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Equipamentos e Acessórios de
Radiologia.
Professor: Tiago Freire 2° modulo Radiologia email: [email protected]
CAPITULO 1 - Bases físicas e tecnológicas
aplicadas aos raios-x convencionais.
Propriedades fundamentais dos Raios-x.
-Devido ao seu comprimento de onda extremamente curto, são capazes de penetrar matérias que absorvem ou refletem a luz visível. -Fazem fluorescer algumas substancias (fósforo), isto é, emitem radiação de maior comprimento de onda. (luz visível, ultravioleta). -Assim como a luz, podem produzir imagem em um filme fotográfico que poderá então se tornar visível através da revelação. -Produzem mudanças biológicas valiosas em radioterapia, mas necessitam cuidados em seu uso.
Componentes do tubo de raios-x.
Os principais componentes de uma ampola de raios-x são o filamento como fonte emissora de elétrons e um alvo no qual os elétrons possam interagir para produzir raios- x. O tubo de raios-x deve ser mantido a vácuo para que os elétrons emitidos pelo filamento (cátodo) não sofram redução de sua velocidade para interagirem com o alvo (ânodo).
Ampola.
A ampola fornece um suporte estrutural para o cátodo (pólo negativo) e ânodo (pólo positivo). A espessura do vidro deve ser resistente ao intenso calor, bem como à pressão ao ser criado vácuo em seu interior.A ampola é envolvida em ferro e alumínio e em uma carcaça de chumbo de 3 a 4 mm de espessura para evitar a fuga da radiação. Sua estrutura fornece suficiente insuflação elétrica para minimizar riscos de potenciais choques, os quais seriam letais aos operadores. Como grande quantidades de calor são geradas devido às técnicas como alto valor de mA e exposições seqüenciais, é necessário empregar métodos de refrigeração para a dissipação do calor.
No entanto, o ânodo tem uma capacidade finita de sustentar o aquecimento gerado antes de ocorrer o dano térmico. A quantidade de calor gerado no ânodo depende do KVp, mA, tempo de exposição, tipo de gerador e numero de exposições em uma rápida sucessão de disparos. Para fornecer insuflação adicional e remover o calor gerado dentro do tudo, é inserido óleo ao redor da ampola. As expansões em formato de foles são necessários para permitir a expansão térmica do óleo, garantindo-se uma pressão relativamente constante entre o tubo e a blindagem.
Cátodo e filamento emissor.
Na maioria dos tubos de raios-x , o filamento emissor (cátodo) apresenta uma forma helicoidal de aproximadamente 0,2 mm e cerca de 1 cm de comprimento. Quando uma corrente elétrica de 2 a 5 A (ampere) flui no filamento, ocorre a elevação de sua temperatura (2.200 a 3.370 °C); portanto, a escolha do tungstênio como material constituinte do cátodo deve-se a seu elevado ponto de fusão (3.370 °C). Em sua maioria, os tubos de raios-x contêm dois filamentos, porem com diferentes dimensões, montados lado a lado na capa focalizadora.
Filamento emissor.
Tipos de filamentos.
A escolha do filamento a ser utilizado é determinada automaticamente pela corrente de tubo selecionada. Filamento “fino”: em geral, os filamentos menores são utilizados quando há necessidade de imagens de mais alta definição, ou seja, de maior resolução, entretanto pode oferecer um numero limitado de elétrons. Com isso os elétrons atinjam apenas uma pequena região da seção de choque no ânodo. Filamento “Grosso”: é empregado para visibilizar grande estruturas, como o abdome, ou quando é importante manter o mA’s com o menor tempo de exposição possível.
Ânodo rotacional. A maioria dos equipamentos é dotada de ânodo rotatório com a capacidade de 3.000 a 10.000 rpm ( rotação por minuto).
Cuidados com o ânodo.
O aquecimento elevado de um tubo de raios-x pode trazer uma variedade de problemas, como vaporização de tungstênio modificando as condições de tubo; Diminuição na eficiência de produzir raios-x e conseqüentemente diminuição de sua vida útil; em condições extremas, fusão do alvo.
Principio do foco linear.
O ponto de foco é a área do objetivo (ânodo) onde se chocam os elétrons. O ponto de foco efetivo é uma fração de ponto de foco real, devido a angulação do objetivo. Os elétrons liberados do filamento são repelidos pelo cátodo que é negativo, são atraídos pelo ânodo, que é positivo; dessa forma deixam rapidamente o cátodo. Esses elétrons atingem o ânodo e são absorvidos, transferindo sua energia na região de choque do ânodo. A região do alvo em que o feixe de elétrons incide, onde se origina a produção de raios- x. Quanto menor o ângulo do objetivo, menor é o ponto de foco efetivo, conseqüentemente melhor será a definição radiográfica. Entretanto uma angulação muito fechada irá acentuar o efeito talão. Nos tubos mais modernos, com pontos focais de 0,3mm, podem utilizar um ângulo de ânodo de apenas 6°. Tais ângulos permitem o emprego de maiores áreas do alvo para o bombardeamento, com maior dissipação do calor. Quanto menor o tamanho do ponto focal, melhor a resolução da imagem conseqüentemente maior o aquecimento do tubo.
Janelas para aparelhos de Raios-X.
O metal berílio único são as suas características nucleares e a sua elevada rigidez. Exemplos de aplicações que exploram estas propriedades são os escudos de calor. O óxido é único entre os materiais cerâmicos, uma vez que combina uma extremamente elevada resistividade elétrica e constante dielétrica com uma alta condutividade térmica. A transparência do berílio aos raios X torna-o num material útil para janelas de detectores de radiação. As propriedades nucleares do óxido de berílio, combinadas com o seu elevado ponto de fusão (acima de 2500 ºC), permite o seu uso em sistemas de reatores de alta temperatura onde o metal se poderia deformar ou derreter.
Geradores de raios-x.
O gerador fornece a potencia necessária ao tubo de raios-x e permite selecionar a energia, a quantidade de fótons de raios-x e o tempo de exposição. Os modernos geradores são compostos de transformadores, diodos e circuitos retificadores, filamento e circuito extrator, timers, medidores de KVp e mA, circuitos de controle automático de exposição e seletor de ponto focal. A maior tarefa do gerador é fornecer uma voltagem extremamente alta para produzir raios-x com suficiente energia e adequada quantidade de radiação. Os componentes de um gerador são interfaceados por consoles microprocessados, podendo ser associados manualmente pelo operador no comando do equipamento ou parâmetros técnicos já programados para o modo automático.
Componentes do gerador:
Transformadores. Diodos. Circuitos retificadores Circuitos de filamento
CAP. 2 - PROCESSO FÍSICO DE FORMAÇÃO
DA IMAGEM DE RADIOGRÁFICA.
- Cabeçote. O tubo de raios-x está situado em um alojamento de metal que detém a maioria da radiação. Somente uma pequena quantidade de raios-x úteis saem do tubo pela janela ou abertura. Estes raios úteis constituem o feixe de raios-x (RC). 2. Mesa de comando.
A mesa de comando é a parte do equipamento que permite ao técnico ter todo o controle da parte elétrica do exame radiográfico a ser realizado. As mesas podem ser complexas, com várias opções para a escolha dos parâmetros, ou mais simples, onde tudo é automático e o técnico escolhe apenas um parâmetro da técnica
Basicamente, as mesas podem ser divididas em 2 tipos: Analógicas , com botões rotativos, chaves ligam e desligam e mostradores de ponteiros; Digitais , com botões de pressão suave e mostradores digitais.
(KVP) ALTA TENSÃO DE PICO.
A energia de feixe de raios-x é fixada pela voltagem de aceleração, ou seja, pela quilovoltagem de pico. É a tensão de (KVp) entre o cátodo e o ânodo que determina a velocidade do feixe de elétrons dentro da ampola. Quanto maior o valor de KVp selecionado pelo operador, maior será a capacidade de penetração do feixe de raios-x que atravessa o paciente, afetando o contraste da imagem.
Observações sobre o KVp :
A alta tensão de pico é o fator primário que afeta a qualidade dos raios-x. O aumento de KVp, por meio de painel de controle do equipamento, permite ao operador incrementar a energia do feixe de elétrons e com isso obter maior impacto no alvo. O resultado é a produção de raios-x com maior capacidade de penetração no paciente. Para baixos valores de KVp, os fótons produzidos não apresentam condições de atravessar o tecido, que os absorve, resultando maior dose de radiação no paciente. Nessa situação podemos notar o aumento da energia do feixe e do numero de fótons produzidos.
Seleção do KVp :
A escolha de um valor de KVp a ser selecionado é determinada pelas características do paciente (espessura, densidade) e do tipo de gerador de raios-x utilizado. O valor de KVp mínimo necessário para penetrar em qualquer parte do corpo pode ser obtido pelo emprego de um “ espessômetro”. A regra é simples: multiplicar a espessura do paciente por 2 e somar com a “constante” do equipamento.
Corrente do tubo (mA).
Em um tubo de raios-x, o numero de elétrons acelerados em direção ao ânodo depende da temperatura do filamento e da energia máxima de cada fóton do feixe de raios-x produzido. A corrente do tubo de raios-x é expressa em miliamperes (mA).O fluxo de elétrons no tubo corresponde ao produto da corrente elétrica, expressa em miliamperes (mA), pelo tempo de exposição, expresso em segundos (s).
Corrente do tubo (mA).
Portanto, a carga elétrica que atravessa uma seção reta por unidade de tempo é referida como mAs, ou seja a dose. O mAs é o fator “primário” que afeta a quantidade de exposição produzida; o numero de fótons é proporcional ao incremento de corrente do tubo. Porém a energia dos fótons é sempre a mesma, alterando-se apenas a amplitude do espectro de raios-x.
Observação para seleção do mA.
É importante para o operador escolher uma combinação de mA e tempo que produza um enegrecimento adequado na película radiográfica e que possibilite ao médico radiologista visualizar as imagens com detalhes. A exposição de radiação no paciente é diretamente proporcional ao valor de mAs selecionado pelo operador do equipamento. As técnicas com tempo de exposição mais curtas minimizam a movimentação do paciente, mas podem provocar perdas de detalhes na imagem.
Relação entre KVp e mAs.
Os fatores primários de exposição que afetam a “aparência” das imagens radiográficas são relacionadas aos parâmetros de alta-tensão de pico de (KVp) e de quantidade de fótons (mAs). A escolha dos parâmetros técnicos para a realização da exposição radiográfica permite ao operador do equipamento produzir uma escala de contraste preferida por um radiologista em particular ou pelo departamento de radiologia.
Critérios em relação entre KVp e mA’s.
A qualidade dos raios-x está associada ao poder de penetração da radiação (KVp e filtração), e a quantidade de fótons de raios-x emitidos pela ampola está relacionada à dose de radiação (mAs e distancia). O operador deve ter sempre em mente um compromisso satisfatório entre qualidade de imagem diagnostica e dose de radiação. Em diversas situações de exames radiográficos é necessário alterar os parâmetros técnicos em decorrência das características do paciente ou da necessidade de um posicionamento diferente.
Cálculo de Maron para os exames de Raios-X Convencional
KV = Espessura X 2 + CF + Absorvedores
3- Numero atômico do absorvente: um material de numero atômico maior absorve mais radiação. 4- Meios de contraste: são substancias que diferem em densidade e numero atômico dos tecidos ao redor da região na qual são aplicados, portanto mais absorvente que certas estruturas do corpo. 5- Quilovoltagem: baixa quilovoltagem resulta em radiação com alto comprimento de onda, e são facilmente absorvidos. 6- Filtragem: é realizada para remover fótons de baixa energia de feixe de raios-x. 7 - Composição do ânodo: alguns tubos de raios-x têm ânodo de molibdênio e ródio, que produzem radiação com maior porcentagem de fótons de baixa energia. (bastante utilizados em mamógrafos)
Imagem radiográfica.
Após o processo de “revelação química”, a imagem poderá apresentar diferentes níveis de enegrecimento. A transformação da imagem latente em visível somente ocorrerá após a revelação química da película. O grau de enegrecimento na radiografia dependerá dos mecanismos de atenuação da radiação com o paciente, do processamento químico, respostas sensitométricas dos filmes e tipos combinadas com écran. A essas características associamos o conceito de DENSIDADE RADIOGRÁFICA.
Densidade óptica.
Para os fótons que atingem o écran sem atenuação, as imagens produzidas apresentaram “ELEVADO VALOR DE DENSIDADE ÓPTICA” com um grau de maior de enegrecimento (escuras).
Quando a radiação é absorvida pelo paciente e não atinge o filme, tem-se uma imagem de “BAIXA DENSIDADE ÓPTICA”, ou seja, mais clara.
Contraste do Sujeito.
A intensidade de raios-x que emerge de uma parte do objeto em relação a outra parte vizinha “mais absorvente” é chamada de contraste do sujeito. Depende de sua própria natureza e dos fatores que afetam absorção dos raios-x:
-Intensidade e distribuição da radiação dispersa. -mA(s). -Filme. -Distancia (dfofi).
Radiação dispersa.
Formam-se quando os raios-x se chocam contra o objeto e não são absorvidos. Também é conhecida como radiação secundaria. Esta radiação em dispersão que emerge do objeto é capaz de expor o filme radiográfico inconvenientemente. Não contribui para a formação da imagem util. Pelo contrario, produz uma intensidade de raios-x que se sobrepõe a imagem. Reduzindo o contraste.
Fontes de radiação dispersa.
A principal fonte de radiação dispersa é a parte do paciente que se irradia. E está relacionada com o volume da matéria irradiada. Quanto maior o volume maior, maior a intensidade de radiação dispersa. Assim partes grossas como o abdome produzem uma proporção maior de radiação dispersa do às partes finas como a mão.
Redução das radiações dispersas.
-Limitação do feixe. O feixe primário deve ser limitado a um tamanho e forma que cubra precisamente a área de interesse diagnostico. -Cones: são tubos metálicos de varias formas e tamanhos. -Dispositivos limitadores de feixe de abertura variável: são obturadores que podem ser ajustados para modificar o tamanho do feixe (diafragma de abertura e sua laminas de chumbo).
Contraste do filme.
O contraste é influenciado pelas características sensitometricas dos filmes. Os haletos de prata contidos nas emulsões dos filmes podem apresentar diferentes formatos e espessuras, tendo influencia direta na resolução das imagens. As películas radiográficas podem apresentar diferentes características para a resposta a luz; portanto, os filmes de alto contraste apresentam uma pequena inclinação da curva sensitometrica e baixo valor de latitude. Outra característica importante refere-se ao tipo de filme e sua velocidade. Existe diversas combinações de filmes com écrans, podendo a película ser de emulsão simples (mamografias), dupla ou assimétrica (insight).
-Mesas com movimento vertical: A mesa gira no sentido horário, até ficar de pé, o que facilita a execução de procedimentos com contrastes, principalmente exames de intestino e nefrologia.
Mesa telecomandada.
Equipamentos fabricados atualmente podem contar com um recurso extra, que facilita a vida do técnico e a qualidade do exame: a mesa telecomandada. Trata-se apenas de uma mesa com motores que a fazem mover em qualquer direção, controlada por comandos que estão posicionados junto à própria mesa ou junto à mesa de controle.
Basta acionar os comandos e, à distância, realizar a operação
Porta-chassi O porta-chassi possui dois dispositivos basculantes que tem por função centrar transversalmente e segurar o chassi na posição adequada. Estes dispositivos são sincronizados, de forma que basta movimentação de um deles (o que aparece quando a gaveta está aberta).
Bucky Vertical (Estativa)
Além das mesas, os exames radiográficos podem ser realizados com o paciente de pé. Exames de Coluna Cervical e Tórax são normalmente realizados com o paciente em posição vertical. O dispositivo que possui o porta-chassi preso à parede.Um pedestal permite ao porta- chassi deslocar-se verticalmente para ajustar-se a altura do paciente Grades Anti-difusoras.
As grades moveis são ligadas a um mecanismo direcional que as mantém em movimento durante a exposição. Constituem em uma distribuição uniforme de fótons.
Razão de Grade.
A razão de grade é a relação entre a espessura da tira (h) e a distancia entre as barras (D), ou seja:
r = h/D.
12:1 e densidade de linhas de 28 a 60 pares/cm. 6:1 e 45 pares de linhas/cm. 4:1 e 5:1 mais empregadas em mamografia.
‘’Grades também podem ser inseridas em chassis. Sendo utilizadas em leitos de UTI e Politraumatismo’’.
Observações.
-As grades podem reduzir também em ate 40% o RC. -Para compensar essa perda deve-se aumentar o mA’s. Dependendo do kVp em até 5x. -As grades são utilizadas para partes do corpo maiores que 12 cm de espessura ou técnicas superiores a 70 kVp. -Exames de extremidades não são aplicadas grades, pois possuem faixas baixas de radiação secundária.
Chassis.
-Também conhecido como Cassete ou Magazine. -Tem a função de proteger o filme e o écran contra a luz e o ar. -Possuem diversos tamanhos e modelos. Podem ser aplicados ao convencional, mamografia, odontológico entre outras. -Nos sistemas DR e CR são acompanhados de um sistema fotosensibilizador.
Chassi em alumínio e cantos em nylon de alto impacto. Com sistema de fechamento com travas tipo push e área interna revestida em espuma mantendo o perfeito contato entre filme e écrans. Proporciona mais nitidez e qualidade de imagem.
Écrans ou Telas Intensificadoras.
-Transformar raios X em luz visível; -Diminuir a dose de radiação administrada no exame; -Diminuir o tempo de exposição do paciente.
É um tipo de tela intensificadora composto por material fluorescente.
Obs: Fluorescência é a habilidade de cristais de certos sais inorgânicos em emitir luz quando excitados por radiação.
Acoplado no chassi radiográfico e pode estar dos dois lados do filme, dependendo da aplicação.
Composição de um Écran.
O voxel é a menor quantidade de informação que uma imagem pode ter por unidade de medida cúbica.
O Aparelho de Raio-X Digital é uma eficiente máquina que não utiliza filmes nem produtos químicos para revelação. Contribuindo, assim, para a preservação do planeta. Opera com uma placa de fósforo em processo semelhante ao scanner fotográfico. Assim que o técnico dispara o RX, a placa grava a imagem que será visualizada no monitor. Em menos de um minuto o médico terá na tela de seu computador a radiografia solicitada, com alta qualidade de imagem, contraste e definição de detalhes impensáveis na radiografia comum.
1.Radiografia Computadorizada –CR (Computerized Radiology).
Utiliza equipamento muito semelhante ao convencional de radiografia. Exceto que no lugar de um filme para criar a imagem, a uma placa de imagem, feito de fotoestimuláveis fosforescente é utilizada. Assim, em vez de tomar um filme exposto em uma câmara escura para desenvolvimento em tanques de produtos químicos ou de um processador automático de filme. A placa de imagem é executada através de um scanner especial de laser, ou um leitor de CR, que lê e digitaliza a imagem. Radiografia Computadorizada – CR (do inglês Computerized Radiology). Neste processo, utilizam - se os aparelhos de radiologia convencional (os mesmo utilizados para produzir filmes radiográficos). Porém substituem-se os “chassis” com filmes radiológicos em seu interior por “chassis” com placas de fósforo. No sistema CR, é possível adaptar em um aparelho convencional o sistema de radiografia computadorizada. Basta aplicar um equipamento de leitura e chassis com placa de fósforo.
IMAGING PLATE
- Fotoestimulavel.
- Composto por Fluorbrometo de Bario e Europio.
2. Radiografia Digital – DR (do inglês: Digital Radiology).
Imagens adquiridas por aparelhos de raios-X que, ao invés de utilizar filmes radiográficos.
- Possuem uma placa de circuitos sensíveis aos raios X que gera uma imagem digital e a envia diretamente para o computador na forma de sinais elétricos. Potencial redução de dose.
- Total integração com CR’s.
- Detectores sem fio.
- Utilizam Iodeto de césio; oxido sulfeto de gadolínio; selênio amorfo.
- No DR é realizado pelo próprio detector acoplado a sistemas de transmissão de dados integrados.
- Necessidade de calibração antes do exame.
Sistemas
Convencionais X Digitais
Os sistemas de imagem radiográfica convencionais registram e mostram seus dados numa forma analógica. Têm freqüentemente exigências de exposição muito rígidas devido à gama estreita de profundidade de brilho dos filmes e hipóteses muito reduzidas de processamento de imagem. Os sistemas de radiografias digitais oferecem a possibilidade de obtenção de imagens com exigências de exposição muito menos rigorosas do que os sistemas analógicos. No sistema de aquisição convencional as imprecisões em termos de exposição provocam normalmente o aparecimento de radiografias demasiado escuras, demasiado claras ou com pouco contraste. São facilmente melhoradas com técnicas digitais de processamento e exibição de imagem.
Fatores influentes na imagem Pode-se avaliar a imagem radiográfica a partir de quatro fatores: A. Densidade B. Contraste C. Detalhe D. Distorção
Sistemas que operam com radiologia digital. Mamografia. Radiologia Veterinária. Radiologia Odontológica.
Ferramentas da Workstation.
Principais vantagens. -Ajuste de zoom, brilho e contraste. -Aplicação de varias imagens em um mesmo filme. -Ganho de tempo, com menor incidência e maior qualidade.
Vantagem: custo
