Aula 05 – Radiografias II

Radiografias: Aplicações

Prof. Emery Lins

Curso de Bioengenharia – CECS, Universidade Federal do ABC

E como ocorre uma radiografia?E como ocorre uma radiografia?

Fundamentos físicos para imagens

• O feixe é atenuado quando passa por uma camada de material(vidro, metal inserido no tubo ou ainda lâminas intencionalmentecolocadas)

• Fótons com energia <20 KeV têm muito baixa penetração (só45% em 1 cm de músculo). Portanto, não contribuem cominformações sobre o paciente e só aumentam a dose dopaciente.

Filtragem dos Raios-X

paciente.

Atenuação dos Raios-X

Quando um feixe de raios-X incide sobre um material o feixe sofreatenuação, diminuindo sua intensidade em função da profundidade domaterial.

Eventualmente, a atenuação ocorre devido à absorção dos Raios-X pelomaterial, porém uma parte dos raios-X também sofre espalhamento.

Atenuação dos Raios-X

A lei que governa a atenuação dos Raios-X é a Lei de Beer-Lambert

sendo:I = intensidade do feixe após passar pelo materialI0 = intensidade do feixe antes de passar pelo materialµ = coeficiente de atenuação do material absorX = espessura do material

• A espessura do material que absorve 50% do feixe inicial édenominada de camada semi-redutora X½ (ou HVL, do inglês Half-Value Layer).

Da expressão

Atenuação dos Raios-X

Espessura (em CSRs)

I = I0 . exp(-µX)quando I=I0/2 resulta queµ = ln(2) / X½ ~ 0.693 / X½

Alternativamente,X½ = ln(2) / µ ~ 0.693 / µ

Camada semi-redutora (CSR)

Ene

rgia

da

Rad

iaçã

o In

cide

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(100

%)

Per

cent

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e E

nerg

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rans

miti

do

Ene

rgia

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(100

%)

Camada Semi-Redutora

Per

cent

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miti

do

Num experimento foi determinado que a CSR para uma determinada energia é igual a 4 cm. Qual é o valor do coeficiente de absorção µ ?

Neste exercício é dada a X½ = 4 cm e pede-se o µ, portanto:

µ = ln(2) / X½

~ 0.693 / X½

~ 0,693 / 4 = 0,173 cm-1

Atenuação dos Raios-X

Comparando a atenuação dos Raios-X (1 keV a 150 keV) vemos quepara penetrar 1 cm no tecido adiposo é necessário fótons com 15 keVenquanto no tecido ósseo é necessário fótons com energia de 35 keV.

Conclusão: os raios-x tem um poder de penetração nos tecidos molesmaior que nos tecidos duros

Exemplos de radiografias

Exemplos de radiografias - Tórax

Exemplos de radiografias - Tórax

Exemplos de radiografias - Demais

Exemplos de radiografias - Demais

O câncer de mamas é o segundo tipo de câncer mais freqüente no mundo e primeiro entre as mulheres.

Brasil, Estimativa de novos casos, 2008

Localização PrimáriaNeoplasia maligna

Estimativa dos Casos Novos

Estado

Taxa

Localização PrimáriaNeoplasia maligna

Estimativa dos Casos Novos

Estado

Taxa

MulheresHomens

Mamografias

CasosTaxa Bruta

Próstata 49.530 52,43

Traquéia, Brônquio e Pulmão 17.810 18,86

Estômago 14.080 14,92

Cólon e Reto 12.490 13,23

Cavidade Oral 10.380 11,00

Esôfago 7.900 8,35

Leucemias 5.220 5,52

Pele Melanoma 2.950 3,09

Outras Localizações 55.610 58,87

Subtotal 175.970 186,29

CasosTaxa Bruta

Mama Feminina 49.400 50,71

Colo do Útero 18.680 19,18

Cólon e Reto 14.500 14,88

Traquéia, Brônquio e Pulmão 9.460 9,72

Estômago 7.720 7,93

Leucemias 4.320 4,44

Cavidade Oral 3.780 3,88

Pele Melanoma 2.970 3,03

Esôfago 2.650 2,72

Outras Localizações 62.270 63,93

Subtotal 175.750 180,43

http://www.inca.gov.br/estimativa/2008/

Apesar de ser considerado um câncer de relativamente bom

prognóstico, se diagnosticado e tratado

oportunamente, as taxas de mortalidade por câncer de mama

Mamografias

câncer de mama continuam elevadas no

Brasil, muito provavelmente porque a

doença ainda seja diagnosticada em

estádios avançados.

http://www.inca.gov.br/atlas/docs/distrib_prop_BR.pdf

O reconhecimento do câncer de mama depende de:

Distorções de forma das estruturas das mamas

Agrupamento de micro-calcificaçõesDetecção de massas

com bordas irregulares

Mamografias

c.f. Pictorial Essay : Mammographic Features of Breast Cancer, MB c.f. Pictorial Essay : Mammographic Features of Breast Cancer, MB PopliPopli, , IndInd J J RadiolRadiol ImagImag 2001 11:4:179 2001 11:4:179

Mamografias

Mamografias

• A mama é constituída por 50 % de tecido adiposo e 50 % de tecido glandular. Pouca diferença de atenuação entre o tecido sadio e o câncer. Então trabalhamos com raios X de baixa energia (15-25 keV).

• Necessidade de observar pequenas estruturas. Então precisamos de alta resolução (0,1 mm).

c.f. Bushberg, et al. The Essential Physics of Medical Imaging, 2nd ed., p. 193.

• Equipamento de mamografia dedicado

• Gerador de alta freqüência.

• Tubo de raios X especializado.

Mamografias

especializado.

• Dispositivo de compressão de mamas.

• Sistemas de detecção Tela/Filme otimizados

c.f. Bushberg, et al. The Essential Physics of Medical Imaging, 2nd ed., p. 194.

• Dois filamentos, tamanhos do ponto focal de 0,3-0,4 mm e 0,1-0,15 mm (imagem magnificada).

• Ponto focal pequeno:• Minimiza o borramento• Mantém a resolução espacial

Mamografias

• Mantém a resolução espacial

• Voltagem Baixa (Menor do que 35 kV)

• Correntes típicas: 100 ± 25 mA no ponto focal maior25 ± 10 mA no ponto focal menor

• Ânodo de Molibdênio (Mo, Z=42) e Ródio (Rh, Z=45).

• Distância fonte-imagem tipicamente

Mamografias

• Distância fonte-imagem tipicamente de 65 cm.

• O tubo é inclinado 25°para garantir um campo de 24 X 30 cm na distância foco-imagem típica.

• Filtros adicionais: Mo(alvo)/Mo (filtro, 0.03 mm), Mo/Rh (filtro, 0.025 mm), Rh/Rh (filtro, 0.025 mm).

Mamografias

Orientação do eixo cátodo-ânodo da parede torácica ao mamilo

Energias de

Alvo de molibdênio

Mamografias

Característica

Resultante

Energias de ligação

Mamografias - Exame Crânio-Caudal

Mamografias - Exame Médio lateral obliqua

• Reduzir as estruturas sobrepostas e diminuir a espessura

da mama.

• Menos espalhamento, mais contraste, menos penumbra

geométrica de estruturas anatômicas, menos movimento e

menor dose.

Mamografias

•Diminui o espalhamento

•Melhora a resolução espacial

Mamografias

•Diminui os artefatos de

movimento

•Diminui a dose

• Procedimento com alta resolução temporal (“tempo real”).

• Tecnologia de vídeo, 30 quadros/segundo.

• Possibilita a aquisição digital de uma seqüência de imagens

Fluoroscopia

• Possibilita a aquisição digital de uma seqüência de imagens que podem ser posteriormente vistas como um vídeo

• Necessita diminuir a dose final de Raios-X irradiados sobre o tecido humano

• Eventualmente, necessita o uso de contraste

Câmara de vídeo

Lentes

Intensificador de imagens

Grade anti-difusora

Diafragma

Fluoroscopia

Grade anti-difusora

Mesa

Filtro

Tubo de raios X

Colimador

Paciente

c.f. Bushberg, et al. The Essential Physics of Medical Imaging, 2nd ed., p. 232.

Fluoroscopia

Gastro Portáteis

Braço em C

Fluoroscopia

Fluoroscopia remota

Mesa giratória

Angiografia periférica e cateterismo

Sistema angiográfico bi-planar

InjetorGerador 2

Fluoroscopia

Gerador 1

Cabeça e pescoço - http://www.youtube.com/watch?v=fHQQQlSTbFw

Fluoroscopia vídeos

Cabeça e pescoço - http://www.youtube.com/watch?v=fHQQQlSTbFw

Angiografia - http://www.youtube.com/watch?v=Eoq9yrT-Ejk

Maluco engolindo uma espada - http://www.spike.com/video/x-ray-fluoroscopy-of/2919824