CRDR RAdiologia Computadorizada e digital

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Receptores de imagem por 
sistema de radiografia 
computadorizada 
(CR-Computed radiography) 
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o Sistema receptor CR 
 
 Introduzido pela Fuji em 1981, como primeiro sistema de imagem digital 
comercializado de radiografia computadorizada, sofrendo muitas melhorias na 
década de 90, sendo aceita hoje em grande escala na aplicação médica. 
 
o Características principais 
 
 Se caracteriza por utilizar chassis de sistema eletrônico em substituição ao conjunto 
filme écran convencionais. 
 
 Gera imagens com características digitais(eletrônicas), permitindo seu manuseio 
através de software e melhor resolução, aumentando de forma significativa a 
qualidade da imagem gerada para diagnóstico. 
 
 
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o Sistema receptor CR(continuação) 
 
 Elimina a câmara escura, permitindo a redução da área física. 
 
 Permite a exclusão do sistema automático de processamento, com uso de produtos 
químicos, sendo substituído por scanner de alta definição. 
 
 Pode ser utilizado sem a necessidade de substituição dos equipamentos de 
mamografia de alta resolução, porém se faz necessário uma calibração adequada 
desta nova interface equipamento/chassis eletrônico/scanner. 
 
 Redução do espaço físico para arquivamento dos exames, sendo agora digitalizados 
e arquivados em CD ou DVD, utilizando a linguagem DICOM(Digital Imaging and 
Communications in Medicine). 
 
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o Sistema receptor CR(continuação) 
 
o O sistema CR utiliza um chassis eletrônico semelhante ao convencional, onde o 
conjunto filme/ écran é substituído por um sistema de fósforos com características de 
luminescência foto estimulável, 
 
o O fósforo utilizado é o flúor brometo de bário, com número atômico elevado, 
característica necessária a boa interação dos raios X. 
 
o Este fósforo é dopado com európio, em pequenas quantidades, funcionando como 
um ativador, semelhante ao sulfito de prata nos cristais de haleto do filme. 
 
o No final deste processo a imagem latente é formada. 
 
 
 
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o Sistema receptor CR(continuação) 
 
 
o Estes fósforos, após excitados pelos raios X, possuem a característica de 
armazenamento de elétrons em estado meta estável de alta energia, de forma 
diretamente proporcional a absorção diferenciado dos tecidos expostos, 
 
o Ao estimulo de uma luz de características especiais(como infravermelho) é 
estimulado a voltar ao seu estado fundamenta, liberando esta energia em forma de 
luz. 
 
o No chassi estes fósforos são denominados de “placas de fósforo fotoestimulável”, 
denominadas de Imaging Plate(PI). 
 
 
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o Sistema receptor CR(continuação) 
 
o O sistema de leitora desses chassis possuem as seguintes características. 
 
 Um sistema mecânico que irá conduzir o chassis de forma automática em todo o 
seu trajeto, mantendo sua velocidade de deslocamento constante. 
 
 O chassis irá parar na posição de leitura, onde será aberto e sofrerá a interação 
do laser de infra vermelho. 
 
 Neste processo a velocidade de deslocamento do chassis deve ser muito 
lenta, diminuindo a probabilidade de artefatos, enquanto o laser faz uma 
varredura rápida em um único sentido longitudinal do plate. 
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o Sistema receptor CR(continuação) 
 
 Um conjunto composto por canhão laser, espelhos de deflexão, sistemas 
fotoreceptores e decodificadores, serão acionados realizando: 
 
 Varredura do laser, cujo diâmetro é de aproximadamente 100µm, sobre o eixo 
longitudinal do plate 
 
 Estímulo do fósforo e consequente liberação da carga de elétrons em forma de 
luz, com variação proporcional ao seu estado metaestável. 
 
 O sistema de leitura óptica de CR será avaliado de acordo com sua eficiência de 
precisar e quantificar cada elétron metaestável do fósforo. 
 
 Captura desta luz por fotomultiplicadoras que irão ser transformadas em sinais 
elétricos e direcionadas a sistemas decodificadores, 
 
 Decodificadores transformam estes sinais elétricos(analógicos) em sinais 
digitais, através de sistemas computadorizados, gerando as imagens visíveis. 
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o Sistema receptor CR(continuação) 
 
o A imagem visível, agora armazenada em HD ou mídias removíveis(CD/DVD,etc), 
podem ser aplicadas a diversas modalidades de sistemas de leitura DICOM e de 
acordo com a versatilidade do software, trabalhadas para melhorar a qualidade do 
diagnóstico. 
 
o O principal fator de baixa resolução das imagens geradas é o ruído de interferências 
no sinal, que pode acontecer em qualquer momento do processo de geração da 
imagem. Veremos a seguir um resumo das principais fontes de ruído nas imagens. 
 
 
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Fontes de ruído da imagem na radiologia computadorizada 
Interferências 
mecânicas 
Interferências ópticas Interferências 
computacionais 
Mecanismo de varredura 
lenta 
Controle de intensidade 
do laser 
Ruído eletrônico 
Mecanismo de varredura 
rápida 
Espalhamento do laser 
estimulador 
Amostragem inadequada 
Quantidade de luz 
emitida pelo plate 
Quantização inadequada 
Quantidade de luz 
absorvida 
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imaging plate 
o Veremos a seguir a mecânica utilizada na aquisição das imagens visíveis pelos 
scanner de CR. 
 
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Laser 
Tela Fósforo 
 
Raios X 
• Seguência do processo de geração da imagem digital. 
 
1. Interação da radiação com o écran (imaging plate), formação da imagem latente; 
• O chassi, agora com o écran introduzido em uma unidade de leitora; onde será submetida 
a uma interação com o raios laser, que excitando os cristais provocam liberação de luz, de 
intensidade proporcional a energia armazenada por cada cristal. 
Chassi/écran 
Imagem latente 
• Unidade de leitura ( scaner ) 
Canhão emissor 
laser 
Espelho 
defletor 
Espelho 
direcionador de 
varredura 
Écran 
imaging plate 
Câmara 
fotomultiplicadora 
Espelho refletor 
Canhão emissor 
laser 
Espelho 
defletor 
Espelho 
direcionador de 
varredura 
Écran 
imaging plate Câmara 
fotomultiplicadora 
Espelho refletor Sinal eletrônico 
gerado 
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scaner Terminal operacional Impressora laser 
Receptores de imagem por 
sistema de radiografia digital 
(DR-Digital radiography) 
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o Sistema receptor DR 
 
o Evoluindo do sistema CR, e introduzida no final da década de 90, tem como fator 
principal a substituição do chassi eletrônico por um detector capaz de transmitir a 
variação da intensidade diferenciada de radiação, resultante da interação com o 
tecido, diretamente a um sistema digitalizador gráfico (CPU), gerando uma imagem 
para diagnóstico. 
 
o Para melhor compreendermos o sistema vamos descreve-lo em 3 seções: 
 
 Elemento de captura – é o receptor utilizado, podendo ser caracterizado pelo sistema 
aplicado. Em sistemas de imagem digital é denominado de dispositivo de carga acoplada 
(DCA). 
 
 
 
 
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Sistema radiografia convencional Oxido sulfeto de gadolínio em forma de cristais de haleto 
Sistema CR flúor brometo de bário 
Sistema DR Iodeto de césio ; oxido sulfeto de gadolínio ; selênio amorfo 
o Sistema receptor DR(continuação) 
 
 Elemento de acoplamento – faz a interface entre o sistema de captura e o de 
detecção, transmitindo todo o sinal gerado. No CR é o conjunto interno de 
laser/fotomultiplicador do scaner. No DR é realizado pelo próprio detector 
acoplado a sistemas de transmissão de dados integrados. 
 
 Elemento de detecção – sistema digital de leitura das informações coletadas 
pelo elemento de captura(DCA) e transmitidos pelo elemento de acoplamento. 
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o Sistema receptor DR(continuação) 
 
o Dispositivo de Carga Acoplada (DCA ou CCD - charge-coupled device) 
 
 Desenvolvido na década de 70, é utilizado em todos os sistemas de radiologia 
digitalem aplicação médica. 
 
 Tem a característica de ser constituído de elemento sensível a luz, mantendo as 
características principais de: 
 
 Grande sensibilidade 
 
 Tamanho reduzido 
 
 Faixa dinâmica 
 
 
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o Sistema receptor DR(continuação) 
 
 Sensibilidade – capacidade de detectar baixas variações de ondas 
eletromagnéticas, podendo responder a baixa energia de estímulo. 
 
 Tamanho – possuí dimensões muito pequenas, sendo altamente adaptável as 
várias modalidades de DR, podendo ser constituído por pixels de dimensões de 
100 x 100µm. 
 
 Faixa dinâmica – é a capacidade do DCA de responder a uma grande faixa de 
energia, podendo ser comparada a estímulos muito baixo (imagens claras) a 
estímulos muito alto(imagens escuras). 
 
 Com essa característica, podemos observar no gráfico de resposta do DCA, que o contraste da 
imagem responde de maneira linear com a radiação, permitindo seu maior controle e obtendo maior 
resposta de resolução. 
 
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Curva de densidade ótica comparativa de filme e DCA 
o Sistema receptor DR(continuação) 
 
o Falaremos separadamente sobre as características dos compostos químicos aplicados ao 
DCA. 
 
o Iodeto de césio CsI/silício amorfo(a-S) 
 
o O silício é um semicondutor que, quando identificado como amorfo(sem forma), se 
apresenta como um fluído que pode ser pintado em uma superfície de apoio, juntamente 
com o iodeto de césio. 
 
o O CsI tem alta captura fotoelétrica ( Césio z=55 e I=53), proporcionando uma alta 
interação com os raios X. 
 
 
 
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o Sistema receptor DR(continuação) 
 
1. Iodeto de césio CsI/silício amorfo(a-S)(continuação) 
 
o O DCA e montado com pixels individuais, onde seu conteúdo é de Iodeto de Césio(CsI) 
revestido por silício amorfo(a-Si), tendo sua base composta de semicondutores. 
 
o A superfície de interação do pixel que interage com a radiação é denominada de fator 
de preenchimento e deve sempre estar em torno de 80%. 
 
o O fator de preenchimento de cada sistema de DCA aplicado é que determina a 
necessidade de calibração a cada equipamento instalado, evitando o excesso de 
radiação ao procedimento, contribuindo com o aumento de dose de radiação ao 
paciente. 
 
 
 
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o Sistema receptor DR(continuação) 
 
2. Selênio Amorfo(a-Se) 
 
 A introdução do selênio amorfo no sistema de DCA, elimina o sistema de 
cintilação do fósforo, funcionando como elemento de captura e acoplamento. 
 
 Agora o feixe de raios X interage diretamente com o cristal, aumentando 
resolução do sistema e diminuindo os fatores de ruído. 
 
 O a-Se possuí aproximadamente 200µm de espessura intercalado por dois 
eletrodos carregados. 
 
 Este processo permite que o sinal gerado seja de maior eficiência, possibilitando 
a inserção de novos softwear para manipulação da imagem. 
 
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pixel 
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Placa de receptor DR 
o Sistema receptor DR(continuação) 
 
o Figura demonstrando a melhora de resolução no sinal transmitido, nas diversas 
modalidades de receptores de imagem aplicados. 
o Destacamos a observação do estreitamento e uniformidade do sinal no DCA de a-Se. 
 
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Mesa de comando do sistema DR 
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Monitor de diálogo e imagem 
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Imagens comparativas dos sistemas estudados 
Imagem convencional Imagem CR Imagem DR 
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