Aula 4 Radiologia digital

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Radiologia Digital e Qualidade da Imagem
Aula 4: Radiologia digital
Apresentação
Nesta aula, você irá conhecer os diferentes receptores de imagem e distingui-los entre as modalidades que reproduzem
imagens digitais.
Ao �nal desta aula, você deverá ser capaz de reconhecer as especi�cidades básicas dos elementos sensíveis e suas
distinções, assim como a unicidade dos receptores de imagem que são utilizados.
Objetivos
Identi�car as distintas modalidades de radiogra�a digital;
Reconhecer as diferenças entre radiologia digital direta e indireta;
Descrever as distinções dos receptores digitais.
A radiologia digital
O avanço tecnológico da digitalização das imagens permanece contínuo e acelerado em virtude do fornecimento de
numerosas vantagens sobre a técnica radiográ�ca convencional. Esta última possui dependência direta com o tempo e com as
interações dos produtos da revelação química.
Esses produtos são responsáveis por tornar visível e permanente a imagem latente e, ainda, uma vez gravada na película
fotográ�ca, nada mais pode ser feito para melhoria da densidade, do contraste e da resolução espacial. Posteriormente à
conclusão do exame, as reproduções são avaliadas, e as cópias impressas são catalogadas e armazenadas para possíveis
revisões iminentes.
O processamento analógico permite apenas uma visualização por vez das
representações processadas. Essas limitações foram cruciais para a
redução do seu uso sendo minimizadas, ou até eliminadas, com a
metodologia digital.
O escritor Ehsan Samei de�niu uma sucinta abordagem, na qual descreveu e identi�cou os diferentes sistemas de imaginologia
digitalizada com três principais elementos denominados:
01 de captura
02 de acoplamento
03 de detecção
O elemento de captura é o local onde a radiação é detida. Na radiologia computadorizada, temos o fósforo fotoestimulável
exercendo essa função. Nos outros métodos digitais, os elementos podem ser o iodeto de césio (CsI), o oxissulfeto de
gadolínio (GdOS), o selênio amorfo (a-Se) ou o silício amorfo (a-Si).
O elemento de acoplamento é o responsável pela transferência do sinal gerado pelos raios X para o componente de detecção.
Este pode ser uma lente, um revestimento de contato ou uma placa de a-Se ou a-Si.
a-Si
O último elemento, o de detecção, pode ser do tipo sensível à luz, mas com a capacidade de detectar fótons — como, por
exemplo, o dispositivo de carga acoplada (DCA). Pode ser, ainda, suscetível à carga coletora de elétrons, como o transistor de
�lme �no (TFF).
Radiogra�a de projeção por varredura (RPV)
Os mesmos responsáveis pelo desenvolvimento dos equipamentos de tomogra�a computadorizada de terceira geração
produziram a radiogra�a de projeção por varredura (RPV). O objetivo era a redução de tempo e praticidade no ato de posicionar
os pacientes.
Esse processo recebeu diferentes nomenclaturas comerciais, dadas por cada um dos diferentes fabricantes, porém o
funcionamento da RPV é a mesma em todos os equipamentos.
O paciente é posicionado sobre a mesa do tomógrafo, e
esta é direcionada para o centro do gantry, enquanto o tubo
de radiação se energiza. Nesse momento, não há rotação
entre o tubo de raios X e a �ta de conjunto de detectores.
Eles funcionam de forma estacionária e a consequência
desse mecanismo é uma radiogra�a digital, como exposto
na ilustração.
A �gura ao lado, mostra uma radiogra�a de projeção por
varredura de corpo inteiro obtida na tomogra�a
computadorizada.
 BUSHONG, S. C. Ciência radiológica para tecnólogos. 9. ed. Rio de Janeiro: Elsevier
Editora Ltda., 2010.
No início dos anos 90, a evolução da RPV veio acompanhando o sistema de radiologia digital (RD), mas tinha uso exclusivo aos
estudos de tórax.
Neste período, qual era o principal benefício deste recurso?
Oferecia como principal benefício a redução da dose através da colimação dos raios X em forma de leque. Dessa maneira, a
radiação espalhada foi minimizada e, como consequência secundária, houve intensa melhora no contraste das radiogra�as.
Como é o seu funcionamento?
Na RPV, o feixe é direcionado sob a forma de leque por colimadores de preparação antepondo os pacientes. Assim sendo, as
projeções formadas, também, são colimadas da mesma maneira, correspondendo à disposição dos detectores. Esses,
normalmente, são cintiladores de fósforo de Iodeto de Césio (CsI), associados diretamente ao arranjo linear do DCA por meio
de uma trajetória luminosa de �bra óptica.
A distinção e a complexidade do contraste no tórax �zeram com que a evolução do RPV não tenha seguido adiante. O
deslocamento por varredura precisava de muitos segundos para a aquisição, o que resultava em granulações e borramentos
nas imagens processadas.
Mediante algumas modi�cações, a RPV está retornando ao mercado com a
perspectiva de auxiliar na representação dos exames de tomossíntese
mamária digital (TMD), que, assim como outras formas de tomogra�a, tem
como objetivo a melhoria na resolução espacial e de contraste, de modo a
contribuir com um diagnóstico mais preciso e exato.
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Dispositivo de carga acoplada (DCA)
Desenvolvido nos anos 70 como um dispositivo de alta
sensibilidade à luz, inicialmente com uso militar, mas que foi
aplicado, também, na astronomia e na fotogra�a
digitalizada. Em câmeras digitais, o elemento sensível tem
três vantagens cruciais: sensibilidade, faixa dinâmica e
tamanho. Na ilustração abaixo, temos um semicondutor à
base de silício feito para um sistema de radiologia digital.
 Placa de dispositivo acoplada (DCA). 
BUSHONG, S. C. Ciência radiológica para tecnólogos. 9. ed. Rio de Janeiro: Elsevier
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A capacidade que ela possui de detectar níveis mínimos de luminância é o
seu grau de sensibilidade. Ela exerce o papel mais importante e essencial na
execução, por exemplo, de uma fotogra�a do sistema solar através de um
telescópio, e, também, nas baixas doses de radiação entregues aos
pacientes na DR.
A capacidade de resposta do DCA é a representação da faixa dinâmica, ou seja, é a fração que corresponde à intensidade
luminosa. É imprescindível que esta seja ampla, o que propicia maior compreensão, abrangendo desde o tom muito escuro ao
muito claro.
Quando comparamos o DCA a receptores de �lme-écran, visualizamos uma resposta linear contra uma curva característica,
que é conhecida como curva de H&D (Hurter & Dri�eld). E, apesar dos receptores convencionais ofertarem três conjuntos de
resposta a radiação, densidade ópticas (DO) de 0 a 3, pouca variação de cinza é visível ao olho humano.
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A �gura mostra a resposta à radiação do DCA comparado com o receptor de �lme-écran.
O uso do DCA objetiva a mesma representação, porém com níveis de exposição mais baixos se comparado com a técnica
convencional. Este fato torna o valor do contraste independente da quantidade de radiação que alcançou o receptor, ampliando,
dessa forma, a variação dos tons de cinza visíveis no pós-processamento e na resolução do contraste das imagens, além da
redução acentuadamente da dose entregue ao indivíduo estudado.
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Dispositivo de carga acoplada de Iodeto de césio
Com a disposição dos DCAs um ao lado do outro, recebendo ao mesmo tempo a luz emitida pelo cintilador, proporciona a
utilização de uma área restrita do feixe de radiação, de maneira que o contraste da RPV seja alcançado com um curto período
de exposição.
https://estacio.webaula.com.br/cursos/go0340/aula4.html
Logo, apresenta uma imagem perfeita na extremidade de cada placa. Essa
representação só é possível em virtude da interpolação dos pixels nas
interfaces de cada uma das pastilhas.
A resposta luminosa da cintilação de um elemento fosforescente de CsI é transferida e�cazmente, através de �bras ópticas, ao
conjunto de DCAs, tendo como resultado alta e�ciênciana captura do feixe de raios X e, consequentemente, uma boa
resolução espacial.
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Dispositivos de cargas acopladas (DCAs) organizados em conjunto para receber a luminância de uma área do feixe de radiação
que interage com um de cintilação fosforescente semelhante ao Iodeto de césio (CsI).
Comentário
A técnica onde associamos CsI ao DCA é o chamado processo indireto da DR, pois a radiação recebida é, primeiramente,
convertida em energia luminosa e, em seguida, transformada em sinal elétrico para que seja possível a captação pelo sistema
computacional.
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Iodeto de césio (CsI) / silício amorfo (a-Si)
O responsável pela detecção da luminância do cintilador é o silício .
Quando nomeado como amorfo, signi�ca dizer que não está na forma de cristal, mas sim em estado �uido. Isso viabiliza o
melhor espalhamento pela superfície de apoio, permitindo o aumento da área de absorção.
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CsI
O CsI possui boa captura eletrônica em virtude dos
elementos possuírem alto número atômico (Z), césio de
55 e o iodo de 53. Isso permite que mesmo a baixas
doses de radiação, a interação com a placa seja
bastante e�caz.
Os receptores de DR são feitos sob a forma de pixels
individuais, com suas faces revestidas de a-Si sensíveis
à luz, acoplados ao capacitor em conjunto com o TFF.
Ao analisar um pixel ampliado, temos uma grande
porção dele coberta por componentes eletrônicos e �os
não sensíveis à luz, mas que são condutores de
resposta fosforescente do CsI.
A ilustração, a seguir, é uma microgra�a do arranjo de matriz ativa de transistor de �lme �no (AMA-TFF) do receptor DR com
apenas um pixel. Ela representa a forma de organização do a-Si, apresentando o contato do mecanismo de controle e as linhas
de dados.
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Atenção
Cada porção geométrica do pixel tem sua importância. ele é compreendido pelos transportadores, capacitores e TFF. Mas não
são todos esses que contribuem para a formação da radiogra�a, visto que há porções que não são sensíveis à radiação. A parte
radiossensível do pixel, chamada de fator de preenchimento, compreende 80% de todo ele, e os 20% restantes não exercem
aporte nenhum para a imagem.
Isto representa um problema para a técnica, pois com os pixels diminutos, o fator de preenchimento é minorado na mesma
proporção. Sendo necessário, para compensar a intensidade do sinal, o aumento da radiação. E, por consequência, eleva-se a
dose entregue ao paciente.
 BUSHONG, S. C. Ciência radiológica para tecnólogos. 9. ed. Rio de Janeiro: Elsevier Editora Ltda., 2010.
A ilustração demonstra a área radiossensível do pixel ou fator de preenchimento de toda a estrutura.
O que é importante compreender sobre captadores?
Os captadores de CsI foram usados durante anos como elementos coletores dos tubos intensi�cadores de aparelhos de
imaginologia, assim como os de GdOS (oxissulfeto de gadolínio) eram usados nos écrans radiográ�cos de terras raras. A
descrição dos receptores de CsI/a-Si pode ser repetida para os de GdOS/a-Si, mas, na radiogra�a convencional, a espessura da
placa de GdOS é o fator determinante da velocidade de resposta.
Na técnica de tela-�lme com écrans de GdOS, a velocidade de
resposta foi aumentada, o que minimizou a resolução espacial por
efeito da dispersão da luz pelo próprio GdOS.
Esse não é o caso da DR, pois o aumento da espessura da mesma placa intensi�ca a velocidade do sistema, sem causar
qualquer comprometimento à resolução espacial.
Selênio amorfo (a-Se)
Este tem participação na modalidade da DR direta, pois não tem envolvimento com a cintilação fosforescente. O feixe de
radiação interage diretamente com a placa de selênio amorfo (a-Se), que tem dupla atuação: como elemento capturador e de
acoplamento ao mesmo tempo.
 
BUSHONG, S. C. Ciência radiológica para tecnólogos. 9. ed. Rio de Janeiro: Elsevier Editora Ltda., 2010.
Na ilustração: o a-Se como elemento de captura exclui a utilização de cintiladores fosforescentes, pois exercem a dupla função
de capturadores e acopladores.
Radiação X a-Se
Quando acontece a interação da radiação X com o a-Se, pares de elétrons são criados através da ionização direta do selênio. A
energia criada é coletada pelos capacitores de armazenamento e, lá, permanece até a leitura da placa; posteriormente, tem o
fechamento do TFF, para, assim, poder ser reutilizada.
 Atividade
1. O escritor Ehsan Samei de�niu de forma sucinta uma abordagem em que identi�cou e descreveu os sistemas de
imaginologia digital com três elementos principais. Quais são esses elementos?
a) Elemento de captura, elemento de detecção e elemento de varredura.
b) Elemento de acoplamento, elemento de varredura e elemento de captura.
c) Elemento de captura, elemento de acoplamento e elemento de detecção.
d) Elemento de detecção, elemento de otimização e elemento de captura.
e) Elemento de varredura, elemento de otimização e elemento de detecção.
2. Dentre os principais elementos de divisão da radiologia digital, temos o elemento de captura, que é o local onde a radiação
�ca detida. No caso especí�co da radiologia digital indireta, ou radiologia computadorizada, qual o receptor é utilizado?
a) O receptor de fósforo fotoestimulável.
b) O receptor de césio (CsI).
c) O receptor de oxissulfeto de gadolínio (GdOS).
d) O receptor de selênio amorfo (a-Se).
e) O receptor de silício amorfo (a-Si).
3. Qual o elemento semicondutor que, normalmente, �ca entreposto ao transistor de �lme �no e é responsável pela detecção
da energia luminosa do cintilador?
a) Césio.
b) Selênio.
c) Chumbo.
d) Silício.
e) Gadolínio.
4. O iodeto de césio (CsI) tem boa captura eletrônica em virtude dos elementos terem uma importante característica que
viabiliza uma e�caz interação com a placa com o uso de baixas doses de radiação. Determine qual é essa característica.
a) Alta condutividade elétrica.
b) Baixo número atômico.
c) Baixo número de elétrons.
d) Iguais números atômicos.
e) Alto número atômico.
5. O dispositivo de carga acoplada (DCA) possui alta sensibilidade à luz e foi desenvolvido nos anos 70. Inicialmente com uso
militar, sendo aplicado, também, na astronomia e na fotogra�a digitalizada. Em câmeras digitais, o elemento sensível tem três
vantagens. Quais são elas?
a) Faixa dinâmica, resistência e sensibilidade.
b) Resistência, menos borramentos nas imagens e faixa dinâmica.
c) Sensibilidade, menos borramentos e tamanho.
d) Faixa dinâmica, tamanho e resistência.
e) Sensibilidade, faixa dinâmica e tamanho.
6. “A radiação recebida é convertida em energia luminosa e, em seguida, transformada em sinal elétrico para que seja possível a
captação pelo sistema”. Esta técnica onde associamos o cintilador de CsI ao DCA é conhecida como:
a) Processo direto da DR.
b) Processo indireto da DR.
c) Sinal elétrico da DR.
d) Componente de acoplamento da DR.
e) Elemento de captura da DR.
Notas
DCA 1
A placa de DCA é extremamente adaptável a diferentes formas de uso da DR por ter sua medida muito pequena, de
aproximadamente 1 a 2 cm, diferentemente do pixeli, que é invariável, mede exatamente 100 x 100 µm.
Silício 2
É elemento semicondutor que, normalmente, �ca entreposto a dois materiais, como um TFF.
Referências
GONZALEZ, R. C.; WOODS, R. C. Processamento digital de imagens. 3. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2010.
SANTOS, G. C. Manual de radiologia: fundamentos e técnicas. São Paulo: Yends, 2008.
SOLOMON, C.; BECKON, T. Fundamentos do processo digital de imagens. Rio de Janeiro: LTC, 2013.
Próxima aula
Síntese das imagens �uoroscópicas digitais;
Meios de processamento de imagens;
Ordenamento e comunicação das imagens.
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