radiologial digital - cr e dr

Radiologia Computacional e Digital Paulo R. Fonseca

Filho [email protected]

Paulo R. Fonseca - [email protected] 2

Sumário

Visão Geral CR CCD Flat pannel PACS Qualidade de imagem


Visão Geral


Visão geral

Serviços de diagnóstico por imagens estão se tornando ambientes digitais Contribuição de instrumentações digitais

▪ CT e MRI são digitais desde o princípio▪ US e MN tornaram-se digitais na década de

1970

Exceção: Radiologia “convencional” Hoje, sistemas tela-filme estão sendo

substituídos gradualmente por receptores digitais mas...

DetecçãoRegistroVisualizaçãoAnáliseComunicaçãoArmazenamento

Sistema tela-filme x digital

Tela-filme

Sistema tela-filme x digital

TELA-FILME

Registro Curva não linear

Processamento Químicos controle de qualidade

Visualização Condições ambientais

Análise Subjetividade “banco de dados” individual não

compartilhado

Comunicação Transmissão das informações: difícil

Armazenamento Espaço físico + funcionário (s)

DIGITAL

Registro Curva linear

Processamento Automático / Pós

Visualização

Análise Manipulação básica (contraste, zoom) “banco de dados” compartilhado

Comunicação / Transmissão Transmissão das informações: fácil

Armazenamento recuperação das informações

Podem ser agrupados quanto ao modo de digitalização Indireta

▪ Escaneamento de filme analógico▪ Escaneamento de écran (CR)

Direta (DR)▪ Conversão indireta▪ Conversão direta

Sistemas digitais disponíveis

8

DR

Paciente

na sala

1* exposição

e CQ

ÚltimaExposição

e CQ

Paciente liberado

Exame na WS

1:30 :45 :45

Mínimas repetições

5 min

15 min

1* filmerevelado

Pacientena sala

1* exposição

Últimaexposição

ÚltimoFilme

reveladoCQ Paciente

Liberado

Sistema écran/filme

1:30 1:00 2:15 :10:05 :30

5% Repetições

15 min

1* chassisscaneado

Pacientena sala

1* exposição

Últimaexposição

ÚltimoChassis

scaneado

CR 1:30 1:00 2:15 :05 :30

Mínimas repetições

CQPaciente liberado

Exame na WS

Fluxo de trabalho


O porquê da mudança “lenta” Sistema tela-filme

Bem conhecido e amplamente estudado

Excelente qualidade de imagem na maioria dos casos

Não houve muito estímulo à mudança▪ Novos detectores não trouxeram melhora de

qualidade▪ Profissionais da área já estão habituados ao

sistema tela-filme


Além disso...

Considerando que as imagens possuem Grande campo de visão (FOV) Elevada resolução espacial

É necessária uma grande quantidade de dados para representar uma imagem

Exemplo: Radiografia “corriqueira” de tórax

▪ de 4MB (2000 x 2000 x 8 bits) a 32 MB (4000 x 4000 x 12 bits) Uma imagem (slice) de CT

▪ 0,5 MB Uma imagem (slice) de SPECT

▪ 16 kB (0,016 MB)


Desvantagem de imagens digitais

Ocupam muito espaço para armazenamento

Requerem grande largura de banda para transmissão em um sistema PACS*

Requerem monitores de alta luminosidade e resolução 2000 x 2500 Elevado custo: em torno de 25000 dólares

*PACS: picture archiving and communication system


Radiologia Digital x Radiologia convencional


CR


Radiologia Computacional Radiologia Computacional* é um termo comercial

para detector de fósforo foto-estimulável **

Neste caso, o termo “fósforo” refere-se ao material que emite luz quando atingido por um feixe de raios-X Exemplo: Gd2O2S

*CR: Computed Radiography ** PSP: photoestimulable phosphor detector


PSP

Quando o feixe de raios-X é absorvido Parte é convertida em luz

imediatamente Parte é armazenada e pode ser “lida”

posteriormente

Por este fato, PSP as vezes são referidos como Fósforos de armazenamento Placa de imagem (ou “imageamento”)


Constituição

As placas de CR geralmente são BaFBr ou BaFI + Eu para aumentar eficiência de

detecção

Comumente referidos como fluoreto de bário


PSPs

Z: número atômico efetivo;EK: energia de ligação dos elétrons na camada K (keV); Eg: Gap de energia entre a banda de valência e a banda de condução (eV);G: Ganho de conversão (quantidade de fótons emitidos para energia de 50 keV);W: energia média absorvida necessária para liberar um único fóton de luz.


PSPs


Operação

Placas de fósforo são telas flexíveis posicionadas em cassetes muito parecidos com os cacetes tradicionais

A técnica de imagem (kV e mAs) é a mesma da radiologia “convencional”

CRTela - filme


Leitura

1 : O cassete é inserido na unidade de leitura


Leitura

2: A placa é movimentada e “escaneada” por um sistema de laser


Leitura


Leitura

3: laser estimula a emissão da energia armazenada na placa


em outras palavras...


Leitura

4: a luz emitida é coletada por um guia de fibra óptica e chega a um TFM


Leitura

5: Sinal elétrico é digitalizado e armazenado

6: Placa é exposta a luz branca de alta

intensidade

7: Placa é devolvida para o cassete e está

pronta para uso


Leitura

A primeira leitura da placa não coleta toda energia armazenada Podem ser realizadas segundas ou

terceiras leituras durante o processo anterior


Sensibilidade

Uma das vantagens da CR é a sua resposta

Sistema tela-filme

Radiologia Computacion

al (CR)

Sub-exposição Super-exposição

Sub-exposição Super-exposição

• A avaliação da frequência espacial é muito importante.

• Requer a avaliação de estruturas com nível de detalhamento alto, tais como ossos trabeculares e pneumotorax em exames convencionais e microcalcificações em mamografia.


CCD


CCD

Charge coupled devices

Mesmo sistema empregado em câmeras digitais

PSPs recebem uma imagem analógica e esta é digitalizada

CCDs já discretizam a imagem em coordenadas espaciais O outro processo de discretização (digitalização) é

realizado na intensidade


CCD

Charge coupled devices


CCD


CCDs


Flat pannels


“Flat pannels”

Agulhas de CsI 5µm diametro

Pixel Pitch (100µm)

Fóton Raios-x

Fótons de luz (cada fóton de RX gera 3000

fótons de luz)

20 µm

DR – conversão direta

DR

conjnto de semicondutores que recebem radiação e transforma em sinal elétrico.

Raios-X

TFT

Capacitor

a-Se camada de 250 mm de espessura

Eletrodosuperior

Eletrodo coletor

Saída de sinal


Visualização e impressão


Visualização – exemplo em mamografia

Dois monitores de 5 Mpixel Monitor para outras modalidades 1024 tons de cinza Curto tempo entre exames Anotação textual específica


Visualização


Impressão – exemplo para mamografia

LR 5200

DryView 8610

Densidade óptica máxima 3,6 (3,5) 4096 tons de cinza Tamanho de pixel 40 mm (38,75) Dimensões de filme 18 x 24 cm DICOM 3.0


PACS

Disco Magneto-óptico Fita magnética

DVD

Os sistemas de informações mais utilizados na área médica é o PACS (Picture Archiving and Communication System)

Sistema captura, armazenamento, recuperação, distribuição e exibição voltada para o diagnóstico por imagem que permite o pronto acesso, em qualquer setor, de imagens médicas em formato digital.

PACS

PACS, RIS e HIS

O sistemaa PACS em conjunto com:

RIS- Radiologic Information System - Departamental

HIS- Hospital Information System - Integrado

Formam a base para um serviço de radiologia Filmless (hospital com ambiente de rede amplo e integrado, no qual o filme foi completamente ou em grande parte substituído por sistemas eletrônicos que adquirem, arquivam, disponibilizam e exibem imagens.)


Qualidade de imagem

Latitude – resposta dinâmica

DQE (detective quantum efficiency)

MTF (modulation transfer function)

Pixel

Qualidade de imagem

Filme

D.0

exposição

Mama densa

Linha da pele

Tecidoadiposo

Mama densa

Linha da pele

Tecidoadiposo

Sistema digital

D.O

exposição

Qualidade de imagem - Latitude


Qualidade de imagem – eficiência

DQE (detective quantum efficiency) - Exprime a sensibilidade do

sistema aos fótons.

DQE- Normalização do ruído quadrático equivalente a imagem

de saída, em função do número de quanta incidente por área de

detecção.

O incremento do DQE pode ser interpretado como uma redução

da quantidade de fótons necessários para a obtenão de um

mesmo ruído quadrático equivalente.


Qualidade de imagem – resolução

MTF (modulation transfer function) resolução espacial maior MTF

▪ > resolução (nitidez) maior MTF

▪ > contraste Menor espaçamento entre duas linhas na

imagem que pode ser determinada como função do contraste. Essa grandeza exprime a capacidade do sistema de reproduzir o sinal de entrada.


Resolução

PSF Point-spread

function MTF

Modulation transfer function

LSF Line spread

function

MatLab

Digital – 5 a 10 lp/mm

Qualidade de imagem - resolução


Qualidade de imagem -Resolução


Resolução x espessura

Perfil do sinal

----++++

indireta diretaTela-filme

CsI(Tl) aSe

RXRXRX

CR

RX

DR

BaFBr

Comparação de resolução


CR - Resolução


CR - Resolução

Efeito do tamanho da placa nas dimensões do pixel


Resolução


Resolucao final do sistema


Qual é a melhor instrumentação digital?


CR

PRÓS

Semelhante a filme/écran

Detector mais robusto Detector barato Detector de vários

tamanhos Equipamentos

convencionais já existente

Baixo investimento inicial

CONTRAS

DQE baixo Dose de radiação

maior Fluxo de trabalho

longo Imagem não

disponível imediatamente

Maior tempo de exame Detector sujeito a

danos


DR

PRÓS

DQE elevado Menor dose de

radiação Boa resposta

dinâmica Resolução espacial Fluxo de trabalho

curto Menor tempo de

exame

CONTRAS

Custo inicial alto

Detector frágil

Detector caro


Agradecimentos


Agradecimentos

Profa. Dra. Diana Rodrigues de Pina Miranda


Bibliografia

Bushberg, “The essential physics of medical imaging”, 2nd edition , Lippincott Williams & Wilkins

J. Anthony Seibert, “Physics of Computed Radiography”

J. Anthony Seibert, “X-Ray Imaging Physics for Nuclear Medicine Technologists. Part 2: X-Ray Interactions and Image Formation”, Journal of nuclear medicine technology, v. 33 (1), 2005

radiologial digital - cr e dr

Documents