Física da Radiología-F852. Aulas Cap. 6.sites.ifi.unicamp.br/mabernal/files/2014/03/F852-Aulas...1 log 10 (E 2) log 10 (E 1) OD 1=0.25+base+fog OD 2=2.0+base+fog GMˇ2.5-3.5 Professor

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Introdução Física da Radiología-F852. Aulas Cap. 6.

Mário Antônio Bernal Rodríguez 1

1Departamento de Física Aplicada-DFAUniversidade Estadual de Campinas-UNICAMP Local-DFA 68

email: [email protected] pessoal: www.ifi.unicamp.br\ ∼mabernal

Livro de texto fonte: J. T. Bushberg et al. The essential physics of medicalimaging.

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Introdução

Resumo

1 Radiografia convencionalFormação da imagemPrincípios geométricosO ecrãSistema tela-película

2 Película radiográfica

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Introdução

Resumo



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Capítulo 6Formação daimagem

Princípiosgeométricos

O ecrã

Sistematela-película

Películaradiográfica

Resumo



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O ecrã



Princípios de formação daimagem

Configuração Formação daimagem

• Imagem detransmisão

• Raios divergentes• Imagem

magnificada• Imagem baseada

na atenuaçãodiferencial dosraios-X pelostecidos

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O ecrã



Resumo



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O ecrã



Geometria

Configuração

Relaçõesgeométricas

• aA = b

B = cC = h

H

• dD = e

E = fF = g

G

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O ecrã



Geometria

Configuração Magnificação epenumbra

• Magnificação:IO = SID

SOD

• Penumbra: f = F OIDSOD

= F SID−SODSOD

= F ( SIDSOD − 1)

= F (M − 1)• A penumbra afeta à

resolução espacial(blurring )

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O ecrã



Resumo



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O ecrã



Diagrama do ecrã

O ecrã

Características

• Contém a placaradiosensível

• Tem dois telasintensificadoras

• Vedado à luz• Tem resistência

mecânica paramanter a placa plana

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O ecrã



Resumo



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O ecrã



Tela intensificadora

Fotografia microscópica

Características

• Produze luz visível ouultravioleta para aumentar asensibilidade da películaradiográfica

• Base plástica com camadacintilante

• Materiais cintilantes: Gd2O2S,LOBr ), CsI, CaWO4..

• Camada de fósforo: ∼ 60mg/cm2 (radiografia), ∼ 30mg/cm2 (mamografia)

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O ecrã




Características

• Eficiência intrínseca: fração de energia de raios-Xconvertida em luz.CaWO4, 5%Gd2O2S : Tb, 15 %. Produz luz verde (λ=545 nm,hν=2.7 eV). Se absorver 1 fóton de 50 keV, 50 000eVx0.15=7 500 eV são convertidos a luz,7 500/2.7=2 800 fótons "visíveis"por cada fóton deraios-X. Só 200-1000 fótons chegam à emulsão.

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Eficiência quântica dedeteção

Definição

• Eficiência quântica dedetecção: fração de fótons deraios-X que interagem com atela intensificadora

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O ecrã




Eficiência quântica dedetecção Características

• Depende do espectro deraios-X

• O Gd tem a camada K com50.3 keV

• Os fótons característicosproduzidos depois de umefeito fotoelétrico podem serreabsorvidos em camadasmais externas

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O ecrã




Eficiência de absorção deenergia Definição

• Eficiência de absorção deenergia: fração da energia defótons que incide na tela que éabsorvida por esta

• A perda de fótonscaracterísticos emitidos pelatela pode contrapesar a altaeficiência quântica

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Efeito da largura da telaCaracterísticas

• Telas mais largas têmmaior eficiência quânticamais reduzem aresolução espacial(blurring)

• O uso de duas telasmais finas diminui o(blurring)

• Uma só camada éusada na mamografia(grande resoluçãoespacial)

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Outros efeitosCaracterísticas

• Efeito de cross over ouprint throguh: Ocorrequando a luz atravessaa película radiográfica,aumentando o blurring.Isto é evitado usandoemulsões com grãosplanos.

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Sistema tela-película

Eficiência de conversão

• Caracteriza a combinação tela intensificadora-películaradiográfica. Define-se como a fração da energia deraios-X absorvida pela tela intensificadora quefinalmente é absorvida na emulsão da películaradiográfica.

• Depende da eficiência intrínseca, da propagação daluz pela tela e da capacidade da emulsão paraabsorver luz com esse comprimento de onda.

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O ecrã




Propriedades ópticas da tela

Tela

• A: Muito transparente.Aumenta eficiência deconversão mas tambémaumenta o blurring

• B: Absorvente. Diminuio blurring mas tambémdiminui a eficiência deconversão.

• C: Reflexiva: Aumenta aeficiência de conversãomas também o blurring

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O ecrã




Factor de intensificação • Eficiência global: eficiência deabsorção multiplicada poreficiência de conversão.

• Tela com 120 mg/cm2 deGd2O2S, irradiada com raios-Xde 80 kVp, detecta 29.5% daenergia dos fótons. Uma películaradiográfica só detecta 0.65%.

• Factor de intensificação: razãoda energia absorvida por telacom 120 mg/cm2 e a absorvidapor película com 0.8 mg/cm2 deAgBr

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O ecrã




Vantagens da tela intensificadora

• Diminui a dose absorvida no paciente• Demanda menor capacidade de geração de raios-X

(menores requerimentos de potência elétrica,capacidade de esfriamento, reduz custos, etc.)

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Película radiográfica

Propriedades

• Lâmina de polímero coberta com uma o duascamadas de um material radiosensível

• Material radiosensível: Ioduro de Prata (AgI)• Depois de irradiada, deve ser revelada para fixar a sal

convertida pela radiação• A imagem radiográfica fica em tons de cinza

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Microfotografia eletrônica dos grãos• A. Grãos tipo T.

Vista superior

• B, Grãos tipo T.Vista de um corte

• C. Grãos cúbicos.Vista superior

• C. Grãos cúbicos.Vista de um corte

• Os grãos estãosubmersos em umacamada de gelatina

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Camadas de emulsão

• Película com uma camada: 0.6-0.7 mg/cm2. Menossensíveis, maior resolução espacial

• Película com duas camadas: 0.8 mg/cm2 em total.Mais sensíveis, menor resolução espacial

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O ecrã



Densidade óptica

Definições

• Transmitância da película:T = I

I0, fração de luz que deixa passar

• Desidade óptica:OD = − log10 T = log10

1T = I0

I , escala logarítmica

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O ecrã



Densidade óptica

Valores importantes

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Densidade óptica

Curva Hurter-Driffield

Curva

• Caracteriza a respostada película à radiação(OD.vs.log(Exp))

• Tem uma parte centrallinear

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O ecrã



Densidade óptica

Curva Hurter-Driffield

Curva

• Gradiente médio:GM = OD2−OD1

log10(E2)−log10(E1)

• OD1=0.25+base+fog

• OD2=2.0+base+fog

• GM≈2.5-3.5

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Densidade óptica

Curvas de contraste

O contraste pode ser quantificado mediante ogradiente local da curva de resposta.Distribuições de grãos mais homogéneosmelhoran o contraste

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Densidade óptica

Velocidade da película

Sensibilidade ouvelocidade

• Exposição necessáriapara obter uma DOdeterminada.

• Definição: Exposiçãorequerida para chegar aDO=1.0+base+fog

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O ecrã



Densidade óptica

Rango útilLatitude ou rangodinâmico

• Definição: Intervalo deexposição definido poros valores limites de DOaceitáveis.

• Maior contraste reduz orango útil de DO.

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Acoplamento ótico tela-film

Aspectos físicos

• A película radiográfica tem que absorver fótonsemitidos pela tela mas a absorção depende docomprimento de onda da luz emitida pela tela.

• O CaWO4 emite luz azul, a qual é bem absorvida peloAgI.

• O Gd2SO2 emite luz verde, então o AgI dever serdopada com outro material.

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Densidade óptica

Falha da Lei de reciprocidade

Lei de reciprocidade

• A DO não depende dataxa de exposição.

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Contraste e dose

• Durante cada estudo, os parâmetros devem serajustados para obter o melhor contraste.

• Baixo kVp melhora o contraste mas o mAs deve seraumentado para obter uma apropriada DO

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Contraste e dose

Dose de entrada

• Quanto menor é o kVpmaior é a dose naentrada do campo sobreo paciente

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Contraste e dose

Dependência do kVp

• Feixe com maior kVppenetra mais, reduzindoa dose mas diminuindoo contraste devido aaumento do efeitoCompton

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O ecrã



Radiação dispersada

Dispersão

Efeitos

• Por acima de 26 keV, oefeito Compton superaao fotoelétrico no tecido,produzindo muitaradiação dispersada

• Reduz o contraste

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Razão S/PDefinição

• Razão entre asexposições produzidaspor radiação dispersadae primária

• Depende do tamanho docampo, espessura dopaciente e kVp

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O ecrã




Razão S/P e contraste Como afeita o contraste?

• Contraste semdispersão : C0 = A−B

A• Na figura os pontos A e

B têm 50 % decontraste, semdispersão

• Contraste comdispersão: C = C0

11+S/P

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O ecrã




Grade antidispersão

Como funciona?

• É uma espécie decolimador

• Evita o passo de fótonsdispersado

• Deixa passar os fótonsprimários

• Diminui a exposição naplaca

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O ecrã




Grade antidispersão. Disenho

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O ecrã




Parâmetros da grade

• Razão da grade: espessura/altura das ranhuras• Comprimento focal: distância onde se intersetam as

prolongações imaginárias das ranhuras (100-183 cm)• Freqüência da grade: número de ranhuras por

unidade de comprimento• Material dos inter-espaços: pode ser alumínio ou fibra

de carbono... Dá soporte mecânico à grade.

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Bucky factor

Definição

• Razão entre asexposições na entradado campo sobre opaciente com e sem agrade

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O ecrã




Outros parâmetros da grade

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O ecrã




Brecha de ar

Como funciona?

• O uso de uma brecha dear entre o paciente e aplaca permite quemenor quantidade deradiação dispersadachegue na placa

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