RADIOLOGIA INTERVENCIONISTA

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1 RADIOLOGIA INTERVENCIONISTA Lucía Canevaro 1 Define-se Radiologia Intervencionista como aqueles procedimentos que compreendem intervenções diagnósticas e terapêuticas guiadas por acesso percutâneo ou outros, normalmente realizadas sob anestesia local e/ou sedação, usando a imagem fluoroscópica para localizar a lesão ou local de tratamento, monitorar o procedimento, e controlar e documentar a terapia [1]. Meios de contraste são utilizados para a visibilização de órgãos ou tecidos radiotransparentes na tela de um monitor [2]. As técnicas guiadas fluoroscopicamente foram originalmente desenvolvidas por radiologistas, mas rapidamente os cardiologistas entraram nesse campo e mundialmente hoje representam a especialidade com maior número de procedimentos. No entanto, a Radiologia Intervencionista foi "descoberta" por muitas outras especialidades de não-radiologistas (urologistas, gastroenterologistas, cirurgiões ortopédicos, cirurgiões vasculares, traumatologistas, anestesistas, pediatras), que vão se tornando "intervencionistas", cada vez mais utilizando estas técnicas [2]. Algumas das vantagens da Radiologia Intervencionista são a possibilidade de realização de procedimentos complexos com cortes cirúrgicos de pequena extensão, a diminuição da probabilidade de infecções, o rápido restabelecimento do paciente, a redução do tempo de internação e a diminuição dos custos hospitalares 3, tratandose de uma técnica minimamente invasiva, segura e altamente eficaz. Devido às suas vantagens, a frequência dos procedimentos de Radiologia Intervencionista tem aumentado rapidamente nos últimos anos [1,3,4]. O termo Radiologia Intervencionista se aplica em neurorradiologia (embolizações, ablações), procedimentos cardiovasculares (implantação de stents, filtros etc.), 1 Instituto de Radioproteção e Dosimetria da Comissão Nacional de Energia Nuclear. Doutora em CIiências. 1

2 ginecologia (embolização de miomas uterinos), oftalmologia, urologia, embolização de varizes pélvicas e varicocele, drenagens, punções, biópsias percutâneas, nefrostomias, entre outras. 1. Patologias relacionadas ao sistema cardiovascular 1.1 CARDIOLOGIA INTERVENCIONISTA A Cardiologia Intervencionista compreende procedimentos médicos invasivos para diagnóstico e tratamento de cardiopatias. Utiliza o cateterismo, prática que consiste na inserção de finos cateteres na dinâmica circulatória, possibilitando assim o diagnóstico (Angiografia, Coronariografia), por injeção de uma substância que atua como meio de contraste radiológico. Permite também tratar isquemias coronárias pela desobstrução mecânica do vaso (Angioplastia, ACP) bem como a introdução de dispositivos (stents) que impedem a re-estenose (estreitamento recorrente da artéria desobstruída) [5,6]. Outros procedimentos diagnósticos e terapêuticos realizados na Cardiologia Intervencionista são: ventriculografia, aortografia, arteriografia pulmonar, biópsia endocárdica, estudos de cardiopatia valvular, valvuloplastia pulmonar, colocação de marca-passo, estudo de cardiopatia congênita, atriosseptostomia etc. [7] 1.2 O CORAÇÃO O coração é um órgão muscular oco cuja função fundamental é bombear o sangue para todo o organismo. Este órgão é essencialmente composto pelo músculo cardíaco (miocárdio), pelas artérias, veias, válvulas e por um particular sistema elétrico para controle do ritmo cardíaco [8]. Na Figura 1 pode-se observar uma representação do coração com a indicação das suas principais estruturas. 2

3 Figura 1. Anatomia do coração [9]. O órgão consiste em duas bombas separadas por um septo: um coração direito que bombeia o sangue através dos pulmões e um coração esquerdo que bombeia o sangue através dos órgãos periféricos. O átrio bombeia 25% do débito cardíaco, que auxilia a impulsionar o sangue para o ventrículo. O ventrículo, por sua vez, fornece a principal força para propelir o sangue através das circulações pulmonar e periférica [8]. Para bombear o sangue, o coração carece de um eficiente sistema de irrigação que forneça todos os nutrientes para o miocárdio, função esta desempenhada principalmente pelas artérias coronárias. A redução ou a interrupção do fluxo sanguíneo através das artérias coronárias determinará graus variáveis de isquemia miocárdica e em conseqüência disso o comprometimento do músculo cardíaco [8]. A redução do fluxo sanguíneo coronariano é um processo que pode levar à necrose do tecido cardíaco devido à carência do aporte adequado de nutrientes e oxigênio. A causa habitual da necrose do tecido é a deficiência de oxigênio no músculo cardíaco, ocasionado pela oclusão de uma ou mais artérias coronárias. Esta oclusão ocorre em geral pela formação de um coágulo sobre uma área previamente 3

4 comprometida por aterosclerose causando estreitamentos luminais de dimensões variadas [8]. Também o coração pode sofrer algumas alterações na velocidade ou no ritmo dos batimentos, ou seja, por um processo arrítmico o coração pode bater muito rápido, ou muito devagar, ou com ritmo irregular, isso se for considerado que em condições normais o coração pode bater com uma frequência que varia de 60 a 100 vezes por minuto. A arritmia pode ocorrer quando os sinais elétricos que controlam os batimentos cardíacos ficam atrasados ou bloqueados. Tal processo pode ocorrer quando células nervosas especiais que produzem o sinal elétrico não funcionam apropriadamente, ou quando os sinais elétricos não circulam normalmente pelo coração. Uma arritmia também pode ocorrer quando outra parte do coração começa a produzir sinais elétricos, adicionando-se aos sinais das células nervosas especiais, e assim alterando o batimento cardíaco normal. Em consequência à arritmia cardíaca, o coração pode não ser capaz de bombear sangue suficiente para o corpo, o que pode danificar o cérebro, coração e outros órgãos [8,10]. 1.3 PROCEDIMENTOS FREQUENTEMENTE REALIZADOS NA CARDIOLOGIA INTERVENCIONISTA Os procedimentos intervencionistas mais freqüentemente realizados em cardiologia são: coronariografia (CA, Coronary Angiography), angioplastia coronária transluminal percutânea (ACP, Percutaneous Transluminal Coronary Angioplasty), estudos eletrofisiológicos, ablação, entre outros. Estes procedimentos cardiovasculares são realizados de forma menos invasiva, quando comparados com uma cirurgia de ponte de safena, já que uma pequena incisão é realizada no paciente. Esta incisão é a via de acesso por onde o médico hemodinamicista introduzirá um cateter até o coração do paciente. A visibilização da imagem do cateter no interior do paciente é realizada através da emissão contínua de raios X e apresentada em um monitor de TV em tempo real, processo denominado de fluoroscopia [5,6]. O aumento na freqüência dos procedimentos intervencionistas deu-se principalmente pela melhora dos materiais (stents de baixo perfil, stents farmacológicos, farmacologia adjunta), pela expertise dos especialistas pelo desenvolvimento e aprimoramento dos equipamentos de fluoroscopia [7]. 4

5 1.3.1 Angiografia coronária (AC) ou coronariografia A angiografia coronária, ou cateterismo cardíaco, é um procedimento invasivo para diagnosticar possíveis lesões nas artérias coronárias, tais como a presença de alguma obstrução nas artérias por depósitos de gordura (aterosclerose) ou coágulos (originados pelo acúmulo de gordura que lesam a parede interna da artéria). Este procedimento é realizado sob emissão contínua de raios X na forma de fluoroscopia para dirigir o cateter ao local a ser estudado e cinefluoroscopia para registro de imagens digitalizadas em CD. As vias de acesso utilizadas neste procedimento são: femoral, radial e braquial. São introduzidos diferentes tipos de cateteres para registros de pressões intracardíacas, colheita de amostras sanguíneas e injeções intracardíacas de contraste radiopaco [5, 6, 7] Angioplastia Coronária Transluminal Percutânea (ACP) Após a constatação de alguma lesão coronária, um possível tratamento a ser realizado é a angioplastia coronária. Desde a realização da primeira ACP, em 1977, a utilização deste procedimento tem aumentado drasticamente, tornando-se uma das intervenções médicas mais comuns. Com a combinação de sofisticados equipamentos e profissionais experientes, a angioplastia coronária evoluiu para as modernas técnicas menos invasivas e eficazes no tratamento de pacientes com doença arterial coronária. A angioplastia coronária tem múltiplas indicações, incluindo angina estável, infarto agudo do miocárdio (IAM) e multivascular. [5, 6]. A angioplastia consiste na desobstrução da artéria comprometida mediante a colocação de um stent [5,6]. O procedimento é realizado pelas mesmas vias de acesso que uma coronariografia, e ambos os procedimentos são iniciados e concluídos da mesma forma. A angioplastia é iniciada com a punção de artéria periférica de grande calibre, em geral a artéria femoral, através de uma agulha. Em seguida, é introduzido um cateter com um balão na extremidade direcionado à aorta e, finalmente, à artéria coronária 5

6 obstruída. Todo o processo é realizado utilizando fluoroscopia para visibilizar as estruturas internas [5, 6]. Uma vez localizada a artéria obstruída, o cateter é posicionado de modo que o balão permaneça no nível da obstrução. Em seguida, o balão é insuflado por alguns segundos. O paciente deve ser cuidadosamente monitorizado durante o procedimento, pois a insuflação do balão provoca uma obstrução momentânea do fluxo sangüíneo através da artéria coronária [5, 6]. O balão insuflado comprime o ateroma que está obstruindo o vaso, dilata e descola parcialmente as camadas internas da parede arterial. Em cerca de 20 a 30% das angioplastias realizadas, a artéria coronária é novamente obstruída em um período de seis meses (re-estenose). Para manter a artéria desobstruída após a angioplastia, utiliza-se a técnica de inserção de um dispositivo produzido com malha de fio metálico (stent). Esse procedimento parece reduzir à metade o risco de uma obstrução arterial subseqüente [5, 6, 7]. No vídeo 1 [percutaneous coronary intervention stenting.avi] é possível observar uma animação de um procedimento de angioplastia. (Baixado de em 29/06/2012) Eletrofisiologia A eletrofisiologia consiste no diagnóstico e tratamento de arritmias através de cateteres introduzidos no sistema venoso do paciente, chegando até às câmaras cardíacas. É um procedimento realizado com anestesia local, com ou sem sedação do paciente, onde cateteres introduzidos em veias ou artérias femorais são posicionados em diferentes pontos do coração e ligados a computadores especiais, a fim de estudar todo seu sistema elétrico [6, 10]. Este mapeamento, conhecido como estudo eletrofisiológico, permite diagnosticar os distúrbios que provocam tanto a diminuição (bradicardia) quanto o aumento (taquicardia) anormal dos batimentos cardíacos. Esta técnica de diagnóstico é aplicada quando há suspeita de alteração do ritmo cardíaco devido a distúrbios 6

7 elétricos, cujo agravamento possa levar a situações de desconforto ou de risco para o paciente. Em alguns casos, quando há necessidade, além de se realizar somente um estudo eletrofisiológico, tratam-se problemas cardíacos através dessa técnica. O procedimento terapêutico é denominado ablação. Existem diversos distúrbios elétricos, que desencadeiam taquicardias, provocando diversos graus de morbidade ao paciente, incluindo, nos casos de maior gravidade, a morte súbita. A substituição das cirurgias pela ablação tornou possível a cura definitiva da maioria dos casos, com alto grau de sucesso e baixo índice de complicações [6, 10]. Devido aos longos tempos de duração dos procedimentos, e das taxas de exposição, normalmente os pacientes recebem doses altas, podendo ocorrer reações tissulares nocivas, antes denominadas de efeitos determinísticos [11, 7]. No vídeo 1.1 [video1-1-eletrofisiologia], observa-se uma imagem dos diferentes cateteres que são introduzidos durante um procedimento de radiofreqüência. 2. Outros procedimentos intervencionistas A radiologia intervencionista tem muitas outras aplicações, além das intervenções relacionadas ao sistema cardiovascular. São descritas a seguir algumas aplicações específicas. 2.1 RADIOLOGIA INTERVENCIONISTA VASCULAR Colocação de filtro de veia cava A veia cava inferior é a maior veia do abdome e drena o sangue dos membros inferiores e da pelve diretamente para o coração para a oxigenação. Quando existe trombose dos membros inferiores ou das veias profundas da pelve (trombose venosa profunda, TVP), a mais temida complicação é a embolia pulmonar, ou seja, o risco dos trombos se soltarem e migrarem para o coração e, posteriormente, para os pulmões, visto que o sangue venoso passa por estes para a reoxigenação. 7

8 O primeiro tratamento para a trombose venosa profunda é com anticoagulantes. No entanto, quando o paciente apresenta contraindicações ao uso desses medicamentos é indicada a colocação do filtro de veia cava. Este filtro consiste em um dispositivo metálico implantado na veia cava inferior para impedir que coágulos dos membros inferiores ou da pelve migrem para a circulação pulmonar, evitando assim a embolia pulmonar. A colocação do filtro é feita de forma endovascular: punciona-se a veia femoral (do lado em que não há trombose) ou a veia jugular; faz-se contraste para visualização da veia cava e do desague das veias renais, além de se descartar presença de coágulos nesta veia; e abre-se o filtro abaixo das veias renais. Em algumas situações, o filtro pode ser retirado após algum tempo, quando não há mais preocupação com o desprendimento de trombos relacionados à trombose TIPS Normalmente todo o sangue do intestino, estômago e baço drena pela veia porta e é filtrado pelo fígado, liberando o sangue livre das toxinas produzidas pela digestão. Quando o paciente é portador de cirrose hepática, ocorre um processo crônico de cicatrização e fibrose em torno dos ramos da veia porta que culmina com um aumento da resistência do fluxo de sangue para o fígado, levando à formação de ascite e desvio do fluxo de sangue para veias colaterais. Geralmente estas veias colaterais são veias do esôfago, estômago e intestino que, quando sobrecarregadas, podem romper e causar hemorragia digestiva. O tratamento definitivo para a cirrose hepática é o transplante hepático. Quando, devido à gravidade dos sintomas, os pacientes não podem esperar o tempo necessário para o transplante, é possível realizar uma derivação portossistêmica intra-hepática por via transjugular ou TIPS (do inglês, transjugular intrahepatic porto systemic shunt) para tratar os sintomas da hipertensão portal (ascite refratária, hemorragia digestiva etc). O TIPS consiste em criar uma comunicação entre a veia hepática (veia que drena o sangue do fígado em direção ao coração) e a veia porta, reduzindo o estado de 8

9 hipertensão portal do paciente. O procedimento é feito sob anestesia geral, através de um acesso venoso por punção com agulha da veia jugular interna direita, no pescoço do paciente. Um sistema composto por um conjunto de cateteres é orientado fluoroscopicamente até a veia hepática. Com uma agulha, é realizada a punção da veia porta através do fígado, criando assim uma comunicação entre a veia hepática e a veia porta. Após a dilatação deste trajeto, é implantado um stent, que manterá o fluxo entre estas duas veias. 2.2 NEURORRADIOLOGIA Aneurisma cerebral Um aneurisma cerebral é uma doença em que um segmento de vaso sanguíneo encontra-se anormalmente dilatado no encéfalo. A dilatação é causada em geral por uma falha muscular da parede de uma artéria ou de uma veia do cérebro. Caso o aneurisma venha a romper-se, haverá sangramento para o espaço ao redor do vaso (espaço subaracnóideo), produzindo lesão ao encéfalo e um aumento da pressão intracraniana, o que faz com que as estruturas do cérebro responsáveis pela vitalidade sejam comprimidas, ocasionando a morte por parada respiratória. O tratamento do aneurisma cerebral é denominado embolização e tem início com a inserção de um cateter na artéria femoral na região da virilha do paciente e navegação dele pelos vasos sanguíneos do pescoço até o aneurisma. Através do cateter, o aneurisma é preenchido com molas de platina ou com polímero, impedindo que o fluxo de sangue entre no aneurisma, evitando assim sua ruptura. As molas são feitas de platina para que possam ser visíveis aos raios X e bastante flexíveis para que possam se adaptar à forma do aneurisma. A artéria que tinha o aneurisma permanece aberta levando sangue de maneira adequada para o cérebro. 2.3 OUTROS. VERTEBROPLASTIA É um procedimento realizado por radiologistas intervencionistas para estabilizar vértebras quebradas na coluna, como conseqüência de osteoporose, tumores etc. O procedimento é realizado com a introdução de uma agulha através da pele até a 9

10 vértebra fraturada. Um cimento ósseo cirúrgico chamado de polimetilmetacrylato (PMMA) é injetado dentro do osso para estabilizá-lo. Com esta técnica, mais de uma vértebra fraturada pode ser tratada em um único procedimento. 3. Princípios físicos em radiologia Os fundamentos físicos da radiologia foram abordados em Radiologia Convencional. No entanto, é importante revisar alguns conceitos relevantes estudados anteriormente, de modo que o leitor deveria voltar agora para os tópicos: 4. Tecnologias e funcionamento dos equipamentos e de formação de imagens 4.1 COMPONENTES DA CADEIA DE IMAGEM A compreensão das características físicas dos sistemas de imagem fluoroscópicos é importante para realizar os exames de maneira eficiente e segura e para definir condutas de otimização dos procedimentos. Além do mais é fundamental para interpretar corretamente os testes de controle de qualidade realizados pelo físico médico do serviço. A Figura 2 mostra um esquema dos principais componentes de um equipamento fluoroscópico utilizado em radiologia intervencionista. 10

11 Figura 2. Esquema mostrando os principais componentes da cadeia de imagem de um equipamento de raios X fluoroscópico. A fluoroscopia proporciona uma imagem em movimento, em tempo real, permitindo sua aplicação em procedimentos nos quais se deseja obter imagens dinâmicas de estruturas e funções do organismo com o auxílio de meios de contraste à base de iodo ou bário. A imagem gerada pela fonte de raios X é formada em uma tela fluorescente de entrada de um intensificador de imagem, que converte a imagem dos raios X do paciente em uma imagem luminosa. A intensidade da luz é diretamente proporcional à intensidade de raios X e, portanto, a imagem é fiel [2]. Nas Figuras 3 e 4 mostram-se dois equipamentos fluoroscópicos (um convencional com intensificador de imagem e outro com sistema flat panel), típicos para intervencionismo. 11

12 Figura 3 Equipamento intervencionista com intensificador de imagem. Figura 4. Equipamento intervencionista com sistema flat panel (Siemens Artiz Zeego) [12]. a) Gerador de raios X O gerador de raios X modifica a tensão e a corrente de entrada proveniente da rede elétrica, proporcionando as condições necessárias para a produção do feixe de raios X. O gerador controla o início e o término da exposição e possibilita a seleção das energias, taxa de dose e tempos de exposição. O gerador é ligado ao sistema de controle automático de exposição (CAE), ou ao controle automático de brilho (CAB), que controla os parâmetros operacionais, tensão máxima (kvp) e corrente (ma). Fototemporizadores e subsistemas de controle de brilho automático medem a exposição da radiação incidente no receptor de imagem para gerar instantaneamente um sinal de retorno que permite adequar as densidades das imagens adquiridas ou o brilho da imagem fluoroscópica. O CAE 12

13 age para manter um nível constante de brilho da imagem observada em um monitor, mesmo quando o intensificador de imagem se movimenta por partes do corpo de diferentes densidades e coeficientes de atenuação. O brilho constante é alcançado ajustando a kvp e a corrente automaticamente tanto quanto for necessário para manter o nível de radiação na entrada do intensificador de imagem. Os geradores usados para fluoroscopia podem ser dos tipos monofásico e trifásico, de potencial constante e de alta-frequência. Os geradores de alta-frequência, usados nos equipamentos modernos, provêm uma reprodutibilidade de exposição superior, são mais compactos, de menor custo de aquisição e menor tempo para reparos e manutenção [13]. Nos estudos cardíacos, requer-se que o gerador seja capaz de produzir uma faixa de tensão entre 80 e 100kVp, de forma uniforme e de pulsos com tempos muito curtos [14, 15, 2]. Em fluoroscopia são usados dois modos para fornecer energia ao tubo de raios X, exposição contínua e pulsada. Na fluoroscopia contínua, o gerador provê uma corrente do tubo contínua enquanto a fluoroscopia é acionada. As imagens são adquiridas para uma taxa de 30 fotogramas por segundo, sendo um tempo de aquisição de 33 milissegundos por imagem. No modo pulsado, são produzidos pulsos de radiação curtos e intensos, sendo possível controlar sua altura, largura e frequência (Fig.5). Mudando a taxa de pulsos de 30 pulsos/s para 7,5 pulsos/s, uma redução de dose de 75% pode ser alcançada facilmente. Figura 5. Esquema representativo da emissão de radiação no modo pulsado. Uma vantagem da fluoroscopia pulsada é a melhoria na resolução temporal. É possível reduzir o borrão causado pelo movimento na imagem, quando são usados 13

14 tempos de aquisição mais curtos - tornando a técnica útil e possível de ser usada para examinar estruturas em movimento rápido, como as obtidas nas aplicações cardiovasculares. A frequência de pulsos pode ser modificada de maneira a obter uma redução da dose cumulativa. No entanto, a fluoroscopia pulsada nem sempre significa que a dose será menor que a da contínua. A taxa de dose depende da dose por pulso (altura e largura do pulso) e do número de pulsos por segundo. Os geradores de potencial constante são capazes de gerar pulsos mais curtos de exposições, os de alta frequência e trifásicos produzem alguns pulsos ligeiramente mais longos. Na imagem vascular periférica é utilizada uma taxa moderada de aquisição de imagens (baixa taxa de imagens por segundo). Na angiografia cardíaca, as exposições com altas taxas de aquisição (60 a 90 imagens por segundo) podem ser necessárias e o gerador deve ser capaz de produzir tensões uniformes e pulsos com tempos de exposição muito curtos. [2]. b) Tubo de raios X O tubo de raios X consiste de dois eletrodos metálicos, o catodo e o anodo, contidos dentro de um encapsulamento de vidro a vácuo (Fig. 6). Um tubo de raios X é um conversor de energia. Ele recebe energia elétrica e converte-a em duas formas: radiação X e calor. Os tubos de raios X são construídos visando a maior produção de raios X e a dissipação do calor de forma tão rápida quanto o possível. O catodo emite elétrons por emissão termoiônica. Estes elétrons são acelerados até o anodo e atingem um ponto denominado ponto focal do alvo, onde as interações destes elétrons com o material do alvo resultam na produção dos raios X e em uma grande quantidade de calor. 14

15 Vidro Rotor Catodo Anodo Figura 6. Tubo de raios X com anodo rotativo. Anodo e catodo encontram-se dentro de um invólucro de vidro ( ampola ). A ampola possui uma janela com espessura menor que o restante da ampola e pela qual passa o feixe útil com o mínimo de absorção possível. O tubo é colocado dentro de uma calota protetora revestida de chumbo, chamado de cabeçote a fim de blindar a radiação que é produzida em todas as direções (radiação de fuga). O cabeçote é preenchido com óleo que atua como isolante elétrico e térmico [16]. O catodo é o eletrodo negativo do tubo de raios X, composto pelo filamento e pela capa focalizadora (cilindro de welmelt). O filamento é de tungstênio, tem forma de espiral e mede cerca de 2 mm de diâmetro, e 1 ou 2 cm de comprimento. Através dele são emitidos os elétrons, por emissão termoiônica, quando uma corrente de aproximadamente 6 Ampères atravessa o filamento. A ionização nos átomos de tungstênio ocorre devido ao calor gerado e aos elétrons emitidos. O tungstênio é utilizado porque permite maior emissão termoiônica que outros metais (temperatura de C) [16]. Assim que os elétrons são acelerados na direção do anodo, há uma perda, devido à dispersão dos mesmos, visto que os elétrons são carregados negativamente e há uma repulsão entre eles. Para evitar esse efeito, o filamento do catodo é envolvido por uma capa carregada negativamente, mantendo os elétrons unidos em volta do filamento e concentrando os elétrons emitidos em uma área menor do anodo. A 15

16 eficiência desta capa focalizadora é determinada por seu tamanho, sua carga, forma e posição do filamento dentro dela [16]. O anodo é o eletrodo positivo do tubo de raios X. Além de ser um bom condutor elétrico, é também um bom condutor térmico. Quando os elétrons se chocam contra o anodo, mais de 95% de suas energias cinéticas são transformadas em calor e, este calor deve ser dissipado rapidamente, para o anodo não ser derretido. Em radiodiagnóstico, o diâmetro do anodo varia entre 5 cm e 12 cm com angulações de 7º a 12º. A maioria dos aparelhos modernos possui anodo rotatório cuja velocidade pode atingir até r.p.m. O anodo tem capacidade limitada de armazenar calor embora este seja continuamente dissipado para o óleo contido no seu invólucro. O alvo é a área do anodo onde ocorre o impacto direto dos elétrons. O material mais utilizado para o alvo é o tungstênio, por ser adequado na dissipação do calor e apresentar as seguintes características [16]: Alto número atômico (Z = 74), o que implica em grande eficiência de produção de raios X e maior energia. Condutividade térmica quase igual a do cobre, o que resulta em rápida dissipação do calor produzido. Alto ponto de fusão (3380 ºC), superior à temperatura de bombardeamento de elétrons (2000 ºC). Baixa taxa de evaporação (para evitar metalização do vidro da ampola). Alta resistência física quando aquecido. A tensão e a corrente aplicadas ao tubo definem as características da radiação X produzida. A corrente aplicada ao tubo (ma) é relacionada ao número de elétrons e portanto ao número de fótons produzidos, enquanto que a tensão aplicada (kv) afeta a energia dos raios X e portanto seu poder de penetração. O ponto focal é a região do alvo do tubo onde ocorrem as colisões dos elétrons emitidos pelo filamento e é o local de origem dos raios X produzidos. O tamanho do ponto focal é muito 16

17 importante para a formação da imagem. Um ponto focal menor resulta em imagens mais nítidas. Para aplicações clínicas de angiografias e de procedimentos intervencionistas, é importante que o tubo de raios X tenha algumas características particulares como: Rotação de anodo de alta velocidade: devido ao requerimento de registro de imagens de alta velocidade, a quantidade de calor dissipado pode ser considerável, sendo necessário um tubo de raios X com uma grande capacidade de dissipação do calor. Para melhorar a dissipação de calor, pode ser usada uma rotação anódica de alta velocidade (acima de rpm). Circulação de água ou dissipador de calor de óleo: pelo exposto acima, é necessária a instalação de um sistema de circulação por água ou um trocador de calor de óleo com ventiladores de resfriamento. A maioria dos equipamentos intervencionistas dispõe de filtros adicionais, geralmente de cobre (Figura 7), além dos filtros de alumínio encontrados em equipamentos convencionais. Este filtra os componentes de baixa energia do espectro de raios X que não são necessários para criar a imagem, reduzindo não somente a dose na pele do paciente, como também a radiação espalhada para o operador. Os equipamentos também vêm providos do chamado colimador cardíaco, que consiste em uma lâmina de alumínio que pode ser deslocada para dentro da região irradiada, de modo a compensar efeitos de brilho intenso na imagem, quando em alguma região da imagem não há objeto atenuador e o feixe incide diretamente sobre o intensificador de imagem (Figura 7) [2]. Figura 7. Lâmina de cobre na saída do sistema de colimação e filtro cardíaco. 17

18 c) Tubo Intensificador de imagem e características físicas O intensificador de imagem é o componente da cadeia de imagem que diferencia um equipamento fluoroscópico de um radiográfico. Sistemas de fluoroscopia usam intensificadores de imagem para converter uma imagem de baixa intensidade em uma imagem minimizada de alta intensidade de brilho. Este dispositivo é responsável pela transformação dos fótons de raios X em um sinal luminoso. Os principais componentes de um tubo intensificador de imagem são (Figura 8) [17]: Tubo de vidro a vácuo: proporciona rigidez e permite o fluxo de elétrons do fotocatodo para o anodo; Tela fluorescente de entrada: composta de cristais de CsI ativado com sódio (15-40 cm de diâmetro) que converte os fótons de raios X em luz visível; Fotocatodo: fina camada de compostos de Cs e Sb, de onde são liberados elétrons por fotoemissão; Lentes eletrostáticas: Entre o fotocatodo e o anodo é aplicada uma diferença de potencial para que os elétrons emitidos pelo fotocatodo sejam acelerados em direção ao anodo. À medida que os elétrons passam pelo tubo intensificador, estes são multiplicados milhares de vezes em relação ao número original, através do uso de lentes eletrostáticas no tubo. As lentes eletrostáticas são placas de metal positivamente carregadas que focam e aceleram os elétrons até a tela de saída [17, 2]. Anodo: placa carregada positivamente que atrai os elétrons até a tela de saída. Diferença de potencial ente anodo e catodo: kv; Tela fluorescente de saída: peça de vidro ou alumínio de 2,54 cm de diâmetro, coberta com fina camada de sulfeto de Cd e Zn. Emite luz (amarelo/verde) de nm. 18

19 Figura 8. Tubo intensificador de imagem típico de um sistema intervencionista e um corte transversal esquemático para indicar seus componentes. d) Magnificação do intensificador de imagem Os intensificadores de imagem possuem diferentes tamanhos, geralmente campos de visão de 23 cm, 17 cm e 13 cm. Estes números se referem ao diâmetro do elemento fluorescente de entrada do tubo intensificador de imagem. Adicionalmente, os intensificadores têm vários modos de magnificação. A magnificação se produz quando se muda o potencial aplicado às lentes eletrostáticas dentro do intensificador, o que faz com que o ponto focal dos elétrons mude de posição [18]; na prática, isto significa passar de 23 cm para 17 cm, por exemplo. Na medida em que o fator de magnificação aumenta, uma menor área da entrada do intensificador pode ser visibilizada. No exemplo, só os fotoelétrons da parte central de 17 cm de diâmetro incidem sobre o elemento fluorescente de saída. A consequência desta mudança de ponto focal é a redução do campo e o aumento da imagem. A utilização de uma área menor em um tubo intensificador de imagem com a magnificação da imagem sempre oferece lugar a uma ampliação da imagem, com um fator de aumento diretamente relacionado com o quociente do diâmetro do tubo. Um tubo 23/17/13 no modo de magnificação 17 cm produzirá uma imagem 1,4 vezes maior que as obtidas trabalhando com a magnificação de 23 cm [19]. Para se manter o nível de contraste, a corrente é aumentada automaticamente, o que incrementa a dose recebida pelo paciente. O aumento da dose que o paciente recebe é aproximadamente igual à relação entre a área do elemento fluorescente de entrada utilizado ou 1,8 vezes (23 2 /17 2 ) a dose obtida quando se utiliza o equipamento sem magnificação [19]. Este aumento da dose acarreta a produção de 19

20 uma imagem de melhor qualidade. A dose aumenta por que são utilizados mais fótons por unidade de área para formar a imagem. O resultado é uma redução do ruído e um aumento do contraste [16]. e) Sistema ótico acoplado A imagem de saída de um intensificador de imagem é pequena. Consequentemente, uma câmara de vídeo é montada na saída do intensificador de imagem e é usada pra transmitir a imagem de saída para o monitor de TV de modo a facilitar a visibilidade do operador. Outros sistemas de registro de imagem podem também ser conectados na saída do intensificador, que são acoplados mediante um distribuidor ótico. Este distribuidor consiste de um conjunto de lentes e prismas, projetados para minimizar a distorção e outras aberrações ópticas. A luz emitida pelo fósforo de saída é coletada, convertida em um feixe paralelo e transmitida para o sistema de lentes da câmara de vídeo. Alguns sistemas usam fibras óticas para realizar o acoplamento. As lentes usadas nos sistemas fluoroscópicos são idênticas às lentes de alta qualidade usadas em fotografia. As lentes focalizam a luz que chega sobre o plano focal da câmara. O arranjo ótico inclui um diafragma de abertura variável, basicamente, um pequeno buraco entre as lentes individuais no arranjo de lentes. Ajustando o tamanho deste buraco, é possível variar a quantidade de luz que atravessa o sistema de lentes [18]. O ajuste deste diafragma muda o ganho efetivo dos componentes óticos da cadeia de imagem e tem um importante efeito no desempenho do sistema fluoroscópico. Diminuindo este ganho, uma taxa maior de exposição é aplicada, resultando em menor ruído da imagem. Aumentando o ganho, reduz-se a taxa de exposição e diminuí-se a dose, porém com uma menor qualidade da imagem. f) Sistema de vídeo A função básica da câmara de vídeo é a de produzir um sinal eletrônico proporcional à quantidade de luz enviada pelo intensificador de imagem. As câmaras fotocondutoras consistem em uma camada fotocondutora (alvo), dentro de um tubo de vidro ao vácuo. A luz proveniente do intensificador de imagem, que incide no 20

21 alvo, produz uma mudança na condutividade desta camada. Esta mudança é detectada por um feixe de elétrons para gerar uma variação em um sinal de corrente ( A), que é amplificada, conduzida para um circuito de sincronização e processamento do sinal e apresentada como um sinal de vídeo (Figura 9). Alvo Tubo de vidro ao vácuo LUZ Feixe de elétrons Pre- Amplific. Processador de sinais Sinc. Sinal de vídeo 75 Figura 9. Diagrama esquemático de uma câmara fotocondutora. As câmaras de material semicondutor são constituídas por chips semicondutores sensíveis à luz (charged coupled devices, CCD). O chip contém vários milhares de sensores eletrônicos que reagem à luz, gerando um sinal que varia em função da quantidade de luz que cada um recebe. O sinal gerado pela câmara de vídeo é um sinal de tensão que varia em tempo e que é enviado até o monitor por meio de um processo de varredura que pode ser de 525 ou de linhas. Nos sistemas flat panel não há câmara de vídeo, visto que a imagem é adquirida diretamente através deste dispositivo. [2] 6.2. Sistemas com detecção digital A gravação de imagens observadas no monitor em tempo real pode ser feita convertendo o sinal de vídeo analógico produzido pela câmara de vídeo e armazenando-o na forma de dados digitalizados. A aquisição digital de dados permite a aplicação de diversas técnicas de processamento de imagem, como congelamento da última imagem, processamento da escala de cinzas, média temporal de imagens, intensificação de bordas, subtração digital de imagens em tempo real, assim como a realização de diversas medições de tamanhos de vasos 21

22 sanguíneos, volumes etc. Alternativamente, a digitalização pode ser realizada com dispositivos denominados dispositivos de acoplamento de carga (CCD), ou por captura direta dos raios X com um detector do tipo flat panel [15]. Os CCD foram introduzidos em meados de 1970, como microcircuitos de silício capazes de gravar imagens de luz visível [20]. O detector digital flat panel está baseado em arranjos de fotodiodos de silício amorfo e finos transistores (TFT), em combinação com cintiladores de CsI(Tl). Esta combinação é devido a que os transistores são mais sensíveis à luz do que aos raios X. Assim, o cintilador é usado para converter a energia do feixe de raios X incidente em luz, que irá atingir o detector TFT. Em fluoroscopia, devido a que não é requerido um ambiente de vácuo (porque não há ótica eletrônica associada), a cobertura do flat pannel pode ser da ordem de 1 mm de fibra de carbono, que traz uma melhoria na eficiência quântica de detecção em comparação com a eficiência dos intensificadores de imagem. Em salas de intervencionismo, a transição de intensificadores de imagem para flat panel é facilitada pelas vantagens que oferecem, tais como imagens sem distorção, excelente contraste, grande faixa dinâmica e alta sensibilidade aos raios X [15,21] Modos de operação em fluoroscopia De maneira geral, um equipamento intervencionista é capaz de trabalhar com faixas de tensões entre 50 e 125 kvp, controle automático de exposição e possibilidade de congelamento da última imagem adquirida fluoroscopicamente (LIH). O circuito de LIH consiste em um conversor analógico digital que converte o sinal de vídeo (fluoro) em uma imagem digital. Quando o pedal utilizado para emitir radiação por fluoroscopia é liberado, é gerado um sinal que faz com que a última imagem gerada pelos raios X seja capturada. Esta imagem é apresentada constantemente no monitor de vídeo até que o pedal fluoroscópico seja pressionado novamente. O congelamento da última imagem é um recurso útil, porque reduz a dose no paciente. É especialmente útil em instituições de treinamento de profissionais onde os residentes estão desenvolvendo suas habilidades com a fluoroscopia. Por outro 22

23 lado, o congelamento da imagem permite ao operador examinar a imagem o tempo necessário sem necessidade de radiação adicional [18]. Normalmente, os equipamentos intervencionistas dispõem de pelo menos três modos de magnificação (por exemplo 13, 17 e 23 cm); dois modos de imagem: fluoro (imagem em tempo real) e aquisição digital (cine), com diferentes freqüências de pulsos. A fluoroscopia contínua é a forma básica da fluoroscopia, que consiste na emissão contínua do feixe de raios X usando correntes entre 0,5 ma e 4 ma (dependendo da espessura do paciente). A câmara de vídeo apresenta a imagem a uma frequência de 30 imagens por segundo, de modo que cada imagem fluoroscópica requer 33 ms (1/30s). Qualquer movimento que aconteça dentro dos 33 ms de aquisição, gerará um borrão na imagem; no entanto, isto é razoável para a maioria dos procedimentos. Na fluoroscopia pulsada, o gerador produz uma série de curtos pulsos de raios X. Neste modo, na maioria dos equipamentos, tanto a freqüência (imagens/s), como a largura do pulso (tempo em ms) e a sua altura (ma) (Figuras 10 a e b) podem ser modificados. Figura 10. Esquema ilustrativo de frequências de pulsos. Em a), a altura dos pulsos (corrente, ma) é igual, porém a freqüência de pulsos (imagens/s) é maior na imagem inferior. Em b), a frequência de pulsos é a mesma nos dois casos, porém a largura dos pulsos (tempo, ms) e a altura dos pulsos (corrente, ma) são diferentes. 23

24 Como exercício, podemos comparar a fluoroscopia contínua de 33 ms de largura de pulso e 2 ma de altura de pulso com uma fluoroscopia pulsada de 30 imagens/s, porém com pulsos de 10 ms de largura e 6,6 ma. A mesma taxa de exposição estaria sendo proporcionada ao paciente (0,066 mas por imagem), mas na fluoroscopia pulsada o tempo de exposição seria menor (10 ms invés de 33ms), e isto reduziria o borrão na imagem proveniente do movimento do paciente. Assim, procedimentos fluoroscópicos com movimentos rápidos de objetos (p.e. posicionamento de cateteres em vasos altamente pulsantes), a fluoroscopia pulsada oferece melhor qualidade da imagem com a mesma taxa de dose. Durante muitos procedimentos fluoroscópicos, uma frequencia de 30 imagens/s não é necessária para realizar o trabalho. Por exemplo, uma angiografia de carótida, o processo de levar o cateter desde a artéria femoral até o arco aórtico não requer alta resolução temporal e talvez uma frequência de 7,5 imagens/s seria suficiente. Isto reduziria a dose durante esta parte do estudo a 25% (7,5/30). A fluoroscopia pulsada com taxas variáveis (normalmente 7,5, 15 e 30 imagens/s) permite ao operador reduzir a resolução temporal quando esta não é necessária, com a consequente redução da dose [18]. Praticamente todos os equipamentos fluoroscópicos oferecem a possibilidade de diferentes modos de taxa, denominados low, normal e high ou baixa taxa e alta taxa, ou fluoro e fluoro+. No modo de alta taxa, deve-se acionar um alarme sonoro durante a emissão da radiação. A menos que a alta taxa seja imprescindível (às vezes no caso de pacientes obesos), recomenda-se evitar ou minimizar seu uso, devido às altas doses ministradas aos pacientes e profissionais. Os sistemas fluoroscópicos apresentam excelente resolução temporal; no entanto, as imagens fluoroscópicas podem apresentar ruído. Para diminuir o ruído, o equipamento tem a opção de fazer a média de uma série de imagens ( frame averaging ). Este procedimento é realizado pelo equipamento mediante a digitalização das imagens fluoroscópicas, obtenção em tempo real da média destas imagens na memória do computador e imediata apresentação no monitor. Este procedimento de frame averaging também possibilita a redução da dose no paciente. 24

25 Um modo útil de operação utilizado em certos procedimentos intervencionistas é o chamado Road map. Resumidamente, o procedimento de road map consiste em gravar uma imagem durante a injeção de contraste (ou imagem subtraída) que será posteriormente apresentada no monitor sobreposta à imagem fluoroscópica que está sendo obtida em tempo real. Assim, o operador terá um mapa vascular sobre a imagem fluoroscópica e poderá angular o cateter de acordo com anatomia vascular do paciente. O road map é útil para introduzir cateteres através de vasos tortuosos [18] Parâmetros de imagem Resolução espacial A resolução espacial é uma propriedade que descreve a habilidade de um sistema de imagem de descrever objetos com precisão nas duas dimensões espaciais da imagem. Consiste na habilidade de um sistema de imagem de representar distintamente dois objetos na medida em que vão ficando menores e mais próximos um do outro. Quanto mais próximos eles estejam, com a imagem ainda os mostrando como objetos separados, melhor será a resolução espacial. A resolução espacial de modernos sistemas intensificadores varia entre 4 e 5 pares de linhas/mm, no modo 23cm. Nos modos de magnificação, os sistemas apresentam melhores resoluções; por exemplo, em um sistema fluoroscópico trabalhando no modo de 13cm podem ser alcançadas resoluções de até 7 pares de linhas/mm. Sistemas digitais como os de angiografia por subtração digital em geral apresentam resoluções menores [18] Resolução de contraste A capacidade para detectar um objeto de baixo contraste está fortemente relacionada a quanto ruído existe na imagem. Quando o nível de ruído diminui, o contraste do objeto melhora perceptivelmente. A habilidade de visibilizar objetos de baixo contraste é a essência da resolução de contraste. Uma melhor resolução de contraste significa que objetos mais sutis (tênues) podem ser vistos na imagem. A resolução de contraste está relacionada à razão sinal ruído (RSR). 25

26 A resolução de contraste em fluoroscopia é menor que a da radiografia, porque os baixos níveis de exposição produzem imagens com relativamente baixa relação sinal ruído. Geralmente, a resolução de contraste é medida subjetivamente utilizando objetos de teste que contêm detalhes de contraste, e observando-os sob fluoroscopia. A resolução de contraste aumenta quando se aumenta a taxa de dose, com a desvantagem de maior dose ao paciente. O uso de taxas de exposição consistentes com as necessidades do exame fluoroscópico é recomendado. Os sistemas fluoroscópicos permitem escolher diferentes taxas de doses no painel de comando, trazendo flexibilidade de paciente para paciente para ajustar o compromisso entre resolução de contraste e exposição do paciente [18] Resolução temporal A excelente resolução temporal da fluoroscopia é o seu ponto forte em comparação com a radiografia. O borrão (blurring) que ocorre no domínio espacial reduz a resolução espacial, e de forma similar um borrão no domínio do tempo pode reduzir a resolução temporal. O blurring no domínio do tempo é tipicamente chamado de lag. Lag implica que uma fração dos dados correspondentes à uma imagem são transportados para a próxima imagem. Câmaras de vídeo como as vidicom apresentam uma quantidade razoável de lag. Uma forma de diminuir o lag consiste em fazer a média temporal de várias imagens, permitindo uma melhor relação sinal ruído porque as contribuições dos fótons de raios X das várias imagens são combinadas em uma única imagem Salas intervencionistas Angiografia periférica Nestas salas, o sistema fluoroscópico é montado em um arco em C ou em U, que pode realizar movimentos de rotação e oblíquos, proporcionando flexibilidade para trabalhar com projeções em PA, laterais e oblíquas. Devido ao uso rotineiro de meio de contraste iodado, existem sistemas injetores de contraste dentro da sala. Para angiografia periférica, o diâmetro dos intensificadores de imagem varia de 30 cm a 26

27 40 cm. Para salas de neuroangiografia, geralmente são usados intensificadores de 30cm de diâmetro Cardiologia Nestas salas, sistemas fluoroscópicos com intensificadores de 23 cm de diâmetro são mais usados. Este menor tamanho permite maior inclinação na direção crâniocaudal, projeção típica em cardiologia intervencionista. Câmaras de cine (aquisição digital de imagens) são recursos obrigatórios nestas salas. Alguns sistemas para cateterização cardíaca são biplanares. No vídeo 2 [vídeo 2-estudo de pontes], observa-se uma etapa de um procedimento de estudo de pontes (angiografia de controle após cirurgia) realizada em uma sala adequada para cardiologia intervencionista. É possível observar o arco na projeção crânio-caudal e o momento do congelamento da última imagem no monitor. Também se nota na imagem do monitor que não foram utilizados filtros cardíacos para compensar o efeito de brilho intenso na imagem (canto superior direito no monitor). No vídeo 3 [vídeo 3-movimentos do arco] mostra-se a versatilidade de movimentação tanto do arco em C como da mesa durante um procedimento de cardiologia intervencionista Sistemas biplanares São sistemas com uma mesa, mas com dois arcos em C com a cadeia de imagem completa. Existem dois geradores, dois intensificadores de imagem e dois tubos de raios X. Os dois sistemas tubo de raios X-intensificador de imagem são usados simultaneamente para registrar as projeções anteroposterior e lateral, durante uma única injeção de contraste. A aquisição simultânea de duas projeções permite reduzir o volume do meio de contraste injetado no paciente. Durante a angiografia biplanar, a fluoroscopia pulsada emitida por cada tubo de raios X é alternada, de maneira que a radiação espalhada produzida por um plano de imagem não interfira na imagem do outro plano. Quando se deseja operar com um único sistema tubo de raios X-intensificador, o outro arco pode ser afastado da mesa de procedimentos [18]. 27

28 Na Figura 11 observamos um sistema biplanar, sendo operado durante um procedimento de controle de qualidade, onde é possível notar também o correto posicionamento do escudo protetor de vidro plumbífero, suspenso do teto. Figura 11. Sistema biplanar com escudo protetor suspenso do teto. 7. Programas de Garantia e Controle de Qualidade em radiologia intervencionista 7.1. O que e por que fazer controle de qualidade? As definições básicas sobre garantia e controle de qualidade em radiologia foram abordadas no capítulo de Radiologia Convencional. No entanto, é importante que o leitor revise alguns conceitos estudados anteriormente, voltando agora para os tópicos: a. Garantia de qualidade b. Controle de qualidade 28

29 c. Testes de estado d. Testes de aceitação e. Testes de constância Os equipamentos de radiologia intervencionista são consideravelmente mais complexos que os sistemas de radiografia convencional. São equipamentos de alto custo que precisam ser operados por profissionais que conheçam todas suas funções, para evitar danos, otimizar seu uso em termos de qualidade da imagem, doses e custos, assim como para identificar defeitos apresentados pelo equipamento na fase inicial de maneira a corrigir o mau funcionamento, prevenindo danos maiores. Por isso, deve-se dar atenção especial aos programas de garantia de qualidade, que incluam medidas de controle de qualidade e de doses em pacientes. Os procedimentos de controle de qualidade devem ser rigorosos, e seus resultados avaliados por profissionais idôneos que possam interpretar e conduzir ações de correção das falhas detectadas. A realização de testes de controle de qualidade exige um profundo conhecimento dos princípios físicos de funcionamento dos diferentes tipos de detectores, simuladores e outros instrumentos utilizados para tal fim. Para cada parâmetro a ser avaliado, instrumentação adequada deve ser utilizada, porque de outra maneira os resultados obtidos não serão representativos e, muito menos, confiáveis. Os procedimentos de controle de qualidade aplicados devem seguir protocolos padronizados de medição e as medições devem ser realizadas sempre nas mesmas condições, para possibilitar a comparação dos valores medidos ao longo do tempo para um determinado equipamento, assim como a comparação de resultados entre diferentes equipamentos intervencionistas Testes de constância no equipamento intervencionista Exatidão e reprodutibilidade da tensão (kvp) 29

30 Este teste tem como objetivo avaliar se a indicação da tensão do tubo no painel de controle do equipamento de raios X, para qualquer valor de corrente, está em conformidade com o valor medido, dentro dos padrões de desempenho aceitáveis. Consideram-se aceitáveis aqueles valores medidos que se encontram dentro de uma tolerância menor do que ± 10% para a discordância entre o kvp nominal e o registrado pelo medidor. Para realizar esta medição, utiliza-se um medidor de tensão de leitura direta colocado sob o feixe de radiação (Figura 12). Figura 12. Arranjo experimental para avaliar a exatidão e reprodutibilidade da tensão. A tensão aplicada ao tubo de raios X está relacionada à capacidade de penetração do feixe, à energia dos fótons que compõem o espectro. Ao aumentarmos a quilovoltagem aplicada, aumenta-se também a energia e a quantidade dos fótons que incidem no paciente. Uma variação na quilovoltagem terá efeito principalmente na qualidade da imagem. Aumentando a quilovoltagem aplicada, o espalhamento Compton aumenta (maior número de fótons espalhados) tornando a imagem radiográfica menos contrastada (maior número de tons de cinza). Uma diminuição na quilovoltagem resultaria em um menor espalhamento com uma melhoria da 30

31 qualidade da imagem. No entanto, para baixas energias, a absorção fotoelétrica (responsável pelo contraste-objeto) aumenta com a redução da energia dos fótons, o que traz como consequência o aumento na dose do paciente Rendimento do tubo de raios X O rendimento é definido como a quantidade de radiação (mr, mgy) medida em um ponto no centro do feixe de raios X a uma distância de 1 m do ponto focal para cada mas de elétrons que atravessam o tubo [17]. O rendimento expressa a habilidade do tubo de raios X para converter energia eletrônica em raios X. Medindo esta grandeza é possível também estimar a dose recebida pelo paciente. O kerma no ar livre no ar, por exemplo, pode ser calculado a partir do valor do rendimento. A medida da quantidade de raios X produzidos proporciona informações sobre a calibração do equipamento, condição do tubo de raios X e qualquer mudança na filtração do feixe. Baixos valores do rendimento indicam um desgaste do tubo de raios X ou do sistema como um todo. Altos valores no rendimento do equipamento sugerem erros na calibração do gerador de raios X: tanto por alto valor da tensão quanto corrente. Outra possível causa, pode ser a remoção da filtração do tubo. Assim, a comparação do rendimento entre um controle de qualidade e outro é uma importante ferramenta de checagem [22, 23]. Para calcular o rendimento, é necessário medir a taxa de kerma no ar com uma câmara de ionização adequada para tal fim (normalmente uma câmara de 6cc, tipo dedal) a certa distância do foco (Figura 13). Se o equipamento e o detector o permitem, a 1 m. Caso não seja possível, medir-se-á na distância possível, corrigindo depois as medições para a distância de 1 m. É conveniente calcular o valor do rendimento para vários valores de tensão, e sempre que possível, a 80 kv. Para cada valor de taxa de kerma no ar medido, deve registrar-se o valor correspondente de corrente para depois calcular o rendimento. 31

32 Figura 13. Arranjo experimental para medição da taxa de kerma no ar, com o objetivo de calcular o rendimento. Um baixo rendimento do tubo de raios X pode gerar dificuldades na realização dos procedimentos intervencionistas, devido a que haverá uma taxa menor de quantidade de fótons por unidade de corrente. Assim, a imagem pode ser de menor qualidade, requerendo maiores tempos de exposição, com o consequente aumento da dose ministrada ao paciente. Valores de rendimento excessivamente elevados podem levar à administração de altas doses de radiação ao paciente Camada semi-redutora A camada semirredutora (CSR) é definida como a espessura de material requerido para reduzir a intensidade de um feixe de raios X à metade do seu valor inicial. É uma medida indireta da energia dos fótons do feixe de raios X, de maneira que a habilidade de penetração ou a qualidade do feixe de raios X pode ser descrita pela camada semirredutora. A qualidade do feixe e, consequentemente, a CSR, vai mudando com a deposição do material do alvo na janela do tubo. [24]. Alguns protocolos recomendam medir a CSR [22] posicionando o tubo de raios X abaixo da mesa, colimando o feixe a um pequeno tamanho de campo para reduzir o espalhamento. O detector de radiação fica livre no ar, com uma distância de, no mínimo, 30 cm do atenuador de Al. A tensão deve ser de aproximadamente 80 kv colocando atenuadores a fim de que o controle automático de exposição atinja esse valor de tensão. O valor do kv e ma devem ser mantidos fixos. Uma técnica para 32

33 manter esses parâmetros constantes consiste em colocar atenuadores de Al entre o intensificador de imagem e o detector. Conforme as medições são realizadas, os filtros de Al são deslocados para a posição da mesa (isso faz com que a atenuação total seja sempre a mesma). A primeira medição é feita sem atenuador entre o tubo e o detector. Posteriormente, a espessura de Al vai aumentando colocando-se um a um os filtros de Al em cima da mesa, entre o tubo e o detector. A medida da taxa de exposição é registrada toda vez que se acrescenta um filtro de Al. Outros protocolos [25, 26, 27] não fazem especificações sobre o arranjo experimental para realizar as medições, mas recomendam valores aceitáveis de HVL. Na Figura 14 apresenta-se um arranjo experimental para medir a CSR, sem a interposição da mesa de exames. O valor da CSR é calculado de acordo com a mesma equação utilizada para radiologia convencional. Valores recomendados para a CSR são: para 80 kvp, > 2,3 mm Al para unidades com filtração adicional fixa [28, 25] e para 70 kvp, > 2,5 mm Al [26]. Recomenda-se realizar este teste anualmente. A camada semirredutora independe do tipo de magnificação utilizada. Também é importante realizar o teste para diferentes modos de taxas de fluoroscopia, pois alguns equipamentos automaticamente inserem filtros, de acordo com a técnica utilizada. Estes filtros têm o objetivo de diminuir a dose no paciente. A camada semirredutora está intimamente relacionada à filtração total do feixe de raios X. Como é sabido, na saída do feixe de raios X geralmente são colocados filtros de alumínio ou de cobre cuja função é a de remover os fótons de baixas energias que não contribuem para a formação da imagem, sendo absorvidos nas camadas superficiais da pele, que somente contribuem para o aumento da dose ministrada ao paciente. Um valor de CSR baixo sugere escassa filtração do feixe, com o consequente aumento da dose para o paciente. 33

34 Figura 14. Arranjo experimental para calcular a camada semi-redutora (CSR). Os filtros atenuadores de Al são colocados primeiro entre o intensificador de imagem e o detector, sendo transferidos um a um na medida em que as medições da taxa de kerma no ar vão sendo realizadas. No monitor podese controlar o posicionamento correto da câmara de ionização e a colimação ao tamanho desejado Determinação da taxa de kerma no ar de entrada na superfície A medida deste parâmetro é um importante indicador para avaliação da dose em unidades fluoroscópicas. Os resultados obtidos neste tipo de medida são fortemente dependentes do tipo de fantoma utilizado e da posição relativa do tubo de raios X [29]. A medida das taxas de dose garante que as taxas de exposição para tamanhos de pacientes e kv específicos terão níveis apropriados, de modo a otimizar o contraste da imagem enquanto se minimiza a exposição do paciente [25, 23]. Para fluoroscopia, a taxa de kerma no ar de entrada na superfície é medida utilizando fantomas de água ou blocos de PMMA. O detector (câmara de ionização) utilizado para medir este parâmetro deve ser sensível tanto à radiação direta quanto à espalhada, e deve estar calibrado nas qualidades de feixes de raios X utilizados em radiologia intervencionista. Um fantoma de água de 20 cm de espessura representa um adulto padrão. Pacientes de maior espessura podem ser simulados adicionando-se 10 cm de água. O equipamento fluoroscópico deve ser operado em condições de controle automático de brilho, tomando cuidado com ter certeza de que o controle automático está estabilizado antes de realizar cada medição. 34

35 As medições devem ser realizadas para todos os tamanhos de intensificador de imagem, taxas de dose e condições de controle automático de brilho que reflitam condições clínicas de uso. As distâncias foco-intensificador e foco-câmara, a tensão aplicada à corrente e qualquer filtração selecionada devem ser registradas para cada medição. As medições dependem das posições relativas entre o tubo de raios X, a câmara de ionização e o intensificador de imagem. O fantoma deve ser posicionado sobre a mesa de exame, deixando um espaço para colocar a câmara de ionização entre a mesa e o fantoma e em contato com este, no centro da sua superfície de entrada, para medir a taxa de kerma no ar. O espaço entre intensificador e a superfície de saída do fantoma deverá ser de 10 cm [30]. Com o colimador aberto, o fantoma deve ser irradiado e registradas as leituras do detector, assim como tensão e corrente do tubo e distâncias. A Figura 15 mostra o arranjo experimental para medir a taxa de kerma no ar de entrada na superfície, utilizando blocos de PMMA. Figura 15. Arranjo experimental para medir a taxa de kerma no ar de entrada na superfície. Recomenda-se realizar este teste anualmente ou quando houver alguma mudança no sistema. Na Tabela 1 são apresentados alguns valores de referência 35

36 internacionais, para taxa de kerma no ar na entrada do paciente para fluoroscopia, para diferentes modos de operação [31]. Tabela 1. Valores de referência para a taxa de dose na entrada do paciente [31]. Organização Modo fluoroscopia Taxa de dose na entrada do paciente (mgy/min) IAEA Normal 25 IAEA Alto 100 FDA Normal 50 Reino Unido Normal / Alto 100* AAPM Normal 65 *Não deve exceder 50 mgy/min. A taxa de kerma no ar é um indicador da quantidade de radiação emitida pelo tubo de raios X por unidade de tempo. Devido a que em radiologia intervencionista os tempos de irradiação são longos quando comparados com os da radiologia convencional, é importante observar o valor da taxa de kerma no ar de entrada na superfície que o equipamento proporciona, já que este valor terá uma significativa influencia na dose ministrada. É claro que altas taxas também produzem melhores imagens. No entanto, um compromisso entre dose e qualidade da imagem deve ser sempre considerado. Certamente, altas taxas de kerma aplicadas durante longos tempos de exposição, aumentam a probabilidade de indução de efeitos nocivos Determinação da taxa de kerma no ar na entrada do intensificador de imagem A medida de taxa de kerma na entrada do intensificador de imagem é geralmente utilizada como indicador da sensibilidade do sistema de imagem fluoroscópica sob controle automático de exposição [22]. O arranjo experimental e as condições de medição são as mesmas que para a determinação da taxa de kerma no ar de entrada na superfície (Figura 15). A 36

37 diferença radical é em que a câmara de ionização será agora colocada em contato com a superfície do intensificador de imagem, para medir a taxa de kerma neste ponto. Os valores de referência para taxa de dose na entrada do intensificador de imagem são estabelecidos pelo fabricante. Em geral, em equipamentos dedicados a cardiologia intervencionista, para um tamanho de intensificador igual a 23 cm de diâmetro, operando em fluoroscopia contínua ou pulsada (30 pulsos por segundo, modo taxa de dose normal ou médio), a taxa de dose na entrada do intensificador deve estar entre 0,75 e 1,0 Gy/segundo. Para o modo aquisição digital (cine), o valor deste parâmetro deve estar entre 0,1 e 0,2 Gy/imagem [22]. Outros protocolos [25] estabelecem que, para o modo cine, este valor deve estar entre 0,5 e 2 Gy/imagem, dependendo do tamanho do intensificador e da qualidade da imagem requerida. Sistemas angiográficos necessitam de uma maior taxa para redução do ruído na imagem Colimação e centralização do campo de irradiação O objetivo do teste de colimação do feixe de raios X é verificar se o tamanho do campo de irradiação limita-se ao tamanho do intensificador de imagem, visando garantir que a região do paciente exposta corresponda à região que aparece na imagem [22]. Para realizar o teste, coloca-se um filme radiográfico na entrada do intensificador de imagem e se faz uma exposição (Figura 16). O tamanho da imagem produzida deve coincidir, dentro dos limites estabelecidos, com o tamanho nominal do intensificador de imagem. Para radiologia intervencionista, pelo menos 80% do campo de radiação deve cobrir a superfície efetiva do receptor de imagem; no entanto, não poderá exceder em mais de 2 cm os limites da superfície efetiva do receptor de imagem [32]. 37

38 Figura 16. Arranjo experimental para o teste de colimação e centralização do campo. Como a distância entre o ponto focal e o intensificador de imagem é ajustável, recomenda-se que as bordas do colimador sejam automaticamente ajustadas de acordo com o tamanho correto do intensificador de imagem para a distância focointensificador de imagem. Para a realização deste teste, a metodologia sugerida é que sejam colocados objetos e estes sejam trazidos a uma distância bem próxima ao tubo. Os colimadores devem ter a maior abertura possível. Neste caso, os objetos devem ser visualizados para todas as distâncias selecionadas [23]. A redução do tamanho de campo é um importante método de controle da radiação. Quanto menor o tamanho de campo (área mais colimada), a dose no paciente será menor devido ao menor volume irradiado. Consequentemente, haverá uma diminuição da radiação espalhada, fato relevante na radiologia intervencionista, onde diversos profissionais estão posicionados ao redor do paciente. Por outro lado, se o campo de irradiação não está centralizado, regiões do paciente que não aprecem na imagem serão expostas desnecessariamente durante o procedimento Resolução em baixo e alto contraste e distorção A avaliação destes parâmetros é realizada utilizando objetos de teste especificamente desenvolvidos para tais fins. Os objetos de teste mais utilizados são os objetos de Leeds [33] (Figura 17). A proposta fundamental dos objetos de teste 38

39 de Leeds é possibilitar a obtenção quantitativa do desempenho da imagem produzida pelo equipamento. As condições de medição devem ser mantidas cada vez que se realize a avaliação destes parâmetros, de modo que qualquer degradação no desempenho da imagem poderá ser detectada e quantificada. Não é recomendado o uso do objeto de teste para intercomparação entre diferentes modelos de equipamentos de raios X fluoroscópicos. Figura 17. Imagem do objeto de Leeds que permite avaliar a resolução de alto contraste (grupos de pares de linhas dispostos no centro do objeto) e de baixo contraste (círculos de diferentes intensidades, distribuídos na periferia do objeto). O limite de resolução espacial (alto contraste) de um sistema de imagem é definido como a máxima frequência espacial da unidade de contraste (preto e branco) que pode ser detectada visualmente [33]. O limite da resolução espacial é afetado pelo ruído da imagem; portanto, é necessário realizar as medições sob condições de ruído minimizadas. Em sistemas fluoroscópicos, esta condição pode ser alcançada operando o sistema a altas taxas de dose. É recomendado que seja o mesmo observador quem realize o teste. A capacidade de um sistema de raios X gerar uma imagem com detalhes de baixo contraste depende do ruído e da perda de contraste do intensificador de imagem. A Tabela.2 estabelece os valores recomendados de resolução de alto contraste, de acordo com o tamanho do intensificador de imagem [23]. 39

40 Tabela 2. Valores recomendados de resolução de alto contraste de acordo com o tamanho do intensificador de imagem [33]. Tamanho do intensificador de imagem (cm) Resolução (pares de linha/mm) 30/35 1,0 22,5/25 1,25 15/17,5 1,6 Para determinação da resolução de baixo contraste, um grupo de detalhes com escala de contraste decrescente é utilizado, e a medida consiste na determinação do disco que está no limiar de visualização. Para realização das medições, o objeto de teste deve ser colocado em contato com a entrada do intensificador. O teste deve ser feito usando baixa tensão no tubo (40 60 kvp), de forma a obter o máximo contraste do objeto. Uma alta taxa deve ser utilizada para suprimir o ruído da imagem; porém, é preciso que seja colocado um atenuador para assegurar o endurecimento do feixe [33]. Na Figura 18 mostram-se as diferentes qualidades de imagem obtidas em dois monitores de uma mesma sala, utilizando o objeto de teste para avaliação da resolução de alto e baixo contraste. A distorção geométrica tem três causas: um efeito inerente devido à curvatura do intensificador de imagem, outro efeito dependente da abertura do acoplamento ótico e possível contribuição da não linearidade do escaneamento do monitor e outro devido à existência de um campo magnético no ambiente. Este último produz um tipo de distorção denominada distorção em S. 40

41 Figura 18. Comparação das imagens do objeto de teste para avaliação da resolução de contraste, observada em dois monitores de uma mesma sala. Um exemplo de objeto de teste que avalia a distorção é o objeto de teste M1 da série de Leeds, cuja imagem é mostrada na Figura 19. Consiste em uma malha quadrada de arame, com espaçamento de 20 mm e os quadrados dos diâmetros com marcações a cada 10 mm [33]. A sua geometria retangular visa avaliar a distorção geométrica global e efeito do campo magnético ambiental. A distorção integral máxima tolerável é de 10%. 41

42 Figura 19. Representação do objeto M1 e medições para calcular a distorção. A avaliação da distorção é significativa apenas para sistemas que utilizam intensificador de imagem. Nos modernos sistemas digitais, como o sistema flat panel, não há praticamente distorção, uma vez que não existem problemas de curvatura do sistema receptor de imagem e nem uso de acoplamento ótico. Conhecer o limite de resolução, tanto espacial quanto de baixo contraste, de um sistema intervencionista é de fundamental importância para que os profissionais que operam o equipamento estejam cientes dos tamanhos mínimos e dos níveis de contraste de objetos que poderão ser visibilizados durante os procedimentos. Sistemas de imagem convencionais que apresentam uma distorção geométrica fora das tolerâncias aceitáveis podem comprometer avaliações de tamanhos e formas de órgãos ou estruturas que são irradiadas e observadas (em tempo real ou em imagens gravadas) durante o procedimento intervencionista Condições dos monitores Nas salas de radiologia intervencionista são utilizados vários monitores para visibilizar as imagens que estão sendo adquiridas em tempo real, assim como as imagens gravadas de cine. Estas imagens podem ser observadas no momento de realização do procedimento, ou posteriormente para análise e elaboração de laudos, por exemplo. A qualidade da imagem, então, é um aspecto crítico em radiologia intervencionista. Assim, todos os monitores deveriam apresentar a mesma 42

43 qualidade, e a melhor qualidade possível dentro do compromisso de manter a dose em um nível razoável. Antes de serem disponibilizados para uso, os monitores devem passar por testes de aceitação, nos quais se verifica se parâmetros referentes à exibição de uma imagem de qualidade estão adequados. Além disso, avaliações periódicas de todos os dispositivos se fazem necessárias para evitar que problemas decorrentes do uso não impliquem em perda de informações diagnósticas na imagem. Com esse propósito, foi desenvolvida pela American Association of Physicists in Medicine (AAPM) [34] uma série de procedimentos para avaliação da qualidade da imagem em dispositivos monitores, a partir de padrões que simulam a imagem de objetos de teste. De forma geral, esses padrões são divididos em seis categorias, a saber: múltiplos propósitos (TG18-QC), luminância, resolução, ruído, glare 2 e padrões anatômicos. Podem ser utilizados tanto para avaliação de monitores com tecnologia Liquid Crystal Displays (LCD) ou Cathod-Ray Tube (CRT), sendo que, alguns testes possuem valores limites diferentes para cada uma dessas tecnologias. Na Figura 20 mostra-se, como exemplo, o padrão TG18-QC, que consiste em um teste cujo objetivo é assegurar a consistência e integridade da imagem apresentada, avaliando os seguintes parâmetros: qualidade geral da imagem, presença de artefatos, distorção geométrica, luminância, contraste, reflexão e ruído e resolução. 2 O termo glare é utilizado para descrever o espalhamento difuso da luz em monitores, o que induz a uma luminância que vela a imagem. Veiling Glare é diferente de reflexão, que seria uma resposta do monitor às condições de luz ambiente incidente, enquanto glare é uma propriedade interna do monitor. Em monitores LCD, normalmente o glare é notado ao redor de caracteres brilhantes em um fundo escuro. 43

44 Figura 20. Imagem do objeto TG18-QC. A visibilização da imagem é o último passo da cadeia de formação da imagem; no entanto, provavelmente seja a mais importante. Sem uma adequada visibilidade da imagem, o andamento do procedimento torna-se mais complexo e demorado pela dificuldade de observação (imagem em tempo real) e a avaliação posterior de patologias ou de resultados terapêuticos fica comprometida (imagem gravada) Tempo acumulado em fluoroscopia Este teste tem como objetivo verificar que o tempo de exposição está sendo efetivamente apresentado no painel de comando do equipamento durante a realização do procedimento, além de verificar sua exatidão. É realizado de maneira muito simples, irradiando um objeto qualquer (um fantoma com água, por exemplo) e verificando com um cronômetro se o tempo indicado (nominal) no painel de comando coincide com o tempo medido com o cronômetro. A tolerância estabelecida pela Portaria 453/98 do Ministério da Saúde [35] é de 10%, facilmente cumprida pelos equipamentos intervencionistas, devido aos longos tempos de exposição comumente utilizados, a menos que o indicador do tempo não exista ou não esteja funcionando; nesse caso, a incerteza seria de 100%. Também deverá verificar-se que o alarme sonoro é acionado pelo equipamento após 5 minutos de tempo acumulado de fluoroscopia. 44

45 O tempo acumulado de fluoroscopia é um dos principais indicativos da otimização da prática intervencionista. De forma prática, pode-se afirmar que quanto maior o tempo de fluoroscopia, maior será a dose no paciente. Por outro lado, os profissionais presentes na sala durante o procedimento também são irradiados à proporção do tempo devido à contribuição da radiação espalhada. Sem a otimização da prática, no que se refere ao tempo de fluoroscopia, o tubo terá maior desgaste (quando são utilizados sistematicamente longos tempos de exposição, situação não otimizada), que em ultima instância também contribuirá para o aumento da dose no paciente e nos profissionais. Por estas razões, faz-se necessário que o tempo de exposição seja um parâmetro corretamente calibrado nos equipamentos intervencionistas Mínima distância foco-pele de operação Todos os sistemas intervencionistas possuem um elemento protetor sobre o sistema tubo de raios X-colimadores-filtros (Figura 21), cujo objetivo, além da proteção destes componentes, é o de impedir que a distância foco-pele seja inferior a 38 cm. Com uma trena verificar-se-á se a distância foco-mesa é maior do que o valor recomendado. O foco normalmente está indicado com um ponto vermelho na parte externa do tubo de raios X. Figura 21. Protetor sendo colocado cobrindo o sistema de colimação do equipamento de raios X. 45

46 8. Riscos biológicos em radiologia intervencionista Quando a radiação emitida pelo tubo de raios X incide no paciente (Figura 22.A), se produz uma interação com os órgãos e tecidos de maneira que uma parte desta radiação é absorvida e outra parte é transmitida. Os processos físicos de interação da radiação com a matéria, que são predominantes para as faixas de energia que intervêm em radiodiagnóstico, denominam-se efeito fotoelétrico e espalhamento Compton. De uma maneira muito elementar, podemos dizer que o processo fotoelétrico é responsável pela absorção dos fótons de raios X dentro do tecido, evitando que o fóton atinja o receptor de imagem (Figura 22.B). Esta radiação contribui para a dose no paciente. No espalhamento Compton, os fótons de raios X incidentes nos tecidos do paciente são desviados da sua trajetória original, gerando radiação espalhada tanto no sistema de registro de imagem como nos indivíduos posicionados ao redor do paciente (normalmente o profissional que realiza o procedimento) (Figura 22.C). Esta radiação espalhada pelo paciente ou por outros objetos posicionados na direção do feixe incidente é a que contribui para a dose nos profissionais. A intensidade da radiação espalhada diminui com o inverso do quadrado da distância ao meio espalhador. Isto é, a intensidade da radiação a uma distância de dois metros do meio espalhador será igual à quarta parte da intensidade da radiação (quatro vezes menos) em um ponto situado a um metro de distância deste (metade da distância). 46

47 Figura 22. Irradiação do paciente (A) e interação da radiação com os tecidos internos. B) situação ideal, sem espalhamento; C) situação real, o paciente é um meio espalhador da radiação. As altas doses ministradas nos procedimentos intervencionistas, se não conhecidas e otimizadas, podem apresentar riscos potenciais significativos de efeitos estocásticos e determinísticos em pacientes e profissionais. Estas lesões não aparecem imediatamente, pelo que o médico não pode perceber danos ao observar o paciente imediatamente após o exame. Existem diversos relatos na literatura científica sobre efeitos determinísticos (reações tissulares) provocados pela radiação em radiologia intervencionista [36, 37]. Além das lesões em pacientes, têm sido observados casos de catarata e sérios danos nas mãos dos médicos que realizam os exames [1]. A maioria destes danos é evitável, e todos os danos graves são evitáveis. É fundamental que a equipe médica conheça e aceite a idéia da existência de riscos inerentes à prática, tanto para o paciente quanto para os profissionais. A partir daí, conhecer o equipamento intervencionista, suas facilidades e limitações, assim como os mecanismos de proteção radiológica para o profissional e o paciente, passam a ser ferramentas de trabalho habituais. O cristalino é altamente radiossensível. Por exemplo, para gerar uma opacidade detectável em uma exposição única em um curto intervalo de tempo são necessários entre 0,5 e 2 Gy ou uma taxa maior que 0,1 Gy/ano se a exposição é fracionada ao longo de muitos anos. A coagulação das proteínas ocorre com doses maiores que 2 47