Imagiologia 17ª aula. Radiologia Digital Joaquim Agostinho - Imagiologia 1

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1 Imagiologia 17ª aula Radiologia Digital Joaquim Agostinho - Imagiologia 1 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 2 1

2 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 Europium (cristais de BaFX:Eu 2+ ), 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 3 Estrutura do IP Joaquim Agostinho - Imagiologia 4 2

3 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 5 Conversão de sinais digitais Joaquim Agostinho - Imagiologia 6 3

4 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 7 Placa de imagem Irradiação Aquisição Leitura Apagamento Joaquim Agostinho - Imagiologia 8 4

5 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 9 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) Joaquim Agostinho - Imagiologia 10 5

6 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia Joaquim Agostinho - Imagiologia 12 6

7 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 13 IP s de fósforo Para a leitura, é utilizado um fino feixe laser, com um foco de 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 14 7

8 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 15 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 16 8

9 Processamento Joaquim Agostinho - Imagiologia Joaquim Agostinho - Imagiologia 18 DIGISCAN 9

10 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 19 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) Joaquim Agostinho - Imagiologia 20 10

11 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 21 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 22 11

12 Radiologia Directa Basicamente um sistema de Radiologia Directa inclui: Gerador de raios-x Mesa Detector Consola digital de imagem Joaquim Agostinho - Imagiologia 23 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 24 12

13 PACS - Picture Archiving and Comunication System DSA CT MRI US XRAY DIGITIZER Hospital Information System Radiology Information System Radiologists Technicians Workstations Workstation Digital Archive Associated Hospital Teleradiology IMAGE DISTRIBUTION Joaquim Agostinho - Imagiologia 25 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 26 13

14 Arquivo Digital CD-ROM = 650 Mb Tórax: +/- 10 Mb HST Viseu: +/- 300 CDs / 1 mês 2 anos de arquivo em CD-ROM = 4 m anos de arquivo em películas = +/- 48 m Joaquim Agostinho - Imagiologia 27 3 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 28 14

15 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 29 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 meios externos secundários 3 Os meios de back-up para armazenamento externo de radiografias digitais incluem drives externas, CDs e DVDs Joaquim Agostinho - Imagiologia 30 15

16 Aplicações práticas da Radiologia Digital Joaquim Agostinho - Imagiologia 31 Aquisição original Ampliação Joaquim Agostinho - Imagiologia 32 16

17 Medições Inversão Joaquim Agostinho - Imagiologia 33 Aquisição original Pós-processamento Joaquim Agostinho - Imagiologia 34 17

18 Zoom Realce de estruturas Joaquim Agostinho - Imagiologia 35 Aquisição original Recentragem Joaquim Agostinho - Imagiologia 36 18

19 Edge enhancement Joaquim Agostinho - Imagiologia 37 Windowing Joaquim Agostinho - Imagiologia 38 19

20 Windowing Joaquim Agostinho - Imagiologia 39 Ampliação Joaquim Agostinho - Imagiologia 40 20

21 Ampliação Joaquim Agostinho - Imagiologia 41 Ampliação Joaquim Agostinho - Imagiologia 42 21

22 Zoom Joaquim Agostinho - Imagiologia 43 Gota Joaquim Agostinho - Imagiologia 44 22

23 Lipoma Joaquim Agostinho - Imagiologia 45 Úlcera plantar Joaquim Agostinho - Imagiologia 46 23

24 Osteossarcoma Joaquim Agostinho - Imagiologia 47 Imagiologia 18ª aula Técnicas Radiográficas Especiais Joaquim Agostinho - Imagiologia 48 24

25 Introdução As técnicas radiográficas especiais são utilizadas para tentar obter respostas para questões diagnósticas específicas. Algumas são utilizadas há longos anos; outras são recentes Joaquim Agostinho - Imagiologia 49 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 50 25

26 Técnicas Tomografia Radiografia cone beam Medicina Nuclear Joaquim Agostinho - Imagiologia 51 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) Joaquim Agostinho - Imagiologia 52 26

27 Joaquim Agostinho - Imagiologia 53 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) Joaquim Agostinho - Imagiologia 54 27

28 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia Joaquim Agostinho - Imagiologia 56 28

29 Joaquim Agostinho - Imagiologia 57 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 58 29

30 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 59 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 60 30

31 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 61 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 62 31

32 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia Joaquim Agostinho - Imagiologia 64 32

33 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 65 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 66 33

34 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 67 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 68 34

35 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) Joaquim Agostinho - Imagiologia 69 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 70 35

36 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 71 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 72 36

37 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia Joaquim Agostinho - Imagiologia 74 37

38 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 75 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 76 38

39 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 Joaquim Agostinho - Imagiologia 77 39

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