SEL PRINCÍPIOS FÍSICOS DE FORMAÇÃO DE IMAGENS MÉDICAS. Prof. Homero Schiabel

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1 SEL PRINCÍPIOS FÍSICOS DE FORMAÇÃO DE IMAGENS MÉDICAS Prof. Homero Schiabel

2 6. FORMAÇÃO DE IMAGENS POR RAIOS X A Radiografia 2 fatores fundamentais: padrão de intensidade de raios-x transmitido através do corpo; imagem no sensor (filme, tela, placa eletrônica...) grau de escurecimento (interação dos raios X com a emulsão densidade óptica ou outro sensor de radiação)

3 RAIOS X ATRAVESSANDO O CORPO HUMANO Diferenças entre atenuações causadas por osso, músculo e gordura dentro do corpo visualização da estrutura anatômica na radiografia

4 Ex. 1 F SEL397 - Prof. Homero Schiabel I o I o intensidade incidente d OSSO TECIDO MOLE I t = I o e -μ T d I t = I o e -μ o d I t I t I t intensidade transmitida μ T = coef. aten. linear tecido mole; μ o = coef. aten. linear osso μ T < μ o Z osso = 14 > Z tec = 7,5 ρ osso = 1,8 > ρ tec = 1,0

5 F Ex. 2 I o I 1 = I o e -μ T D I 2 = I o [e -μ o d. e -μ T (D-d) ] D OSSO TECIDO MOLE d I t I t I 1 I 2 x

6 GEOMETRIA DE EXPOSIÇÃO 1. Tamanho do Ponto Focal θ Princípio do foco-linha f R f < f R (no centro) f R f f sen θ = f / f R f = f R sen θ

7 GEOMETRIA DE EXPOSIÇÃO 1. Tamanho do Ponto Focal

8 GEOMETRIA DE EXPOSIÇÃO 1. Tamanho do Ponto Focal (característica de campo)

9 GEOMETRIA DE EXPOSIÇÃO 2. Tamanho do Campo F d d FD S 2 d FF1 dff2 S = 1 = d S 1 d FF1 d FD S 1 d FF S = d dfd S 2

10 objeto GEOMETRIA DE EXPOSIÇÃO 3. Magnificação radiográfica F r S 1 d FO d FF1 d FF2 Se d FF = d FO S = r Para d FF > d FO : d FF S / r = dfo = m S 2 Fator de magnificação

11 GEOMETRIA DE EXPOSIÇÃO 4. Penumbra (Perda geométrica de nitidez) f p 1 + p 2 = p PENUMBRA e D d FO d FF Fazendo o objeto muito estreito, de modo que D >> e: p 1 S p 2 p 1 = p 2 = f (d FF -d FO ) d FO

12 GEOMETRIA DE EXPOSIÇÃO 4. Penumbra (Perda geométrica de nitidez) Ponto focal = 1,20 x 0,75 mm Ponto focal = 0,40 x 0,30 mm

13 ESPALHAMENTO E GRADES Para caso de absorção fotoelétrica, pode-se considerar que a radiação que sai do paciente é composta apenas do feixe primário um fóton de R-X é completamente removido do feixe por absorção total; Para o caso do espalhamento Compton, não ocorre apenas absorção parcial Radiação espalhada do próprio paciente, na maioria das vezes, não é desprezível e causa perda de resolução na imagem Redução do espalhamento GRADES (80 a 90%)

14 ESPALHAMENTO E GRADES R-X Razão de Grade r = h/b paciente h b Grades Pb c Fator de Grade: F = Expos. c/ grade Expos. s/ grade

15 FILME RADIOGRÁFICO emulsão emulsão Camada protetora base Camada protetora Emulsão fixada numa base de material plástico, que contém em suspensão cristais de Brometo de Prata em material gelatinoso Radiação interage com os cristais imagem latente revelação cristais se tornam grãos de prata metálica fixação (solução de tiossulfito de sódio dissolve brometo e a gelatina não atingidos pela radiação) lavagem em água áreas expostas à radiação: mais escuras (proporcionalmente à quanti-dade de radiação recebida)

16 FILME RADIOGRÁFICO Coeficiente de transmissão do filme T = I / I o Grau de escurecimento D (densidade óptica) = log (1/T) = log (I o / I) I o I

17 Curva Característica do Filme relação entre a exposição recebida e a correspondente densidade ótica proporcionada: D.O. 3,0 FILME RADIOGRÁFICO 2,0 1,0 Log Exp.

18 CONTRASTE Diferença detectável na imagem (grau de escurecimento) entre 2 pontos Diferença entre as intensidades de luz transmitidas por uma tela fluorescente impressionadas pelos padrões de intensidade de R-X: ΔI proporcional a (I T -I o )* (*) intensidade de luz da tela é proporcional à quantidade E absorvida por ela

19 CONTRASTE Resposta do olho humano: logarítmica C = log 10 I 1 -log 10 I 2 Ex.: Se substituirmos os correspondentes valores para osso e tecido mole do Exemplo 1: I 1 = I o e -μ T d I 2 = I o e -μ o d ttp:// C = log I o 0,434 μ T d-logi o + 0,434 μ o d C = 0,434 d (μ o μ T )

20 Obs.: é comum o uso de soluções contrastantes para visualizar melhor determinados órgãos: BaSO 4 estômago, esôfago, sistema gastrointestinal; I (Hypaque) artérias CONTRASTE

21 OUTROS SENSORES RADIOGRÁFICOS Princípio: LUMINESCÊNCIA (conversão de λ: radiação invisível em luz) Ex.: Écrans reforçadores; Telas fluorescentes; Intensificadores de imagem

22 Écrans reforçadores (telas intensificadoras) capa Cristais CaWO 4 Camada base Base de fibra de celulose Camada de fechamento filme Usadas para reduzir a dose no paciente; Classificadas em: rápidas, médias, lentas;

23 Intensificadores de imagem Feixe de elétrons R-X Sistema óptico (lentes) paciente fotocatodo 1 a tela fluoroscópica 2 a tela fluoroscópica Radiação tela luz fotocatodo emite e - de intensidade proporcional à luz da tela aceleração dos e - (~ 25 kv) focalização na 2 a tela fluoroscópica luz de > intensidade (amplificação)

24 Intensificadores de imagem Feixe de elétrons R-X paciente fotocatodo 1 a tela fluoroscópica 2 a tela fluoroscópica Tubo de TV

25 OUTROS SENSORES RADIOGRÁFICOS Princípio: FOTOELÉTRICO (conversão de λ: radiação invisível em corrente elétrica) Fotodiodos; Detectores semicondutores (Si, Se, Ge) Acoplamentos óticos com CCDs

26 ARRANJOS DE FOTODIODOS Emissão do cintilador: na faixa de 550 ηm (pico de eficiência dos fotodiodos) R-X cintilador arranjo de fotodiodos de Si Placa base Placa ADC para placa de leitura (ou CCD) drivers Fóton de R-X Luz visível

27 FLAT PANEL DETECTORS Varian Thales Flat panels Canon Samsung ctionsystems.com/pro ducts/detectors.htm om/samsung-digitalx-raydetector/8396/picture /40176/

28 7. TÉCNICAS RADIOGRÁFICAS 7.1. Tomografia Computadorizada Radiografia onde somente um plano no interior do paciente está nítido, enquanto as estruturas fora dele aparecem sem nitidez; Movimentos coordenados tubo-filme simultâneos, sincronizados e em sentidos opostos;

29 SEL Prof. Homero Schiabel 7.2. Radiografia Digital (*)Obs.: fluoroscopia básica imagem num monitor de TV Intens. imagens Câmera TV Amplif. ganho Amplif. log. R-X (Sist. processamento) Aprimoramento da técnica de fluoroscopia computadorizada Computador ADC Sistema de Fluoroscopia Computadorizada

30 SEL Prof. Homero Schiabel 7.2. Radiografia Digital imagem produzida no sistema fluoroscópico digitalizada (indiretamente DSA, CR ou diretamente sistemas eletrônicos de aquisição) armazenamento em bancos de memórias processamento computacional realce da estrutura de interesse radiológico

31 SEL Prof. Homero Schiabel Angiografia (por Subtração) Digital: 1 a imagem (normal) digitalizada e armazenada em memórias; 2 a imagem (contraste) digitalizada e armazenada em memórias; Subtração (2 a - 1 a ) realce dos vasos por onde passou o contrastante

4.2. Técnicas radiográficas especiais

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