-x em forma de cone redondo ou
rectangular, centrado num sensor bidimesional de raios-x, para efectuar
um “scan” numa rotação de 360º à volta da cabeça do doente.
No decurso do “scan” é adquirida uma série de 360 exposições ou
projecções, uma por cada grau de rotação, fornecendo a informação
digital para a reconstrução do volume exposto por intermédio de
algoritmos.
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Radiografia “cone beam”
Dependendo do equipamento, os tempos de exame podem variar
entre 17 segundos e pouco mais de um minuto.
A reformatação multiplanar da reconstrução primária permite obter
quer imagens bi ou tridimensionais de qualquer plano seleccionado,
sendo que as imagens obtidas apresentam uma resolução superior às da
T. C. e podem ser impressas numa escala 1:1, com grande acuidade
geométrica.
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Radiografia “cone beam”
O equipamento é mais barato do que o de T. C., e com
manutenção mais barata.
Além disso a dose de radiação que o doente recebe é bastante
menor que a radiação que recebe de um T. C. convencional.
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Medicina Nuclear
A radiologia depende da absorção diferencial dos tecidos, o que
limita estas técnicas (radiografia, T. C.) a uma única variável – a
densidade electrónica dos tecidos – apresentada como uma diferença
estrutural ou anatómica.
No entanto a doença pode existir sem alterações anatómicas
específicas. As alterações observadas podem ser apenas o produto de um
processo bioquímico que permanece indetectável, até se desenvolverem
sintomas físicos.
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Medicina Nuclear
A imagiologia funcional por radionuclídeos fornece-nos o único modo
de avaliar as alterações fisiológicas que são resultado directo de
alterações bioquímicas.
A
imagiologia
por
radionuclídeos
baseia-se
nos
marcadores
radioactivos, assumindo que os átomos ou moléculas radioactivos num
organismo se comportam de modo semelhante ao dos seus homólogos
estáveis, uma vez que são quimicamente indistinguíveis.
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Medicina Nuclear
Os fármacos radioactivos permitem a medição da função tecidular in
vivo e fornecem um marcador precoce da doença através da quantificação
das alterações bioquímicas.
Os fármacos radioactivos são usados em quantidades francamente
inferiores às que são letais para as células.
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Medicina Nuclear
No entanto, muito embora a imagiologia por radionuclídeos seja
considerada não-invasiva, a dose de radiação que o paciente recebe como
resultado da injecção intravenosa dos fármacos deve ser levada em conta,
uma vez que pode chegar a doses de 1 mGy (correspondente a cerca de
um terço da dose efectiva anual de radiação natural).
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Medicina Nuclear
Embora sejam utilizados muitos isótopos emissores de radiação
gama na medicina nuclear, como o iodo radioactivo (I 131), gálio (Ga67)
e selénio (Se74), o isótopo mais utilizado é o tecnécio (Tc99).
O tecnécio mimetiza a distribuição do iodo, quando injectado por via
intravenosa. Além disso, quando sofre manipulação química e se liga a
outros compostos, pode ser usado para estudar quase todos os orgãos do
corpo.
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Medicina Nuclear
A utilização dos marcadores para a imagiologia diagnóstica tornou-se
possível com o desenvolvimento, numa fase inicial, do “scanner”
rectilineo, e posteriormente, da gama câmara de cintilação (Anger). Estes
dois instrumentos registam as emissões gama provenientes do doente
injectados com os marcadores apropriados.
As câmaras usam um cristal de cintilação que tem a capacidade de
emitir luz fluorescente quando interage com a radiação gama.
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Medicina Nuclear
A fluorescência é detectada por um tubo foto-multiplicador que
magnifica e amplia o sinal. O sinal amplificado é digitalizado e por fim
usado para produzir uma imagem.
Uma câmara Anger estática ou um “scanner” rectilineo são capazes
de produzir uma imagem plana de uma área ou orgão.
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Medicina Nuclear
A utilização de uma câmara Anger com a capacidade de rodar 360º
em redor do doente ou detectores em anel especializados torna possível a
SPECT (single photon emission computed tomography).
Nesta técnica, a utilização de múltiplos detectores ou de um único
detector móvel, permite a aquisição de informação a partir de uma série
de cortes axiais contíguos, semelhante à T. C., possibilitando a
reconstrução multiplanar da área em estudo.
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Medicina Nuclear
O avanço mais recente nesta àrea é a tomografia por emissão de
positrões (PET), com uma sensibilidade quase 100 vezes superior à de
uma gama câmara.
Utiliza radionuclídeos emissores de positrões, criados num ciclotrão.
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Medicina Nuclear
Após a injecção do radionuclídeo no paciente, o isótopo, que se
encontra nos tecidos, emite um positrão. Este positrão interage então
com um
electrão livre, daí resultando uma destruição mútua,
produzindo-se dois fotões de 551 keV, emitidos em sentidos opostos, que
vão ser detectados.
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Medicina Nuclear
A utilidade do PET baseia-se não só na sua sensibilidade, mas
também no facto de que os radionuclídeos mais utilizados (C11; N13;
O15; F18) serem isótopos de elementos que ocorrem naturalmente nas
moléculas orgânicas.
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