Aspectos Físicos

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Aspectos Físicos do 
Equipamento de 
Densitometria Óssea
TNL Marta Dichel
HU – USP
16mar2021
Equipamento DXA
• DXA – Dupla Energia
• Formação da imagem
• Tipos de colimadores/feixes
• Controle de Qualidade
• Diferença entre equipamentos
(modelos,marcas,etc)
• Proteção radiológica
Métodos Quantitativos
Tecnologias:
• 1ª Geração: SPA – Single Photon Absorptiometry
– 1963: densitometria periférica (antebraço distal)
– fontes seladas monoenergéticas (único nível de energia)
– I¹²⁵ (27KeV), Am²⁴¹ (60KeV) – fótons de raios gama
• 2ª Geração: DPA – Dual Photon Absorptiometry
– 1980: densitometria axial (coluna lombar e femur)
– Gd¹⁵³ – dois níveis de energia, fótons de 40 e 100KeV
• 3ª Geração: DXA – Dual Photon X-Ray Absorptiometry
– 1987: (Hologic) fonte de Raios-X / fótons de baixa e alta 
energia (70-140KVp)
– densitometria de coluna lombar / fêmur / antebraço e 
corpo inteiro
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Dual-Photon Absorptiometry Diagnostic Imaging Techniques
Gd
Evolução do DPA para o DXA tipo “Fan-Beam”
• melhoras expressivas na reprodutibilidade e resolução de imagem
• aumento da velocidade na aquisição da imagem
• novos recursos de software para análise da imagem
Componentes principais de um sistema-DXA
▪ Gantry (fonte-detector, feixe de laser)
▪ Trilhos(deslizamento gantry)
▪ Painel de controle manual de 
movimentação do scanner/mesa
▪ Mesa de exame
▪ Sistema computacional
▪ Estabilizador de Voltagem
Princípios Físicos do Método
Tecnologia Pencil Beam
A produção Duo-energética:
GE: Filtro K-edge
Hologic: alternância de pulsos
DPX GE-Lunar. 
Princípios básicos do DXA - Formação da imagem
Metodologia:
A densitometria mede a quantidade de 
radiação absorvida pelo corpo, calculando a 
diferença entre radiação emitida pela fonte de 
radiação e a que sensibiliza um detector de 
fótons. 
 A isto se denomina “absorciometria”, que 
tecnicamente é a mensuração de uma das 
formas de interação dos fótons com a matéria, 
a “Absorção.“
 O princípio do DXA baseia-se no fato de que 
as características de atenuação dos tecidos 
ósseo e mole são diferentes, e portanto o 
emprego de dois feixes de energia distintas, 
permite estabelecer este diferencial.
A quantidade de energia absorvida depende 
fundamentalmente da quantidade de energia 
existente no feixe de fótons emitido, a natureza do 
material através do qual este feixe atravessa e a 
espessura deste material.
Princípios básicos do DXA - Formação da imagem
 Com a atenuação medida nos dois feixes 
de fótons (alta e baixa energia) calcula-
se a “Base Line” isto é, do limiar de 
diferenciação entre Densidade de 
Tecidos Moles e do Tecido Ósseo. 
 O Conteudo Mineral Ósseo (BMC) é 
então calculado.
BMC - Bone Mineral Content
Princípios básicos do DXA
Formação da imagem
 Com a determinação dos contornos ósseos na imagem e 
definição dos espaços intervertebrais ou regiões de 
interesse (ROI’s) calcula-se
a área de interesse.
 Finalmente numa simples equação divide-se 
o BMC pela área, obtendo-se a
Densidade Mineral Óssea (BMD).
BMD - Bone Mineral Density
Formação da imagem – resultado BMD
BMC/área=BMD
BMC(g)/área(cm²)=BMD(g/cm²)
Tecnologias DXA
• 1ª Geração: Pencil Beam
– único detector
• 2ª Geração: Fan Beam
– múltiplos detectores
• Wide Fan Beam
• Narrow Fan Beam
• 3ª Geração: Flash Beam
– detector Flat Panel
Tipos de Colimadores/feixes
Tecnologia DXA
Pencil Beam X Fan Beam
Principais diferenças
– Detector único
– Colimador: orifício
– Feixe puntiforme
– KVp: 70 a 140
– Corrente: 3A
– Array de detectores
– Colimador: fenda (feixe largo/estreito)
– Feixe em forma de leque
– KVp: 100 a 140
– Corrente: 2,5A
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Geometria “pencil beam” Geometria “fan beam”
Colimador – geometria do feixe 
Colimador – orifício / feixe lápis Colimador – fenda / feixe leque
Fonte de RX
Fonte de RX
Detector
Array de 
Detectores
Wide Fan Beam 
(Feixe largo)
64 detectores 128/216/256 detectores
Tecnologia Fan Beam
Narrow Fan Beam
(Feixe estreito)
Fan Beam – Large Fan
Ângulo aberto do feixe:
➢ Magnificação em uma direção, devido a 
geometria da formação da imagem
BMC/área=BMD
DXA – Pencil Beam
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Fan Beam – Large Fan
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Principais vantagens:
- menor tempo de aquisição
- maior qualidade de imagem
Desvantagem:
- alto custo
- maior dose radiação
Narrow Fan Beam 
PRODIGY Fan-Beam Speed
Cadmium-Zinc-Telluride (CZT) detector 
DXA - Narrow Fan Beam
Tecnologia de detecção digital-direta estreita
Lunar iDXA CZT- HD
- O detector direto-digital e a matriz escalonada 
aumentam a precisão e criam imagens de alta resolução
- corrige o erro de ampliação dos sistemas de feixe
de leque de ângulo aberto
- aquisição mais rápida
Pencil Beam X Fan Beam
Imagem de um pencil-beam e fan-beam de última geração 
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Sala de Densitometria
Hologic Discovery W – Large Fan Beam (128 detectores)
• Para a maioria dos equipamentos DXA no mercado atualmente, o tamanho corporal (superior a 185cm de 
altura) e o peso (acima de 120kg) continuam a ser limitantes para a Densitometria.
• Equipamentos com mesas de exame maiores (iDXA e Discovery A, Horizon), tornaram possível a análise de 
pacientes de até 226kg. 
iDXA-GE: 197,5 x 66 cm / 204Kg InRad-HCFMUSP
Tecnologia dos Detectores
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Matriz com 216 detectores digitais de 
cerâmica de alta resolução (Gd Sulfoxilato-
GPDS)
Ultra rápido e baixo ruído
Elimina distorção da imagem
Limite Peso: 226Kg
Gantry: 61cm
Dupla Energia: 100-140KVp
Gantry rotacional (AFV em DD)
Horizon-Hologic
Boa eficiência de detecção e alta resolução
Melhora sensível da relação sinal/ruído
GE-Lunar iDXA
Detector: CZT-HD
197,5 x 66cm / 204Kg
DXA - Digital Flash Beam Technology
Detector Digital Plano
O Digital Flash Beam® consiste numa exposição de flash bidimencional 
Este flash elimina o processo de digitalização das tecnologias Pencil Beam e Fan Beam . 
Tecnologia de Tela Plana (Flat Panel) 
Tecnologia do detector:
Detector com arranjos de fotodiodos de a-Si 
em combinação com cintiladores de CsI(Tl)
Detector digital de tela plana 20 x 20 cm
Resolução : 254 μm
Feixe de Raios-X: 75 a 140KV
Aquisição Instantânea de imagem: 1,5 seg
Imagem Isotrópica 
Flash Beam - Aplicações
DXA - Controle de Qualidade e Calibração
• Depende da tecnologia dos fabricantes e modelos 
• Calibração Lunar-GE - Este procedimento avalia DMO, CMO, área e contornos das 
câmaras de conteúdo conhecido de um bloco 
• Calibração Hologic - (cilindro ou disco de calibração )
Calibração continua e automática atualizando o sistema Hologic Automatic Internal 
Reference (assegurando a precisão)
Programa de controle de qualidade automático com checagem múltipla do 
sistema.
• O Controle de Qualidade nos equipamentos de Densitometria Óssea é obrigatório e 
tem a finalidade de garantir a precisão do diagnóstico
• Além da calibração inicial efetuada pelo fabricante, devem-se realizar testes diários 
para monitorar a performance do equipamento pontualmente e ao longo do 
tempo. 
• A medição contínua do spine phantom é usada para monitorar o desempenho do 
densitômetro
• Esses testes são realizados com objetos simuladores próprios (phantom)
fornecidos pelo fabricante
• Além do teste diário, é realizado testes semanais, que executa uma varredura de 
corpo inteiro no ar (sem nenhum objeto na mesa de exames). Esse teste tem a 
finalidade de avaliar a uniformidade da imagem e seu resultado é comparado com os 
limites estabelecidos
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DXA - Controle de Qualidade e Calibração
• São dois tipos de testes de Controle de Qualidade: 
– um diário e outro semanal
• O teste diário deve ser realizado antes de se iniciar os 
exames, este teste é feito para averiguar a garantia da 
qualidade das funções do equipamento, durante esse 
processo são testadas as operações mecânicas e a 
calibragem 
Controle deQualidade
QC - Controle de Qualidade
QC - Controle de Qualidade
– O sistema DXA central inclui um 
phantom que deve ser escaneado 
rotineiramente para avaliar a estabilidade 
do sistema
Hologic
QC - Controle de Qualidade
QC – Aquisição/análise do Phantom
Os valores obtidos 
diariamente são 
adicionados à base de 
dados do equipamento
e é possível analisar o 
comportamento dos 
resultados ao longo do 
tempo
Coeficientes de Variação (%CV) 
indicativos da precisão do métoto
Gráfico dos Scans dos Phantons, com as datas de cada análise, onde as “bolinhas” verdes deverão estar dentro dos 
limites das Linhas Pontilhadas Vermelhas, indicando assim a calibragem do Densitômetro.
Gráfico gerado pelo software de Controle de Qualidade.
Se o valor obtido diferir em mais de 1,5% do valor esperado, deve-se repetir a medida e, mantendo a 
diferença, deve-se interromper o uso do equipamento e acionar a assistência técnica
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Corpo Inteiro – CQ semanal
Para calibração ser considerada com sucesso, o valor de “Low Air” deverá estar abaixo ou igual a 2.0,
se o valor ficar superior, refazer a calibração, se continuar com o valor acima de 2.0, comunicar a 
aasistência técnica
Corpo Inteiro – CQ semanal
Controle de Qualidade – Calibração
Teste Diário
GE-Lunar
Bloco de Calibração 
consiste em material 
equivalente a tecido com 
3 câmaras simulando 
ossos com conteudo 
mineral conhecido. 
• O phanton que realiza um teste semanal e uma barra de alumínio que 
simula uma coluna vertebral de T12 a L5, onde cada vertebra 
apresenta densidades diferentes, 
• para realizar o teste é necessário que este phanton seja submerso e 
centralizado em um recipiente com aproximadamente 11 litros 
de água, este líquido simulará a densidade do tecido mole do corpo 
Teste Semanal
Gráfico de Tendência L2-L4
Phantom Acrílico Spine
• Dois fatores são de extrema importância para se obterem exames de alta 
precisão: técnica de posicionamento/análise e Controle de Qualidade. 
• A performance de um método de densitometria óssea é caracterizada pela 
sua sensibilidade diagnóstica, acurácia e precisão. 
• Precisão – expressa a reprodutibilidade ou consistência de medidas 
repetidas
• A acurácia – é a habilidade do sistema em medir o mesmo conteúdo 
mineral ósseo
• A sensibilidade diagnóstica – é a capacidade de uma medida de fazer a 
distinção entre indivíduos normais e osteoporóticos e entre a perda óssea 
relacionada à idade ou à doença.
A Importância da Precisão na Densitometria:
Doses de radiação em exames
DXA - Dose Efetiva (µSv)
• DXA de adulto em modo padrão: 0,2 - 8,4 µSv* (coluna ou fêmur) 
• Radiação Natural de fundo: 0,3-1,4 µSv por dia (1-5 mSv por ano)
Dose para o profissional técnico
• Distância da mesa de exames – dose de radiação insignificante 
(radiação de fundo ambiental):
– 1 m - Pencil Beam 
– 2 a 3m - Fan Beam
Fan beam: 2-3m distância mesa-operador
Proteção Radiológica 
• No Brasil, a Secretaria de Vigilância Sanitária regulamenta e 
estabelece os requisitos básicos de proteção radiológica em 
radiodiagnóstico, visando a defesa da saúde dos pacientes, dos 
profissionais envolvidos e do público em geral, 
• baseados nas normas de radioproteção ditadas pelo Instituto de 
Radioproteção e Dosimetria (IRD) da Comissão Nacional de Energia 
Nuclear (CNEN), 
• que segue as orientações da Agência Internacional de Energia 
Atômica (IAEA) 
• A Portaria 453/1998, que regulamentava o setor anteriormente, era 
considerada defasada
• Agência Nacional de Vigilância Sanitária do Ministério da Saúde
publicou em 20 de dezembro de 2019 a RESOLUÇÃO - RDC Nº 330,
que tem como objetivos: estabelecer os requisitos sanitários para a
organização e o funcionamento de serviços de radiologia diagnóstica
ou intervencionista, regulamentar o controle das exposições
médicas, ocupacionais e do público decorrentes do uso de tecnologias
radiológicas diagnósticas ou intervencionistas.
• A RDC (Resolução da Diretoria Colegiada) 330 da Anvisa é direcionada 
aos serviços de saúde humana
• São três os seus pilares: 
– proteção radiológica
– educação permanente 
– e garantia de qualidade
• Devido à baixa radiação emitida pelo densitômetro não há 
necessidade de proteção radiológica (biombo, paredes baritadas, 
etc...), desde que a sala tenha as dimensões necessárias indicadas 
pelo fabricante, e respeitada a distância recomendada operador-
fonte
• O Densitômetro é altamente sensível às emissões externas, caso 
haja alguma fonte de radiação próxima, deve-se assegurar que não 
haverá nenhuma interferência.
• OBS: MN- paciente é uma fonte de radiação, então sensililiza o 
detector
Proteção Radiológica em DXA
• Introduzido em 1995 pela SBDens
• ABrASSO - Associação Brasileira de Avaliação 
Óssea e Osteometabolismo
• é um programa com finalidade educativa desenvolvido para 
avaliar, monitorar, dar suporte e certificar serviços de 
densitometria que têm como plataforma a busca pela excelência 
na prática do método.
• Isto significa um maior controle dos processos e princípios que 
regem o procedimento e pelos padrões de qualidade.
• A interferência de profissional qualificado é a maior garantia 
que assegura os níveis de precisão, acurácia e reprodutibilidade
ProQuaD
Programa de Qualidade em Densitometria
Imagens: cortesia do InRad – HCFMUSP; Clínica Santa Helena, Bragança Paulista
Ragi S: DEXA Problemas & Soluções, 1998
Prado M: ABRASSO
http://www.sbdens.org.br
http://www.iscd.org
http://www.gehealthcare.com
http://www.hologic.com
http://www.medilink.fr/4.html
http://www.braincon.com
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214031X15000637
https://www.in.gov.br/web/dou/-/
CNEN-NE – 3.01. Diretrizes Básicas de Radioproteção, 1988
Diretrizes de Proteção Radiológica em Radiodiagnóstico Médico e Odontológico. Portaria da Secretaria de Vigilância 
Sanitária no. 453, de 1 de junho de 1998 Portaria/MS/SVS nº 453, de 01 de junho de 1998. 
Referências
http://www.sbdens.org.br/
http://www.iscd.org/
http://www.gehealthcare.com/
http://www.hologic.com/
http://www.medilink.fr/4.html
http://www.braincon.com/
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214031X15000637
https://www.in.gov.br/web/dou/-/
Além da tecnologia envolvida, 
a qualidade do resultado de 
qualquer exame depende muito
da capacitação do profissional
que o realiza. 
marta.dichel@hu.usp.br