Controvérsias em radiologia digital

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1 Revisão Revista Brasileira de Patologia Oral, v.1, n.1, p.13-18, out./dez Controvérsias em radiologia digital Registro Br Marcelo Augusto Oliveira de SALES 1, Lino João da COSTA 2, João Batista Sobrinho do Nascimento NETO 3 1 Especialista em Radiologia Odontológica; Mestrando em Diagnóstico Bucal, Programa de Pós Graduação em Odontologia, Universidade Federal da Paraíba UFPB. marceloxray@ig.com.br 2 Professor Doutor do Programa de Pós-Graduação em Odontologia, Universidade Federal da Paraíba UFPB. 3 Professor Disciplina de Radiologia Odontológica Faculdade de Odontologia de Pernambuco FOPE. Coordenador do Curso de Especialização em Radiologia Odontológica UPE. Aceito para publicação em 22 de outubro de 2002 Resumo O presente trabalho se propõe, através de uma revisão de literatura, a discorrer acerca das controvérsias existentes nos atuais sistemas de radiologia digital, sua interação e integração com a ciência da computação e correlatas. Características como: uso de baixo tempo de exposição, uso de diferentes tecnologias de captação de imagem, existência de métodos diretos e indiretos de aquisição das mesmas, utilização e difusão dos conhecimentos através de meio digital, bem como suas vantagens e limitações são discutidas e avaliadas criticamente. São discutidas, também, questões inerentes aos dispositivos de exibição das imagens e sua implicação na visualização das mesmas. Palavras-chave: Radiologia digital, imagem digital, raios-x. Introdução Desde sua descoberta na Alemanha em 1895, por Roentgen, a radiação X vem sendo constantemente utilizada e aperfeiçoada. A descoberta de novas formas de diagnóstico por imagem com o uso de tomógrafos computadorizados e com o avanço da radiologia intervencionista tem tornado cada vez maior e mais preciso o uso da radiação ionizante na odontologia e na medicina de uma maneira geral. O desenvolvimento de novos sistemas de computador, programas mais amigáveis para o usuário, máquinas com extensa capacidade de processamento e armazenamento e comunicação através da internet, torna cada vez mais indissociáveis os campos da radiologia e diagnóstico por imagem com a computação. A imagem radiográfica digital tornou-se uma realidade a partir do momento em que as primeiras radiografias convencionais com o uso de filme radiográfico foram digitalizadas e, a partir daí, armazenadas em formato digital em um computador. Desde então, vários pesquisadores vêm trabalhando incessantemente no intuito de produzir sistemas radiográficos que dispensem o uso de filmes convencionais e/ou processamento químico, chegando ao estado da arte, em que sensores sem fio e reduzidos tempos de exposição à radiação ionizante, produzam imagens de excelente capacidade de diagnóstico, com mínima exposição do paciente e, finalmente, baixo custo de produção. Revisão da Literatura A obtenção de uma imagem radiográfica representa a interação entre diversos elementos, entre eles um elemento tridimensional (o dente e estruturas anexas), o feixe de elétrons convertido em radiação X e o filme radiográfico. Com o avanço da tecnologia, começou também a corrida à otimização do processo radiográfico. Filmes cada vez mais rápidos, mais sensíveis à radiação e com maior capacidade de resolução espacial foram sendo desenvolvidos, máquinas de processamento automático capazes de disponibilizar o conjunto imagem radiográfica/filme cada vez mais rápido e aparelhos emissores de radiação sofisticados foram lançados no mercado (PASLER et al., 1999). As primeiras imagens radiográficas digitais produzidas foram realizadas através da conversão via leitores scanners ou câmeras de vídeo, sendo o processo de conversão de mídia física para digital no seu início caro e difícil de ser realizado (WATANABE et al., 1999). Existem alguns requisitos para que a imagem digital seja empregada e aceita pela comunidade científica, fatores que ditam que o sensor dever ser grande o suficiente para mostrar no mínimo um dente e suas estruturas anexas, a dose

2 14 de radiação utilizada não deve exceder aquela utilizada para produção de imagem similar com filmes convencionais, o sensor utilizado deve suportar esterilização a frio ou com soluções desinfetantes, as propriedades da imagem obtida devem ser iguais ou melhores às obtidas com filmes convencionais e os dados digitais devem ser acessíveis a um computador pessoal e devem ser armazenados sem perda da qualidade ou da informação (NELVIG, WING, WELANDER, 1992). Segundo a literatura, ao conceito de imagem radiográfica digital utilizado hoje, entendese àquele no qual a imagem visualizada em um monitor é obtida de duas maneiras, através de sistemas com ou sem o uso de filmes radiográficos, sendo estes métodos também chamados de método direto através do qual a imagem é captada diretamente através de um sensor sensor de carga acoplada (CCD - Charged Coupled Device), ou indireto, sendo, então, a imagem obtida através da digitalização via scanner sendo este método também chamado de sistema híbrido (WATANABE et al., 1999; ATTAELMANAN, BORG, GRONDAHL, 2000). No método direto é utilizado um CCD, o qual é sensibilizado através da radiação X produzida por um gerador (aparelho convencional)que utiliza um timer eletrônico calibrado para tempos de exposição reduzido, sendo estes da ordem de 0,2s. Após a sensibilização deste CCD, a imagem digital produzida pode ser enviada via cabos para o computador, ou nos casos de sistemas que utilizem placas de fósforo, elas podem ser lidas em uma leitora específica e depois essa informação resultante da interação leitora/receptor de imagem é convertida para linguagem de máquina. Então, exibida em um monitor, a informação pode ser enviada através de cabos para o computador, processada através de software e, assim, ser formada a imagem radiográfica No método indireto ou sistema híbrido, a imagem radiográfica é obtida de maneira convencional, com o uso do conjunto de películas e/ou écrans intensificadores, processadas quimicamente e submetidas a um processo de digitalização através de câmeras digitais ou com uso de scanners, sendo assim convertida em linguagem binária e então enviada para o computador, sendo neste tratada e armazenada para consultas posteriores (WATANABE et al., 1999). É importante ressaltar que a capacidade de interpretação e visualização da imagem radiográfica depende da qualidade de conversão (meio físico - digital) utilizada, sendo este processo um dos principais itens determinantes da qualidade final da imagem obtida, no qual o uso de scanners de alta resolução ótica os mais empregados, evitando-se, assim, o uso de resoluções interpoladas (as quais através de uso de médias matemáticas calculadas entre pixels adjacentes determinam resoluções exibidas pelos fabricantes como superiores) o que viria a adulterar a imagem final, dificultando o diagnóstico (ATTAELMANAN, BORG, GRONDAHL, 2000). Os primeiros aparelhos de radiografia digital diretos surgiram nos anos 80, com o lançamento comercial do RVG, pela Trophy em A partir de então vários sistemas foram lançados comercialmente sendo as vantagens e desvantagens destes exaustivamente discutidas na literatura, bem como os aspectos discernentes às características das imagens e suas habilidades/deficiências têm vindo à tona, tornandose alvo de críticas e elogios de toda a comunidade científica e dos usuários de uma maneira geral em todo o mundo (NELVIG, WING, WELANDER, 1992; ROMANS, 1995; FREITAS, ROSA, SOUZA, 1998). Desde o lançamento do primeiro sistema comercial de radiografia digital em 1988 muito tem sido discutido sobre esta modalidade no ramo do diagnóstico por imagem. Para muitos este seria o método ideal para obtenção da imagem radiográfica, já que possibilitaria a formação de bancos de dados, disponíveis indefinidamente a todos que deles precisassem, facilitaria o controle de qualidade da imagem radiográfica bem como a manipulação desse material através do computador. Com o advento comercial e propagação da Internet, o diagnóstico multicêntrico de patologias envolvendo profissionais de vários locais do mundo, não necessariamente presentes fisicamente em um único local, seria enormemente facilitado graças à difusão das imagens na rede mundial de computadores (HAKAYAWA et al., 1999). A radiografia digital oferece inúmeras vantagens sobre o filme convencional, não só na capacidade de melhorar a qualidade da imagem através de tratamento gráfico utilizando-se softwares específicos, que podem inverter a escala de cores, aumentar áreas específicas ( zoom ) proporcionar efeitos de textura e outros, como também na capacidade de obtenção das mesmas. Somando-se a estas características descritas anteriormente existe a grande redução da dose de radiação empregada. Segundo os fabricantes, está na ordem de redução de 80% da dose utilizada em tomadas radiográficas convencionais, sendo este argumento um dos grandes impulsos no desenvolvimento e lançamento comercial dos diversos sistemas de radiografia digital no mercado

3 15 O fator de distorção presente nas radiografias digitais ainda é alvo de controvérsia entre os clínicos, visto que em determinadas situações de um tratamento endodôntico, por exemplo, por erros de mensuração do comprimento dos canais podem conduzir a iatrogenias durante a manipulação do sistema de canais radiculares, e que mais ainda, esta distorção não se apresenta de maneira uniforme variando de acordo com a raiz do elemento dental avaliado, sendo maior nas raízes mésio-vestibulares e disto-vestibulares dos molares superiores, decrescendo nas áreas de raízes palatinas dos molares superiores e raízes mesiais e distais dos molares inferiores. Essas distorções presentes nas imagens obtidas poderiam ser ocasionadas devido à maneira pela qual o leitor ótico faz a varredura na placa utilizada para a obtenção das radiografias ou devido à disposição das partículas fotofluorescentes da placa ótica (VALE, BRAMANTE, BRAMANTE, 1998). No tocante a qualidade de imagem digital direta e sua aplicabilidade para medição de comprimento do sistema de canais radiculares curvos, muito tem sido discutido, sendo advogado por alguns autores o seu emprego, nos quais os sistemas diretos de captação de imagem comparáveis aos sistemas tradicionais de medida com o uso de radiografias periapicais (MENTES, GENCOGLU, 2002). Paralelamente, outros estudos relatam menor acuidade na detecção de limas endodônticas durante o processo de instrumentação e limpeza dos canais com o uso de sistemas digitais diretos que usam placas de fósforo, dando margem, assim, a continuas discussões para o emprego de radiografias digitais em endodontia. (FRIEDLANDER, LOVE, CHANDLER, 2002). Importantes características das imagens digitais na realização de mensurações em radiografias panorâmicas têm sido relatadas. Com o advento da implantodontia, a radiografia panorâmica alcança cada vez mais papel de destaque na prática clínica. Mensurações de altura de rebordo alveolar são estimadas com relativa precisão nas radiografias disponíveis ao implantodontista. Mensurações verticais são menos reproduzíveis que as horizontais, embora a existência de erros não invalide ou incapacite a realização de medidas lineares e angulares nos sistemas de radiologia digital disponíveis no comércio. Embora existam variações entre as imagens em diferentes graus de magnificação, as medidas mais confiáveis são aquelas obtidas de objetos lineares no plano horizontal (SCHULZE et al., 2000). O desenvolvimento de um software, que utilizado em conjunto com um sistema extra-oral de radiologia digital (Sirona Dental Systems, Bescheim, Germany) está sendo utilizado para realização de análises cefalométricas e faciais em pacientes portadores de fissura lábio-palatina, cujas principais características seriam a economia de tempo, maior facilidade de execução dos procedimentos de análise pré e pós-cirúrgica dos pacientes. Este programa foi criado para facilitar a realização dos procedimentos cefalométricos, criar um grande banco de dados com todas as informações obtidas, bem como ser de aplicação universal, tanto para a ortodontia tradicional quanto para os pacientes cirúrgicos (GOTFREDESEN, KRASGKOV, WENZEL, 1999). Em relação a algumas das limitações nos atuais sistemas de radiografia digital a resolução espacial dos sensores existentes está em torno de 6 a 10 pares de linhas, enquanto que nos filmes convencionais esse valor chega a 20 pares de linha por mm 2, sendo este fator um dos preponderantes na performance de diagnóstico exibida pelo observador. Mais ainda, o dispositivo de conexão utilizado para avaliação e/ou exibição dessas imagens seria o grande ponto fraco do sistema digital. Diversos fatores extrínsecos aos meios de captação propriamente ditos e envolvidos nos sistemas de radiologia digital tais como: resolução dos monitores (vertical and horizontal resolution), níveis de renovação da imagem (refresh rate), tamanho da matriz dos pixels, bem como as condições do ambiente no qual este monitor está (luz ambiente/penumbra/escuridão total) e as próprias limitações na performance de observação do olho humano, levam a controvérsias no diagnóstico de detalhes existentes na imagem radiográfica (CEDEBERG et al., 1999). Muitos dos monitores usados nos consultórios dos dentistas atualmente para exibição de radiografias digitais tem um tamanho de pixel de 0.3 mm e o olho humano é menos sensível a matrizes menores ou maiores que 1 mm. Nos sistemas digitais a resolução da imagem é diretamente proporcional a capacidade de resolução do sensor utilizado e do monitor. Embora não existam estudos conclusivos, as características das placas aceleradoras e/ou compactadoras de imagem também exibem importância ímpar na capacidade de diagnóstico devido à variabilidade na exibição da imagem mostrada no vídeo. Os dispositivos de visualização utilizados atualmente têm geralmente resolução de 1024 X 768 (17 ), mas monitores capazes de exibir imagens com resolução de 2048 X 2048 já estão disponíveis, embora sejam extremamente caros e inacessíveis para os dentistas em geral. É de extrema importância ressaltar que no Brasil a maioria dos monitores vendidos no comércio ainda é de 15 polegadas, exibindo

4 16 resolução máxima de 800 X 600. Mais ainda, a capacidade de emissão de luz pelos monitores utilizados atualmente está em torno de 86 a 240 CD/mm 2, comparada com os valores de 1542 a 1713 CD/mm 2 emitidos pelos negatoscópios utilizados rotineiramente. O nível de emissão de luz gerado pelo dispositivo utilizado para visualização tem significante papel no diagnóstico final emitido pelo profissional. Até determinado ponto, quanto maior a luminescência do monitor, menor a sensibilidade do olho humano aos detalhes, chegando a um ponto que o brilho seria excessivo prejudicando sobremaneira a execução de um diagnóstico preciso (FREITAS, ROSA, SOUZA, 1998; CEDEBERG et al., 1999; KAEPPLER et al., 2000, SCHULZE et al., 2000). O método indireto ainda é uma importante fonte de imagens digitais na odontologia. O método híbrido, no qual a imagem é obtida de forma convencional em película e depois digitalizada via scanner, oferece uma enorme gama de probabilidades de captação em diferentes resoluções e formatos, bem como variadas escalas de tonalidades, somando-se a questão de custo, visto que é menos oneroso adquirir um scanner de boa qualidade, do que um sistema completo digital. A otimização da qualidade da imagem digital obtida requer ajustes efetuados tanto no scanner quanto no monitor através de suas características próprias Para o scanner, um dos mais, se não o mais importante parâmetro a ser ajustado é aquele que trata da resolução de captação (número de pixels por polegadas DPI), e a curva de tonalidade (relação entre a intensidade de cor da imagem adquirida e a original). Alguns estudos relatam o uso de protocolos de resolução e tamanho de matriz para digitalização das radiografias, enquanto que por outro lado os fabricantes de equipamentos de captação direta relatam o surgimento de sensores com resolução de 20 pares de linhas (TROPHY TREX Group.) (FREITAS, ROSA, SOUZA, 1998; CEDEBERG et al., 1999; KAEPPLER et al., 2000, SCHULZE et al., 2000). No método indireto, diversos fatores podem afetar a qualidade da imagem, tais como o uso ou não de máscara, a resolução utilizada (200, 400 ou 600 dpi), escala de tons de cinza utilizada (8 bits níveis de cinza), sendo estes alguns dos fatores referentes à digitalização da imagem propriamente dita. O uso de resoluções como as citadas acima, produziria imagens de tamanhos compatíveis para exibição no monitor, e seriam também compatíveis com as imagens produzidas pelos sistemas de captação direta existentes hoje no mercado. Somando-se a estes fatores foram devem ser avaliadas ainda as capacidades de resolução possíveis no monitor, sendo elas 640x480, 800x600, 1024x768 e 1520x864 pixels, bem como a questão da emissão de luz de fundo (screen background), e luz ambiente. (ATTAELMANAN, BORG, GRONDAHL, 2000). No método indireto as radiografias devem ser digitalizadas com uso de máscara, a resolução do scanner deve ser entre 200 e 400 dpi, bem como as imagens devem ser exibidas com 256 cores e com o máximo de tamanho possível no monitor. A questão das máscaras a serem utilizadas representa outro capítulo na digitalização das radiografias no método híbrido. O uso de máscaras retangulares resultaria na formação de cantos brilhantes, os quais correspondem às margens arredondadas dos filmes radiográficos existentes no mercado, fator esse contornado através do uso de máscaras de tamanho menor que o do filme a ser digitalizado em questão, porém, ainda que mesmo sendo essa máscara de tamanho pouco menor, ela poderia ainda assim eliminar áreas das bordas dos filmes necessárias ao correto diagnóstico de condições patológicas existentes naquelas áreas (ATTAELMANAN, BORG, GRONDAHL, 2000; SCHULZE et al., 2000). Nos sistemas diretos ainda existem limitações, sendo uma delas o tamanho dos sensores, que embora advogado pelos fabricantes como suficiente para diagnóstico preciso ainda é equivalente a um filme periapical infantil, o que poderia vir a omitir importantes detalhes necessários ao diagnóstico correto de algumas lesões. O volume físico exibido pelos CCD ainda é grande, somando-se a isso a existência de cabos e/ou fibras óticas que ligam o sensor à cpu do computador, sendo este problema já resolvido em alguns sistemas de radiografia digital existentes no comércio (Digora, Soredex Corp.) Embora uns dos grandes trunfos para o uso da radiologia seja o reduzido tempo de exposição à radiação ionizante, muito tem se trabalhado na questão da redução desse tempo em relação aos filmes convencionais. Apesar destes conceitos ainda vigentes, uma nova versão de filmes já está comercialmente disponível, os filmes do grupo E. Este filme leva a radiografia odontológica convencional a um novo nível em termos de exposição à radiação ionizante, diminuindo em torno de 50% os tempos de exposição utilizados, o que de certa forma viria a se aproximar bastante dos valores utilizados nos sistemas de radiologia digital disponíveis comercialmente, levando mais uma vez a questão do custo X benefício como fator preponderante na aquisição de sistemas digitais (FARMAN, FARMAN, 2000).

5 17 A compatibilidade entre os aparelhos geradores de raios-x e os atuais sistemas de radiologia digital existentes no mercado é outra grande questão a ser avaliada. Aproximadamente 68% dos dentistas que usam radiologia digital são levados a crer que seus geradores de radiação são compatíveis devido a grande flexibilidade da escala de cinza utilizada no meio digital. Por outro lado, uma porcentagem significativa de dentistas não acredita ser possível a compatibilidade, pois tais aparelhos seriam inconsistentes com os tempos de exposição muito baixos requeridos pela radiografia digital, o que de acordo com alguns autores poderia ocasionar a aquisição de imagens com características distorcidas e com baixo poder de realização de diagnósticos acurado. Além disso, com o crescente aumento da sensibilidade dos dispositivos de captura da imagem, aparelhos cada vez mais acurados em relação ao tempo de exposição devem ser fabricados, possibilitando assim resultados cada vez mais precisos, implicando, porém em custos para aquisição desses aparelhos (HAYAKAWA et al., 2000). Existe ainda a questão financeira e do custo material já que tal tecnologia é bastante onerosa, principalmente, nos países em desenvolvimento, problema que ainda inviabiliza a aquisição dos sistemas radiográficos digitais pela maioria dos clínicos, ficando estes sistemas restritos a Centros de excelência em pesquisa e clínicas especializadas em radiologia, o que sobremaneira impede a propagação desta importante ferramenta em radiologia. Conclusões - A radiografia digital é sem dúvida uma ferramenta de grande valia no diagnóstico das afecções do complexo maxilo-facial; - O uso de pequenas doses de radiação para obtenção de imagens com valor diagnóstico é um dos maiores fatores para o emprego da radiologia digital; - A capacidade de criação de bancos de dados e softwares de educação continuada deve ser estimulada com o uso da imagem digital; - Esforços devem ser realizados no sentido de minimizar o custo dos sistemas de radiografia digital; - Pesquisas devem ser conduzidas no intuito de minimizar ou extinguir as atuais limitações dos sistemas comercialmente disponíveis, tornando-os assim acessíveis aos clínicos; - Pesquisas estão sendo realizadas no intuito de diminuir o tempo de exposição e a quantidade de radiação ionizante utilizada nos filmes convencionais. Abstract Controversies in Digital Radiology The aim of this study is to critically discuss the present status of the current digital radiology systems commercially available as well as its interaction and integration with computer systems through a literature review. Features such as: short exposure times, different image capture techniques, direct and indirect image acquisition, use and handling of knowledge through digital means as well as its advantages and limitations are discussed. The work also discuss topics related to image exhibition systems and their effect on image visualization. Keywords: Digital radiology, digital image, x-rays. Correspondência para os autores: Marcelo Augusto Oliveira de Sales marceloxray@ig.com.br Programa de Pós-Graduação em Odontologia Mestrado em Diagnóstico Bucal Universidade Federal da Paraíba (UFPB) Av. Senador Salgado Filho, 1787, Lagoa Nova Cep: Natal Rio Grande do Norte Referências Bibliográficas 1.ATTAELMANAN, A.; BORG, E.; GRONDAHL, H-G. Digitization and display of intra-oral films. Dentomaxillofac Radiol, v.29, p , CEDEBERG, R.A. et al. Influence of the digital image display on observer performance. Dentomaxillofac Radiol, v.28, p , FARMAN, T.T.; FARMAN, A.G. Evaluation of a new F speed dental X-ray film. The effect of processing solutions and a comparison with D and E film. Dentomaxillofac Radiol, v.29, p.41-45, FREITAS. A.; ROSA. J.E.; SOUZA, I.F. Radiologia Odontológica. 4.ed., São Paulo: Artes Médicas, 1998,704p. 5.FRIEDLANDER, L.A.T.; LOVE, R.M.; CHANDLER, N.P. A comparison of phosphor-plate digital images with conventional radiographs for the perceived clarity of fine endodontic files and periapical lesions. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod, v.93, p , GOTFREDESEN, E.; KRASGKOV., J.; WENZEL, A. Development of a system for craniofacial analysis from monitor displayed digital images. Dentomaxillofac Radiol, v.28, p , HAKAYAMA, Y. et al. An eletronic survey of opinions on the compatibility of current X-ray generators with intra-oral digital x-ray systems. Dentomaxillofac Radiol, v.28, p , KAEPPLER, G. et al. A clinical evaluation of some factors affecting image quality in panoramic

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