Radiología convencional

Es tal vez la técnica más popular, utilizada en ortopedia y traumatología. Se utilizan placas junto con pantallas intensificadoras.

Aplicaciones: Identificar fracturas, artrosis, etc. Radiología de tórax, etc.

Chasis y pantallas intensificadoras

Contamos con un emisor de RX. Sabemos que existen propiedades en la materia que atenúan dichos rayos X en forma diferente según:

a) Su número atómico.b) Su espesor.c) Su densidad.

Veamos como detectar dichos rayos X transformarlos en una imagen en una placa o en un monitor.

Chasis y pantallas intensificadoras

Necesidad de obtener imágenes tanto estáticas (en placa o en un monitor) e imágenes dinámicas (secuencias de video que se visualizan en un monitor).

Históricamente ambas detecciones eran analógicas (placas reveladas o secuencias de video tomadas con cámaras analógicas).

Hoy en día se están popularizando las técnicas de detección digitales, teniendo ambos tipos de capturas en un monitor.

Diagrama de bloques

Tubo de RX

Generador

Generadr alto voltaje kV

Corriente mA

Rotación ánodo otros

colimador Fuente de luz

Paciente

rejilla anti dispersora

Tubo int. de imagen

Placa + pantalla intensif.

Reveladora

Óptica

CR

DR flat pannel

Cámara de video analo. o dig.

Cadena de TV digital

Cadena de TV analog.

Monitor

PC

Consola de operación

Imágenes estáticas

El método mas utilizado históricamente ha sido la placa. Se trata de proyectar los rayos X absorbidos por el paciente en una placa fotosensible (película, film). Luego dicha placa es revelada utilizando productos químicos similar al negativo de una cámara de fotos.

Pantalla intensificadora

Por si solo las películas serían capaces de detectar los rayos X. Serían necesarias grandes cantidades de rayos X para producir una imagen con resolución suficiente. Para mejorar esto se utilizan pantallas intensificadoras (screen) colocadas en las paredes de un “cassette o chasis” donde se coloca la placa.

CHASISCHASIS

CON PANTALLAS INTENSISIFICADORAS

SIN PANTALLAS INTENSIFICADORAS

TAMAÑOSTAMAÑOS

8 X 1010 X 1230 X 4014 X 1414 X 17

PULGADASPULGADAS

1 PULG. = 2,5 cm.

CLASESCLASES

CHASISCHASISMATERIAL RADIOLUCIDOMATERIAL RADIOLUCIDO

FIELTRO DE CONTACTOFIELTRO DE CONTACTO

PANTALLA INTENSI FICADORAPANTALLA INTENSI FICADORA

FIELTRO DE CONTACTOFIELTRO DE CONTACTO

PELICULA RADIOGRAFICAPELICULA RADIOGRAFICA

PANTALLA INTENSI FICADORAPANTALLA INTENSI FICADORA

PARTE POSTERIOR METALICAPARTE POSTERIOR METALICA

PANTALLAS INTENSIFICADORASPANTALLAS INTENSIFICADORAS

A. Es un dispositivo que convierte el haz de rayos X en luz visibleB. Que es la que forma la imagen latente sobre la película virgen.

PROPIEDADES DE LAS PANTALLAS INTENSIFICADORASPROPIEDADES DE LAS PANTALLAS INTENSIFICADORAS

Aproximadamente un 30% de los rayos X que llegan a una pantalla intensificadora interactúan con ella.Al interactuar con los RX produce gran cantidad de fotones de luz visible.Actúa como un amplificador de la radiación remanente queAlcanza el chasis y la pantalla.REDUCE LA CANTIDAD DE RADIACION QUE RECIBE EL PACIENTE.

Capas de la pantallaCapas de la pantallaintensificadoraintensificadora

Capa protectora

Fosforo o capa activa

Capa reflectante

Capa base

Tuns.de Ca.Tierras raras.

Aumenta fotones

Cartón o plásticoInerte Flexible.

protección

CAPASCAPAS CAPA REFLECTANTECAPA REFLECTANTE

LUMINISCENCIALUMINISCENCIA

FLUORESCENCIAFLUORESCENCIA FOSFORECENCIAFOSFORECENCIASin retardo < 10ns. Resplandor > 10 ns.

La luminiscencia se produce cuando se excita un electrón de lacapa externa y después vuelve a su estado estable emitiendoun fotón de luz.

Pantalla intensificadora Fabricadas de un material centellante. Emiten fotones de luz visible al interaccionar los rayos X. Esta luz aumenta muchísimo la eficiencia de la placa (son mas sensibles a estas longuitudes de onda) y la imagen es impresa con mayor claridad con menos radiación. Existen 2 tipos de materiales utilizados para fabricar las pantallas:

Tungstato de calcio (CaWO4). Tierras raras: Gd2O2S, LaOBr, YTaO4, etc.

Como vemos es muy importante el contacto pantalla-placa.

Sensibilidad de las pantallas Sensibilidad de las pantallas vs sens. de las placas

Tema: Estructura de la película radiográfica, formación de la imagen y características del

procesamiento

Película radiográfica(estructura y características)

Capa protectora (superficie externa) Capa sensible (~20 µm) Material de base (transparencia y

resistencia mecánica) (~170 µm) Enlace (base - capa sensible) o capa anti-

cruce Capa filtrante Clase de sensibilidad

Estructura de la película radiográfica

Película de emulsión simple

Emulsión (~5-20 µm de espesor)

Base (~200 µm de espesor

recubrimiento

Capa adhesiva

Capa anti-rizado yanti-halos

Construcción de la película Capa exterior – impide arañazos

Base − Proporciona espesor relativo y estructura

semirrígida a la película, permitiéndola aún cierta flexibilidad

− Casi (pero no completamente) transparente

Emulsión − Capa de imagen, compuesta de gelatina y haluro

de plata (Br, I) cristales en forma iónica− Velocidad, contraste, resolución variada en la

emulsión

Estructura de la película radiográfica

emulsión

Base

Recubrimiento

emulsión

Capa adhesiva

Película de doble emulsión

Capa adhesiva

Recubrimiento

Reacción en el haluro de plata

La imagen latente (invisible) se forma por la interacción de los fotones luminosos de la pantalla, con un haluro iónico dentro de los cristales, que:

• Libera un electrón,• Que a su vez reacciona con el ion de plata, • Formando plata atómica dentro del cristal

Procesado Revelado - Convierte la imagen latente,

convirtiendo los iones de plata de los cristales de haluro de plata expuestos en plata metálica

Fijado - Disuelve los cristales de haluro de plata no expuestos, dejando solo la plata atómica, y creando una imagen permanente

Etapas en la formación de la imagen

Respuesta espectral y adaptación espectral

Variación de la sensibilidad de la película a los distintos colores de luz

La película es usualmente sensible al azul o al verde (ortocromática)

Las pantallas emiten en el azul (ej.: wolframato de calcio) o verde (pantallas de tierras raras)

Las luces de seguridad no deben afectar a la película

Tema: Rejilla antidifusora y parámetros de funcionamiento de la rejilla

Rejilla antidifusora (I) Radiación que emerge del paciente

− Haz primario: que contribuye a la formación de la imagen

− Radiación dispersa: que alcanza también al detector pero que reduce el contraste y contribuye también a la dosis al paciente

La rejilla (entre paciente y película) elimina la mayor parte de la radiación dispersa

Rejilla estacionaria Rejilla móvil (mejor comportamiento) Rejilla focalizada Sistema Potter-Bucky

Rejilla antidifusora (II)

Fuente de rayos X

Tira de plomoRayos X dispersos

Rayos X útilesPelícula y chasis

Paciente

Parámetros de funcionamiento de la rejilla (I)

Relación de rejilla - Relación de la altura de las láminas a la anchura de los vanos en la línea central

Relación de mejora de contraste - Relación entre la transmisión de radiación primaria a la transmisión de radiación total

Factor de exposición de rejilla - Relación del valor indicado de tasa de radiación total sin rejilla antidifusora en un haz de radiación especificado a la tasa con rejilla antidifusora colocada en el haz

Parámetros de funcionamiento de la rejilla (II)

Número de láminas - Número de láminas atenuadoras por cm

Distancia de enfoque de rejilla - Distancia entre el frente de una reja focalizada y la línea formada por los planos convergentes que incluyen las láminas atenuadoras de la reja

Captura de imágenes dinámicas

En ciertas aplicaciones es necesario obtener imágenes en movimiento. Dependiendo de la aplicación, son necesarios sistemas de TV con una tasa de entre 25 (fluoroscopia) a 100 (cine en angiografía) cuadros/segundo.Es necesario utilizar un sistema de “amplificación” de la señal de rayos x recibida. Se utiliza un tubo intensificador de imagen.

Fluoroscopía

Fluoroscopía: similar al anterior pero permite estudios dinámicos, es decir, ver secuencias de video en tiempo real. Generalmente con el uso líquidos de contraste. Se utilizan tubos intensificadores de imagen y cadenas de TV convencionales.

Aplicaciones: Seguimiento y visualización del tracto gastro-intestinal. Esófago, intestino grueso y delgado, etc.

Tubo intensificador de imágen

Tubo intensificador de imágen

Posee 4 componentes fundamentales: Un tubo de vacío dentro del cual los electrones son acelerados con alto voltaje. Una pantalla de entrada donde los rayos X se convierten en electrones. Una cadena de lentes electrostáticos que enfocan el haz de electrones. Una pantalla de salida que convierte los electrones en luz visible.

Aplicaciones

Resumen:

Contamos con una fuente de RX (tubo). Paciente donde dichos rayos son atenuados. Sistemas de detección de dicha atenuación (film, pantalla intensificadora, tubo intensificador de imagen, cadena de TV, etc). Imagen representativa de dicha atenuación.

Surgen así diferentes áreas de aplicación de dichas propiedades que veremos a continuación

• Rayos X trasmitidos a través del paciente• Placa fotográfica sustituida por pantalla fluorescente• Bajo la irradiación, la pantalla emite fluorescencia y da una

imagen en tiempo real• Visión directa de la pantalla en sistemas más viejos• Hoy en día la pantalla es parte de un sistema intensificador

de imagen• Acoplado a una cámara de televisión• El radiólogo puede ver imágenes en vivo en el monitor de

TV; las imágenes pueden grabarse• Fluoroscopia usada a menudo para observar el tracto

digestivo– Serie GI superior, papilla de bario– Serie GI inferior, enema de bario

Fluoroscopia

Control automático brillo de presentación dosis de radiación exposición película

Cronómetro

Control de presentación

Componentes de un sistema fluoroscópico moderno

Diferentes sistemas de fluoroscopia

Sistemas de control remoto - No requieren la presencia de especialistas médicos en la sala de rayos X

Arcos móviles - principalmente usados en quirófanos.

Tema 2: Componentes y parámetros del intensificador de imagen

El intensificador de imagen (I.I.)

+

I.I. pantalla de entrada

I.I. pantalla de salida

Fotocátodo

Electrodo E1

Electrodo E3

Electrodo E2

Camino de los electrones

Componentes del intensificador de imagen

Pantalla de entrada− Conversión de rayos X incidentes en fotones luminosos

(ICs)− 1 fotón de rayos X crea ≈ 2,000-3,000 fotones de luz

Fotocátodo− Conversión de fotones de luz en electrones− Solo de 10 a 20% de los fotones de luz se convierten

en fotoelectrones

Electrodos− Focalización de electrones en la pantalla de salida− Los electrodos producen la magnificación electrónica

Pantalla de salida - conversión de electrones acelerados en fotones luminosos

Registro de la imagen digital

• En sistemas fluoroscópicos más nuevos, la grabación de película se cambia por un registro digital de la imagen.

• Las secuencias digitales se adquieren registrando una señal de video digitalizada y almacenándola en la memoria de un ordenador.

• Operación básica, barata.• La calidad de imagen puede realzarse aplicando varias técnicas de procesado

de imagen, incluyendo nivel de ventana, promediado de marcos y realce de bordes.

• Pero, la resolución espacial de las secuencias digitales es menor que la de las imágenes en película.

Angiografía Técnica dedicada a la visualización de vasos sanguíneos, venas y arterias. Mediante la inyección de contrastes se pueden ver con claridad. Se utilizan tubos intensificadores de imagen y cadenas de TV especiales.

Aplicaciones: Estudios de hemodinámica, localización de estenosis o

malformaciones de ciertos vasos. Vascularización de tumores. Estudios coronarios, etc.

Mamografía Técnica utilizada para ver en detalle el tejido mamario. Poseen una altísima resolución, se pueden ver detalles muy pequeños. Se utilizan placas junto con pantallas intensificadoras.

Arcos en C

Similar a un equipo de angiografía pero de menor potencia y mas protatíl. Se utilizan tubos intensificadores de imagen junto con cadenas de TV convencionales.

Aplicaciones: Intervenciones quirúrgicas. Estudios hemodinámicas, etc.

Litotricia Localización de cálculos para litotricia: la litotricia es la técnica que se encarga de la destrucción de cálculos mediante la aplicación de ondas de ultrasonido. La visualización de dichos cálculos y centrado de los disparos se realizan con la ayuda de rayos x. Se utilizan tubos intensificadores de imagen junto con cadenas de TV convencionales.

Tomografía computada Se obtienen imágenes anatómicas del cuerpo humano para el diagnóstico de múltiples patologías, cortes 2D o imágenes 3D. Se utilizan otro tipo de detectores no visto, detectores de gas, cerámicos, estado sólido, etc.

Digitalización

Por que digitalizar? Radiología digital vs Radiología analógica

Beneficios obtenidos:

Menor dosis de radiaciones para el paciente y el operador. Menor cantidad de material contaminante (Plomo, Químicos de revelador y

fijador). Ahorros económicos: placas radiográficas y rollos fotográficos, ahorro en la

compra de reveladores y fijadores, ahorro en la compra y mantenimiento de procesadoras de placas y equipos de revelado.

Disminución del espacio físico para guardar las imágenes, uso de archivos digitales.

Diagnóstico remoto y envío de resultados por intranet hospitalaria o internet, brindando rapidez, practicidad y posibilidad de interconsulta entre profesionales al instante.

Alto contraste de las imágenes digitales, uso de monitores especiales software con herramientas de procesamiento que ayudan al médico, facilitando y mejorado el diagnóstico.

Técnicas de digitalización

Ciertos equipos (modalidades), como ser CT, MR, NM, US, es mucho mas común que posean salida digital (aunque no siempre).

Actualmente hay disponibles equipos de RX con detectores digitales.

Otros como RX convencional, portátiles, mamografía, radioscopia, etc no es común que la tengan y hay que digitalizarlos.

Tenemos 2 maneras de hacer esto: Forma directa. Forma indirecta.

Digitalización en forma directa

• DR (Digital Radiography):– Se utilizan detectores digitales directamente del tipo “flat

pannel” quienes convierten los RX en luz (yoduro de cesio) y son captados por pequeños elementos del estilo TFT.

– DDR es una variante en la cual no hay conversión a luz, directamente pasan de RX a señales eléctricas.

• CR (Computed Radiography):– Está en el límite entre ser un método directo o indirecto.– Se sustituye la placa convencional por una placa con

capacidad de memoria:

DR y DDR Son llamados detectores flat pannel.

Una fina capa de yoduro de cesio que emite luz al incidirle rayos x.

Matriz de detectores: cada pixel consiste de un transistor, una celda TFT (thin film transistor) y un fotodiodo. El fotodiodo convierte la luz en un voltaje que es almacenado en el condensador y luego leído por los CI con ayuda de cada transistor de la matriz TFT.

Existe otro tipo de detectores directos, donde se utiliza fotodetectores de celenio y no es necesario el pasaje a luz, los rayos x son directamente convertidos en corrientes eléctricas.

CR Placa de fluorobromo de bario, los

Rx hacen que electrones pasen de un estado de baja energía a uno de mas alta. Al volver a su estado de reposo emitirían luz, pero esto es impedido mediante “trampas” existentes en la placa.

Dicha placa se coloca en el CR quien realiza un barrido punto a punto con un láser de He-Ne de 633nm, provocando la liberación de las “trampas” y volviendo a su estado de reposo emitiendo luz azul de aprox 400nm. Dicha luz es captada y convertida en una señal eléctrica.

Luego la placa se borra sometiendola a luz intensa quedando lista para un nuevo uso, llegan a durar alrededor de 3000 reusos.