Revisão dos Conceitos de Formação da Imagem em Radiologia OK

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Revisão dos Conceitos de Formação da Imagem em Radiologia 
Os métodos que não utilizam radiação ionizante fazem uso de princípios físicos diferentes para obter imagens do corpo.
O objetivo no exame de imagem é ver por dentro, sem precisar abrir o paciente. Para isso, temos que ter uma noção de como essa imagem vai ser formada para saber se a patologia procurada aparece no método escolhido.
RAIOS X: foram descobertos em 1895 por Wilhelm Roentgen. São compostos por radiação eletromagnética invisível, não particulada (quantum de energia/ pacote de energia que interage com a matéria e com o paciente para impressionar o filme radiográfico ou a placa detectora para revelar o filme com a imagem). 
· Características
· Reduzido comprimento de onda
· Elevada frequência
· Propriedades (IMPORTANTE!)
· Propagação em linha reta
· Penetração da matéria
· Fotográficas e luminescentes
Da interação do corpo com o feixe de Raio-X, podemos ter a radiação espalhada gerando a radiação secundária que os profissionais de saúde recebem. 
RAIO-X
Onda eletromagnética (não tem matéria e não é partícula) = fótons = são pacotes de energia (quantum de energia).
Radiação é uma forma de propagação de energia de um ponto ao outro. Chamamos de ionizante a capacidade que essa radiação tem de arrancar/excitar/ejetar um elétron do orbital de um átomo. Essa capacidade, a depender desse átomo, do posicionamento desse átomo dentro de uma molécula, pode gerar uma serie de consequências, desde a produção de radicais livres até transformações e mutações no DNA. 
 A radiação é ionizante pela capacidade que o quantum de energia tem de arrancar elétrons dos átomos. Este átomo ionizado pode levar a uma transformação no corpo do paciente ou do examinador, por isso a proteção radiológica é necessária (para evitar os efeitos negativos da radiação ionizante).
Produção de Raio-X: ocorre dentro da ampola de Raio-X. Existe um lado negativo e o positivo: no lado negativo há um filamento que quando aquecido forma uma nuvem estacionária de elétrons. Ao disparo do técnico surge uma diferença de potencial entre o lado negativo e o positivo, daí os elétrons são acelerados em direção a placa de ânodo (alvo). Os elétrons interagem com os átomos do alvo e ocorre a formação do feixe de Raio-X (os fótons x). Esses fótons são produzidos, basicamente, de duas formas:
1. Raio-X característico: o elétron é acelerado no filamento de tungstênio e quando interage com o átomo do ânodo no centro em uma camada da eletrosfera é zunido da camada mais interna. A partir desse momento, existe um desequilíbrio dentro da eletrosfera, na busca de equilíbrio o elétron da camada mais externa migra para mais interna e surge o fóton x.
2. Por frenagem: o elétron acelerado é atraído pelo núcleo e desacelera “por frenagem”, nesse momento, surge o fóton x. 
Os raios X são polienergéticos: entende-se que esses fótons têm várias energias, alguns com energia pequena morrem dentro da ampola e não saem para interagir com o paciente, enquanto outros são muito energéticos e atravessam tanto o paciente que surge a necessidade de uma barreira de chumbo para evitar que esse processo de formação de fotón x seja prolongado
Efeito termiônico: aquecimento do filamento e emissão da nuvem para interagir com a placa de anôdo no lado positivo; termo=calor/ iônico=elétrons; 
A energia dos fótons X depende da energia dos elétrons acelerados, os quais dependem da corrente do filamento, a qual disponibiliza mais ou menos elétrons para poder interagir com o alvo.
Tempo de exposição: quanto mais tempo o técnico apertar, mais elétrons interagem e maior o número de fótons.
Ao disparar cria-se uma diferença de potencial entre os eletrodos positivos e negativos, a partir disso, a exposição do paciente à radiação pode ser regulada (quanto maior for a diferença de potencial maior será a energia dos fótons/elétrons).
Polienergético: existem fótons com energia pequena e grande.
Há redução de intensidade do fóton quanto maior a distância da fonte.
Como 99% da energia no tubo de Rx transforma-se em calor é necessário um processo de resfriamento muito bem adequado nessa ampola. 
INTERAÇÃO RAIO-X COM A MATÉRIA
· Efeito fotoelétrico (Absorção)
· Espalhamento Compton
O fóton pode:
· Penetrar completamente e vemos pretinho
· Absorver completamente (interação fotoelétrica ou absorção) e a energia é direcionada para dentro do paciente
· Absorver parcialmente e fazer uma interação Compton, ocorre desvio e nasce a radiação espalhada (radiação chega, interage com o paciente e espalha) essa radiação espalhada é a fonte de radiação para quem está perto do paciente, por isso todo mundo deve estar usando capote de chumbo que absorve o fóton x por causa da radiação espalhada (a fonte de radiação para as pessoas da saúde é causada principalmente pelo paciente). A radiação espalhada atinge o receptor e causa ruído na imagem
Quanto mais alto o número atômico maior a probabilidade de absorção (chumbo tem um número atômico altíssimo, absorve, por isso o técnico fica atrás de uma parede de chumbo para se proteger da radiação espalhada. Mesmo motivo do uso do capote de chumbo).
Quanto menor a energia do fóton maior é a probabilidade de ocorrer essa absorção. 
A radiação espalhada (radiação chega, interage com o paciente e espalha) é a fonte de radiação para quem está perto do paciente, por isso todos devem usar capote de chumbo, o qual absorve o fóton x por causa da radiação espalhada.
Colimador: utilizado para aumentar ou reduzir o campo de acordo com a área que se quer estudar. 
Uma forma de diminuir a exposição do paciente ao Raio-X é diminuir o local onde fazemos a fonte chegar.
O chassi é colocado atrás do mural para o Raio-X interagir com o paciente e impressionar o filme. O filme sofre uma revelação química, um processo latente, para só depois virar uma imagem visível.
1 - RADIOGRAFIA
RADIOGRAFIA COMPUTADORIZADA (mais comum hoje em dia)
· Chassi com filme-écran é substituído por um chassi com placa de fósforo (que é reutilizada) e não é necessário a câmara escura 
· A placa é introduzida em um equipamento chamado Leitora de CR
· Ao inserir o chassi no equipamento, é realizada uma leitura com um laser. Este laser faz com que os elétrons liberem energia em forma de luz. A luz emitida pelos elétrons é captada por um sistema que transforma a luz em sinais elétricos (analógicos), estes sinais por sua vez são direcionados para decodificadores, transformam os sinais analógicos em sinais digitais, que por meio de sistemas computadorizados, são transformados em imagens visíveis na tela do workstation
RADIOGRAFIA DIGITAL
· Não tem chassi, nem filme
· Detector direto para computador
· Não tem revelação química ou scanner
Na radiografia digital não há necessidade da placa nem da leitora, já que a captura ocorre diretamente no leitor digital em tempo instantâneo. 
O contraste da radiografia depende da diferença entre radiopacidade e radiotransparência (da diferença do que aconteceu com o fóton x até chegar ao filme). Se o fóton x penetrar completamente (como no ar) fica tudo pretinho. Quanto maior a absorção do fotón x, mais a imagem chega perto do branco, até chegar no branco brilhante (metal). 
O metal possui um número atômico muito alto. Assim, quanto maior o número atômico mais absorve. O chumbo tem número atômico alto então fica bem branco e absorve bastante, inclusive ao ponto de podermos usar aventais de chumbo, protetores de tireoide, protetor gonadal, etc. 
Os meios de contraste possuem número atômico alto, absorvem bastante o Raio-X e na imagem ficam branco brilhante. O contraste iodado será usado na tomografia, ele possui potencial alérgico e alguns pacientes podem sofrer nefrotoxicidade. Se houver alguma perfuração do trato gastrointestinal, NÃO usar bário pois há o risco de ocorrer peritonite química e constipação (já que o bário flocula).
INCIDÊNCIA RADIOGRÁFICA x POSICIONAMENTO
· Trajeto do rádio relativamente ao objeto radiografado
· Lado mais próximo do meio de registro
O nome da incidência radiográfica é de acordocom a trajetória que o feixe está indo, ex.: póstero-anterior, o feixe está indo da região posterior para a anterior do paciente. 
Posicionamento: exemplo - Perfil esquerdo: o perfil esquerdo fica em contato com a placa detectora ou filme radiográfico. Como o paciente está. 
RADIOGRAFIA
Representação bidimensional de algo tridimensional. Por ser uma representação bidimensional de um objeto tridimensional, às vezes precisamos de várias incidências (algumas articulações precisam de 3 incidências para entender a posição da fratura).
FLUOROSCOPIA (RADIOSCOPIA)
· Avaliação dinâmica em tempo real
· Intensificador de imagem de raio x, que converte a energia do raio x em luz visível, e é acoplado a uma câmera de TV. 
· Imagem visualizada em um monitor de vídeo
A avaliação em tempo real permite a utilização no intraoperatório (ex.: videolaparoscopia) ou na avaliação da motilidade do trato gastrointestinal. 
Fluoroscopia = radioscopia, usada para colocar um stent na aorta, fazer uma arteriografia, exploração de via biliar, avaliação da contratura do esôfago, contratilidade gástrica, etc.
Hounsfield acreditava que um feixe de Raio-X continha mais informação do que o filme poderia capturar e que se o computador fosse usado obteríamos mais informação sobre o quanto absorveu e o quanto penetrou. Por cálculos matemáticos ele começou a medir a intensidade que o fóton x foi absorvido dentro do paciente e obteve o coeficiente de absorção (quantidade de absorção de acordo com o tecido). Obs: uma radiografia mostra informações limitadas porque certas estruturas são obscurecidas por outras de densidade maior.
2- TOMOGRAFIA
· Tomo= corte / Grafia= escrita
· Tubos de raio-x gira 360º em torno do paciente
· Interação dos raio-x com a matéria
· Sistemas detectores do lado oposto – fótons capturados ----- sinal analógico
· Este sinal vai para o sistema computacional – sinal digital --- processamento imagem digital
Unidades de Hounsfield é o coeficiente de atenuação de cada tecido. Se uma tomografia for colocada com tudo que o olho consegue ver, desde o preto (ar) até o branco (metal) em uma mesma imagem teríamos a primeira faixa branca da imagem acima, onde não há detalhamento. Dessa forma, faz-se o estreitamento da janela de acordo com o que quero enxergar por meio do computador e das unidades, ou seja, fica disponível outra escala de cinza para avaliar as partes moles, ossos, etc. Portanto, existem várias janelas (óssea, pulmonar, para partes moles) que auxiliam, de acordo com o corte que já foi obtido, a manipulação da imagem em prol do diagnóstico. 
Quanto mais fileira detectora mais rápido o exame. Isso permite a avaliação de órgão em movimento como o coração. 
A avaliação do SNC é feita graças a simetria que existe de um lado com o outro o que permite a comparação.
· Imagem Matriz ao lado
· Pixel: representação bidimensional do voxel 
· Cada pixel carrega informação de um nível de cinza
· Voxel: unidade elementar de volume
· Qualidade (definição) da imagem maior se voxel isotrópico (cúbico – todos lados iguais) =Reconstrução em qualquer plano sem perda de resolução
Dependendo do tamanho do voxel conseguimos fazer os cortes em formatação de diversos planos.
As imagens são tomografias. Os cortes são adquiridos no plano axial e são levados ao computador, onde faz-se um pós-processamento: junção de todos os cortes na volumetria e faço um corte no coronal ou no sagital. Também posso limpar e fazer um corte de volume tridimensional para visualizar a parte óssea do paciente. Ou posso fazer um volume para auxiliar a detecção de nódulos no pulmão (MIP). Ou apagar todas as densidades de +40 até 400 e obter uma reconstrução volumétrica.
PRINCÍPIOS DA PROTEÇÃO RADIOLÓGICA
· Justificação: deve-se justificar a submissão do paciente à fonte de radiação. É justificável? Ele precisa do exame? Ele não tem um exame feito recentemente que responda a minha pergunta?
· Limitação de dose: tentar fazer o exame da melhor forma possível e que o paciente tenha a menor dose de radiação aplicada nele (Ex.: no pedido do exame descrever o que quer ver).
· Otimização: ex.: avaliação dos rins, ao invés de fazer exame com contraste e irradiar o paciente 4x, posso fazer em 2.
· Efeitos biológicos (se inicia coma capacidade que o fóton x tem de ejetar um elétron da eletrosfera de um átomo do corpo. Se esse átomo estiver dentro de uma molécula importe pode culminar em aparecimento de fatores celulares – necrose tecidual, queimaduras, etc). Tudo isso depende da dose de radiação, então nós lembramos especialmente das crianças (tem uma vida inteira de exames pela frente), das mulheres em idade fértil para tentar reduzir a exposição à radiação. 
· Tecidos mais sensíveis= olhos (catarata), medula óssea (leucopenia, anemia), tireoide, gônadas (esterilidade)
· Potencial= tumores malignos
· Consequência de uma longa série de acontecimentos que se inicia pela excitação e ionização de moléculas no organismo
Se a molécula ionizada está dentro do DNA há potencial de gerar uma molécula anômala e tumores malignos.
3- ULTRASSONOGRAFIA
· SOM = Onda mecânica
· Faixa frequência
· Ouvido humano: 20 e 20.000 ciclos/s
· Ondas baixo= infrassom
· Ondas acima= ultrassons (>20.000 ciclos/s)
· Propagação – na direção da fonte vibrante que a gerou
· Atenuação – efeito composto devido a perdas devidas ao espalhamento e à absorção
· Energia da onda é convertida em calor
· Atenuação geralmente aumenta com o aumento da frequência
· Outro efeito possível numa aplicação ultrassônica está associado à cavitação (se utilizada de forma adequada não gera efeito biológico significativo, por isso é usada em obstetrícia, criança).
· Transdutor – transforma energia elétrica em energia ultrassônica. O ultrassom interage com o corpo e, dessa interação, essa onda vai voltar/ecoar/refletir e vai sensibilizar o transdutor gerando a imagem. 
· Efeito piezoelétrico (piezo= que comprime, que pressiona)
· Capacidade de alguns cristais gerarem corrente elétrica em resposta a uma pressão mecânica
· Os cristais piezoelétricos apresentam também um comportamento especial quando se aplica uma diferença de tensão entre suas superfícies: eles se expandem ou se contraem, dependendo da polaridade elétrica aplicada, recebendo o nome do efeito piezoelétrico reverso.
· Cristal (quartzo, turmalina) ou cerâmico sintética
O impulso elétrico é gerado e deforma o cristal/cerâmica/piezoelétrico que gera uma onda mecânica, essa é na direção da fonte que a criou. A partir do eco, a onda sonora volta, deforma o cristal (contrai) e gera uma corrente elétrica que vai ser lida gerando imagens (efeito piezoelétrico). 
· Cristais piezelétricos – estimulados por corrente elétrica deformam-se emitindo ultrassons. O mesmo cristal é capaz de captar a onda refletida (eco) emitindo impulso elétrico enviado para o computador formar a imagem.
· A imagem do US depende das superfícies ecorrefringentes que o feixe encontrar.
A ultrassonografia usada de forma racional para método diagnóstico na medicina não tem efeito biológico significado, porém tem potenciais efeitos (cavitação e aquecimento dos tecidos).
Quanto maior a frequência – maior a resolução, porém menor será a profundidade que o feixe alcança o corpo. O inverso é verdadeiro – quando menor a frequência, maior a profundidade. 
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1: transdutor linear com frequência alta (12mhz) – não tem um penetração muito grande, mas tem uma resolução ótima.
2: baixa frequência, visão do fígado inteiro até a superfície diafragmática. A depender do transdutor usado, existem diferentes imagens da mesma secção do paciente.
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Paciente, sexo feminino, 26 anos, dor na fossa ilíaca direita. Acima, 3: imagem hiperecogênica com sombra acústica posterior (fecalito). 4: com transdutor linear (que possui alta frequência, alta resolução de imagem e baixa penetração) observo fecalito e a ponta do apêndice aumentada (apendicite).
· Uma proporção da onda é refletida na interface do tecido (eco) e é utilizada para formar a imagem.
· Ultrassons refletidos são recebidos pela sonda emissora-receptora· Digitalização do sinal recebido
· Representação da sua intensidade num monitor por escala cinza
Em ultrassonografia falamos de ecogenicidade e em raio-x falamos de atenuação/densidade. Hiperecogênico (branquinho), hipoecogênico (cinza mais escuro) ou anecoico (pretinho do líquido da bexiga, por exemplo, onde a onda sonora ganha velocidade e dá reforço acústico posterior).
· Onda mecânica – não se propaga no vácuo, é refletida pelo ar e pelo osso (por isso usa-se um gel aquoso, para água auxiliar a onda sonora no local que será avaliado). 
· Se propaga muito bem pelos líquidos (reforço acústico posterior) – esse é um dos motivos da bexiga ter que está cheia na ultrassonografia de abdome total (para avaliar a região posterior a bexiga de forma adequada). 
· Características da Ecografia: não se propaga no ar (gel aquoso – melhorar interface); Técnica tomográfica multiplanar; Boa discriminação dos tecidos moles; 
· Vantagens da Ecografia: Sem efeito biológico clinicamente significativo (gestantes, crianças etc, – 1º método para abdome e pelve); Cortes em qualquer plano espacial; Imagens em tempo real; não invasivo; acessível, baixo custo; Portátil; 
· Desvantagens: muito dependente do operador; “Não estuda osso ou pulmão aerado”; mostra apenas um campo setorial da anatomia.
Técnica tomográfica: eu faço o corte do jeito que eu quiser. 
Sem efeito clinicamente significativo para utilização em diagnostico (importante – pode ser utilizado para fins terapêuticos que causam cavitação e aquecimento). 
“Não estuda osso ou pulmão aerado”: entre aspas porque a ultrassonografia é utilizada, especialmente me crianças, para avaliação da superfície óssea (avaliação de osteomelite) e consegue avaliar uma necrose pulmonar, se tem uma alteração. 
Imagem em tempo real: o ecocardiograma que mais se beneficia disso. 
Ecogênico e hiperecogênico (bem branquinho), hipoecogênico (tom de cinza), anecoico (pretinho).
DOPPLER
· Efeito Doppler – alteração da frequência nas ondas (sonoras ou outras) percebidas pelo observador em virtude da aproximação ou afastamento entre ele e a fonte sonora. É um recurso da ultrassonografia
· Detecta movimento intra-vascular (direção de fluxo, cálculo de velocidade desse fluxo)
· Direção
· Velocidade (cm/s)
4- RESSONÂNCIA MAGNÉTICA
· Campo magnético potente;
· Ondas de rádio de baixa energia;
· Formar imagens de altíssima resolução;
· Átomos de Hidrogênio – imagens com alto contraste devido aos diferentes arranjos do H dentro de diferentes moléculas
· átomo de hidrogênio quando colocado num campo magnético muito potente e estimulado, emite sinais numa frequência específica, que pode ser codificado, captado por uma antena (bobina) e transformado em imagem.
Usa-se um campo magnético potente (um imã gigante) que utiliza ondas de rádio de baixa energia para formar imagens de altíssima resolução através da interação com os nossos átomos de hidrogênio (presentes em qualquer molécula do nosso corpo, já que temos água no corpo inteiro). A ressonância magnética é um exame caro, demorado, pouco disponível, mas excelente. 
· Parte do corpo para ser examinada – coloca-se uma bobina (antena) para captar os sinais dos H e submete o corpo ao alto campo magnético.
A aquisição é feita no plano que eu escolher no momento do exame, então não tem como estudar num plano coronal uma ressonância de crânio que só foi adquirida num plano axial, por exemplo. Isso é diferente da tomografia, onde posso usar várias constituições para formar um novo plano
Quando o paciente é posicionado no interior do magneto e fica sob ação de um campo magnético, os prótons de hidrogênio irão se orientar de acordo com a direção do campo aplicado.
Resumidamente - Imagem por RM: é o resultado da interação do forte campo magnético produzido pelo equipamento (magneto) com os prótons de hidrogênio do tecido humano, criando uma condição para que possamos enviar um pulso de radiofrequência e, após, coletar a radiofrequência modificada, através de uma bobina ou antena receptora. Este sinal codificado espacialmente por gradientes de campo magnético é coletado, processado e convertido numa imagem ou informação.
· Evita-se fazer no primeiro trimestre de gravidez. Pode ser utilizado para avaliação fetal. 
· O meio de contraste utilizado na ressonância é o gadolínio (podem se acumular nos núcleos da base no sistema nervoso central e possui restrição em pacientes com nefropatias).
· Pode determinar o que é uma tumoração a partir da espectroscopia (informação extra que vai além da anatomia macroscópica e parte para o lado metabólico).
· Pode não ser seguro para pacientes com alguns implantes metálicos ou corpo estranhos: não são todos os metais, apenas os ferromagnéticos.
· Alguns artefatos não permitem a avaliação de estruturas ao redor (ex.: aparelho dentário). 
· Gadolínio: intravenoso, em pacientes com potencial de nefrotoxicidade e de fibrose sistêmica nefrogênica precisamos ter cautela. 
Imagens de tórax feitas com radiação ionizante. As tomografias são diferentes porque em A estou usando uma janela para avaliar partes moles (observe: pele, esterno, coluna, vértebra dorsal, costela, escápula, musculatura paravertebral, presença de massa no hemitórax esquerdo), há contraste. Em B a janela foi alongada para avaliação pulmonar, observo vasos e fissura, mas não consigo avaliar partes moles de forma adequada. Isso tudo ocorre depois do exame, ou seja, o paciente já fez o exame e eu estou manipulando a janela de acordo com o que quero enxergar. Também posso fazer uma reconstrução volumétrica na tomografia 
Ultrassonografia: ar dos pulmões refletindo as ondas sonoras de forma ruim, dando uma imagem “suja” de hiperecogenecidade. A costela está refletindo o som e criando uma sombra acústica posterior, parede torácica com musculatura subcutânea.
Ressonância magnética cardíaca:
· Objetivo:
· 
· Deve-se conhecer a anatomia da região que se quer estudar.
· Saber como esta anatomia aparece no método usado e porque. 
· Saber o que não aparece na imagem de tal método. 
· Conhecer anatomia patológica macroscópica para saber que deformidades as doenças causam nos órgãos e vice-versa (que patologias podem causar as alterações detectadas nos exames). 
Também dependo da limitação de cada método (ex.: ultrassonografia é operador dependente).