CONTROLE DE QUALIDADE, Notas de estudo de Radiologia

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TECNÓLOGO EM RADIOLOGIA

ISANNARA FERNANDES

CONTROLE E MANUTENÇÃO DE QUALIDADE EM IMAGEM RADIOLÓGICA

PROCESSAMENTO DIGITAL E TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA

TERESINA, MAIO DE 2012.

ISANNARA FERNANDES

CONTROLE E MANUTENÇÃO DE QUALIDADE EM IMAGEM RADIOLÓGICA

PROCESSAMENTO DIGITAL E TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA

Atividade discente do Curso de Tecnologia em Radiologia, disciplina Controle e Manutenção de Qualidade em Imagem Radiológico, ministrado pelo prof. Antonio Carlos Belfort para obtenção de nota.

TERESINA, MAIO DE 2012.

INTRODUÇÃO

Desde a descoberta do raio X por Wilhelm Rontgen, em 1895, novas tecnologias surgiram e hoje a radiologia presencia uma constante mudança, principalmente em função dos avanços na área da informática, que trouxeram muitos benefícios para as áreas da saúde. A aplicação desses benefícios promoveu um importante salto na qualidade e economia de tempo na clinica diária, na terapia e, principalmente, expressivo auxilio na obtenção dos diagnósticos.

Por muito tempo as radiografias eram baseadas em imagens bidimensionais, porem, nos anos 70, a tomografia computadorizada foi criada e vários métodos de produção de imagens foram desenvolvidos. Assim, a aquisição e analise de imagens digitais de raios X passaram a formar a base da radiologia digital.

As vantagens do sistema digital são muitas, e a rapidez do avanço desta tecnologia, associado aos benefícios de seu uso, obriga o profissional, que deseja manter-se atualizado, a uma busca constante destas inovações, que surgem e se aprimoram com muita rapidez e cujo uso desempenha um papel importante em clinicas e hospitais.

PRINCIPIO E FUNCIONAMENTO DIGITAL

Câmara digital integrada: É o equipamento mais comum que se encontra no comércio. No lugar do filme, estas câmaras, sempre em construção unificada, possuem uma unidade de foto sensível, que na tecnologia atual é compartilhada por dois sistemas: o CCD e o CMOS (respectivamente Charge “Coupled Device”, e “Complementary Metal Oxide Semiconductor”).

Ambos recebem sinais de luz existente na parte interna da câmara, e somente se tornam sensíveis quando são eletricamente ativados por um pulso que será tanto mais forte ou mais fraco de acordo com a necessidade de sensibilização, ajustando-se automaticamente à quantidade de luz interna (dentro da câmara formadora de imagem) que banha a superfície eletricamente sensibilizada que formará a imagem eletro-fotografica. Daí numa mesma “chapa”, que tecnicamente chamamos de substrato, poderá ter uma variedade de sensibilidades fotográficas.

Quanto mais luz, menor a sensibilidade e quanto menos luz, maior a sensibilidade, mas se a luz for muito pouca e a grande sensibilidade não for suficiente, nenhum traço da imagem é registrado. Este fenômeno se deve à existência de um patamar energético a ser rompido entre o ponto sensível (pic) e a “chapa” (substrato), e esta propriedade é inerente a todos os elementos semicondutores (silício) usados para a fabricação das unidades sensíveis.

A câmara digital, portanto, somente faz fotografias em instantâneo e a luz nela não exerce o famoso efeito cumulativo, sendo descartadas as possibilidades de fotografias noturnas e astronômicas.

Este processo de preparação da “chapa” para tomada de cena, através do um sistema de carga anteriormente descrito, também demora uma fração de segundo, mas esta não ultrapassa o 1/50 de segundo, tornando inviável a fotografia em grande velocidade, e usando-se flash.

Aquisição de imagens por CCD O processo de leitura é realizado seqüencialmente. A primeira fonte de potencial de cada linha é “lida” através de um conversor analógico/digital e o potencial elétrico ao longo de cada linha é deslocado de uma posição. Após o potencial da primeira fonte ter sido digitalizado, todos potenciais remanescentes transferem seus potenciais elétricos ao vizinho imediato. Esse processo continua seqüencialmente até todas as fontes de cada linha terem sido lidas e digitalizadas

Processo de leitura no CCD

CMOS

No CMOS, cada pic, se confunde com um pixel, pois possui sua própria conversão carga-voltagem e este sensor produz sinais Digitais.

CCD X CMOS

O CCD exige um chip extra para digitalização enquanto isto não é necessário para o CMOS, pois o substrato do mesmo é constituído do mesmo material que os circuitos integrados (chips), sendo a decodificação inclusive mais fácil, pois o sinal já sai digital no primeiro estagio: porem o primeiro produz imagens mais uniformes, ainda que com mais consumo de energia, enquanto o segundo proporciona construção de aparelhos mais compactos e com mais economia de consumo de energia.

O ruído e os custos finais de ambos são intercompetitivos. Outra diferença é que o CCD por ser de mais simples execução torna-se apto a ser fabricado em formatos maiores, enquanto o CMOS por sua complexidade inicial limita o numero de pontos possíveis, pois pontos que se tornarem defectivos

manipulados para gerar gráficos. Como não são infinitamente pequenos, os pixels só se aproximam da cor real de um objeto. Por esta razão, as linhas das imagens geradas por computador (denominadas bitmaps) exibem um aspecto irregular quando se olha bem de perto.

Ao contrário do que alguns pensam o pixel não tem uma medida definida em centímetros. O pixel pode ter diferentes tamanhos, sendo que o tamanho visual do pixel está diretamente relacionado à quantidade de pixels por polegada (ppi, que significa pixel per inch).

As imagens digitais sempre são exibidas com a utilização de pixels. Não importa se você trabalha com imagens bitmap ou vetor, todas as imagens são convertidas em pixels para que o monitor possa reproduzi

Ao aproximar o campo de vi computador tente mostrar pixels que estavam ocultos por conta da baixa resolução ou espaço da tela. Todavia, nem sempre a imagem tem muitos pixels por polegada e aí que os “pixels crus” aparecem.

Chamamos de “pixels crus” aqueles que mostram o verdadeiro formato, ou seja, que aparentam ser um quadrado. Os pixels que não podem ser vistos a olho nu

manipulados para gerar gráficos. Como não são infinitamente pequenos, os pixels só se aproximam da cor real de um objeto. Por esta razão, as linhas das imagens geradas por computador (denominadas bitmaps) exibem um aspecto irregular em de perto.

Ao contrário do que alguns pensam o pixel não tem uma medida definida em centímetros. O pixel pode ter diferentes tamanhos, sendo que o tamanho visual do pixel está diretamente relacionado à quantidade de pixels por polegada (ppi, que

As imagens digitais sempre são exibidas com a utilização de pixels. Não importa se você trabalha com imagens bitmap ou vetor, todas as imagens são convertidas em pixels para que o monitor possa reproduzi-las.

Ao aproximar o campo de visão em uma parte da imagem, é natural que o computador tente mostrar pixels que estavam ocultos por conta da baixa resolução ou espaço da tela. Todavia, nem sempre a imagem tem muitos pixels por polegada e aí que os “pixels crus” aparecem.

Chamamos de “pixels crus” aqueles que mostram o verdadeiro formato, ou seja, que aparentam ser um quadrado. Os pixels que não podem ser vistos a olho nu

manipulados para gerar gráficos. Como não são infinitamente pequenos, os pixels só se aproximam da cor real de um objeto. Por esta razão, as linhas das imagens geradas por computador (denominadas bitmaps) exibem um aspecto irregular

Ao contrário do que alguns pensam o pixel não tem uma medida definida em centímetros. O pixel pode ter diferentes tamanhos, sendo que o tamanho visual do pixel está diretamente relacionado à quantidade de pixels por polegada (ppi, que

As imagens digitais sempre são exibidas com a utilização de pixels. Não importa se você trabalha com imagens bitmap ou vetor, todas as imagens são

são em uma parte da imagem, é natural que o computador tente mostrar pixels que estavam ocultos por conta da baixa resolução ou espaço da tela. Todavia, nem sempre a imagem tem muitos pixels por polegada e

Chamamos de “pixels crus” aqueles que mostram o verdadeiro formato, ou seja, que aparentam ser um quadrado. Os pixels que não podem ser vistos a olho nu

serão vistos apenas como um ponto na tela e, considerando a distância, ele será apenas um ponto junto com outros, que formará uma bela imagem.

VOXEL

Em uma representação tridimensional (volume rendering), partimos de um conjunto de dados (matriz) tridimensional, onde cada elemento é chamado de um voxel (volume element). A imagem latente (MicroVoxel Isotropic Voxel) significa um elemento do volume, é o elemento básico tridimensional. Isotropico, para indicar que o objeto possui o mesmo tamanho em todas as dimensões.Um voxel isotrópico é conseqüentemente um cubo.

RESOLUÇÃO

Resolução, nível de detalhe obtido após a digitalização de uma grandeza analógica. A resolução é também usada para expressar o grau de qualidade de um monitor, de uma impressora, de um scanner ou de um gravador digital de som.

Em monitores de vídeo de computadores, a resolução se define como o número de pixels por unidade de comprimento (um centímetro ou uma polegada) que podem ser exibidos na tela ou o número de bits usados para representar a cor desses pixels; quanto maior, melhor será o monitor.

Em uma impressora ou scanner, a resolução é dada pela quantidade de pontos que podem ser impressos ou capturados da imagem original por unidade de

A TÉCNICA DA FORMAÇÃO DE IMAGEM DIGITAL

A formação da imagem digital inicia-se com uma série de pontos dispostos na superfície do substrato sensível e ali é gerada a imagem em pixels.

A sucessão de sinais, em linha, tal como se forma a imagem na tela de televisão, (varredura) é então armazenada num circuito de memória para posterior decodificação e impressão de algo que possa ser visto como uma imagem fotográfica. No sistema, a cena é subdividida em três imagens similares formadas pelas três cores básicas: o azul, o verde e o vermelho (através de filtros coloridos), que numa sucessão organizada nos dão a composição final de imagem.

Digitalização de uma imagem

IMAGEM TOMOGRÁFICA

A tomografia computadorizada ou computorizada (TC), originalmente apelidada tomografia axial computadorizada / computorizada (TAC), é um exame complementar de diagnóstico por imagem, que consiste numa imagem que representa uma secção ou "fatia" do corpo. É obtida através do processamento por computador de informação recolhida após expor o corpo a uma sucessão de raios X.

PRINCÍPIOS FÍSICOS

A TC baseia-se nos mesmos princípios que a radiografia convencional, segundo os quais tecidos com diferente composição absorvem a radiação X de forma diferente. Ao serem atravessados por raios X, tecidos mais densos (como o fígado) ou com elementos mais pesados (como o cálcio presente nos ossos), absorvem mais radiação que tecidos menos densos (como o pulmão, que está cheio de ar).

Assim, uma TC indica a quantidade de radiação absorvida por cada parte do corpo analisada (radiodensidade), e traduz essas variações numa escala de cinzentos, produzindo uma imagem. Cada pixel da imagem corresponde à média da absorção dos tecidos nessa zona, expresso em unidades de Hounsfield (em homenagem ao criador da primeira máquina de TC).

PROCEDIMENTO

Para obter uma TC, o paciente é colocado numa mesa que se desloca para o interior de um anel de cerca de 70 cm de diâmetro. À volta deste encontra-se uma ampola de Raios-X, num suporte circular designado gantry. Do lado oposto à ampola encontra-se o detector responsável por captar a radiação e transmitir essa informação ao computador ao qual está conectado.

Esses dados são então processados pelo computador, que analisa as variações de absorção ao longo da secção observada, e reconstrói esses dados sob a forma de uma imagem. A “mesa” avança então mais um pouco, repetindo-se o processo para obter uma nova imagem, alguns milímetros ou centímetros mais abaixo.

Processo de aquisição de um tomógrafo de primeira geração. Este processo

é conhecido como translação + rotação.

Processo de aquisição de um tomógrafo de primeira geração.

Vantagens:

• Baixo custo
• Processos de varredura e aquisição simples

• Algoritmo de reconstrução de imagens simples
• Maior qualidade de imagens devido ao uso de um único detector, não existindo pequenas variações entre um detector e outro.

Desvantagens:

• Processo de varredura muito demorado
• Apenas uma fatia é coletada a cada varredura SEGUNDA GERAÇÃO Caracteriza-se por utilizar vários detectores dispostos de forma linear. Esta geometria é chamada de feixe em leque estreito ( narrow fan beam ). O feixe de raios X em leque geralmente forma um pequeno ângulo (em torno de 10o).

Nesta configuração, o conjunto de detectores realiza várias medidas simultaneamente. Ainda são necessários movimentos de translação e rotação para varrer toda a extensão do objeto. No entanto, devido ao uso de vários detectores, o incremento angular a cada rotação é maior, resultando em um número menor de rotações por varredura.

DESVANTAGENS:

• O diâmetro máximo do objeto a ser escaneado é limitado pelo número de detectores. Isto não acontecia na primeira e na segunda geração, graças ao movimento de translação empregado por estas configurações.
• Quando objetos menores são escaneados, é coletada uma certa quantidade de dados inúteis, já que o feixe em leque cobre uma área maior.
• O espaçamento entre cada raio de uma projeção é fixado e limitado pelo número de detectores.
• Diferenças de resposta entre um detector e outro causam artefatos em forma de circunferência.
• Em relação às gerações anteriores, este sistema é mais caro devido ao maior número de detectores empregados.

QUARTA GERAÇÃO

É composta por uma circunferência de detectores, com a fonte de raios X colocada no seu interior. Assim, basta rotacionar a fonte ao redor do objeto (ou, quando possível, deixar a fonte fixa e rotacionar apenas o objeto) para coletar os dados. Esta configuração utiliza um número muito grande de detectores.

VANTAGENS:

• Todos os pontos de cada projeção são adquiridos simultaneamente.
• Por requerer apenas um movimento de rotação, o sistema mecânico para movimentar a fonte de raios X (ou o objeto) é simples.
• Reduzido tempo de varredura graças ao simples movimento de rotação e ao feixe em leque cobrindo todo o objeto.

DESVANTAGENS

• O tamanho do corpo em estudo é limitado pelo feixe em leque produzido pela fonte de raios X.
• Varreduras de objetos menores que o tamanho máximo resultam em coleta de dados desnecessários.
• Custo muito elevado devido ao grande número de detectores.
• Número de raios por projeção limitado pelo número de detectores coberto pelo feixe em leque, limitando a resolução espacial do sistema.

QUINTA GERAÇÃO

Esta configuração é pouco comum e difere bastante das gerações anteriores. Nestes tomógrafos, não existe nenhuma parte móvel. Um feixe de elétrons é gerado, atingindo um alvo em forma de arco e produzindo um feixe de raios X.

A direção do feixe de elétrons é controlada por uma bobina. Assim, os elétrons varrem o alvo de um extremo a outro, produzindo raios X em diferentes direções.

Uma vez que o feixe de elétrons pode ser defletido muito rapidamente, a quinta geração apresenta tempos de varredura extremamente baixos (na ordem de milisegundos). Estes sistemas também são conhecidos como ultrafast CT (tomografia computadorizada ultra-rápida), milisecond CT (tomografia computadorizada de milisegundo) ou electron beam CT (tomografia computadorizada de feixe de elétrons).