Receptores Radiográficos Na radiografia convencional o receptor radiográfico consiste de um filme em contato com uma ou duas telas intensificadoras (figuras seguintes). As telas intensificadoras são folhas plásticas finas contendo material fluorescente. O conjunto tela-filme é montado dentro de um cassete. A principal função das telas é reduzir a necessidade de raios X incidindo sobre o paciente (cerca de 100 vezes). O filme radiográfico é muito mais sensível à luz do que aos raios X. 1 Sensibilidade à Exposição 2 1
Receptor Radiográfico 3 Limites O benefício gerado pelo uso da tela tem um limite, pois, uma quantidade grande de material fluorescente em contato com o filme provoca uma diminuição na definição da imagem. Existem diversos tipos de telas intensificadoras de uso clínico. A escolha de uma tela dependerá da exposição que se espera que o paciente receba e também da necessidade de observar detalhes na imagem. 4 2
Conversão de Energia dos RX Maior Dose Menor Dose O processo que transforma a energia dos raios X em fótons de luz que ocorre na tela intensificadora é mostrado na figura. 5 Telas Intensificadoras O receptor de imagens mais usados em radiografia convencional é composto por duas telas intensificadoras em contato com cada uma das faces de um filme de dupla emulsão. O uso de duas telas diminui ainda mais a necessidade de exposição do paciente, pois aumenta a absorção de raios X e, portanto a sensibilidade do receptor. Em alguns procedimentos tais como mamografia, em que é preciso visualizar detalhes pequenos, utiliza-se apenas uma tela e um filme com emulsão em apenas uma das faces, em conseqüência as exposições em mamografia são bem maiores. 6 3
Filme com telas (ecrans( ecrans) Seção de um típico conjunto filme/tela/casset e contendo filme de emulsão dupla e duas telas intensificadoras 7 Tipos de Telas Tungstanato de cálcio (CaWO 4 ) até ~1970. Atualmente são utilizadas telas de terras raras (itrío, bário, lantânio, gadolínio, tungstênio). São mais "rápidas", pois têm maior eficiência de conversão. Oxisulfato de gadolíneo (Gd 2 O 2 S) emite principalmente luz verde; oxibrometo de lantânio (LaOBr) e tungstanato de cálcio (CaWO 4 ) emitem principalmente luz azul. A luz emitida pelo filme, isto é, seu comprimento de onda, ou cor, e a sensibilidade do filme devem ser ajustados (casamento espectral). 8 4
Função das Telas As Telas intensificadoras absorvem fótons de raios tem muitos fótons visíveis, que atingem o filme. Aumento da eficiência, diminuem a mas para uma dada tempo de exposição, poupando o tubo de raios Fator de intensificação (30 a 50), dependem de: Eficiência de absorçã o: percentagem dos fótons de Eficiência de conversão: quant os fótons são produzidos 9 Função das Telas Intensificadoras Absorção de raios X: a tela ideal absorveria 100% dos raios X que passaram pelo paciente para transformá-la em imagem. Uma tela real tem eficiência de 20% a 90%, que é determinada pelo material que a constitui, sua espessura e a energia dos fótons. Produção de Luz: a tela intensificadora é um conversor de energia. A eficiência dessa conversão, que representa a capacidade da tela de transformar raios X em luz, é 5% a 20%, e depende do material fluorescente da tela. 10 5
Função das Telas... Redução da Exposição: o filme de raios X é muito mais sensível à luz do que aos próprios raios X. Filmes radiográficos tem uma sensibilidade à exposição aos raios X de 50mR a 150mR. Com o uso de uma tela acoplada ao filme, a sensibilidade passa para a faixa de 0,1mR a 10mR, dependendo do tipo de filme e de tela. 11 Velocidade das Telas A velocidade de uma combinação filme/tela é inversamente relacionada à exposição (1/R). Velocidades variam de 50 a 800 unidades relativas ao padrão de tungstanato de cálcio (100). A velocidade aumenta aumentando-se a espessura e as eficiências de absorcão e de conversão da tela. Tanto o filme quanto a tela têm que ser especificados ao mencionar-se a velocidade de uma combinação. Telas rápidas são mais grossas e têm menor resolução devido ao aumento do espalhamento da radiação dentro da própria tela antes de atingir o filme. Usadas para exames do abdômen. 12 6
Telas Rápidas e Telas Lentas Telas rápidas são mais grossas e têm menor resolução devido ao aumento do espalhamento da radiação dentro da própria tela antes de atingir o filme. Usadas para exames do abdômen. Telas de detalhamento são mais finas, lentas mas tem melhor resolução espacial. Usadas para exame das extremidades. Ruído: Flutuações aleatórias da densidade do filme em torno de um valor médio após uma exposição uniforme. 13 Velocidade x Ruído 14 7
Velocidade da Tela x Ruído (1) ) Um filme de emulsão única e tela com eficiência de absorção de 50% (2) Uma tela com uma maior eficiência de conversão produz mais fótons de luz para cada fóton de raio-x adquirido e a dose diminui. A imagem resultante tem mais ruído porque um número menor de raios-x é utilizado para produzir o mesmo escurecimento do filme. (3) Uma tela mais grossa tem uma maior eficiência de absorção, pára um número maior dos fótons incidentes, e reduz a dose. O ruído não aumenta porque o mesmo número de raios-x absorvidos é utilizado para produzir a imagem. 15 Sensibilidade do Receptor A sensibilidade de um receptor, combinação telafilme, é expressa em termos da exposição necessária para produzir uma densidade ótica no filme de valor 1 (um) acima do nível de contraste base+fog. Os fabricantes, em geral não fornecem o valor da sensibilidade dos seus receptores. Eles fornecem ao invés disso, valores da velocidade tais como 100, 200, 400, etc. Esta escala de velocidades compara as exposições relativas dentre os diferentes tipos de receptores. 16 8
Sensibilidade / Velocidade A relação entre a sensibilidade à exposição (em mr) e a velocidade de um receptor é dada por: Sensibilidade (mr) = 128 / Velocidade Por exemplo, em receptor que tenha velocidade 100, requer uma exposição igual a 1,28 mr (resultado de 128 : 100) para produzir uma densidade no filme de valor unitário. 17 Tabela Radiográfica Relação entre velocidade do filme e sua sensibilidade (em mr) Velocidade Sensibilidade (mr) 1200 0,10 800 0,16 400 0,32 200 0,64 100 1,28 50 2,56 25 5,00 12 10,00 18 9
Sensibilidade Em geral a velocidade do receptor é determinada pelo fabricante. A velocidade efetiva varia com o kv p e com as condições de processamento. Cada uma das substâncias fluorescentes que compõem as telas intensificadoras ( tungstato de cálcio, sulfato de bário e chumbo, etc) emite uma cor de luz (ou comprimento de onda) característica. A luz das telas é produzida nas cores do espectro de luz visível, ou azul ou verde. 19 Importância A importância disso é que uma tela deve ser usada junto com um filme que seja sensível à luz que emite, pois, caso contrário, a sensibilidade do receptor seria drasticamente reduzida. Alguns filmes são sensíveis à luz azul, outros (os ortocromáticos) sensíveis apenas à luz verde. 20 10
Espessura da Tela Ao escolher-se uma tela intensificadora, deve-se analisar a quantidade de exposição associada e a qualidade da imagem necessária à técnica de Radiodiagnóstico. As telas finas absorvem menos raios X que as espessas. As telas espessas necessitam de menos raios X para impressionar o filme radiográfico, porém, diminuem a definição da imagem (Fig. Anterior) 21 Efeitos da Espessura da Tela na Definição da Imagem 22 11
Energia dos Fótons Como a sensibilidade da tela intensificadora muda com a variação do kv p, é preciso verificar se as tabelas que fornecem ao operador os valores de kv p e mas estão associadas ao tipo de tela utilizada. Os equipamentos que contam com o dispositivo AEC, também devem ser ajustados para o tipo de tela. 23 Definição da Imagem O efeito deletério gerado pela tela que mais prejudica a qualidade da imagem é a redução da definição. Suponha que é preciso radiografar um pequeno objeto, por exemplo, uma microcalcificação. Os fótons de raios X, ao passarem pelo pequeno objeto, são absorvidos pela tela produzindo luz ao longo do caminho perpendicular em relação à superfície do receptor. Antes de sua saída da tela, o facho de luz gerado pelos raios X que passaram pelo objeto, alargase, como ilustrado. 24 12
Perada de Definição A imagem clara do objeto que aparece na superfície da tela intensificadora será de baixa definição devido à divergência da luz da tela. O grau de perda de definição, está intimamente relacionado com a espessura e a transparência da tela intensificadora. As telas que permitem uma boa visibilidade de detalhes geralmente têm sensibilidade baixa, portanto necessitam de maiores quantidades de raios X. Telas de sensibilidade alta (velocidade alta) não são indicadas quando se pretende obter uma boa visibilidade de detalhes pequenos. 25 Telas Disponíveis As telas intensificadoras disponíveis no mercado quase sempre são identificadas por nomes comerciais, e não por suas características técnicas. Alguns desses nomes são: 1 - mamografia; 2 - observação de detalhes; 3 - velocidade normal; 4 - velocidade média; e 5 - velocidade alta (ou sensibilidade alta). 26 13
Contato Tela-Filme Se o filme radiográfico e a tela intensificadora não estiverem em perfeito contato um com o outro, a luz divergirá, como mostrado na figura, ocasionando perda de definição. Isto ocorre quando um cassete está defeituoso e não aplica uma pressão suficiente sobre toda a área do filme. Este efeito geralmente é localizado, ou seja, aparece apenas na área onde o contato tela-filme não é bom. Há acessórios de controle da qualidade através dos quais é possível testar o contato tela-filme. 27 Crossover O efeito crossover ocorre quando a emulsão não absorve completamente a luz proveniente da tela intensificadora. A luz não absorvida pela emulsão pode passar através da base do filme (material plástico semitransparente usado como suporte estrutural) e atingir o outro lado, ande também há emulsão. Como a luz passa através da base do filme, ela divergirá deteriorando a definição da imagem, como mostra a figura. Os receptores mais modernos têm absorvedores de luz entre a emulsão e a base do filme de forma a minimizar a ocorrência do crossover. 28 14
Soluções para o Efeito Crossover utilizar absorvedores que retenham eficientemente a cor da luz (comprimento de onda) emitida pela tela; criar uma emulsão fotográfica com maior poder de absorção de luz e que reduza a quantidade de luz que atravessa e atinge a emulsão lado oposto. 29 Reflexão Interna É da natureza da luz sofrer reflexão ao atravessar uma interface entre meios translúcidos diferentes através dos quais ela se propaga. Ocorrem reflexões entre todas as interfaces existentes entre a emulsão, base do filme, telas intensificadoras e superfícies do cassete. Os filmes contêm emulsão apenas de um lado da base, tem o lado oposto recoberto por um absorvedor de luz para minimizar mais esta fonte de perda de definição. 30 15
Artefatos As telas intensificadoras podem ser uma importante fonte de artefatos que aparecem na imagem final, se não forem bem conservadas. Os artefatos podem ser produzidos por arranhões, sujeira ou objetos como cabelo, poeira, cinzas de cigarro na superfície da tela. As telas intensificadoras devem ser limpas periodicamente de acordo com as instrução do fabricante. 31 Processo Fotográfico e Sensibilidade do Filme A maioria das imagens médicas é registrada em filmes radiográficos. A componente ativa do filme é uma emulsão composta por cristais sensíveis à radiação que recobre uma base constituída de material plástico transparente. A produção de uma imagem é realizada em duas etapas: primeira etapa: exposição do filme à radiação (raios X e principalmente luz) quando ocorre ativação chamada de imagem latente. segunda etapa: processamento do filme através de diversas soluções químicas, que juntas, convertem a imagem latente em imagem visível com diferentes densidades óticas (tons de cinza) 32 16
O Filme Radiográfico O filme radiográfico desempenha uma série de funções no processo de formação da imagem médica. O conhecimento dessas funções e de como elas são afetadas pelas características dos diferentes tipos de filmes, permite a seleção de filmes para um procedimento clínico específico e também auxilia na aplicação correta das técnicas. Registro da Imagem O filme é um conversor de imagens. Ele converte a radiação, principalmente luz, em diversos tons de cinza. Uma importante característica do filme é que ele registra a imagem. 33 Imagens Médicas Uma exposição de frações de segundo pode criar uma imagem permanente. A quantidade de exposição necessária para tal depende da sensibilidade ou velocidade do filme. A maioria das imagens médicas é registrada em forma de transparência, possibilitando sua observação através de um negatoscópio. O aspecto geral e a qualidade da imagem radiográfica depende de uma combinação de fatores tais como, as características do filme usado, a maneira como ele foi exposto e as condições de processamento. 34 17
Preservação da Imagem Médica Após o processamento do filme, a imagem formada é definitiva e não pode ser modificada. Por isto, todos os fatores associados à sua produção devem ser ajustados de forma a produzir uma ótima qualidade de imagem. Preservação da Imagem Médica A grande vantagem de se preservar a imagem médica através do filme radiográfico é que seu tempo de vida médio pode ser de muitos anos, se o filme for bem processado. Os filmes radiográficos continuam um importante papel no Radiodiagnóstico, entretanto, devido à suas limitações, a tendência é a substituição gradual do filme pela imagem digital ( $$$). 35 Densidade Óptica A densidade ótica é o grau de enegrecimento ou opacidade de um filme radiográfico que tem uma base transparente. Ela é produzida pela exposição do filme aos raios X e pelo processamento químico. Uma imagem radiográfica contém áreas de diferentes densidades óticas visualizadas em tons de cinza. Penetração da Luz São atribuídos à densidade ótica, valores numéricos associados à quantidade de luz que consegue atravessar o filme. 36 18
Penetração da Luz Uma parte clara do filme que permite a passagem de 100%da luz pelo filme tem densidade ótica de valor 0 (zero). A densidade mínima dos filmes, na realidade, recai na faixa de 0,1 a 0,2 unidades de densidade. Isto se deve à densidade da base somada à densidade do fog. Essa densidade é devida à opacidade do plástico, que na verdade é semitransparente e serve de suporte para a emulsão. O fog, é devido a qualquer enegrecimento no filme que não esteja associado à exposição direta do receptor aos raios X ou à luz da tela intensificadora. 37 Densidade Óptica Cada unidade de densidade diminui a penetração da luz por um fator de 10. Uma área do filme que tenha densidade ótica de valor unitário permite a passagem de 10% da luz incidente, que, no negatoscópio, aparece como um tom cinza médio. Uma área com densidade igual a 2, permite a passagem de 10% de 10% (ou 1%) da luz. Através de um negatoscópio normal, é possível visualizar áreas do filme com densidades pouco acima de 2. 38 19
Densidade Óptica Conforme aumenta-se a exposição em uma área da imagem, o grau de enegrecimento (ou densidade óptica) desta área também aumenta. 39 Densidades dos Filmes A densidade de valor 3 corresponde à penetração de 0,1% (10% de 10% de 10%) da luz. Áreas com densidade igual a 3, aparecem opacas quando iluminada por um negatoscópio comum. Entretanto, é possível enxergar objeto através dessas áreas fazendo uso de um negatoscópio com luz mais intensa. Filmes radiográficos podem ter valores de densidade ótica igual a, no máximo, 3 unidades (ou D máx =3). Mas esse valor máximo possível de ser produzido em um filme radiográfico específico depende de suas características e condições de processamento. 40 20
Medidas da Densidade Óptica Os valores das densidades são medidos com um aparelho chamado densitômetro. Uma fonte de luz emite um pequeno feixe de luz que passa da área a ser medida. Do outro lado do filme, em sensor de luz (célula fotovoltaica) converte a luz transmitida através do filme em sinal elétrico. Um circuito especial realiza uma conversão logarítmica do sinal e a exibe em Densitômetro unidades de densidade. 41 Estruturas dos Filmes Um filme de radiografia convencional é constituído de uma base de poliéster transparente de aproximadamente de 150 µm de espessura, com as duas faces recobertas por uma emulsão sensível aos raios X com espessura de 10 µm em cada face. Os filmes usados em câmaras de fotografia e em mamografia têm emulsão em apenas uma das faces. 42 21
Fotosensibilidade Fotosensibilidade é a capacidade que alguns materiais possuem de alterar-se mediante uma exposição à irradiação luminosa. Exemplos bastante conhecidos são o bronzeamento da nossa pele quando exposta ao sol, o enegrecimento da prata, o esmaecimento da cor dos tecidos das cortinas depois de longo tempo de uso e a fotossíntese das plantas. Os materiais fotográficos, de maneira geral, são constituídos por um composto fotossensível - que enegrece quando exposto à luz - à base de haletos de prata. Esses haletos, associados a uma gelatina animal, formam o que conhecemos por emulsão fotográfica. 43 Emulsão Fotográfica A emulsão é a componente ativa do filme na qual a imagem é formada. Ela consiste de pequenos cristais de haletos de prata suspensos em gelatina. São haletos os compostos químicos que contenham um ou mais átomos de um elemento do grupo dos halogênios da tabela periódica (F, Cl, Br ou As). A gelatina provê aos cristais de prata, sustentação, separação e proteção. Dentre os diferentes tipos de cristais, o mais usado em radiografias é o brometo de prata. O brometo de prata na emulsão tem a forma de cristal ou de grãos. Cada grão ou cristal contém cerca de 10 9 átomos. O formato dos cristais de haleto de prata é irregular como grãos de areia 44 22
Sensibilidade de um Filme O registro da imagem está diretamente vinculado à capacidade de captação e reação à luz que os filmes apresentam. Esta capacidade é conhecida como sensibilidade de um filme, e sua variação pode ser medida segundo três sistemas métricos: ASA (American Standards Association), DIN (Deutsche Industrie Norme) e ISO (Internacional Organization for Standardization). Destes, os mais utilizados são o primeiro e o último, por terem progressão aritmética; o sistema DIN exige uma compreensão mais detalhada, pois sua progressão é logarítmica. 45 Sensibilidade de Filmes Considera-se como média uma emulsão de ISO 100/21; abaixo deste valor, as emulsões são lentas, precisam de mais luz para registrar as imagens; acima de ISO 400/27, são consideradas rápidas, pois registram densidades com quantidade de luz muito menor. Como a escala ASA é aritmética, a um número duplo corresponde o dobro de sensibilidade à luz. A emulsão ASA 200 necessita da metade da luz da emulsão ASA 100 para registrar a mesma densidade; uma emulsão ASA 100 registra metade da densidade da emulsão ASA 200 com igual quantidade de luz. Os filmes mais sensíveis possuem cristais de haletos de prata maiores do que os de baixa sensibilidade, o que produz uma diferença na sua granulação. Os filmes rápidos são mais granulados e possuem uma distribuição de grãos menos homogênea do que os filmes lentos. 46 23
47 Processo Radiográfico A produção da densidade ótica e a formação da imagem visível são realizadas em duas etapas: 1 - exposição do filme à luz (da conversão dos raios X da tela), formando a imagem latente; e 2 - processamento químico da filme, que converte a imagem latente do filme em imagem visível em um intervalo de densidade ótica ou tons de cinza. A densidade do filme é produzida pela conversão de íons de prata em prata metálica, que torna escuro cada grão processado. 48 24