Diagnóstico por Imagem Aula 2- Formação da imagem part2

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Marina Ribeiro Portugal 
 
MARINA RIBEIRO PORTUGAL 
 
AULA 2: FORMAÇÃO DA IMAGEM 
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1. Introdução 
 Röentgen descobriu os raios X em 1895 
e, de imediato, surgiram diversas 
aplicações, dentre elas, a obtenção de 
imagens médicas do corpo humano. 
Paralelamente, começaram a aparecer 
evidências das consequências do 
excesso de exposição. 
 A euforia decorrente da descoberta dos 
raios X e de outras radiações foi 
acompanhada de um uso intenso, o que vitimou muitos cientistas, levando vários deles à 
morte, já que alguns efeitos da exposição à radiação aparecem tardiamente, anos após a 
irradiação. Atualmente, há severas restrições quanto ao uso das radiações ionizantes. 
2. TC 
 Primeiro tomógrafo → 1979 em Hounsfield e Cormark recebem o Prêmio Nobel de 
Medicina e Fisiologia 
 Mesmo princípio da imagem tomográfica 
 O tubo de raios x gira em torno do paciente (dentro do gantry), emitindo radiação 
constantemente por um feixe precisamente colimado. Após atravessar o paciente esse 
feixe de radiação atinge uma camada de detectores localizada no lado oposto do tubo. 
Durante a realização do exame a mesa em que está deitado o paciente é deslocada 
gradualmente através do gantry. 
 Detecção dos Raios X por detectores digitais, que transformam cada valor de densidade 
em informação a ser processada por um computador para formar a imagem 
*Godfrey Hounsfield é que desenvolveu esta técnica de obtenção de imagens em 1972. Na 
verdade, os princípios físicos da tomografia computadorizada são os mesmos da radiografia 
convencional. Para a obtenção de imagens são utilizados os raios-x. Enquanto na radiografia 
convencional ou simples o feixe de raio-x é piramidal e a imagem obtida é uma imagem de 
projeção, na tomografia computadorizada o feixe é emitido por uma pequena fenda e tem a 
forma de leque. Na tomografia computadorizada o tubo de raio-x gira 360o em torno da região 
do corpo a ser estudada e a imagem obtida é tomográfica, ou seja, “fatias” da região do corpo 
estudada são obtidas. Em oposição ao feixe de raios-x emitidos temos um detector de fótons 
que gira concomitantemente ao feixe de raios-x. 
Como na radiografia convencional as características das imagens vão depender dos fótons 
absorvidos pelo objeto em estudo. Dessa forma, os fótons emitidos dependem da espessura do 
objeto e da capacidade deste de absorver os raios-x. Os detectores de fótons da tomografia 
computadorizada transformam os fótons emitidos em sinal analógico (quanto mais Rx chega, 
maior é a diferença de potencial, ou voltagem que cada detector fornece ao computador) e 
depois digital (o computador converte os valores de voltagem, contínuos, em unidades digitais, 
vistas abaixo). Como dito anteriormente, para a formação da imagem de tomografia 
computadorizada a emissão do feixe de raio-x é feita em diversas posições, posteriormente as 
informações obtidas são processadas utilizando uma técnica matemática chamada de 
projeção retrógrada, ou outras, como a transformada de Fourier. Um tomógrafo é formado 
por um tubo no interior do qual há um anel no qual estão localizados em posições opostas o 
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emissor do feixe de raio-x e os detectores, sendo que este conjunto gira 360 graus para a 
obtenção da imagem. 
Atualmente há vários tipos de tomógrafo: convencional ou simplesmente tomografia 
computadorizada, tomografia computadorizada helicoidal, tomografia computadorizada 
“multi-slice” e tomógrafos mais sofisticados, como “ultra-fast” e “cone-beam”. Na tomografia 
helicoidal além do tubo de raio-x e os detectores girarem, a mesa também é deslocada e a 
trajetória do feixe de Rx ao redor do corpo é uma hélice (ou espiral, senso lato). Entre as 
características das imagens tomográficas destacamse os pixels, a matriz, o campo de visão (ou 
fov, “field of view”), a escala de cinza e as janelas. ala de cinza e as janelas. O pixel é o menor 
ponto da imagem que pode ser obtido. Assim uma imagem é formada por inúmeros pixels. O 
conjunto de pixels está distribuído em colunas e linhas que formam a matriz. Quanto maior o 
número de pixels numa matriz melhor é a sua resolução espacial, o que permite uma melhor 
diferenciação espacial entre as estruturas. 
O campo de visão (FOV) representa o tamanho máximo do objeto em estudo que ocupa a 
matriz, por exemplo, uma matriz pode ter 512 pixels em colunas e 512 pixels em linhas, e se o 
campo de visão for de 12 cm, cada pixel vai representar cerca de 0,023 cm (12 cm/512). Assim 
para o estudo de estruturas delicadas como o ouvido interno o campo de visão é pequeno, 
como visto acima enquanto para o estudo do abdômen o campo de visão é maior, 50 cm (se 
tiver uma matriz de 512 x 512, então o tamanho da região que cada pixel representa vai ser 
cerca de 4 vezes maior, ou próximo de 1 mm). Em relação às imagens, existe uma convenção 
para traduzir os valores de voltagem detectados em unidades digitais. 
Dessa forma, temos valores que variam de –1000, onde nenhuma voltagem é detectada: o 
objeto não absorveu praticamente nenhum dos fótons de Rx, e se comporta como o ar; ou um 
valor muito alto, algo como +1000 ou mais, caso poucos fótons cheguem ao detector: o objeto 
absorveu quase todos os fótons de Rx. Essa escala onde –1000 é mais escuro, 0 é um cinza 
médio e +1000 (ou mais) é bem claro. Dessa forma quanto mais Rx o objeto absorver, mais 
claro ele é na imagem. Outra vantagem é que esses valores são ajustados de acordo com os 
tecidos biológicos. A escala de cinza é formada por um grande espectro de representações de 
tonalidades entre branco, cinza e o preto. A escala de cinzas é que é responsável pelo brilho de 
imagem. Uma escala de cinzas foi criada especialmente para a tomografia computadorizada e 
sua unidade foi chamada de unidade Hounsfield (HU), em homenagem ao cientista que 
desenvolveu a tomografia computadorizada. 
Janelas são recursos computacionais que permitem que após a obtenção das imagens a escala 
de cinzas possa ser estreitada facilitando a diferenciação entre certas estruturas conforme a 
necessidade. Isto porque o olho humano tem a capacidade de diferenciar uma escala de cinzas 
de 10 a 60 tons (a maioria das pessoas distingue 20 diferentes tons), enquanto na tomografia 
no mínimo, como visto acima há 2000 tons. Entretanto, podem ser obtidos até 65536 tons – o 
que seria inútil se tivessemos que apresentá-los ao mesmo tempo na imagem, já que não 
poderíamos distingui-los. A janela é na verdade uma forma de mostrar apenas uma faixa de 
tons de cinza que nos interessa, de forma a adaptar a nossa capacidade de visão aos dados 
obtidos pelo tomógrafo. Numa janela define-se a abertura da mesma, ou seja, qual será o 
número máximo de tons de cinza entre o valor númerico em HU do branco e qual será o do 
preto. O nível é definido como o valor (em HU) da média da janela. O uso de diferentes janelas 
em tomografia permite por exemplo o estudo dos ossos com distinção entre a cortical e a 
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medular óssea ou o estudo de partes moles com a distinção, por exemplo, no cérebro entre a 
substância branca e a cinzenta. 
A mesma imagem pode ser mostrada com diferentes ajustes da janela, de modo a mostrar 
diferentes estruturas de cada vez. Não é possível usar um só ajuste da janela para ver, por 
exemplo, detalhes ósseos e de tecido adiposo ao mesmo tempo. As imagens tomográficas 
podem ser obtidas em 2 planos básicos: o plano axial (perpendicular ao maior eixo do corpo) e 
o plano coronal (paralelo a sutura coronal do crânio, ou seja, é uma visão frontal). Após obtidas 
as imagens, recursos computacionais podem permitir reconstruções no plano sagital (paralelo 
a sutura sagital do crânio) ou reconstruções tridimensionais. Como na radiografia convencional 
o que está sendo analisado são diferenças de densidade,que podem ser medidas em unidades 
Hounsfield. 
Para descrever diferenças de densidades entre dois tecidos é utilizada uma nomeclatura 
semelhante à utilizada na ultrassonografia: isoatenuante, hipoatenuante ou hiperatenuante. 
Isoatenuante é utilizada para atenuações tomográficas semelhantes. Hipoatenuantes para 
atenuações menores do que o tecido considerado padrão e hiperatenuante para atenuações 
maiores que o tecido padrão (geralmente o órgão que contém a lesão é considerado o tecido 
padrão, ou quando isto não se aplica, o centro da janela é considerado isoatenuante). 
 A tomografia tem a densidade a mais, que é a densidade de músculo de +50UH 
 Hipertransparente no Raio-X é igual a hipoatenuante na Tc 
 Utilização prática: 
❖ Amplamente utilizado 
❖ Não há sobreposição de estruturas, diferente do Raio-X 
❖ Cautela na radiação 
 Termos: 
❖ Hiperdenso 
❖ Isodenso 
❖ Hipodenso 
 Densidade: 
❖ Ar (1000 UH) 
❖ Metal/contraste ( > +1000 UH) 
❖ Osso (+1000 UH) 
❖ Água (0 UH) 
❖ Músculo de +50UH 
❖ Gordura (100 UH) 
3. Evolução das imagens por Tc 
 1971: Primeiro exame de TC crânio 15 
horas. 
 1974: 60 instalações de equipamentos 
de TC crânio. 
 1975: Hounsfield constrói o primeiro 
tomógrafo de corpo inteiro. 
 1977: Primeiro Tomógrafo instalado 
no Brasil (SP) 
 1979: Hounsfield e Cormark - Prêmio 
Nobel de Medicina e Fisiologia 
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 1989: Kalender e Vock realizam o primeiro exame clínico com a TC helicoidal 
 1998: introdução dos sistemas de detectores multicortes (MDCT) 
4. Tomógrafos convencionais sequenciais 
 A energia elétrica tubo de raios x e as informações geradas pelos detectores são 
transmitidas através de fios. Isso impede o tubo e os detectores de realizarem giros 
contínuos ao redor do paciente. 
 Só ocorre avanço da mesa através do gantry nos intervalos entre as aquisições (enquanto 
o tubo está voltando para a posição inicial). Esse processo é repetido sequencialmente até 
que toda área de interesse tenha sido estudada. 
5. Tomógrafos helicoidais Singleslice e Multislice 
 Desenvolveu se um sistema para fornecer eletricidade ao tubo e captar os sinais elétricos 
gerados pelos detectores sem a utilização de fios, o chamado sistema de escovas e anéis 
(slip ring). 
 Permitiu o giro ininterrupto do gantry em torno do paciente, emitindo radiação 
continuamente e o movimento contínuo da mesa de exame espiral imaginária entre o tubo 
e o paciente. 
6. Equipamentos de hemodinâmica 
 Utilizam radiação assim como a Tc 
 
7. Efeitos biológicos dos Raios-X 
 Primeiro caso de câncer radioinduzido pele em 1902 
 Em 1911 mais de 100 casos 
 Tempo de latência inversamente proporcional à dose. 
 Podem ser reversíveis ou irreversíveis 
 Os efeitos biológicos constituem uma resposta natural de um organismo ou parte dele a 
um agente agressor ou modificador. Não significa necessariamente uma doença. Se a 
quantidade de efeitos biológicos for pequena, o organismo pode recuperar-se sem que a 
pessoa perceba. No sangue e na pele, é normal a perda e reposição celular. 
 Quando a radiação incide e deposita sua energia nos átomos das moléculas que compõem 
uma célula, pode ocorrer a retirada de elétrons destes, ou mesmo rompimento de ligações 
químicas, o que provoca modificações moleculares. Este efeito é causado pela ionização, 
mas nem sempre é nocivo ao organismo. 
 A maior parte das alterações químicas provocadas pela radiação é superável, mas algumas 
podem afetar uma célula de várias maneiras, resultando em morte prematura, 
impedimento ou retardo de divisão celular ou modificação neoplásica que pode ser 
passada para as células de gerações posteriores. 
 A exposição aos raios X ou gama pode provocar redução de leucócitos, hemácias e 
plaquetas no sangue, mas, depois de algumas semanas, os níveis retornam aos patamares 
anteriores. Isto significa que houve a irradiação que causou efeitos biológicos sob a forma 
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de morte celular e, posteriormente, os elementos do sangue foram repostos por 
mecanismos biológicos reparadores orquestrados pelo tecido hematopoiético. 
 Entretanto, o dano celular mais importante está relacionado ao DNA. A exposição aos raios 
X ou gama pode levar as células à morte ou pode manter essas alterações nos seus genes. 
As consequências no próprio indivíduo irradiado são chamadas de efeitos somáticos ou, 
no caso de alteração de genes dos gametas, com consequências na descendência, de 
efeitos hereditários 
 As mutações nas células somáticas ou germinativas podem ser mutações pontuais, como 
alterações pontuais nas bases do DNA; aberrações cromossomiais estruturais, como a 
fragmentação cromossomial; aberrações no número de cromossomos. 
 A maioria das células modificadas é eliminada pelo sistema imunológico ou bloqueada. 
Mas, células sobreviventes que se adaptaram, mantendo sua capacidade reprodutiva com 
modificações neoplásicas no DNA e que superaram os mecanismos de defesa do 
organismo após um período de latência, podem originar um tumor cancerígeno. 
 Quando a quantidade ou a frequência dos efeitos biológicos produzidos pela radiação 
começa a desequilibrar o organismo ou o funcionamento de um órgão, surgem os 
sintomas clínicos que acusam incapacidade do organismo de superar ou reparar os danos, 
propiciando o aparecimento das doenças. 
 Assim, o aparecimento de um tumor cancerígeno radioinduzido, significa o final de uma 
história de danos e reparações que podem se manifestar muitos anos após a irradiação. O 
aparecimento dos efeitos biológicos varia de minutos, no caso de doses agudas, até 
dezenas de anos, em baixas doses. Por exemplo, a incidência de leucemia nas vítimas 
japonesas de Hiroxima e Nagasaki atingiu um pico de ocorrência cinco anos após a 
detonação das bombas atômicas. As queimaduras e inchaços originados na manipulação 
de fontes de Ir192 ou em acidentes com irradiadores de gamagrafia aparecem apenas após 
algumas horas. Efeitos orgânicos mais dramáticos, como a redução de tecido ou perda dos 
dedos, podem demorar mais de 6 meses. 
 A reação de um indivíduo à exposição de radiação depende da quantidade total de 
radiação recebida; da quantidade total de radiação recebida anteriormente pelo 
organismo; da individualidade da constituição orgânica; do dano físico recebido 
simultaneamente com a dose de radiação, como queimaduras, traumas; do intervalo de 
tempo durante o qual a quantidade total de radiação foi recebida 
 Estocásticos: 
❖ Causam transformação celular 
❖ Alteração no DNA da célula 
❖ Probabilidade de ocorrência é função da dose 
❖ Não apresentam dose limiar 
❖ Indivíduos diferentes possuem tolerâncias diferentes 
❖ Pode ocorrer mesmo com baixas doses 
❖ A gravidade não depende da dose 
❖ Quanto maior a dose maior a probabilidade de efeito tardio 
❖ Exemplos → Neoplasias e efeitos hereditários 
❖ As chances de um organismo manifestá-los são proporcionais à dose de radiação 
recebida, sem existência de um limiar de dose seguro. Quanto mais radiação recebida, 
maior a probabilidade de eles ocorrerem. Entretanto, a severidade, neste caso, não 
depende da quantidade de dose recebida. Ou seja, um tipo de câncer que surgir não será 
mais (ou menos) agressivo se a dose recebida pelo indivíduo tiver sido maior (ou menor). 
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O tempo de aparecimento dos efeitos estocásticos, tais como os carcinomas, leucemia e 
outros tipos de cânceres, é grande, em geral anos após as irradiações. 
 Determinísticos: 
❖ Causam morte celular 
❖ Gravidade aumenta com o aumento da dose 
❖ Existe um limiar de dose 
❖ Depende também do tecido irradiado 
❖ Indivíduos diferentes possuem tolerâncias diferentes 
❖ Efeito agudo e tardio 
❖ Exemplos → Leucopenia, anemia,catarata, necrose tissular, radiodermite, queda dos 
pelos 
❖ Um efeito determinístico certamente surgirá se o organismo absorver uma dose de 
radiação acima de um valor mínimo conhecido. A severidade desses efeitos é 
proporcional à dose, ou seja, quanto maior a dose, mais severa será a radiodermite, 
catarata ou esterilidade. O tempo de aparecimento dos efeitos determinísticos é curto 
comparado ao dos estocásticos, surgindo dias ou semanas após a irradiação do órgão ou 
tecidos. 
8. Proteção radiológica – Diretrizes básicas 
 Objetivos: 
❖ A prevenção ou diminuição dos efeitos somáticos das radiações 
❖ A redução da deterioração genética das populações 
 A dose acumulada ao longo dos anos causa, gradativamente, mais e mais modificações nos 
genes, ainda que doses intermitentes recebidas durante o período tenham sido pequenas. 
 A exposição à radiação ionizante, externa ou interna, sempre causa danos às células. Não 
existe um valor de dose de radiação que seja considerado seguro. Alguns dos danos 
somáticos causados pela exposição podem ser reversíveis, porém, os danos genéticos são 
cumulativos e irreversíveis. Por essa razão, deve-se procurar reduzir ao máximo a 
exposição dos indivíduos e da população à radiação. 
 Regras básicas: 
 
 Circunscrito por três pilares → Distância, blindagem e tempo 
 Proteção radiológica → Barreiras mecânicas 
❖ Blindagem arquitetônica → Parede baritada, vidro plumbífero, paredes móveis 
❖ Blindagem do aparelho → Paredes fixas ao teto, saia de chumbo presa na mesa, campos 
protetores prática incomum no Brasil) 
❖ Blindagem pessoal → Óculos plumbíferos, protetor de tireoide, luvas 
 Tipos de radiação: 
❖ Radiação de fugo 
❖ Radiação espalhada 
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9. Densiadade 
 Raio-X 
 
 São estruturas que apresentam densidade de partes moles: 
❖ Tecido conectivo 
❖ Músculos 
❖ Sangue 
❖ Cartilagem 
❖ Pele 
❖ Cálculos de colesterol (VB) 
❖ Cálculos de ácido úrico (renais) 
10. Atividade 
 Cite as densidades radiográficas 
encontradas 
❖ Imagem 1 → Redução da 
densidade no pulmão direto; 
HD de Derrame pleural 
❖ Imagem 2 → Alargamento de 
mediastino; HD aneurisma da 
aorta 
❖ Imagem 3 → Aumento da 
transparência em terço 
superior de hemitórax direito; 
HD pneumonia lobar 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte bibliográfica 
Aula de Dra. Adriana Matos (11/02/2021) 
Soares, Júlio César de A.C.R. - Princípios básicos de física em radiodiagnóstico / Júlio de 
A.C.R.Soares. – 2. ed. rev. – São Paulo: Colégio Brasileiro de Radiologia, 2008. 
Leite, C. C., Júnior, E. A., & Otadury, M. G. (2008). Física básica da tomografia computadorizada.