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DOCÊNCIA EM SAÚDE RADIOLOGIA E ANÁLISE DE IMAGENS

Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

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Para estudantes de radiologia.

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DOCÊNCIA EM

SAÚDE

RADIOLOGIA E ANÁLISE DE IMAGENS

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Portal Educação

P842r Radiologia e análise de imagens / Portal Educação. - Campo Grande: Portal

Educação, 2013.

124p. : il.

Inclui bibliografia

ISBN 978-85-8241-727-0

1. Radiologia. 2. Raio X. 3. Imagem radiográfica. I. Portal Educação. II.

Título.

CDD 621.3673

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SUMÁRIO

1 RADIOLOGIA ............................................................................................................................. 4

1.1 INTRODUÇÃO E HISTÓRIA ...................................................................................................... 4

1.2 PROPRIEDADES DOS RAIOS X ............................................................................................... 8

1.3 TUBOS GERADORES DE RAIOS X ........................................................................................ 12

1.4 PRODUÇÃO DE RAIOS X ........................................................................................................ 18

1.5 INTERAÇÃO DE RAIOS X COM A MATÉRIA.......................................................................... 24

2 RADIODIAGNÓSTICO E EQUIPAMENTOS............................................................................. 32

2.1 RADIOGRAFIA CONVENCIONAL ........................................................................................... 32

2.2 RADIOGRAFIA COMPUTADORIZADA ................................................................................... 44

2.3 RADIOGRAFIA DIGITAL .......................................................................................................... 45

2.4 TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA .................................................................................... 46

2.5 CONTRAINDICAÇÕES PARA OS EXAMES RADIOGRÁFICOS ............................................ 52

3 IMAGENS RADIOGRÁFICAS ................................................................................................... 54

3.1 FORMAÇÃO DA IMAGEM RADIOGRÁFICA .......................................................................... 54

4 CARACTERÍSTICAS E QUALIDADE DA IMAGEM ................................................................. 63

4.1 ARTEFATOS E TÉCNICAS PARA SUA REDUÇÃO ............................................................... 81

4.2 PÓS-PROCESSAMENTO E ANÁLISE DE IMAGENS ............................................................. 89

4.3 ARMAZENAMENTO DE IMAGENS .......................................................................................... 93

5 SEGURANÇA NO TRABALHO ............................................................................................... 97

5.1 EFEITOS BIOLÓGICOS DA RADIAÇÃO IONIZANTE ............................................................. 97

6 FUNDAMENTOS DE PROTEÇÃO RADIOLÓGICA ................................................................ 104

6.1 REGULAMENTAÇÃO DA PROTEÇÃO RADIOLÓGICA NAS PRÁTICAS MÉDICAS ........... 106

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3

6.2 DOSIMETRIA ........................................................................................................................... 110

7 CONTROLE DE QUALIDADE ................................................................................................ 113 REFERÊNCIAS .................................................................................................................................. 121

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1 RADIOLOGIA

1.1 INTRODUÇÃO E HISTÓRIA

Radiologia é uma especialidade médica que utiliza imagens do interior do corpo

humano para diagnosticar e, posteriormente, tratar doenças. Essas imagens são adquiridas por

diferentes técnicas, como por exemplo: radiografia convencional, tomografia computadorizada,

mamografia, ultrassonografia, tomografia por emissão de pósitrons e ressonância magnética

nuclear.

FIGURA 1.1

O desenvolvimento da radiologia foi possível

após a descoberta dos raios X, em 1895, pelo físico

alemão Wilhelm Conrad Röntgen (Figura 1.1). Essa

descoberta revolucionou o meio científico e,

principalmente a Medicina, levando ao início da

radiologia como especialidade médica por volta de

1900.

A descoberta dos raios X por Röntgen

ocorreu enquanto ele trabalhava com um tubo de raios

catódicos em seu laboratório. Esse tubo consistia de

uma ampola de vidro, evacuada, e com eletrodos

positivos e negativos em seu interior. Com a passagem

de uma corrente de alta tensão pelo tubo, uma

fluorescência era produzida em uma placa de

platinocianeto de bário colocada a alguns centímetros do tubo. Como essa fluorescência era

Físico alemão Wilhelm Conrad Röntgen.

Adaptada de História da radiologia, disponível

em: <www.portalsaofrancisco.com.br>. Acesso

em: 12 jun. 2012.

Page 6: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

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fraca e a luminescência produzida dentro do tubo era intensa, Röntgen cobriu o tubo com papel

pesado e negro, e escureceu a sala. Ao passar novamente corrente de alta tensão pelo tubo, ele

observou uma fluorescência a quase um metro de distância do tubo.

Röntgen repetiu o experimento por diversas vezes, aumentando a distância entre a

placa e o tubo, e também colocando diferentes objetos entre eles. Ao segurar esses objetos, ele

viu os ossos de sua mão projetados na tela. Com isso, ele concluiu que o tubo com o qual estava

trabalhando emitia algum tipo ainda desconhecido de radiação capaz de atravessar o corpo

humano. Por não saber do que se tratava, ele chamou essa radiação de Raios X, sendo X a

incógnita da matemática.

Como sabia que havia descoberto algo interessante, mas não tinha certeza dos

resultados de seus experimentos, Röntgen trabalhou isolado e em segredo por algum tempo em

seu laboratório, onde comia e dormia. Além disso, substituiu a tela que usava por uma chapa

fotográfica e convenceu sua esposa a participar de seus experimentos. Após imobilizar a mão da

esposa sobre um filme fotográfico, ligar o tubo por quinze minutos e revelar o filme, Röntgen

observou a imagem dos ossos e do anel que ela usava, além de uma penumbra relativa aos

tecidos moles, que por serem mais permeáveis aos raios, produziam uma sombra mais fraca

(Figura 1.2).

Page 7: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

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FIGURA 1.2

Radiografia da mão da esposa de Röntgen, evidenciando os ossos, o tecido mole e o anel que

ela usava. Adaptada de História da radiologia.

FONTE: Disponível em: <www.portalsaofrancisco.com.br>. Acesso em: 12 jun. 2012.

No final do ano de 1895, Röntgen publicou um artigo descrevendo suas experiências e

relatando as seguintes propriedades dos raios X observadas por ele:

1. Invisibilidade;

2. Capacidade de provocar fluorescência em certos materiais;

3. Capacidade de atravessar corpos opacos à luz;

4. Não desviados por campos magnéticos;

5. Propagação em linha reta;

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6. Origem no ponto de impacto dos raios catódicos com o vidro do tubo;

7. Redução da intensidade proporcional ao quadrado da distância entre a fonte e a

tela;

8. Radiopacidade dos materiais proporcional a sua densidade e espessura.

Por essa descoberta, Röntgen recebeu o prêmio Nobel de Física em 1901.

A primeira radiografia feita em público foi realizada no início de 1896, quando Röntgen

radiografou a mão do famoso anatomista Albert von Kölliker durante uma palestra. Pouco depois,

ele também radiografou um braço fraturado, provando o grande poder diagnóstico de sua

descoberta. No mesmo ano, os médicos começaram a utilizar os raios X para pesquisar as balas

em soldados feridos, contribuindo para o tratamento dos mesmos.

No Brasil, a radiologia iniciou-se em 1897, quando o médico José Carlos Ferreira Pires

instalou um aparelho de raios X na cidade de Formiga, Minas Gerais. Esse aparelho foi feito sob

supervisão do próprio Röntgen.

Em pouco tempo e em diferentes partes do mundo, inúmeras aplicações diagnósticas

dos raios X foram demonstradas por radiografias adquiridas em laboratórios de raios X. Para

haver a dedicação de médicos especializados e documentação dos exames, surgiu às

instalações permanentes dos raios X em hospitais, o que contribuiu para um enorme avanço na

prática médica.

No início da radiologia, o tempo necessário para produzir uma imagem radiográfica era

bastante longo. Uma radiografia de crânio, por exemplo, levava aproximadamente 45 minutos.

Além disso, havia um grande espalhamento da radiação. Em pouco tempo, efeitos nocivos dos

raios X foram sendo reportados, mas nem todos acreditavam que eles eram os responsáveis

pelas queimaduras, amputações e até mortes de pacientes e pesquisadores. Porém, com a

regularidade das publicações desses efeitos prejudiciais, as pessoas foram convencidas de que

os raios X poderiam ser fatais. Dessa maneira, desde aquela época até os dias atuais, há uma

grande preocupação em melhorar os aparelhos a fim de reduzir a radiação a que os pacientes

são expostos, já que por ser ionizante, ela é prejudicial à saúde.

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Com o passar dos anos, a Radiologia foi sofrendo grandes avanços, com o

desenvolvimento de aparelhos com maior potência e qualidade, e a informatização dos

equipamentos. Novos métodos diagnósticos foram surgindo, tais como ultrassonografia,

mamografia, densitometria óssea, tomografia computadorizada, ressonância magnética e

radiologia digital.

A tomografia computadorizada, por exemplo, foi desenvolvida na década de 1970,

quando Hounsfield acoplou o aparelho de raios X a um computador. E para reconstruir as

imagens, métodos matemáticos foram desenvolvidos principalmente pelo perquisador chamado

Cormack. As radiografias feitas até aquele momento eram capazes de distinguir ossos, líquidos,

partes moles e gordura. Devido à alta sensibilidade da tomografia computadorizada, passou a

ser possível separar as partes moles. Por exemplo, começou-se a diferenciar líquor, substâncias

cinzenta e branca do tecido cerebral. Ambos pesquisadores receberam o prêmio Nobel de

Medicina em 1979. No Módulo II, a tomografia computadorizada será apresentada com mais

detalhes.

Como o presente curso está focado nas técnicas que utilizam raios X, como radiografia

e tomografia computadorizada, as propriedades dos raios X e sua produção serão discutidas

com mais detalhes a seguir.

1.2 PROPRIEDADES DOS RAIOS X

Os raios X são pacotes de energia na forma de ondas eletromagnéticas (radiação

eletromagnética), como a luz visível, as ondas de rádio, os raios gama, as micro-ondas, entre

outras. A energia dos raios X pode ser medida em elétron-volt (eV). A diferença entre as várias

ondas eletromagnéticas está no seu comprimento de onda ( ) e na sua frequência ( ), cujo

produto é igual à velocidade da onda.

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FIGURA 1.3 - ONDAS SENOIDAIS COM DIFERENTES COMPRIMENTOS DE ONDA ( )

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

A velocidade (v) de toda onda eletromagnética é igual a velocidade da luz (c = 3 x 108

m/s). O comprimento de onda ( ) e a frequência ( ) são normalmente dados em metros (m) e

hertz (Hz), respectivamente. Assim, quando o comprimento de uma onda eletromagnética é

conhecido, pode-se calcular sua frequência, e vice-versa. Esse cálculo é feito pela equação

mostrada na figura.

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Quanto maior for o comprimento de onda, menor será frequência da onda. A figura 1.4

mostra o espectro eletromagnético e os nomes dados às ondas de diferentes faixas de

comprimento de onda e frequência.

FIGURA 1.4 - ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

FONTE: Arquivo Pessoal do autor

Exemplo:

Qual é a frequência de uma onda eletromagnética de

comprimento de onda igual a 12 pm?

= 12 pm = 12 x 10-12 m

c = x

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O olho humano é sensível a ondas eletromagnéticas de comprimento de onda da

ordem de 400 a 700 nm, formando a faixa da luz visível, cujos menores e maiores comprimentos

de onda correspondem às cores violeta e vermelha, respectivamente. Já os raios ultravioleta, X e

gama apresentam comprimentos de ondas menores do que os da luz visível; enquanto os raios

infravermelhos, micro-ondas e ondas de rádio apresentam comprimentos de onda maiores do

que 700 nm. Os raios X possuem comprimentos de onda no intervalo de 10-11 a 10-8 metros.

Como o comportamento das ondas varia de acordo com a interação entre o seu

comprimento de onda e a matéria (objetos, corpo humano, etc.), diferentes ondas

eletromagnéticas podem ser utilizadas para diversas finalidades. Por exemplo, devido ao seu

comprimento de onda da ordem de centímetros, as micro-ondas são absorvidas por moléculas

de água presentes nos alimentos. Assim, os alimentos podem ser aquecidos quando colocados

nos fornos de micro-ondas.

Por outro lado, os raios X possuem comprimentos de onda muito pequenos e energia

10 mil vezes maior do que a luz visível, o que facilita sua penetração em diversos materiais.

Portanto, eles são bastante interessantes na medicina para a análise de órgãos internos e

fraturas, e no tratamento de tumores e doenças ósseas. Os raios X comumente usados em

radiologia possuem energias típicas entre 10 e 150 keV. Entretanto, os raios X podem trazer

prejuízos à saude do ser humano, já que podem separar moléculas por ionização. Por essa

característica, eles são classificados como radiação ionizante.

Se os raios X penetram melhor, menos raios X incidindo no corpo do paciente serão

necessários para que uma quantidade suficiente chegue ao detector para formar a imagem.

Dessa forma, quanto mais pentrantes os raios X, mais baixa será a dose de radiação no

paciente. Ao longo do texto, a importância e a utilidade dessa e de outras propriedades dos raios

X serão discutidas.

No quadro 1.1 abaixo, estão listadas as principais propriedades dos raios X úteis para

o radiodiagnóstico.

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Os raios X ...

São radiação eletromagnética - não têm carga, não podendo ser

defletidos por campos elétricos ou magnéticos.

No vácuo, propagam-se com a velocidade da luz.

Propagam-se em linha reta.

Propagam-se em todas as direções.

Provocam luminescência em determinados materiais metálicos.

Enegrecem o filme fotográfico.

São mais penetrantes quando têm energia mais alta, comprimento de

onda curto e frequência alta.

Tornam-se mais penetrantes ao passarem por materiais absorvedores

Quanto maior for a voltagem do tubo gerador do raios X, melhor eles

atravessam um corpo.

Produzem radiação espalhada ao atravessarem um corpo.

Obedecem a lei do inverso do quadrado da distância (= 1/d2), ou seja,

sua intensidade é reduzida dessa forma.

Podem provocar mudanças biológicas, benignas ou malignas, ao interagir com um corpo.

QUADRO 1.1: PROPRIEDADES DOS RAIOS X IMPORTANTES, PRINCIPALMENTE PARA A

MEDICINA

1.3 TUBOS GERADORES DE RAIOS X

Os raios X são produzidos em um equipamento chamado tubo de raios X (Figura 1.5),

que consiste de uma ampola de vidro ou metal, evacuada, com um filamento de tungstênio em

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uma extremidade, denominado cátodo, e um alvo de metal na outra extremidade, denominado

ânodo. Os tubos de raios X funcionam de tal maneira que um grande número de elétrons é

produzido pelo cátodo e acelerado para bombardear o ânodo com alta energia cinética. Assim,

ele pode ser considerado um conversor de energia, já que a energia elétrica recebida é

convertida em raios X e calor. Os tubos são projetados com o objetivo de ter alta eficiência na

produção de raios X, além de serem capazes de dissipar o calor o mais rápido possível.

FIGURA 1.5: TUBO DE RAIOS X

FONTE: Adaptada de Oliveira, disponível em: <www.lucianosantarita.pro.br>. Acesso em: 11 jun.

2012.

O cátodo é o eletrodo negativo do tubo, formado por um pequeno fio em espiral (ou

filamento) que possui ponto de fusão e eficiência de emissão termoiônica altos, já que é

constituído pela combinação de tungstênio e tório. Esse filamento fica dentro de uma cavidade,

denominada copo focalizador. Quando a corrente elétrica passa pelo filamento, esse é aquecido,

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emitindo de elétrons (denominada emissão termiônica). Quanto maior for a corrente elétrica,

maior será a emissão de elétrons que bombardeiam o alvo, aumentando a produção de raios X.

O copo focalizador, que abriga o filamento, é responsável por direcionar a corrente de

elétrons para uma área bem definida do alvo (ânodo) (Figura 1.6).

FIGURA1.6: FEIXE DE ELÉTRONS (A) ESPALHADO NA AUSÊNCIA DO COPO

FOCALIZADOR E (B) DIRECIONADO AO ALVO DEVIDO AO COPO FOCALIZADOR

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

Essa área bem definida do alvo bombardeada pelos elétrons é denominada ponto focal

(Figura 1.7).

FIGURA 1.7: PONTO FOCAL

FONTE: Adaptado de Nickoloff, 2005.

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A maioria dos tubos de raios X tem pelo menos dois filamentos de diferentes

comprimentos, que resultam em tamanhos diferentes de pontos focais. Como pontos focais

maiores são obtidos com mais corrente e, portanto, mais raios X são produzidos, filamentos

maiores são utilizados para radiografar tecidos espessos e densos, que necessitam de mais

radiação. Porém, nesses casos a imagem obtida é mais borrada. Já pontos focais pequenos

produzem imagens menos borradas, melhorando a habilidade de visualizar estruturas pequenas.

Portanto, quanto menor o ponto focal, maior será a resolução espacial da imagem; porém, maior

será o desgaste do ânodo.

O ânodo é o polo positivo do tubo, que deve ser constituído de um material de boa

condutividade térmica, alto ponto de fusão e alto número atômico. Os tubos de raios X podem ter

o ânodo estacionário ou giratório (Figura 1.8).

FIGURA 1.8: (A) ÂNODO ESTACIONÁRIO E (B) ÂNODO GIRATÓRIO

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

No caso do ânodo estacionário, ele é feito de tungstênio, que tem o ponto de fusão

alto, sendo resistente ao intenso calor produzido no alvo pelo bombardeamento de elétrons.

Além disso, ele possui um número atômico alto, sendo útil para o fornecimento de átomos para a

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colisão com os elétros provenientes do filamento, o que leva a uma alta eficiência na produção

de raios X.

Já no caso do ânodo giratório, o feixe de elétrons interage com uma área muito maior

do alvo de maneira que o aquecimento não ocorre em uma área pequena, como no caso do

ânodo estacionário. Assim, correntes mais altas e tempos de exposição mais curtos são

possíveis em ânodos giratórios.

Atualmente, os tubos de ânodo fixo são utilizados em máquinas de baixa corrente,

como em raios X portátil ou dentário. No caso de máquinas de alta corrente, como em

radiodiagnóstico, os tubos possuem ânodo giratório. Nesse caso, a área de impacto dos elétrons

é aumentada, aumentando a vida útil do ânodo.

Além de seus dois principais componentes (cátodo e ânodo), o tubo de raios X possui

componentes externos: ampola de vidro ou metal, cabeçote protetor e suporte.

A ampola que abriga o ânodo e o cátodo é posicionada no interior do cabeçote do

equipamento de raios X, sendo constituída por um vidro ou metal de alta resistência e evacuada.

O objetivo é proporcionar isolamento témico e elétrico entre as extremidades onde ficam o ânodo

e o cátodo, aumentando a eficiência na produção de raios X e o tempo de vida útil do tubo.

Essa ampola tem aproximadamente de 30 a 50 cm de comprimento, e 20 cm de

diâmetro. Ela possui também uma área (janela) de aproximadamente 5 cm2, em que o material

(vidro ou metal) é mais fino, de modo a permitir a emissão do feixe útil de raios X com o mínimo

de absorção.

Além desse feixe útil, raios X são emitidos em todas as direções com igual intensidade.

Por esse motivo, o tubo de raios X é posicionado dentro de um cabeçote protetor revestido de

chumbo, que minimiza a passagem de radiação de fuga e permite a passagem do feixe de

radiação apenas pela janela do tubo, de modo a direcionar o feixe. Apesar do cabeçote, a

radiação não é totalmente blindada, sobrando a radiação de fuga que não contribui para a

formação da imagem (Figura 1.9). Por isso, deve-se considerar sua blindagem ao planejar uma

sala de raios X.

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FIGURA 1.9: RADIAÇÃO DE FUGA NO CABEÇOTE DO SISTEMA DE RAIOS X

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

O conjunto cabeçote, ampola e tubo de raios X é sustentado por um mecanismo que

permite seu posicionamento apropriado para cada exame. Há diferentes tipos de suporte, como

suporte de teto, de chão, e com braço em formato semicircular (Figura 1.10).

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FIGURA 1.10: SUPORTE PARA O CONJUNTO CABEÇOTE, AMPOLA E TUBO DE RAIOS. (A)

SUPORTE DE CHÃO E (B) SUPORTE EM FORMATO SEMICIRCULAR

FONTE: Adaptada de Bushong, 2004.

1.4 PRODUÇÃO DE RAIOS X

Os raios X podem ser produzidos quando elétrons em alta velocidade chocam-se com

um alvo metálico (Figura 1.11). O processo inicia-se quando uma corrente elétrica passa pelo

filamento do cátodo, produzindo um brilho e emitindo elétrons. Com a aplicação de uma alta

diferença de voltagem (medida em kilovolts) entre o cátodo e o ânodo, os életrons passam a

mover-se em alta velocidade desde o filamento até o alvo metálico, produzindo uma corrente

(medida em mA). Essa corrente de elétrons atravessa o caminho somente em uma direção

(cátodo ânodo). Quanto maior for a corrente, maior será a produção de raios X, porém menor

será o tempo de vida útil do filamento.

Page 20: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

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FIGURA 1.11: PRODUÇÃO DE RAIOS X

(a) Com o aquecimento do filamento e a aplicação de alta voltagem no tubo, elétrons movem-se

do filamento em direção ao ânodo. (b) Ao chocarem-se com os átmos do alvo presente no

ânodo, há produção de raios X. Adaptada de Produção de raios-X.

FONTE: Disponível em: <http://novastecnologiassaude.blogspot.com.br>. Acesso em: 11 jun.

2012.

Quando os elétrons chocam-se com o alvo, raios X são produzidos por dois

mecanismos: bremsstrahlung (do alemão, significa freagem) e radiação característica. O primeiro

mecanismo produz de 85% a 100% dos raios X, sendo o restante produzido pelo segundo

mecanismo.

No caso do mecanismo de bremsstrahlung, um espectro contínuo de raios X é

produzido pela desaceleração dos elétrons provenientes do filamento quando esses passam

próximos a núcleos carregados positivamente dos átomos do alvo, sendo desviados de sua

trajetória (Figura 1.12). A desaceleração brusca desses elétrons provoca perda de energia, o que

gera a emissão de radiação eletromagnética de diferentes comprimentos de onda e energia.

Dessa radiação produzida, apenas cerca de 1% é radiação X, sendo 99% emitida como calor, o

que aquece o alvo.

Page 21: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

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FIGURA 1.12: PRODUÇÃO DE RAIOS X PELO MECANISMO DE BREMSSTRAHLUNG

Adaptada de Oliveira.

FONTE: Disponível em: <http://www.lucianosantarita.pro.br>. Acesso em: 11 jun. 2012.

Os elétrons podem passar a distâncias diferentes do núcleo, sendo mais ou menos

freados. Assim, a radiação de bremsstrahlung se caracteriza por uma distribuição de energia,

sendo que a maior parte dessa radiação possui baixa energia. Esse fato pode ser perigoso para

o paciente, já que a radiação de baixa energia interage com o tecido sem contribuir para a

formação da imagem radiográfica.

O espectro contínuo de raios X é uma curva de intensidade (medida em contagens por

segundo) versus comprimento de onda do raio X (Figura 1.13). Essa curva depende do material

do alvo e da voltagem (V) aplicada entre o filamento e o alvo. Já que a desaceleração do elétron

é proporcional à densidade de prótons do núcleo do átomo do alvo, sendo então proporcional ao

seu número atômico (Z), a eficiência da produção de raios X é proporcional a ZV.

Page 22: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

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FIGURA 1.13: ESPECTRO CONTÍNUO DE RAIOS X PARA UM ALVO DE TUNGSTÊNIO PARA

DIFERENTES VOLTAGENS APLICADAS AO TUBO

FONTE: Adaptada de Bushong, 2004.

O espectro contínuo de raios X é acompanhado por uma série de linhas isoladas,

correspondente à radiação característica, produzida por transições eletrônicas específicas que

ocorrem em átomos do material do alvo. Ao chocar-se com esses átomos, os elétrons

provenientes do filamento expulsam elétrons das camadas mais internas dos átomos do alvo,

resultando na transição de outros elétrons de camadas mais externas para camadas mais

internas, substituindo os elétrons expulsos. Essa transição eletrônica resulta na geração dos

raios X característicos (Figura 1.14).

Page 23: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

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FIGURA 1.14: PRODUÇÃO DE RAIO X CARACTERÍSTICO

FONTE: Adaptada de Bushong, 2004.

Usando o modelo do átomo de Borh fica mais fácil entender a produção de raios X

característicos. Nesse modelo, o átomo é constituído por um núcleo contendo prótons e

nêutrons, cercado por camadas de elétrons. Na figura acima são mostradas as camadas K, L e

M. Se o elétron proveniente do filamento possuir energia suficiente para expulsar um elétron da

camada K (camada mais interna), a lacuna deixada deverá ser preenchida por um elétron da

camada L ou M para garantir novamente o equilíbrio. Dependendo da camada que vem o elétron

para preencher essa lacuna, a radiação emitida terá certo nível de energia.

Cada material emite um nível definido de radiação característica que depende do seu

número atômico. Em radiologia convencional, utilizam-se tubos de raios X com alvos de

tungstênio (símbolo = W, Z = 74), cuja radiação característica é da ordem de 70 keV. Já no caso

da mamografia, os tubos podem ter alvos de molibidênio (símbolo = Mo, Z = 42) ou ródio

(símbolo = Rh, Z = 45), cuja radiação característica é da ordem de 20 keV.

Portanto, o espectro de raios X é a superposição de um espectro contínuo e de uma

série de linhas espectrais características do alvo.

Page 24: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

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FIGURA 1.15

FONTE: Adaptada de Oliveira. Disponível em: <http://www.lucianosantarita.pro.br>. Acesso em:

11 jun. 2012.

O formato do espectro de raios X é sempre o mesmo; entretanto, alguns fatores

modificam sua amplitude e sua posição no eixo de energia. A amplitude está relacionada com a

intensidade do feixe, já a posição está relacionada com a sua qualidade. O quadro 1.2 resume

os principais fatores que modificam o espectro de raios X.

QUADRO 1.2: FATORES QUE MODIFICAM A AMPLITUDE E A POSIÇÃO DO ESPECTRO DE

RAIOS X, QUE ESTÃO RESPECTIVAMENTE RELACIONADAS COM A INTENSIDADE E A

QUALIDADE DO FEIXE

Page 25: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

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Fator Efeito

Tensão no tubo Amplitude e posição

Corrente no tubo Amplitude

Material do alvo Amplitude e posição do espectro contínuo

Distância fonte e detector Amplitude

Filtragem Amplitude, principalmente em energias baixas

A intensidade do feixe é também chamada de quantidade de raios X ou exposição à

radiação, e é medida em roentgens (R). A quantidade de raios X é o número de raios X no feixe

útil. Ela aumenta com o aumento da corrente e da tensão no tubo; por outro lado, diminui com o

aumento da distância fonte-detector e da filtragem.

Já a qualidade do feixe de raios X mede a penetração do feixe no corpo, em unidades

de camada semirredutora (do inglês, half-value layer – HVL). HVL é a espessura de um material

necessária para reduzir a quantidade de raios X penetrantes em 50%. Em radiologia, HVL

normalmente é medida em milímetros de alumínio. HVL aumenta com o aumento da tensão

aplicada no tubo e o aumento da filtragem do feixe. Portanto, para feixes de maior HVL, ou seja,

qualidade, os raios X são mais penetrantes e menos radiação é necessária para obter uma

imagem de boa qualidade, reduzindo a dose no paciente.

1.5 INTERAÇÃO DE RAIOS X COM A MATÉRIA

Quando os raios X atingem o tecido do paciente, a radiação pode ser completamente

espalhada, sem perda de energia; absorvida, com perda total de energia; espalhada, com

Page 26: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

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alguma absorção e perda de energia; ou transmitida, sem qualquer alteração. A trasmissão

desses raios X pelo corpo do paciente depende da densidade e da espessura do tecido, além do

coeficiente de atenuação de massa.

Para os raios X usados em radiodiagnóstico, que têm de 10 a 150 keV de energia,

essas interações são dos seguintes tipos: espalhamento coerente, efeito fotoelétrico e

espalhamento Compton.

Espalhamento coerente

O espalhamento coerente é uma interação de pura dispersão, sem deposição de

energia no material ou corpo do paciente. Nessa interação, o fóton de raio X interage com o

elétrons orbitais dos átomos da matéria. Esses elétrons oscilam por um período de tempo muito

curto e, depois, outro fóton de mesma energia é liberado e se propaga em uma direção diferente.

Esse tipo de interação é mais provável para fótons de energia baixa, não muito importante para a

radiologia diagnóstica.

FIGURA 1.16: ESPALHAMENTO COERENTE

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

Page 27: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

26

Efeito fotoelétrico

Nessa interação, o fóton de raio X interage com um elétron de uma camada mais

interna de um átomo e, se tiver energia suficiente, esse fóton transfere toda a sua energia para o

elétron, ejetando-o da órbita. Assim, o fóton desaparece e o átomo é ionizado.

FIGURA 1.17: EFEITO FOTOELÉTRICO

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

Após a interação fotoelétrica, a lacuna deixada pelo elétron ejetado é ocupada por

outro elétron, ocorrendo emissão de radiação característica.

Page 28: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

27

O número de interações fotoelétricas diminui rapidamente com raios X de altas

energias. Não há fóton espalhado e toda a energia é depositada localmente, contribuindo para a

dose de radiação no paciente.

A probabilidade relativa de um raio X sofrer interação fotoelétrica é inversamente

proporcional à terceira potência da sua energia (1/E3) e diretamente proporcional à terceira

potência do número atômico do material absorvedor (Z3). Essa distribuição de probabilidade está

mostrada na figura 1.18 para dois tipos de materiais absorvedores: tecido mole e osso.

FIGURA 1.18: PROBABILIDADE RELATIVA DE UM RAIO X SOFRER INTERAÇÃO

FOTOELÉTRICA EM DOIS DIFERENTES MATERIAIS ABSORVEDORES: TECIDO MOLE E

OSSO

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

Page 29: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

28

Espalhamento Compton

Nessa interação, o fóton de raio X normalmente interage com um elétron de uma

camada mais externa de um átomo, transferindo parte da sua energia para o elétron, ejetando-o

da órbita. Assim, o fóton continua se propagando, mas com energia menor e direção de

propagação diferente.

FIGURA 1.19: ESPALHAMENTO COMPTON

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

Page 30: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

29

Durante essa interação, a maior parte da energia do raio X é dividida entre o raio X

espalhado e o elétron ejetado (denominado elétron Compton). Ambos passam a ter energia

suficiente para realizar outras interações antes de perder toda a sua energia.

A probabilidade de o espalhamento Compton ocorrer é inversamente proporcional a

sua energia (1/E), porém é praticamente independente do número atômico do material

absorvedor.

FIGURA 1.20: PROBABILIDADE RELATIVA DE UM RAIO X SOFRER ESPALHAMENTO

COMPTON EM DOIS DIFERENTES MATERIAIS ABSORVEDORES: TECIDO MOLE E OSSO

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

Os raios X espalhados, resultantes da interação Compton, não fornecem informação

útil para os exames radiográficos. Pelo contrário, eles reduzem o contraste da imagem obtida.

O quadro 1.3 abaixo resume as interações dos raios X com o corpo humano que são

mais prováveis de ocorrer durante um exame de radiodiagnóstico. É importante notar que devido

Page 31: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

30

a algumas dessas interações, boa parte da radiação contribui apenas para a deposição de dose

no paciente e não para a formação da imagem.

QUADRO 1.3: RESUMO DAS INTERAÇÕES DOS RAIOS X COM O CORPO HUMANO MAIS

PROVÁVEL DE OCORRER DURANTE UM EXAME DE RADIODIAGNÓSTICO

Transmissão do raio X através do corpo do paciente sem interação

Absorção completa do raio X, com depósito de energia no corpo do paciente (Efeito

Fotoelétrico)

Espalhamento do raio X (Espalhamento Compton)

A figura 1.21a resume o conteúdo visto neste primeiro módulo, desde a produção de

raios X até sua interação com a matéria. Já a figura 1.21b, que está relacionada com os eventos

mostrados na figura 1.21a, mostra a distribuição de energia de raios X produzidos por um tubo

com ânodo fixo. Os raios X de baixas energias são absorvidos no metal do ânodo e, depois, na

ampola de vidro. Posteriormente, a filtragem também reduz a quantidade de raios X de baixas

energias que não iriam conseguir atravessar o corpo para formar a imagem e apenas

aumentariam a dose no paciente. Assim, somente os raios X com energias mais altas são

capazes de atravessar o corpo do paciente e contribuir para o enegrecimento do filme e,

consequentemente, a formação da imagem.

FIGURA 1.21

Page 32: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

31

(a) Trajetória dos raios X desde o tubo até o filme radiográfico. (b) Espectro dos raios X em cada

etapa do processo mostrado em (a).

FONTE: Adaptado de Bushberg, 2002.

Page 33: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

32

2 RADIODIAGNÓSTICO E EQUIPAMENTOS

2.1 RADIOGRAFIA CONVENCIONAL

A radiografia convencional é o processo de obtenção de imagens bidimensionais do

corpo humano utilizando feixes de raios X e filme fotográfico. Foi a primeira técnica de

radiodiagnóstico desenvolvida depois da descoberta dos raios X por Röentgen, e durante

décadas, foi o único método de imagem existente. Mesmo com o desenvolvimento de diferentes

técnicas, como a tomografia computadorizada ou a ressonância magnética, ainda há muitos

exames de radiografia convencional que não foram substituídos, por serem mais práticos, mais

baratos ou mais úteis em determinados casos.

O equipamento de radiografia é composto pelo tubo de raios X (Figura 1.5), filtros,

colimadores, mesa de altura ajustável, detector (receptor) da imagem, mesa de controle do

operador e processadora dos filmes (Figura 2.1). O receptor da imagem é o filme radiográfico

colocado dentro de um chassi (ou cassete) e posicionado sob a mesa de exames ou em um

suporte no caso da radiografia feita com o paciente em pé.

FIGURA 2.1: (A) EQUIPAMENTO DE RAIOS X (SUPORTE, TUBO, MESA E DETECTOR). (B)

CASSETE. (C) PROCESSADORA. (D) FILME RADIOGRÁFICO

Page 34: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

33

FONTE: Arquivo Pessoal do Autor

Filtros

Nos tubos de raios X, há uma filtragem inerente, que é a absorção de radiação em

materiais que não podem ser removidos do equipamento, como o próprio alvo ou a parede de

vidro do tubo. Porém, em alguns casos, há a necessidade de uma filtração adicional,

principalmente de raios de baixa energia para o endurecimento do feixe, ou seja, para o aumento

da sua energia efetiva e, consequentemente, aumento do seu poder de penetração. Em tubos de

raios X radiográficos, esses filtros são normalmente de alumínio ou cobre.

Essa filtragem afeta tanto a quantidade (número de raios X e energias), quanto à

qualidade (poder de penetração) do feixe de raios X. O objetivo principal é filtrar a radiação de

mais baixa energia, reduzindo a dose de radiação no paciente (Figura 2.2).

Page 35: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

34

FIGURA 2.2

(a) Baixa filtragem: feixe menos penetrante, mais radiação é necessária para formação da imagem no filme. (b) Filtragem adequada: feixe mais penetrante, menos radiação é

necessária para formação da imagem no filme e, consequentemente, menor a dose no paciente.

FONTE : Arquivo Pessoal do Autor

Cuidado com a filtragem!

Pouca filtragem resulta em uma dose de radiação maior ao paciente devido à

maior quantidade de raios X de baixas energias que não conseguem atravessar o corpo do

paciente.

Muita filtragem resulta em uma imagem de pior qualidade já que raios X de altas

energias produzem menos contraste.

Page 36: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

35

Além da filtragem adicional utilizada para melhorar a qualidade do feixe, pode-se

utilizar também filtros de compensação (Figura 2.3). Em casos em que a espessura e a

composição do tecido da parte do corpo a ser examinada variam bastante, esses filtros são

utilizados para se obter uma imagem com luminosidade global uniforme.

FIGURA 2.3: FILTROS DE COMPENSAÇÃO

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

Colimadores e grades

Os colimadores são dispositivos que limitam o tamanho do campo de incidência dos

raios X pela absorção de parte da radiação, direcionando e suavizando o feixe. Na maioria dos

tubos de raios X, utilizam-se colimadores de abertura variável, constituídos de dois conjuntos de

lâminas de chumbo que podem ser ajustadas para a obtenção de campos de incidência

Page 37: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

36

retangulares de tamanhos variáveis (Figura 2.4). O tamanho do campo de incidência coincide

com o tamanho do detector.

FIGURA 2.4: COLIMADOR DE ABERTURA VARIÁVEL

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

Portanto, as principais funções dos colimadores são: restringir a incidência dos raios X

na área de interesse clínico, prevenindo a irradiação desnecessária de outras regiões; e reduzir

a radiação espalhada, melhorando o contraste da imagem.

FIGURA 2.5: COLIMAÇÃO ADEQUADA RESULTA EM MENOS RADIAÇÃO ESPALHADA E,

CONSEQUENTEMENTE, MENOR DOSE NO PACIENTE E MELHOR CONTRASTE NA

IMAGEM

Page 38: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

37

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

Já as grades consistem de uma folha de tiras finas de chumbo espaçadas por outro

material, como alumínio ou fibra de carbono. O objetivo é remover a radiação que é espalhada

dentro do corpo do paciente, melhorando o contraste da imagem. Assim, as grades são

projetadas para transmitir apenas os raios X cujas direções são uma linha reta entre a fonte e o

detector, passando diretamente pelo material de alumínio ou fibra de carbono. Os outros raios X

são absorvidos pelas tiras de chumbo e não atingem o detector.

FIGURA 2.6: A GRADE ABSORVE A RADIAÇÃO ESPALHADA NO PACIENTE, MELHORANDO

O CONTRASTE DA IMAGEM

Page 39: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

38

FONTE: Adaptado de Nickoloff, 2005.

Sistema tela-filme

A radiografia convencional utiliza um sistema de detecção da radiação denominada

sistema tela-filme. Nesse sistema, o filme fica dentro de um chassi radiográfico, também

chamado de cassete, juntamente com uma ou duas telas intensificadoras.

FIGURA 2.7: ESQUEMA DO DETECTOR NO SISTEMA TELA-FILME

Page 40: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

39

O filme radiográfico é posicionado dentro do cassete, normalmente entre duas telas

intensificadoras. Adaptado de Formação e Registro da Imagem.

FONTE: Disponível em: <www.ebah.com.br>. Acesso em: 15 jun. 2012.

O chassi é constituído de uma caixa de alumínio (ou resina plástica), que protege o

material fotossensível da luz até o momento da exposição. Uma das superfícies do chassi, por

onde incidem os raios X (Figura 2.7 – parte superior do cassete), deve ser de material de baixo

número atômico e com espessura reduzida para evitar atenuação da radiação.

Como o filme radiográfico é pouco sensível aos raios X, é necessária a utilização de

uma ou duas telas intensificadores para convertem os raios X em luz. Assim, o filme é produzido

para ser sensível à luz e não a raios X. Por esse motivo, ele deve ser protegido da luz antes e

após o exame.

A tela intensificadora é utilizada antes do detector de radiação com o objetivo de

capturar raios X que passam pelo corpo do paciente e pela grade, e convertê-los em grande

quantidade de luz, que será direcionada ao detector. A vantagem da utilização da tela é reduzir a

exposição do paciente à radiação. Entretanto, a desvantagem é a diminuição da qualidade da

imagem, com aumento de ruído devido à dose reduzida, e redução da resolução espacial devido

Page 41: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

40

à dispersão da luz. Porém, com a utilização de telas mais modernas, a redução da qualidade da

imagem não é tão crítica.

A tela intensificadora é constituída por, pelo menos, quatro camadas: revestimento

protetor, camada de fósforo, camada reflexiva e base.

FIGURA 2.8: ESQUEMA DO CORTE TRANSVERSAL DE UMA TELA INTENSIFICADORA,

MOSTRANDO SUAS QUATRO CAMADAS: BASE, CAMADA REFLEXIVA, CAMADA DE

FÓSFORO E REVESTIMENTO PROTETOR

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

O revestimento protetor é a camada que fica mais próxima ao filme radiográfico e

fornece à tela uma superfície resistente ao manuseio, transparente à luz e que protege a camada

de fósforo.

Page 42: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

41

Já a camada de fósforo é a parte ativa da tela, que converte os raios X em luz. Ela é

constituída de um material cintilador, normalmente o fósforo de terras raras, composto por

oxisulfeto de gadolíneio, oxibrometo de latânio e tantalato de ítrio. Esse composto tem uma

maior eficiência de conversão do que as telas mais antigas de tungstato de cálcio.

Quando os raios X interagem com a camada de fósforo, luz é emitida com igual

intensidade em todas as direções, sendo que menos da metade dessa luz é emitida na direção

do filme radiográfico. Assim, para aumentar a quantidade de luz que atinge o filme, a tela possui

uma camada reflexiva, onde a luz que a atinge é redirecionada para o filme.

FIGURA 2.9: ESQUEMA DO CORTE TRANSVERSAL DE DOIS SISTEMAS TELA-FILME

(a) Com a utilização de tela intensificadora sem a camada reflexiva, apenas parte da radiação

sensibiliza o filme. (b) A camada reflexiva redireciona os raios X para sensibilizarem o filme.

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

Page 43: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

42

A camada mais distante do filme é chamada de base que, normalmente composta por

poliéster, dá suporte mecânico à camada de fósforo. Essa camada deve ser resistente à

umidade e à radiação, inerte quimicamente para não interagir com a camada de fósforo, flexível

e livre de impurezas que possam ser imageadas pelos raios X.

Após atravessar o corpo do paciente e a tela intensificadora, o feixe de raios X pode

sensibilizar os filmes radiográficos. Há outros detectores de radiação em radiodiagnóstico, mas

a impressão de filmes radiográficos ainda é uma das principais técnicas usadas clinicamente. O

uso de sensores em sistemas digitais também é outra maneira de detectar os feixes de raios X e

será discutido nas próximas seções.

O filme radiográfico não exposto consiste de uma ou duas camadas de emulsão sobre

uma folha flexível de plástico (geralmente poliéster). A emulsão consiste de grãos de haleto de

prata (brometo de prata – AgBr, e iodeto de prata - AgI) em uma base gelatinosa. Uma camada

adesiva é utilizada para segurar a emulsão sobre a base de plástico, e um revestimento é

utilizado para proteger a emulsão. Os filmes podem ser de emulsão simples ou dupla.

FIGURA 2.10: FILMES RADIOGRÁFICOS DE EMULSÃO (A) SIMPLES E (B) DUPLA

Adaptado de Formação e Registro da Imagem.

FONTE: Disponível em: <www.ebah.com.br>. Acesso em: 15 jun. 2012.

Page 44: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

43

Após ser exposto, o filme contém a imagem latente da região de interesse do paciente e, para se

obtiver a imagem que será utilizada no diagnóstico, esse filme deve ser revelado. O filme

radiográfico é geralmente revelado por uma processadora automática.

FIGURA 2.10: PROCESSADORAS DE FILMES RADIOGRÁFICOS

FONTE: Arquivo Pessoal do Autor

Por muito tempo, os filmes radiográficos eram o principal meio de armazenamento de

imagens médicas. A utilização de diferentes detectores e de computadores passou a oferecer

novas maneiras de armazenar, processar, transferir e mostrar as imagens. Atualmente é

possível adquirir os dados, realizar operações matemáticas para realçar detalhes e diferenciar

imagens, e armazenar esses dados em servidores facilitando a visualização, sem a utilização de

filmes. A essas novas modalidades, dá-se o nome de Radiologia Digital, que inclui as

radiografias computadorizada e digital, que serão abordadas a seguir.

Entretanto, os conceitos de física das radiações abordados no módulo I e o

posicionamento do paciente e dos equipamentos são os mesmos, apenas as técnicas estão

Page 45: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

44

sendo aperfeiçoados, não reduzindo a responsabilidade dos operadores de seguir corretamente

o protocolo para adquirir imagens de boa qualidade com menor exposição possível do paciente.

2.2 RADIOGRAFIA COMPUTADORIZADA

A radiografia computadorizada utiliza um cassete similar aos chassis do sistema tela-

filme, juntamente com um equipamento de raios X tradicional, como descrito anteriormente. A

diferença é uma placa receptora, constituída de fósforo fotoestimulável, usada no lugar do filme

radiográfico.

Durante o exame, quando há exposição à radiação, os raios X causam ionização na

placa, resultando no aprisionamento de elétrons em estados de energia excitados. Para a

obtenção da imagem, essa placa é “lida” por um scanner a laser apropriado, também chamado

de leitor.

O laser do scanner adiciona energia aos elétrons excitados que, eventualmente, voltam

para um nível mais baixo de energia, emitindo luz. Essa luz é medida por um detector e a

imagem é digitalizada. Após o processo de leitura, as informações na placa são “apagadas” com

a utilização de luz intensa, e a placa é recolocada no interior do chassi para ser utilizada

novamente.

As vantagens da radiografia computadorizada incluem:

Não são necessários filmes radiográficos;

A aquisição da imagem é mais rápida, diminuindo a exposição do paciente à

radiação;

Page 46: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

45

O custo com armazenamento de imagens digitais é menor;

A visualização e distribuição das imagens são mais fáceis;

A qualidade das imagens pode ser melhorada utilizando programas

computacionais;

Como utiliza o equipamento tradicional de radiografia, o custo para implantação

dessa técnica é menor do que o custo da implantação da radiografia digital.

Entretanto, há algumas desvantagens. São elas:

Menor resolução espacial do que em sistemas tela-filme;

Eletrônica mais complexa e cara;

Desaparecimento da imagem latente em aproximadamente 15 minutos;

Necessidade de profissionais qualificados para operar e fazer a manutenção dos

equipamentos.

2.3 RADIOGRAFIA DIGITAL

No caso da radiografia digital, o receptor da imagem é um equipamento especializado,

formado por detectores digitais sensíveis aos raios X, que podem capturar a imagem

diretamente, sem o uso de chassis.

As vantagens da radiografia digital incluem:

Page 47: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

46

Não necessidade do processamento químico para revelar a imagem, como no

caso dos filmes radiográficos;

Habilidade de transferir e melhorar digitalmente as imagens;

Menos radiação é necessária para obter imagens com qualidade similar àquelas

obtidas com a radiografia convencional.

Entretanto, esse tipo de detector é frágil. Quando o sistema necessita de modificações

ou é danificado, é necessária a substituição de toda a unidade de raios X.

Há dois modelos de sistema em radiografia digital: direto e indireto. O sistema direto é

normalmente constituído por um conjunto de detectores de selênio amorfo, que converte os

fótons de raios X diretamente em carga depositada. Já o sistema indireto é constituído por um

cintilador, como o iodeto de césio, que converte os raios X em luz. Abaixo do cintilador, há um

conjunto de dispositivos sensíveis à luz que a converte em sinal digital. Em ambos os sistemas,

a área útil do detector, as perdas de raios X que atravessam o detector e a capacidade de

conversão do detector influenciam a sua eficiência.

Ambos os sistemas de radiologia digital (radiografia computadorizada e radiografia

digital) estão associados com pior resolução espacial das imagens quando comparados com o

sistema tela-filme da radiografia convencional. Entretanto, as diversas vantagens desses

sistemas, citadas anteriormente, compensam a perda na resolução espacial.

2.4 TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA

No início da década de 1970, o físico e engenheiro Godfrey Hounsfield desenvolveu e

demonstrou a técnica de tomografia computadorizada (TC). Até então, as imagens radiográficas

eram obtidas pela sensibilização de filmes por raios X que atravessavam o corpo do paciente.

Com a TC, um feixe de raios X bem colimado atravessa o corpo do paciente e é medido por

detectores que enviam o sinal para um computador. Esse computador é o responsável por

Page 48: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

47

analisar o sinal, reconstruir a imagem e mostrar as fatias (Figura 2.11). O algoritmo matemático

utilizado para a reconstrução da imagem foi desenvolvido pelo físico médico Alan Cormack, que

dividiu o prêmio Nobel de física com Hounsfield em 1982.

FIGURA 2.11: PRINCÍPIO DE TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA

FONTE: Adaptada de Breve introdução à tomografia computadorizada.

Ao examinar uma determinada região do corpo humano utilizando radiografia

convencional, obtém-se uma imagem bidimensional com superposição de estruturas e com ruído

devido à radiação espalhada. Já com TC, obtém-se uma imagem perpendicular ao eixo longo do

corpo e, depois de adquiridas várias fatias, pode-se reconstruir uma imagem tridimensional.

Page 49: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

48

A metodologia por trás dessa técnica é bastante complexa, mas os princípios básicos

podem ser demonstrados considerando o equipamento de TC mais simples, que consiste de

uma fonte de raios X e um detector, conectados para se moverem simultaneamente.

FIGURA 2.12: METODOLOGIA BÁSICA DE TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA

CARACTERÍSTICA DA PRIMEIRA GERAÇÃO DE TOMÓGRAFOS – FEIXE RETILÍNEO DE

RAIOS X E DETECTOR ÚNICO

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

Page 50: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

49

Quando o conjunto fonte-detector completa uma translação, uma projeção é obtida

com o sinal formado pelos raios X que atravessaram o corpo. Então, o conjunto volta para a

posição inicial, rotaciona e começa a segunda translação para obter a segunda projeção. Após a

repetição desse processo por várias vezes, várias projeções são obtidas e utilizadas pelo

software do computador para a reconstrução da fatia da imagem. Esse processo é característico

dos sistemas de TC da primeira geração, que consistia de 180 translações separadas por

rotações de 1°.

Ao longo do tempo, os equipamentos de TC foram sendo melhorados e divididos em

categorias. As primeiras categorias estão listadas no quadro 2.1.

QUADRO 2.1: PRIMEIRAS GERAÇÕES DE TOMÓGRAFOS

Geração Feixe de raios X Detector

Tempo p/

aquisição de

uma imagem

Matriz da

imagem

1ª Retilíneo Único 5 minutos 80 x 80

2ª Em leque Conjunto retilíneo 30 segundos Até 512 x 512

3ª Em leque Conjunto curvilíneo 1 segundo 512 x 512

4ª Em leque Conjunto circular fixo 1 segundo 512 x 512

Pode-se observar que, com o passar do tempo, o objetivo sempre foi melhorar os

equipamentos com o desenvolvimento de diferentes formatos de feixes e conjunto de detectores,

para melhorar a reconstrução das imagens e diminuir o tempo de aquisição. A figura abaixo

mostra as representações esquemáticas das quatro gerações de tomógrafos listadas no quadro

anterior.

Page 51: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

50

FIGURA 2.13: DIFERENTES GERAÇÕES DE TOMÓGRAFOS

(a) Primeira geração: feixe retilíneo e detector único. (b) Segunda geração: feixe em leque e

conjunto retilíneo de detectores. (c) Terceira geração: feixe em leque e conjunto curvilíneo de

detectores. (d) Quarte geração: feixe em leque e conjunto circular fixo de detectores.

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

A quinta geração de tomógrafos foi desenvolvida especificamente para imagens

cardíacas. Não há um tubo de raios X convencional; os elétrons são produzidos pelo gantry e

acelerados para se colidirem com um arco de tungstênio (alvo), que envolve o paciente e fica na

direção oposta ao anel de detectores. Esses tomógrafos são capazes de produzir uma imagem a

cada 50 milissegundos, que são utilizadas para montar um filme mostrando o batimento

cardíaco.

A sexta geração de tomógrafos, chamada de espiral ou helicoidal, consiste de um

scanner em que há rotação contínua (360°) do conjunto fonte-detectores e movimento de

translação da mesa onde fica o paciente, para obtenção de dados de um volume de tecido, não

de fatias. Nesse caso, obtêm-se dados a cada 100 milissegundos e, as reconstruções são

rápidas. A vantagem é o aumento da cobertura anatômica em menos tempo de aquisição.

Page 52: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

51

FIGURA 2.14: SEXTA GERAÇÃO DE TOMÓGRAFOS

A rotação do tubo de raios X juntamente com a translação da mesa resulta em uma trajetória

helicoidal do tubo em torno do paciente.

FONTE: Adaptado de Bushberg et al., 2002.

Já a sétima geração de tomógrafos, chamada de multifatias, também consiste de um

scanner em que há rotação contínua do conjunto fonte-detectores e movimento de translação da

mesa. Porém, nesse caso, a dupla fileira de detectores e a velocidade de aquisição permitem

adquirir várias fatias finas, de 2 a 3 mm de espessuras, em um tempo curto, diminuindo a dose

no paciente.

O sistema de TC é dividido em três principais componentes: suporte circular

(denominado gantry), computador e console de operação (Figura 2.15). O gantry é parte do

equipamento que inclui o tubo de raios X, o gerador de alta voltagem, o conjunto de detectores,

os colimadores e a mesa onde o paciente é posicionado.

O computador inclui a memória primária e um conjunto de processadores responsáveis

pela reconstrução da imagem. O console de operação inclui diferentes estações em que os

trabalhadores qualificados podem operar o sistema de aquisição e reconstrução dos dados,

Page 53: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

52

realizar o pós-processamento das imagens, e visualizar as mesmas para a realização do

diagnóstico.

FIGURA 2.15

(a) Equipamento de tomografia computadorizada (grantry, mesa). (b) Console de operação e computador para reconstrução e visualização da imagem.

FONTE: Arquivo Pessoal do Autor

2.5 CONTRAINDICAÇÕES PARA OS EXAMES RADIOGRÁFICOS

Page 54: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

53

Não existem contraindicações para exames radiográficos que não necessitem de

contraste. Porém, mulheres grávidas ou com suspeita de gravidez devem evitá-los para proteger

a criança.

Já no caso de exames em que há a necessidade de administração de contraste para

melhor visualização de alguma estrutura anatômica que tenha densidade semelhante a

estruturas vizinhas, como rins, estômago e intestinos, as principais contraindicações são

hipertireoidismo e insuficiência renal.

Entretanto, apesar de haver poucas contraindicações, o uso de raios X limita a

quantidade de exames radiográficos a que um paciente pode ser submetido, devido aos efeitos

biológicos danosos da radiação ionizante.

Page 55: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

54

3 IMAGENS RADIOGRÁFICAS

3.1 FORMAÇÃO DA IMAGEM RADIOGRÁFICA

A última etapa de um exame radiológico é a obtenção de uma imagem radiográfica

registrada sobre um detector de radiação a partir da interação da radiação com o corpo do

paciente. Como já discutido anteriormente, os raios X são uma forma de radiação ionizante,

possuindo energia suficiente para penetrar no tecido humano, interagindo com seus átomos.

É importante relembrar e resumir as informações dos módulos anteriores em relação à

cadeia de eventos para a formação de uma imagem radiográfica (quadro 3.1).

QUADRO 3.1: CADEIA DE EVENTOS QUE RESULTA NA FORMAÇÃO DE UMA IMAGEM

RADIOGRÁFICA

Os raios X são produzidos e, ao saírem do tubo, são chamados de feixe

primário.

O feixe primário é filtrado, principalmente os raios X de baixas energias.

O feixe primário filtrado é direcionado para a região de interesse pelos

colimadores.

O feixe de raios X passa através do corpo do paciente e parte da radiação é

absorvida (processo de atenuação).

Os raios X que não foram absorvidos são os responsáveis pela exposição do

detector e, portanto, pela formação da imagem.

Page 56: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

55

As regiões do corpo que são mais densas atenuam mais o feixe de raios X do que as

regiões menos densas. Por exemplo, o osso absorve mais raios X do que o tecido mole. Dessa

maneira, áreas no detector referentes a regiões menos densas, como no caso dos pulmões que

contêm principalmente ar, são mais expostas à radiação. Por outro lado, áreas referentes a mais

densas, como no caso dos ossos, são menos expostas à radiação.

FIGURA 3.0: IMAGENS RADIOGRÁFICAS

À esquerda, imagem radiográfica de tórax. À direita, imagem radiográfica da mão do paciente.

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

Como visto no módulo anterior, os detectores de radiação utilizados em radiologia

incluem o filme radiográfico e detectores digitais. A seguir, serão apresentados mais detalhes

sobre a formação da imagem para esses diferentes detectores.

Page 57: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

56

Sistemas tela-filme

Em sistemas tela-filme, obtém-se uma imagem radiográfica de projeção, ou seja, uma

imagem bidimensional da anatomia tridimensional do paciente. Essa imagem é formada no filme

radiográfico, sendo definitiva e não podendo ser modificada.

A resolução espacial da imagem radiográfica é quase perfeita, quando na ausência da

tela intensificadora e se todos os parâmetros relacionados forem otimizados. Porém, a tela

intensificadora é utilizada para reduzir a dose no paciente, ou seja, é possível obter uma imagem

de boa qualidade mesmo com a redução dos requisitos para alto rendimento do sistema de raios

X e redução da exposição do paciente à radiação. Além disso, reduz-se o aquecimento do tubo,

os custos e a exposição dos operadores à radiação espalhada. Portanto, a perda de resolução

espacial é justificada principalmente pela redução da exposição do paciente e dos operadores à

radiação.

FIGURA 3.1: REPRESENTAÇÕES DE IMAGENS RADIOGRÁFICAS DA MÃO

(a) sem o uso de tela intensificadora e (b) com o uso de tela intensificadora. Observa-se

borramento na imagem em (b) devido à presença da tela.

FONTE: Arquivo Pessoal do autor.

Page 58: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

57

Dos raios X que contribuem para a imagem no filme, de 95% a 99% interagem com a

tela intensificadora para produzir luz, afetando os grãos de haleto de prata e rearranjando sua

estrutura. O restante interage diretamente com os grãos de haleto de prata da emulsão do filme.

Assim, em um filme já exposto à radiação, mas ainda não processado, a emulsão contém a

imagem latente. Se houver um tempo muito grande entre a exposicão do filme e seu

processamento, a estrutura dos grãos da emulsão podem mudar novamente, afetando a

qualidade da imagem.

Para obter a imagem no filme, ele é processado para que haja redução química do

haleto de prata em grãos de prata metálica enegrecidos. Assim, a imagem latente invisível é

convertida em uma imagem radiográfica visível. Quatro processos são necessários para a

obtenção da imagem no filme: revelação, fixação, lavagem e secagem.

QUADRO 3.2: SEQUÊNCIA DE PROCESSOS PARA OBTENÇÃO DE UMA IMAGEM VISÍVEL

NO FILME RADIOGRÁFICO

Revelação: ocorre uma reação de oxirredução dos grãos de prata expostos à

radiação, convertento a imagem latente em imagem visível. Essa reação é

menos provável de ocorrer em grãos não expostos à radiação. O processo de

revelação é altamente rápido e crítico para a qualidade da imagem.

Fixação: o uso do fixador tem os objetivos de neutralizar, clarear, preservar e

endurecer o filme. Além disso, ele remove os grãos de prata não expostos e

interrompe o processo de revelação.

Lavagem: retira todos os químicos do filme, que podem causar amarelamento

da radiografia processada, reduzindo sua vida útil e degradando a imagem.

Page 59: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

58

Secagem: é a última etapa do processo, em que é removida toda a água do

filme antes dele ser manuseado, visualizado e arquivado.

Inicialmente, essas etapas eram realizadas manualmente e levava-se

aproximadamente uma hora para se obter uma imagem radiográfica pronta para ser analisada

pelo médico. Atualmente, essas etapas são realizadas por processadoras automáticas que

podem possuir ciclos estendidos, médios e ultrarrápidos, com durações de 30 a 150 segundos

para que se obtenha uma imagem.

FIGURA 3.2: ESQUEMA DO PROCESSAMENTO DO FILME RADIOGRÁFICO EM

PROCESSADORA AUTOMÁTICA

FONTE: Adaptado de Filme radiográfico. Disponível em: <www.ebah.com.br>. Acesso em: 16

mai. 2012.

Além da eficiência do serviço de radiologia ser maior com o processamento

automático, ele resulta em imagens de melhor qualidade já que todas as radiografias são

Page 60: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

59

processadas da mesma maneira, e as variações e erros introduzidos pelo trabalho humano são

quase inexistentes.

Após o processamento, regiões mais escuras do filme são aquelas em que a emulsão

sofreu mais interações com a radiação (luz proveniente da tela intensificadora e raios X). Por

outro lado, regiões com menos exposição à radiação e, portanto, menos interações, aparecem

mais claras no filme processado. A medida do grau de enegrecimento de uma determinada

região do filme é denominada densidade óptica (D).

Com um densitômetro pode-se medir a quantidade de luz incidente no filme ( ) e a

quantidade de luz que atravessa uma determinada região do filme ( ). A densidade óptica é

então dada por:

( )

Uma imagem radiográfica contém áreas de diferentes densidades ópticas visualizadas

em tons de cinza. Na medida em que aumenta a exposição de uma área do filme à radiação, a

densidade óptica naquela região também aumenta.

FIGURA 3.3

Page 61: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

60

(a) Densitômetro. (b) Densidades ópticas diferentes são visualizadas em diferentes tons de

cinza.

Sistemas digitais

Em sistemas digitais, como em radiografia computadorizada ou digital, há conversão

da radiação em sinais digitais, conforme visto no módulo II. A imagem digital obtida é uma

função bidimensional da intensidade de luz detectada para cada ponto do espaço.

Matematicamente, poderíamos escrever essa função como f(x,y), em que f é proporcional ao

nível de cinza no ponto localizado pelas coordenadas espaciais x e y.

Assim, a imagem digital pode ser considerada como sendo uma matriz cujas linhas e

colunas referem-se à posição espacial, e o valor da matriz identifica o nível de cor em uma

Page 62: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

61

determinada posição. Cada elemento dessa matriz é chamado de “pixel”, que é a abreviatura

para picture element. Ele é utilizado para descrever a dimensão geométrica da imagem.

FIGURA 3.4

Imagem representada pela matriz da função f(x,y), em que cada posição espacial (x,y) tem um

nível de cinza determinado pelo valor de f.

FONTE: Radiologia digital. Disponível em: <www.tecnologiaradiologica.com>. Acesso em: 15

mai. 2012.

Diferentemente das imagens obtidas pelas técnicas de radiografia, as imagens obtidas

por tomogradia computadorizada representam as estruturas anatômicas em “fatias”, sendo que a

espessura de cada fatia está relacionada com a profundidade da imagem. Assim, a imagem é

representada por voxels, que é a combinação dos pixels com a espessura da fatia.

Page 63: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

62

FIGURA 3.5: FATIA DE UMA IMAGEM TOMOGRÁFICA

O voxel é definido pelo pixel e a espessura da fatia.

FONTE: Adaptado de Bushberg et al., 2002.

Page 64: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

63

4 CARACTERÍSTICAS E QUALIDADE DA IMAGEM

A qualidade das imagens radiográficas refere-se como fielmente a estrutura anatômica

examinada é mostrada na radiografia. Para fazer um diagnóstico acurado, o radiologista

necessita de uma imagem de alta qualidade. Apesar de não haver uma maneira precisa de

avaliar essa qualidade, existem algumas características básicas importantes para sua descrição

(quadro 3.3).

QUADRO 3.3: CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES RELACIONADAS À QUALIDADE DAS

IMAGENS RADIOGRÁFICAS

Densidade, que se refere à luminosidade da imagem, ou seja, ao seu

enegrecimento global;

Contraste, que é a diferença de densidade entre duas regiões adjacentes;

Latitude, que é a habilidade de mostrar vários tons de cinza;

Resolução espacial, que é a habilidade de mostrar detalhes finos;

Nitidez, que se refere a quão borrada são mostradas as bordas das estruturas;

Distorção, é a deformação do tamanho ou do formato do objeto;

Ruído, que se refere à variação randômica da densidade de fundo.

Page 65: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

64

A densidade refere-se ao grau de enegrecimento global da imagem radiográfica após

ela ser processada. Dependendo desse grau, pode ser mais difícil analisar a imagem tanto na

tela do computador, quanto na frente de um negatoscópio.

FIGURA 3.6

Representações de imagens radiográficas de tórax com densidade (a) maior ou (b) menor. É

possível observar a diferença de luminosidade global de cada imagem.

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

Alguns fatores relacionados à sensibilidade e à exposição do detector (digital ou filme)

podem afetar a densidade da imagem. Dos fatores relacionados à exposição do detector, pode-

se citar as diferentes espessuras e densidades das estruturas do paciente a serem imageadas, a

quantidade de radiação emitida durante a exposição, o tamanho do campo e a distância focal.

No caso da quantidade de radiação emitida pelo tubo de raios X, ela está relacionada à corrente

Page 66: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

65

aplicada no filamento. Assim, se a corrente for duplicada, tanto a quantidade de raios X quanto a

densidade serão duplicadas.

A distância entre o foco e o detector também afeta a densidade da imagem, já que a

intensidade do feixe de raios X diminui com o quadrado da distância. Com isso, quanto mais

distante estiver o detector do tubo de raios X, menor será a densidade da imagem.

Além disso, as características dos receptores também influenciam na densidade. No

caso de filmes, o tipo, a sensibilidade e o processamento podem afetar o grau de enegrecimento

da imagem. Já no caso de detectores digitais, o material e a espessura afetam a densidade de

alguma maneira.

Outras duas características importantes da imagem são contraste e latitude. Essas

características são opostas. Se o contraste aumenta, a latitude diminui, e vice-versa. O contraste

é definido como a diferença na densidade radiográfica entre duas regiões adjacentes da

imagem. Contraste alto significa que há pouca quantidade de tons de cinzas na imagem entre as

cores branca e preta. Por outro lado, baixo contraste significa que há muitos tons de cinza entre

o branco e o preto.

Portanto, uma imagem com alta latitude tem uma aparência acinzentada, com pouca

diferença de tom entre estruturas adjacentes. Já uma imagem com alto contraste é quase preta e

branca, tornando mais visíveis detalhes anatômicos.

FIGURA 3.7: REPRESENTAÇÕES DE IMAGENS RADIOGRÁFICAS DE TÓRAX COM

DIFERENTES CONTRASTES

Page 67: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

66

(a) Baixo contraste. (b) Contraste adequado. FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

O contraste também depende da exposição e das características do receptor. As

diferentes espessuras e densidades das estruturas anatômicas do paciente, a energia dos raios

X controlada pela voltagem aplicada no tubo durante a produção da radiação, a filtragem do feixe

de raios X e o efeito das grades ao remover a radiação espalhada afetam a exposição do

detector de radiação e, consequentemente, o contraste da imagem. Esse contraste também é

afetado pelo contraste característico do filme radiográfico e seu processamento. No caso de

imagens digitais, o contraste pode ser afetado pelas técnicas de pós-processamento e qualidade

do monitor usado para visualização.

A resolução espacial da imagem refere-se à habilidade de distinguir estruturas

pequenas com alto contraste, como a interface entre osso e tecido mole, microcalcificações ou

nódulos. Ela está relacionada com a nitidez da imagem. Quando a nitidez diminui, as bordas das

estruturas tornam-se borradas, piorando a resolução espacial. Assim, falta de nitidez refere-se

ao borramento das imagens. Por outro lado, imagem com boa nitidez refere-se ao detalhamento

da imagem.

Todas as imagens radiográficas também possuem algum tipo de ruído. A presença

desse ruído, que nada mais é do que uma variação randômica da densidade de fundo, pode dar

Page 68: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

67

à imagem uma aparência granulada ou com textura (Figura 3.8). Enquanto a resolução de

imagens de raios X é limitada pelas dimensões da fonte de raios X; o ruído é limitado pela

intensidade do feixe.

FIGURA 3.8: REPRESENTAÇÕES DE IMAGENS RADIOGRÁFICAS DA MÃO

(a) sem e (b) com ruído. Pode-se observar a aparência granulada da imagem com ruído.

FONTE: Arquivo Pessoal do Autor.

Muitas vezes o nível de ruído pode ser ajustado, porém quando for reduzi-lo, é

necessário considerar que o principal compromisso em imagens de raios X é a exposição do

paciente. Dessa maneira, o ruído não deve ser reduzido ao nível mínimo possível se a dose no

paciente for aumentada. Além disso, deve-se considerar também o contraste e o borramento da

imagem ao tentar reduzir o ruído. Portanto, todo procedimento de radiodiganóstico possui um

ruído aceitável, para compensar com exposição mínima, tempo de exame curto e imagem de

boa qualidade.

Page 69: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

68

Como visto até agora nessa seção, a qualidade da imagem é afetada por fatores

relacionados aos detectores, à geometria e ao paciente (Figura 3.9). Esses diversos fatores

devem ser considerados ao realizar o exame e também ao analisá-lo.

FIGURA 3.9: FATORES QUE AFETAM A QUALIDADE DA IMAGEM RADIOGRÁFICA

FONTE: Arquivo Pessoal do Autor.

Page 70: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

69

Fatores relacionados aos detectores

Sistema tela-filme

Cada sistema tela-filme se comporta de uma determinada maneira quando submetido

à radiação, sendo necessário caracterizá-lo. Para isso, os diferentes graus de enegrecimento

produzidos sobre o filme para níveis de exposição conhecidos são colocados em um gráfico,

obtendo uma curva de resposta, também chamada de curva característica do filme (Figura

3.10).

FIGURA 3.10: CURVA CARACTERÍSTICA DE UM FILME RADIOGRÁFICO, DEMONSTRADA

EM AZUL

A barra à direita mostra os níveis de cinza para diferentes regiões da curva.

FONTE: Arquivo Pessoal do autor.

Page 71: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

70

O início da curva não é muito útil, pois mudanças nos níveis de exposição não causam

muita diferença na densidade do filme. Porém, o nível de densidade nessa região, chamado de

base + véu, é o valor para exposição a raios cósmicos, radiação de fundo e calor, que podem

causar mudanças nos grãos do filme sem a exposição à radiação X.

Já a região linear de toda curva característica é útil na caracterização do filme. Nessa

região, cada aumento da radiação causa um aumento linear na densidade óptica. A inclinação

dessa região define o gradiente de contraste do filme, que não é afetado pela tela

intensificadora, mas pode ser afetado pelas condições de processamento do filme.

FIGURA 3.11: CURVA CARACTERÍSTICA DE UM FILME RADIOGRÁFICO, MOSTRADA EM

AZUL

Para o radiodiagnóstico, é importante a região linear da curva, cuja inclinação (reta verde)

fornece o valor do gradiente de contraste do filme.

FONTE: Arquivo Pessoal do autor.

Page 72: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

71

Outra característica importante do filme que pode influenciar a qualidade da imagem é

sua sensibilidade. Ela refere-se à quantidade de exposição que o filme deve receber para

produzir uma imagem, e é determinada pelo nível de exposição necessário para aumentar a

densidade óptica em um valor unitário acima do valor de base + véu.

Assim, filmes mais sensíveis, também chamados de mais velozes, necessitam de

menor tempo de exposição, o que reduz os artefatos de movimento e a dose no paciente.

Porém, esse tipo de filme tem grãos grandes, levando a menor nitidez na imagem. Por outro

lado, filmes menos sensíveis possuem grãos menores e, por isso, proporcionam maior nitidez.

Portanto, o uso de flmes mais velozes é bastante interessante em situações em que limitar a

dose no paciente e/ou limitar o aquecimento do tubo são mais importantes do que a ótima nitidez

da imagem.

O processamento apropriado do filme também é necessário para que se obtenha uma

imagem radiográfica de boa qualidade. A etapa mais crítica é a revelação. Os fatores

importantes que afetam o grau de revelação e, consequentemente, a imagem final são:

concentração de químicos, agitação química, duração do processo e temperatura.

Sistema digital

No caso da imagem digital, a resolução espacial está relacionada com o tamanho da

matriz da imagem, que é determinada por características do detector e pela capacidade do

computador. Os sistemas digitais fornecem matrizes com tamanhos de 64 x 64 a 4096 x 4096

pixels.

Para um mesmo tamanho de campo de visão (FOV, do inglês field of view), quanto

maior for a quantidade de linhas e colunas na matriz da imagem, menor será o tamanho do pixel

e, consequentemente, melhor será a resolução espacial da imagem. Assim, a resolução espacial

de uma imagem digital pode ser dada por:

Page 73: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

72

A figura abaixo mostra uma mesma imagem com diferentes resoluções espaciais.

FIGURA 3.12: IMAGENS RADIOGRÁFICAS DE TÓRAX COM TRÊS DIFERENTES

RESOLUÇÕES ESPACIAIS

É possível observar a perda de nitidez na imagem com o aumento da resolução espacial, ou

seja, para pior resolução espacial (b e c).

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

Exemplo:

Qual é a resolução espacial de uma imagem adquirida com

FOV = 32 cm x 32 cm e matriz = 128 x 128 pixels?

Page 74: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

73

Entretanto, em pixels muitos pequenos pode haver grande quantidade de ruído. Nesse

caso, boa resolução espacial não garante boa qualidade da imagem. Portanto, a qualidade da

imagem digital está tanto relacionada com a resolução espacial, quanto com a quantidade de

ruído.

Outro fator dependente do detector digital, nesse caso mais precisamente do

computador a ele conectado, é a variação dinâmica ou variação da escala de cinza, que

descreve o número de tons de cinza que pode ser representado por uma imagem digital. Quanto

maior for a variação dinâmica, mais tons de cinza serão utilizados para representar a série de

valores desde a máxima intensidade de raios X até a mínima intensidade de raios X que chega

ao detector. Assim, melhor será a resolução do contraste. Além disso, o contraste de uma região

de interesse da imagem pode ser aumentado se o sistema tiver uma variação dinâmica

suficiente.

Fatores geométricos

A qualidade da imagem pode ser afetada por diferentes fatores geométricos. Entre

eles, estão: magnificação, distorção e ponto focal.

Magnificação

Em radiografia, as imagens são maiores do que os objetos (estruturas atômicas) que

elas representam, o que é chamado de magnificação. Quantitativamente, ela é expressa pelo

fator de magnificação (FM):

Page 75: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

74

Em que I é o tamanho da imagem, O é o tamanho do objeto, DFI é a distância entre a

fonte de raios X e a imagem, e DFO é a distância entre a fonte de raios X e o objeto, como

indicado abaixo.

FIGURA 3.13: MAGNIFICAÇÃO

A fórmula para o fator de magnificação (FM) é obtida por geometria.

FONTE: Adaptado de Nickoloff, 2005.

Para a maioria dos exames radiográficos, DFI é igual a 100 cm, o que resulta em um

FM de aproximadamente 1,1. Porém, em alguns serviços de radiodiagnóstico, tem-se utilizado

DFI de 120 cm com o objetivo de reduzir a magnificação, melhorar a resolução espacial e reduzir

a dose no paciente.

Distorção

Page 76: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

75

Outro fator de qualidade da imagem é a distorção, ou seja, a representação errada do

tamanho ou do formato das estruturas na imagem. Isso ocorre devido à divergência do feixe de

raios X, ou seja, apenas o raio central do feixe atinge o filme perpendicularmente e o ângulo de

divergência dos outros raios causa a distorção. Portanto, nenhuma radiografia é uma imagem

exata de estruturas do corpo humano, o que pode interferir no diagnóstico.

A distorção, seja no formato ou no tamanho, sempre vai ocorrer, podendo apenas ser

minimizada. Ela depende da espessura, posição e formato do objeto. Para estruturas mais

espessas ou com formatos que possuem diferentes espessuras, a distorção é maior.

FIGURA 3.14: DISTORÇÃO

Formato irregular do objeto, ou estrutura do corpo, pode causar distorção se não posicionada no

centro do feixe de raios X.

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

Se o plano do objeto (estrutura anatômica) e o plano da imagem não estiverem

paralelamente posicionados, também ocorre distorção (Figura 3.15). Por isso, é muito importante

Page 77: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

76

que o posicionamente apropriado do paciente seja mantido durante a aquisição da imagem

radiográfica.

FIGURA 3.15: DISTORÇÃO

Se o objeto, ou estrutura do corpo, estiver inclinado em relação ao plano perpendicular ao feixe

de raios X, a imagem obtida será distorcida.

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

Ponto focal

Como o ponto focal não é exatamente um ponto, tendo dimensões mensuráveis, há um

borramento indesejado nas bordas das estruturas, formando uma região de penumbra.

Page 78: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

77

FIGURA 3.16: PONTO FOCAL

Como o ponto focal tem dimensões (F), há a formação de uma região de penumbra (P),

causando borramento na imagem.

FONTE: Adaptado de Nickoloff, 2005.

Quanto mais fino for o ponto focal, melhor será a nitidez geométrica da imagem e

menor será o efeito de penumbra. Além disso, esse efeito de penumbra pode ser minimizado,

posicionando o paciente mais próximo possível do detector e, se for possível, aumentando a

distância entre a fonte de raios X e a imagem.

Efeito anódico

Devido à geometria do ânodo no tubo de raios X, há uma redução da intensidade do

feixe de raios X do cátodo para o ânodo. Além disso, o efeito anódico também afeta o

borramento das bordas das estruturas causado pelo tamanho do ponto focal. Esse efeito de

Page 79: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

78

penumbra, como visto no tópico anterior (Ponto focal), é menor no lado do ânodo do que no

lado do cátodo.

FIGURA 3.17: EFEITO ANÓDICO

Adaptado de Oliveira.

FONTE: Disponível em: <http://www.lucianosantarita.pro.br>. Acesso em: 02 jul. 2012.

Fatores relacionados ao paciente

Como visto anteriormente, o posicionamento do paciente é muito importante para a

aquisição de uma imagem radiográfica de boa qualidade, porém ele afeta principalmente os

Page 80: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

79

fatores geométricos. Nesse tópico, serão dicutidos outros fatores que estão mais diretamente

relacionados com o corpo do paciente, como o seu contraste e movimento.

Contraste do paciente

O contraste do paciente está relacionado com diferentes fatores:

o Espessura do paciente: uma região mais espessa do corpo do paciente atenua

mais o feixe de raios X do que uma região mais fina, mesmo se ela possuir a mesma

composição.

o Densidade de massa do tecido: regiões do corpo do paciente podem ter a

mesma espessura, mas diferentes densidades, o que afeta o contraste.

o Número atômico (Z) efetivo do tecido: como o efeito fotoelétrico depende de Z

do tecido e é uma importante forma de interação para raios X com energias na faixa usada em

diagnóstico, o contraste do paciente é bastante influenciado pelo Z do tecido que está sendo

examinado.

o Formato da estrutura anatômica: se a estrutura anatômica tiver um formato que

coincida com o feixe de raios X, o contraste será máximo. Caso contrário, haverá borramento,

redução da resolução espacial e do contraste da imagem.

Movimento

Tanto o movimento do paciente quanto do tubo de raios X pode causar borramento da

imagem radiográfica. Entretanto, o movimento do paciente é mais crítico, já que o tubo

dificilmente se movimenta.

Há dois tipos de movimento do paciente:

Page 81: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

80

o Voluntário: por exemplo, de membros ou músculos. Ele depende da cooperação

do paciente. Em alguns casos, pode ser necessário que o paciente seja imobilizado ou prenda a

respiração por alguns segundos.

o Involuntário: por exemplo, do pulmão, do coração, peristaltismo ou tremores.

Seus efeitos podem ser reduzidos com um tempo de exposição curto. Em alguns casos, pode

ser necessário sedação do paciente para realização do exame.

Observação:

Em tomografia computadorizada, a qualidade da imagem também é avaliada por meio

de características como resolução espacial, contraste, ruído, linearidade e uniformidade. Uma de

suas principais vantagens é a capacidade de visualização de estruturas de baixo contraste.

Porém, as imagens de TC são mostradas no monitor como níveis de brilho, chamados

de número CT. Esses números vão de -1000 a +1000, que correspondem ao ar e ao osso

denso, respectivamente. O número de cada voxel da imagem está relacionado ao coeficiente de

atenuação de raios X do tecido contido no voxel. Assim, é possível determinar qual número CT

aparecerá em branco, preto ou em tons de cinza, de maneira que o número não muda; apenas

a mescla de cinza é mudada dependendo da estrutura que se quer visualizar. Esse

procedimento é chamado de janelamento.

FIGURA 3.18: JANELAMENTO EM IMAGENS POR TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA

Page 82: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

81

(a) Janelamento: escolha do número CT para ser o valor de centro e escolha da largura da

janela. (b) Janelamento para realçar osso (esquerda), mediastino (centro) e pulmão (direita).

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

4.1 ARTEFATOS E TÉCNICAS PARA SUA REDUÇÃO

Em imagens radiográficas, um artefato é uma área com densidade óptica diferente da

esperada, que não foi causada pela interação do feixe de raios X com a estrutura examinada,

mas sim por algum problema durante o processo de aquisição, processamento, manuseio ou

armazenamento da imagem. Os artefatos afetam as características e, consequentemente, a

qualidade das imagens.

Como os artefatos podem interferir com a visualização da imagem e posterior

diagnóstico, suas causas devem ser identificadas para que eles possam ser prevenidos. As

Page 83: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

82

causas mais comuns de artefatos em radiografias podem ser divididas em três grupos:

exposição, processamento, manuseio e armazenamento.

Os artefatos de exposição estão associados com a maneira com que o exame é

realizado e, normalmente, são fáceis de serem detectados e podem ser corrigidos. No quadro

3.4, os artefatos de exposição mais comuns estão listados.

QUADRO 3.4: ARTEFATOS DE EXPOSIÇÃO

Posicionamento incorreto da tela intensificadora e do filme no chassi

Mau contato entre a tela intesificadora e o filme

Cassete defeituoso

Posicionamento incorreto da grade

Exposição insuficiente

Superexposição

Exposição dupla do mesmo filme

Posicionamento incorreto do paciente

Movimento do paciente

Imagem de objeto estranho

A tela intensificadora e o filme radiográfico devem ser posicionados corretamente em

um cassete sem defeitos para que haja perfeito contato entre eles. Caso contrário, a luz

Page 84: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

83

produzida na tela irá divergir, resultando em perda de definição na região da imagem referente

ao local onde o contato tela-filme é ruim.

O posicionamento da grade também é importante. Ela deve ser posicionada

perpendicularmente ao feixe central de raios X, e esse feixe deve passar pelo seu centro. Caso

algum erro seja cometido durante esse posicionamento, regiões com densidades ópticas

inesperadas aparecerão na imagem. Quando a grade é colocada de maneira invertida, por

exemplo, faixas verticais escuras aparecem na imagem.

Outros dois problemas estão relacionados com exposição insuficiente ou

superexposição à radiação. No caso de superexposição, há perda de informação de estruturas

anatômicas menos densas. Já em casos de exposição insuficiente, há perda de contraste e

aparência granulosa da imagem.

FIGURA 3.19: ARTEFATOS DE EXPOSIÇÃO

(a) Aquisição da imagem com a grade invertida. (b) Superexposição à radiação. (c) Exposição insuficiente à radiação.

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

A redução ou prevenção de artefatos de exposição também depende da preparação e

posicionamento do paciente. Esse deve ser posicionado de maneira que a estrutura a ser

examinada fique paralela ao plano do detector e mais próxima possível dele. Já o feixe central

de raios X deve passar no centro da estrutura. Esses cuidados reduzem artefatos de

magnificação e distorção da imagem.

Page 85: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

84

Além disso, o paciente deve ser instruído a ficar imóvel ou, em alguns casos, a respirar

com determinada frequência, para diminuir o borramento da imagem devido ao movimento.

Deve-se também verificar se o paciente carrega algum objeto próximo à estrutura a ser

examinada para não haver artefatos.

FIGURA 3.20: ARTEFATO DE EXPOSIÇÃO

O paciente guardava os óculos no bolso da camisa.

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

Pode-se observar que esses artefatos podem ser corrigidos se o operador tiver maior

atenção ao realizar o exame, quanto ao posicionamento dos equipamentos e do paciente,

quanto às instruções que devem ser dadas aos pacientes sobre movimento e respiração, e

quanto aos parâmetros utilizados para aquisição da imagem (corrente no filamento, voltagem no

tubo, tempo de exposição, etc). A maioria desses artefatos pode ocorrer tanto radiografia

convencional quanto digital.

Page 86: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

85

Os artefatos de processamento ocorrem em sistemas tela-filme e estão geralmente

associados com controle de qualidade inadequado e limpeza infrequente da processadora de

filmes radiográficos.

QUADRO 3.5: ARTEFATOS DE PROCESSAMENTO

Marcas das roldanas da processadora

Marcas lineares

Marcas circulares

Aumento ou redução acentuada da densidade óptica

Manchas

Gotas amareladas no filme

Aparência leitosa, oleosa ou frágil da imagem

Quando o filme é colocado na processadora, essa deve estar limpa e em perfeitas

condições para que não haja aparecimento de artefatos na imagem. Se uma das roldanas da

processadora, responsável por transportar o filme dentro dela, estiver mal posicionada, ela pode

pressionar o filme e sensibilizá-lo, resultando no aparecimento de marcas na imagem. Essas

marcas, de densidades ópticas aumentadas ou reduzidas, também podem aparecer caso haja

sujeira na processadora.

Page 87: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

86

O processamento incorreto do filme, como revelador oxidado, quantidade insuficiente

de fixador, lavagem inadequada ou temperatura imprópria, pode causar aparecimento de

manchas ou gotas amareladas na imagem, além de aparência leitosa, oleosa ou frágil.

Os artefatos de manuseio e armazenamento ocorrem quando não há cuidado com o

manuseio dos filmes radiográficos e as condições de armazenamento não são apropriadas

(quadro 3.6). Assim, para reduzi-los ou evitá-los, é necessário treinar as pessoas que têm

contato direto com os filmes, além de projetar instalações adequadas para o seu

armazenamento.

QUADRO 3.6: ARTEFATOS DE MANUSEIO E ARMAZENAMENTO

Aparência embaçada da imagem

Marcas de pressão ou dobra

Faixas de densidade óptica aumentada

Artefatos estáticos

Quando o filme é exposto à luz ou outro tipo de radiação que não seja a do feixe de

raios X utilizado para adquirir a imagem, pode haver o aparecimento de faixas ou manchas com

densidade óptica aumentada, ou imagem com aparência embaçada. Esses artefatos também

podem ocorrer se a temperatura ou umidade da sala de processamento ou armazenamento

estiver muito alta. Caso contrário, se a temperatura ou umidade da sala de processamento ou

armazenamento estiver muito baixa, podem ocorrer artefatos estáticos, ou seja, acúmulo de

elétrons na emulsão. Além disso, se o filme sofrer algum tipo de pressão ou for dobrado antes ou

após seu processamento, marcas indesejadas aparecerão na imagem.

Page 88: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

87

FIGURA 3.21: ARTEFATOS DE MANUSEIO E ARMAZENAMENTO

(a) Artefato estático e (b) marca indesejada de unha no filme. FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

Sistemas digitais são geralmente mais tolerantes a artefatos do que sistemas tela-

filme, entretanto eles não estão livres dos erros mais comuns, como mau posicionamento e

movimento do paciente, exposição insuficiente, superexposição, exposição dupla do detector e

má escolha ou posicionamento de colimadores e grades. Além disso, outros artefatos

específicos a técnicas digitais podem aparecer, como falta de informação, causada por

problemas de memória, digitalização ou comunicação, resultando em linhas escuras na imagem

ou “riscos claros” na imagem, causados por pequenas rachaduras no detector.

FIGURA 3.22: ARTEFATOS EM SISTEMAS DIGITAIS

Page 89: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

88

(a) Exposição dupla do detector. (b) Posicionamento errado da grade. (c) Linhas escuras na

imagem devido à falha na digitalização. (d) Rachaduras no detector.

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

Outros artefatos que podem também ocorrer em imagens adquiridas por sistemas

digitais são resultantes do efeito de “aliasing”. Esse efeito é causado pela amostragem

insuficiente de sinais digitais de alta frequência, que aparecem como sinais de baixa frequência,

resultando em bordas afiadas ou marcas periódicas, como linhas.

FIGURA 3.23: EXEMPLOS DE ARTEFATOS CAUSADOS POR ALIASING

Page 90: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

89

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

Independente da técnica a ser utilizada ou da estrutura, imagens de boa qualidade,

com redução de ruído e artefatos são adquiridas apenas quando requisitos fundamentais são

satisfeitos. Portanto, para se obter imagens de boa qualidade em sistemas tela-filme ou digitais,

os equipamentos devem ser instalados, calibrados, preservados e operados de maneira

apropriada. Os operadores devem ser instruídos e treinados para entender as características,

funções e aplicações de cada sistema; além disso, eles devem ser capazes de identificar,

prevenir e corrigir artefatos.

4.2 PÓS-PROCESSAMENTO E ANÁLISE DE IMAGENS

Como dito anteriormente, a principal vantagem das imagens digitais é a possibilidade

de processá-las por técnicas computacionais para realçar contornos, aumentar a resolução

Page 91: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

90

espacial, suavizar a imagem, inverter o contraste, realçar regiões de interesse, corrigir

distorções, entre outras finalidades.

Abaixo estão listados alguns exemplos de métodos utilizados no pós-processamento e

análise de imagens digitais.

Interpolação

Para aumentar a resolução espacial da imagem, pode-se utilizar a técnica de

interpolação. Uma imagem inicialmente adquirida com uma matriz de 64 x 64 (64 linhas, 64

colunas, 4096 pixels) pode ser visualizada como uma matriz de 128 x 128 (128 linhas, 128

colunas, 16384 pixels). O valor de intensidade (nível de cinza) de cada novo pixel é calculado

pelo computador baseado na informação dos pixels vizinhos.

Filtragem

Filtros digitais podem ser utilizados tanto para suavizar quanto para realçar a imagem.

O filtro passa-baixa, que elimina sinais de alta frequência, é utilizado para a suavização da

imagem, reduzindo seu ruído. Já o filtro passa-alta, que elimina sinais de baixa frequência, é

utilizado no realce de detalhes da imagem, porém, também realça o ruído.

Média da vizinhança

Pode-se também suavizar uma imagem pela média da vizinhança, que consiste em

gerar uma nova imagem baseada na original, em que o nível de cinza de cada pixel é

determinado pelo cálculo da média dos níveis de cinza dos pixels vizinhos. Esse tipo de

Page 92: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

91

processamento é bastante comum para diminuir o ruído da imagem, porém resulta em

borramento das bordas das estruturas.

FIGURA 3.24: APLICAÇÃO DA MÉDIA DA VIZINHANÇA NA IMAGEM

(a) reduz ruído, mas causa borramento, como mostrado em (b).

FONTE: Arquivo pessoal do autor.

Manipulação de histograma

O histograma de uma imagem é um gráfico da quantidade de pixels da imagem para

cada nível de cinza. Quando se manipula o histograma, é possível realçar características da

imagem. Pode-se, por exemplo, adicionar ou subtrair um valor constante em todos os pixels da

imagem para torná-la mais clara ou escura, respectivamente.

Outro procedimento é dividir os pixels em dois grupos, baseando-se nos níveis de

cinza. Posteriormente, os níveis de cinza de pixels escuros são reduzidos, e os de pixels claros

Page 93: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

92

são aumentados. Dessa maneira, aumenta-se o contraste da imagem. Entretanto, se o objetivo é

obter uma imagem mais uniforme, deve-se equalizar o histograma.

Janelamento

Em imagens radiográficas, há estruturas com densidades radiológicas altas e baixas,

como ar e osso, por exemplo. Assim, o contraste é ótimo entre essas estruturas. Entretanto, há

estruturas com densidades muito próximas, que dificilmente podem ser visualizadas em imagens

em que a escala de níveis de cinza vai desde o ar até o osso. Nesses casos, pode-se utilizar o

janelamento, ou seja, apenas parte da escala de níveis de cinza. Esse processamento também

pode ser feito pelo histrograma.

Além do pós-processamento para melhorar determinadas características da imagem,

pode-se utilizar ferramentas computacionais para melhor visualizar a imagem toda ou apenas

estruturas de maior interesse, por exemplo, pela ampliação das dimensões da imagem,

segmentação e detecção de bordas.

Entretanto, nem sempre os resultados da aplicação de técnicas de pós-processamento

são positivos. Essas técnicas dependem de parâmetros que devem ser cuidadosamente

escolhidos para resultar em melhoramento da imagem. Caso contrário, elas podem produzir

artefatos que interfiram com a análise da imagem e diagnóstico da doença.

Além das técnicas apresentadas nesse tópico, várias outras estão sendo empregadas

no pós-processamento de imagens digitais. Para mais detalhes e exemplos, utilizar as

referências.

Após a aquisição da imagem radiográfica, essa deve ser analisada por um médico

radiologista para auxiliar no diagnóstico da doença. As estapas de pós-processamento,

discutidas no tópico anterior, podem ser realizadas pelo próprio radiologista, que escolhe o

Page 94: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

93

método de manipulação mais adequado para a visualização da região de interesse. Entretanto, é

mais comum que o serviço de radiologia tenha profissionais específicos e qualificados que

auxiliam o radiologista com o pós-processamento da imagem. Assim, o objetivo ao analisar uma

imagem é obter informações do seu conteúdo por observações qualitativas ou medidas

quantitativas.

4.3 ARMAZENAMENTO DE IMAGENS

Os filmes radiográficos devem ser manuseados e armazenados de maneira

apropriada a fim de evitar artefatos que possam interferir com o diagnóstico. Eles são sensíveis à

pressão, não podendo ser dobrados ou sujeitos ao manuseio grosseiro. Já em relação ao

armazenamento dos filmes, anterior ou posterior a sua exposição, deve-se levar em

consideração a temperatura, umidade, luz, radiação e data de validade das caixas onde são

colocados (quadro 3.7).

QUADRO 3.7: FATORES IMPORTANTES PARA O ARMAZENAMENTO DE FILMES

RADIOGRÁFICOS

Temperatura: como o calor reduz o contraste da radiografia, ela deve ser

armazenada em locais com temperatura inferior a 20 °C.

Umidade: umidade muito elevada (> 60%) reduz o contraste da radiografia,

porém umidade muito baixa (< 40%) pode introduzir artefatos estáticos.

Page 95: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

94

Luz: como o filme radiográfico é sensível à luz, ele deve ser manuseado e

armazenado em salas escuras, antes e depois da exposição à radiação e do

processamento.

Radiação: como a radiação (não aquela do feixe útil) pode criar artefatos nos

filmes, esses devem ser preferencialmente armazenados em salas distantes da

passagem de material radioativo para medicina nuclear e, se elas forem

adjacentes a salas de raios X, essas devem ser protegidas por paredes mais

grossas de chumbo.

Caixas ou prateleiras: os filmes não devem ser armazenados por tempos mais

longos do que a data de validade das caixas ou prateleiras apropriadas para o

seu armazenamento.

O armazenamento de imagens digitais é mais simples, se o serviço de

radiodiagnóstico tiver uma boa rede para envio das imagens e servidores para o arquivamento

das mesmas. Além disso, as imagens digitais não possuem um tempo de vida útil, ou seja, uma

data de validade, como os filmes radiográficos.

Atualmente, há uma modalidade de armazenamento de imagens denominada PACS,

do inglês picture archiving and communication system, que significa sistema de comunicação e

arquivamento de imagem. Esse sistema refere-se a redes de computadores responsáveis pela

digitalização, pós-processamento, distribuição e armazenamento de imagens médicas. Essas

imagens digitais provenientes de filmes digitalizados, radiologia digital, tomografia

computadorizada, ressonância magnética, ultrassonografia, angiografia, fluroscopia e

mamografia digital devem estar no formato DICOM (do inglês, digital imaging and

communications in Medicine) para fazer parte do PACS.

Page 96: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

95

PACS

O sistema PACS tem as vantagens de não necessitar armazenar filmes ou gravar

imagens em CDs, facilitando a visualização quando necessário e evitando perdas; permite a

visualização de todas as imagens do paciente toda vez que seu registro for consultado; e uma

cópia de cada imagem é feita assim que ela é enviada para o servidor. A figura abaixo mostra,

esquematicamente, como um sistema PACS pode funcionar, integrando os sistemas de imagem

de um hospital.

FIGURA 3.25: REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA BÁSICA DO SISTEMA PACS

Adaptada de Basic introduction to PACS.

FONTE: Disponível em: <http://www.e-radiography.net/cr/cr.htm>. Acesso em: 11 jun. 2012.

Page 97: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

96

Assim, em um hospital ou clínica onde há o PACS, as imagens digitais de

ultrassonografia, TC, ressonância magnética e as imagens digitalizadas dos filmes radiográficos

podem ser visualizadas e processadas em estações no próprio local de aquisição, armazenadas

em CDs, DVDs ou impressas. Elas também podem ser visualizadas em computadores remotos

(fora do hospital ou clínica onde foram adquiridas), e armazenadas digitalmente em servidores

físicos ou na rede de internet. Para isso, elas devem ser convertidas em dados seguros para que

apenas pessoas autorizadas possam acessá-las.

DICOM

DICOM é atualmente o formato mais comum dos arquivos de imagens provenientes de

equipamentos de radiodiagnóstico em hospitais. Os arquivos em formato DICOM contêm os

dados da imagem, que podem ser bidimensionais ou tridimensionais, e um cabeçalho com

informações sobre a imagem, que incluem informações do paciente, técnica de aquisição,

dimensões da imagem, resolução espacial, número de fatias, entre outras. Além disso,

diferentemente de outros formatos, como por exemplo Analyze, os arquivos DICOM podem ser

comprimidos para diminuir seu tamanho.

Alguns elementos do cabeçalho são obrigatórios aparecer em todos os tipos de

imagem, independente da técnica utilizada para aquisição. Entre eles estão, por exemplo, o

nome da técnica utilizada e informações do paciente. Outros elementos aparecem dependendo

do tipo de imagem, já que são elementos específicos para aquisição de uma determinada

técnica. Por exemplo, em cabeçalhos de imagens por ressonância magnética, devem conter os

valores de tempo de repetição e tempo ao eco utilizados na aquisição.

Para visualizar as imagens nesse formato, principalmente aquelas provenientes de

radiografia e tomografia computadorizada, é importante escolher o “centro da janela” e a “largura

da janela” da imagem. Como foi visto anteriormente, esses valores estão relacionados com o

brilho e o contraste da imagem, e podem ser escolhidos para facilitar a visualização das

estruturas de interesse. Os valores ideias para visualizar ossos, por exemplo, são diferentes dos

valores ideais para visualizar tecido mole.

Page 98: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

97

5 SEGURANÇA NO TRABALHO

5.1 EFEITOS BIOLÓGICOS DA RADIAÇÃO IONIZANTE

É de conhecimento de todos que os raios X, por serem radiação ionizante, são

bastante prejudiciais à saúde do ser humano. No entanto, ainda não se sabe qual o grau de

nocividade dos raios X nos níveis de diagnóstico. Como os benefícios do radiodiagnóstico são

muito grandes, é muito importante que físicos médicos, técnicos de radiologia e médicos

radiologistas trabalhem com o objetivo de obter imagens radiográficas de boa qualidade com a

menor exposição possível do paciente.

Quando expostas à radiação ionizante, as células podem sofrer danos devido à ação

de eventos físicos, químicos e biológicos, que começam com a interação da radiação com os

átomos que formam essas células. A ionização dos átomos afeta as moléculas, que poderão

causar danos às células e, consequentemente, aos tecidos e órgãos, até afetarem o

funcionamento do corpo inteiro.

Os eventos físicos são sofridos pelos átomos e incluem ionização e excitação. Esses

eventos podem levar à ruptura de ligações moleculares e formação de radicais livres, que são os

eventos químicos. Tanto os eventos físicos quanto os químicos podem levar aos efeitos

biológicos. Entretanto, alguns eventos não prejudiciais podem ocorrer, como: a radiação

atravessa o corpo do paciente sem sofrer interações ou causar danos; a radiação danifica a

célula, mas essa é reparada adequadamente; ou a radiação mata a célula ou impede que ela se

reproduza, mas sem provocar maiores danos aos tecidos. O problema maior acontece quando

os eventos físicos e químicos provocam a reprodução errada das células, podendo causar

aberrações ou mutações celulares, que podem levar à carcinogênese, por exemplo.

Page 99: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

98

Nesse contexto, há a radiobiologia, que é o estudo dos efeitos da radiação ionizante

no tecido biológico. Seu objetivo é descrever com maior precisão os efeitos da radiação nos

seres humanos para que ela possa ser usada com mais segurança para o diagnóstico e com

mais eficiência para a terapia. Para isso, estuda-se a interação da radiação com as células,

tecidos e órgãos por meio da análise de DNA e RNA, sobrevivência celular, cinética do ciclo

celular, aberrações e rearranjos cromossômicos, e indução de morte celular (apoptose e

necrose).

Os efeitos biológicos podem ocorrer após exposição do corpo inteiro ou de partes do

corpo a doses de radiação não necessariamente muito altas. Por isso, o cuidado que se deve ter

mesmo com níveis baixos de radiação, como no caso do radiodiagnóstico. Esses efeitos podem

ser divididos em efeitos somáticos e hereditários.

Efeitos somáticos:

São aqueles que surgem apenas na pessoa que sofreu a exposição à radiação, não

afetando futuras gerações. A gravidade desses efeitos depende basicamente da dose recebida e

da região atingida. Exemplos de efeitos somáticos incluem queimaduras, vômitos, cefaleia,

diarreia, infecções, anemia, obstrução de vasos, ou em casos mais graves de exposição,

mutações do DNA, morte celular e câncer.

Efeitos hereditários:

São resultados de danos em células de órgãos reprodutores e atingem os

descendentes da pessoa que sofreu a irradiação. Eles incluem as mutações celulares.

Os efeitos somáticos classificam-se em imediatos e tardios (quadro 4.1). Quando os

efeitos biológicos surgem em até alguns dias após a exposição, eles são chamados de efeitos

imediatos. A Síndrome Aguda de Radiação é um desses efeitos. Quando há exposição do corpo

inteiro a doses elevadas de radiação, vários tecidos e órgãos são danificados, podendo causar

uma reação aguda, cujos sintomas são náusea, vômito, fadiga e perda de apetite.

Por outro lado, há efeitos que surgem apenas meses ou anos após a irradiação, e são

chamados de efeitos tardios. O efeito tardio de maior importância é o câncer.

Page 100: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

99

QUADRO 4.1: EFEITOS SOMÁTICOS

Efeitos imediatos

Síndrome aguda de radiação

o Síndrome hematológica

o Síndrome gastrointestinal

o Síndrome do sistema nervoso central

Dano tecidual local

o Pele

o Gônadas

o Extremidades

o Medula óssea

Dano citogenético

Efeitos tardios

Leucemia

Outras doenças malignas

o Câncer ósseo

o Câncer de pulmão

o Câncer de tireoide

Page 101: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

100

o Câncer de mama

Dano tecidual local

o Pele

o Gônadas

o Extremidades

Redução do tempo de vida

Dano genético

FONTE: Arquivo pessoal do autor.

Como dito anteriormente, a irradiação do corpo inteiro pode causar uma reação aguda,

que tem sintomas menos graves, como vômito ou perda de apetite. Entretanto, se a dose for

bastante alta, as síndromes abaixo podem se manifestar:

Síndrome hematológica: afeta as estruturas que formam o sangue e são

altamente sensíveis à radiação. É caracterizada pela redução de leucócitos, hemoglobina e

plaquetas.

Síndrome gastrointestinal: afeta órgãos do sistema gastrointestinal que são

muito sensíveis à radiação. É caracterizada principalmente por danos severos a células que

revestem o intestino.

Síndrome do sistema nervoso central: afeta cérebro e músculos que são menos

sensíveis à radiação. É caracterizada pelo aumento da pressão intracraniana, inflamação dos

vasos sanguíneos e meningite.

Como o cérebro e os músculos são menos sensíveis à radiação, é necessária uma

dose extremamente alta para causar a síndrone do sistema nervoso central. Nesses casos, o

tempo de vida da pessoa exposta é extremamente curto. A figura abaixo mostra a curva de

Page 102: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

101

sobrevivência para as três síndromes citadas acima. Observa-se que à medida em que a dose

absorvida pelo corpo aumenta, o tempo médio entre a exposição e a morte diminui.

FIGURA 4.0: CURVA DE SOBREVIVÊNCIA

Rad é a unidade de dose absorvida de radiação.

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

Danos locais também podem ocorrer devido à irradiação. Nesses casos, a dose a que

apenas uma parte do copo é exposta para produzir um efeito biológico deve ser maior do que no

caso de irradiação do corpo inteiro. Os tecidos que são afetados imediatamente após a

irradiação são pele, gônadas e medula óssea.

A exposição de mulheres grávidas à radiação pode causar sérios efeitos biológicos ao

feto, que não são efeitos hereditários, mas sim somáticos pois o próprio feto é exposto à

radiação (quadro 4.2).

Page 103: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

102

QUADRO 4.2: EFEITOS BIOLÓGICOS DA IRRADIAÇÃO FETAL

Morte pré-natal

Morte neonatal

Má-formação congênita

Câncer infantil

Desenvolvimento e crescimento diminuídos

FONTE: Arquivo Pessoal do autor.

Outro ponto importante desse tópico é a radiossensibilidade celular, ou seja,

diferentes tipos de células do corpo humano possuem diferentes respostas à radiação (quadro

4.3). A sensibilidade da célula à radiação é determinada pela sua maturidade, taxa de

reprodução e função. Células que estão em constante reprodução são altamente sensíveis à

radiação, podendo sofrer morte ou mutação. Já células mais lentas são menos sensíveis e

sofrem efeitos de menor seriedade; elas precisam ser expostas à radiação bastante altas para

sofrerem danos mais graves.

Page 104: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

103

QUADRO 4.3: SENSIBILIDADE CELULAR À RADIAÇÃO

Radiossensibilidade Tipo de célula

Alta Linfócitos

Espermatogônias

Eritroblastos

Intermediária Células endoteliais

Osteoblastos

Fibroblastos

Baixa Células musculares

Células nervosas

FONTE: Arquivo Pessoal do autor.

Como dito anteriormente, ainda não se sabe quais são os reais riscos da irradiação de

baixa dose, como no caso da exposição durante exames radiográficos. Entretanto, sabe-se que

os riscos de aparecimento de efeitos biológicos não segue um modelo de limiar, ou seja, eles

não se manisfestam a partir de um determinado valor de dose absorvida. Na verdade, há um

risco linear, ou seja, quanto mais os tecidos são expostos, maiores os riscos.

Portanto, desde o surgimento dos primeiros efeitos biológicos da radiação ionizante, há

um grande esforço no desenvolvimento de equipamentos, técnicas e procedimentos para o

controle dos níveis de exposição de pacientes, trabalhadores e público em geral à radiação.

Page 105: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

104

6 FUNDAMENTOS DE PROTEÇÃO RADIOLÓGICA

A proteção radiológica é o conjunto de normas e procedimentos que visam proteger o

indivíduo e seus descendentes dos efeitos nocivos da radiação ionizante. Ela está fundamentada

em três princípios básicos (quadro 4.4).

QUADRO 4.4: PRINCÍPIOS BÁSICOS DE PROTEÇÃO RADIOLÓGICA

Justificativa: a exposição à radiação ionizante deve trazer suficientes

benefícios que a justifiquem.

Otimização: o menor nível possível de radiação deve ser mantido sem

que haja perda de qualidade da imagem.

Limitação de doses individuais: as doses de radiação não devem ser

superiores aos limites estabelecidos para trabalhadores

ocupacionalmente expostos e público em geral.

FONTE: Arquivo pessoal do autor.

O Princípio de Otimização é também conhecido como Princípio ALARA. ALARA é um

acrônimo para “as low as reasonably achievable”, que em português significa “tão baixo quanto

razoavelmente exequível”. Nesse princípio baseiam-se os projetos de instalações de

Page 106: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

105

equipamentos que utilizam radiação, o uso médico dessa radiação e os procedimentos

necessários para a proteção radiológica. Assim, para que ele seja eficaz, é necessário um

comprometimento de todos os profissionais envolvidos (médicos, técnicos, físico, etc).

Para manter as doses baixas de acordo com o princípio ALARA, três itens são

fundamentais: tempo, distância e blindagem (quadro 4.5). Esses princípios são importantes

para todas as práticas que envolvam radiação ionizante, inclusive o radiodiagnóstico.

Durante uma radiografia, o tempo de exposição é o mínimo possível também para

evitar borramento da imagem devido a movimentos do paciente. Além disso, a distância entre a

fonte de radiação e o paciente é fixa para cada tipo de exame, e o técnico de radiologia fica

posicionado atrás de uma barreira protetora. Além dessa barreira protetora, há outros tipos de

blindagens, como coletes de chumbo para proteger órgãos que não devem ser expostos à

radição já que não fazem parte das estruturas examinadas, e as blindagens utilizadas nas

paredes da sala para proteger os trabalhadores e o público em geral.

QUADRO 4.5: PRINCÍPIOS FUNDAMENTAIS PARA GARANTIR DOSES BAIXAS DE ACORDO

COM O PRINCÍPIO ALARA

Tempo: como a dose no indivíduo é diretamente relacionada à duração

da exposição, deve-se manter o tempo de exposição tão curto quanto

possível.

Distância: deve ser mantida a maior possível entre a fonte de radiação e

o paciente.

Blindagem: seu posicionamento entre a fonte de radiação e a pessoa

exposta reduz bastante o nível de radiação.

FONTE: Arquivo pessoal do autor.

Page 107: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

106

Além desses princípios fundamentais, há outros procedimetnos que devem ser

seguidos, como hábitos de trabalho, uso de sinalização e monitoramento. Entre eles, podem ser

citados:

Os técnicos devem sempre usar a técnica adequada para cada tipo de exame

radiográfico, já que elas são otimizadas para garantir a aquisição de imagens de boa qualidade.

Assim, não haverá necessidade para repetição do exame, o que reduz a dose no paciente e a

radiação espalhada que atinge o profissional.

Tanto técnicos quanto radiologistas que trabalham próximos às salas de

radiodiagnóstico devem sempre utilizar seu dosímetro (medidor de dose) pessoal durante toda a

jornada de trabalho.

Os profissionais não devem se acomodar com a rotina de trabalho e esquecer

ou não seguir as normas de proteção radiológica.

As sinalizações de advertências devem ser utilizadas e respeitadas.

Esses não são os únicos procedimentos a serem seguidos, há outros que, muitas

vezes, dependem do tipo de instalação dos equipamentos e dos exames a serem realizados. O

importante é lembrar que todas as normas devem ser seguidas para garantir a segurança do

paciente, dos trabalhadores e do público em geral.

Para que essas normas fossem criadas, era necessário conhecer a máxima dose

permissível, ou seja, a máxima dose de radiação que não produz efeitos biológicos

significantes. Esse conceito foi substituído e atualmente utiliza-se o conceito de Limites

Primários Anuais de Dose Equivalente, cujos valores são estipulados pelas Diretrizes Básicas

da Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN) (CNEN-NN-3.01:2011).

6.1 REGULAMENTAÇÃO DA PROTEÇÃO RADIOLÓGICA NAS PRÁTICAS MÉDICAS

Page 108: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

107

No Brasil, as normas de proteção radiológica são regulamentadas pela CNEN ou pela

Secretaria de Vigilância Sanitária do Ministério da Saúde. Em 2011, a CNEN publicou as

Diretrizes Básicas de Proteção Radiológica (CNEN-NN-3.01:2011), com o objetivo de

estabelecer os requisitos básicos de proteção radiológica das pessoas em relação à exposição à

radiação ionizante. Essas diretrizes se aplicam a todas as práticas que envolvam manuseio,

produção, posse e utilização de radiação ionizante, com exceção de práticas de radiodiagnóstico

médico e odontológico. Nesses dois últimos casos, a regulamentação é feita pela Portaria Nº 453

do Ministério da Saúde.

Para entender e colocar em prática essas normas e diretrizes é necessário

primeiramente conhecer alguns termos relacionados à proteção radiológica.

Grandezas:

o Dose absorvida (D): é a quantidade de energia média depositada pela radiação

em um volume do corpo. A unidade no sistema internacional (SI) é o joule por quilograma (J/kg),

denominada gray (Gy).

o Dose equivalente (HT): é a dose absorvida média nos tecidos e órgãos

ponderada nos tipos de radiação. A unidade no SI é o joule por quilograma (J/kg), denominada

sievert (Sv).

o Dose efetiva (E): é a soma das doses equivalentes ponderadas nos diversos

tecidos e órgãos. É a grandeza que limita a exposição de pessoas à radiação. A unidade no SI

também é sievert (Sv).

o Equivalente de dose ambiente (H*): grandeza operacional usada para o

levantamento radiométrico, comparação com os níveis de restrição e planejamento de

blindagens.

Classificação de áreas:

A classificação de áreas é proposta com o objetivo de auxiliar o controle das

exposições ocupacionais. Elas são divididas em três grupos.

Page 109: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

108

o Áreas controladas: sujeitas a regras especiais de proteção e segurança, para

controlar as exposições normais, prevenir a disseminação de contaminação, e prevenir ou limitar

as exposições potenciais. Elas possuem blindagem. Exemplo: salas de raio X e de comando.

o Áreas supervisionadas: áreas em que normalmente as medidas específicas de

proteção e segurança não são necessárias, mas que estão sempre mantidas sob supervisão.

o Áreas livres: isenta de controle especial.

Exposições:

As exposições podem ser únicas, fracionadas ou periódicas. Para a proteção

radiológica, as principais exposições a serem levadas em conta são:

o Exposição médica: aquela a que são submetidos pacientes, para fins de

diagnótico ou terapia.

o Exposição ocupacional: exposição de um indivíduo devido ao seu trabalho ou

treinamento em práticas autorizadas.

o Exposição do público: exposição de indivíduos do público, que não estão

trabalhando ou sendo beneficiados pela exposição.

Fatores de exposição que devem ser blindados:

o Radiação primária: feixe útil; passa pelo colimador e forma a imagem;

o Radiação espalhada: resultante da interação entre o feixe útil e o paciente;

o Radiação de fuga: atravessa o cabeçote ou a colimação;

o Radiação secundária: radiação de fuga mais radiação espalhada.

Esses e outros termos relacionados à proteção radiológica podem ser encontrados nas

Diretrizes Básicas da CNEN (CNEN-NN-3.01:2011). Nela também encontra-se a limitação de

dose individual, que não se aplica a exposições médicas. Essa limitação tem o objetivo de

restringir as doses efetiva e equivalente nos tecidos e órgãos a valores inferiores aos

especificados na tabela 4.1.

Page 110: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

109

TABELA 4.1

Para práticas de radiodiagnóstico médico, a regulamentação é feita pela Secretaria da

Vigilância Sanitária do Ministério da Saúde, pela Portaria Nº 453. Nela estão as exigências

obrigatórias em relação aos ambientes do estabelecimento de saúde que possui equipamentos

de raios X diagnóstico, as características específicas que todo equipamento de radiodiagnóstico

deve possuir, os procedimentos de trabalho, as normas para o controle de qualidade, e os

procedimentos para prevenção de acidentes.

Os limites anuais de dose individual e as normas para exposições ocupacionais e do

público estão detalhados abaixo.

Exposição ocupacional

o A dose efetiva anual não deve exceder 20 mSv, considerando a média aritmética

em 5 anos consecutivos, desde que não exceda 50 mSv em um ano.

o Menores de 18 anos não podem trabalhar com equipamentos de raios X, exceto

em treinamentos.

o A dose efetiva anual para estagiários de 16 a 18 anos não deve exceder 6 mSv.

o É proibida a exposição ocupacional de menores de 16 anos.

o Mulheres grávidas devem notificar a gravidez assim que esta for constatada e

garantir que a dose na superfície do abdômen não exceda 2 mSv durante a gestação.

Grandeza Órgão

Indivíduo

ocupacionalmente

exposto

Indivíduo do público

Dose efetiva Corpo inteiro 20 mSvb

1 mSv

Dose equivalente Cristalino 20 mSvb

15 mSv

Pele 500 mSv 50 mSv

Mão e pés 500 mSv -adose no período de janeiro a dezembro de cada anobmédia aritmética em 5 anos consecutivos, desde que não exceda 50 mSv em qualquer ano

Fonte: CNEN-NN-3.01:2011

Limites de Doses Anuaisa

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110

Exposição do público

o A dose efetiva anual de indivíduos do público não deve exceder 1 mSv.

6.2 DOSIMETRIA

A dosimetria é a determinação da exposição ou da dose de radiação em um ponto

específico, que pode ser no ambiente ou no corpo de uma pessoa. Alguns instrumentos são

utilizados para detectar e/ou medir essa dose, e são chamados de dosímetros. Alguns

exemplos de dosímetros são: filme radiográfico, câmara de ionização, contador proporcional,

contador Geiger-Muller, dosímetros termoluminescentes, dosímetros Fricke, eletretos e

detectores de cintilação.

Para que o dosímetro seja considerado como um detector adequado, ele deve

apresentar algumas características:

Repetitividade;

Reprodutibilidade;

Estabilidade;

Exatidão;

Precisão;

Sensibilidade;

Eficiência.

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111

FIGURA 4.1: DOSÍMETROS

(a) Filme dosimétrico. (b) Contador Geiger-Muller. (c) Dosímetro termoluminescente.

FONTE: Arquivo pessoal do autor.

Além disso, alguns fatores definem a escolha do dosímetro mais adequado para

determinada situação ou finalidade:

Tipo de radiação;

Intervalo de tempo de interesse (medição instantânea ou tardia);

Resolução;

Tipo de informação desejada;

Custo.

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112

A dosimetria pode ser feita direta ou indiretamente. O método direto mede a dose de

entrada na pele com dosímetros termoluminescentes posicionados sobre a pele. Esses

dosímetros são muito sensíveis, apresentam certa radiação de fuga e sua resposta depende da

energia, sendo então necessária sua calibração. Apesar de medir a dose na pele, a dose nos

órgãos pode ser calculada.

Já as medidas indiretas são feitas com câmaras de ionização, que utilizam as

informações de kerma no ar, fator de retroespalhamento e energia e tamanho do campo, para

determinar a dose de entrada na pele.

No caso de ambientes hospitalares, é mais comum a utilização de dosímetros

termoluminescentes para a dosimetria clínica e a dosimetria pessoal. A monitoração pessoal

também pode ser feita utilizando filmes radiográficos. Depois de serem expostos à radiação, sua

densidade óptica é medida pelo densitômetro e utilizada para determinar a dose (absorvida ou

equivalente) ou a exposição.

Page 114: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

113

7 CONTROLE DE QUALIDADE

É extremamente importante e necessário avaliar o desempenho de um sistema de

raios X por meio de parâmetros físicos para garantir imagens radiográficas de alta qualidade com

exposição mínima do paciente e dos trabalhadores. Para isso, todo serviço de radiologia deve ter

um rigoroso programa de controle de qualidade.

O programa de controle de qualidade deve conter diversos testes que são realizados

periodicamente para avaliar o funcionamento e o desempenho dos sistemas de raios X. Em

relação ao equipamento de raios X, deve-se verificar a integridade mecânica, que inclui

verificar a falta ou desgaste de componentes como pinos, parafusos, medidores, registrados,

indicadores, entre outros; a estabilidade mecânica, dos suportes, tubo, mesa e detector, para

minimizar o efeito de movimento na imagem; e a integridade elétrica, principalmente dos cabos

de alta voltagem.

Radiografia convencional

Algumas organizações, tais como a American College of Medical Physics e a American

Association of Physicists in Medicine (AAPM), desenvolveram diretrizes para o programa de

controle de qualidade em radiografia convencional e também em outras modalidades de

imagem.

Em radiografia convencional, diversos são os testes a serem realizados, com

frequências e níveis de tolerância específicos. Sempre que alguma modificação importante for

feita no equipamento, esses testes devem ser realizados mesmo que ainda não seja a data

prevista. O quadro 4.6 apresenta os testes essenciais que devem ser realizados.

Page 115: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

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QUADRO 4.6: TESTES BÁSICOS DE UM PROGRAMA DE CONTROLE DE QUALIDADE EM

RADIOGRAFIA CONVENCIONAL

Teste Frequência Nível de tolerância

Filtragem Anualmente ≥ 2,5 mm Al

Colimação Semestralmente ± 2% DFIa

Tamanho do ponto focal Anualmente ± 50%

Calibração do kVp Anualmente ± 10%

Tempo de exposição Anualmente ± 5% > 10 ms

± 20% ≤ 10 ms

Linearidade da exposição Anualmente ± 10%

Reproducibilidade da exposição Anualmente ± 5%

a DFI é a distância entre a fonte de raios X e a imagem

Fonte: Bushong, 2004.

Filtragem

A filtragem do feixe de raios X é um dos fatores mais importantes para a proteção do

paciente. Ela aumenta o poder de penetração e, portanto, a qualidade do feixe de raios X. Para

verificar a qualidade do feixe, determina-se a camada semirredutora (CSR) em milímetros de

alumínio (mm Al).

Inicialmente, mede a intensidade da radiação sem filtros entre a fonte de raios X e o

detector. Depois, repete-se essa medida para filtros de diferentes espessuras. Ao colocar esses

dados em um gráfico, pode-se determinar a CSR, ou seja, a espessura da filtragem que reduz a

intensidade do feixe pela metade. Para a filtragem ser considerada adequada, a CSR deve ser

igual ou superior a 2,5 mm Al.

Page 116: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

115

FIGURA 4.2: GRÁFICO TÍPICO DE TESTE DE CAMADA SEMIRREDUTORA (CSR)

FONTE: Adaptado de Bushong, 2004.

Exatidão do sistema de colimação e alinhamento do eixo central do feixe

O primeiro objetivo deste teste é verificar se o campo de incidência do feixe de raios X,

delimitado pelos colimadores, coincide com o campo de luz simulado pelo próprio sistema de

localização do colimador. O segundo objetivo é verificar a coincidência entre o eixo central do

feixe e o centro do detector da imagem. As diferenças obtidas entre as medidas não devem

exceder 2% da distância entre a fonte de raios X e o detector. A figura abaixo mostra algumas

ferramentas para a realização desses testes.

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116

FIGURA 4.3

Dispositivos para os testes de (a) alinhamento do eixo central do feixe e (b) exatidão do sistema

de colimação.

FONTE: Arquivo pessoal do autor.

Tamanho do ponto focal

O objetivo é avaliar as dimensões do ponto focal aparente do tubo de raios X. Isso

pode ser feito pelo método de padrão estrela ou método de padrão de barras. O dispositivo da

figura 4.4a, por exemplo, pode ser usado para esse teste. Ele é constituído por um alvo de metal

pesado com grupos de fendas “padrões de barra” de diferentes tamanhos. Após posicionar esse

dispositivo sobre um cassete contendo um filme e realizar uma exposição, obtém-se um

resultado como mostrado na figura 4.4b. Deve-se, então, procurar o menor grupo em que todas

as três barras sejam resolvidas sobre o filme e utilizar a tabela de conversão para saber o

tamanho do ponto focal.

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117

FIGURA 4.4

(a) Dispositivo para o teste do tamanho do ponto focal por meio do “padrão de barras”. (b)

Resultado típico obtido com o teste.

FONTE: Arquivo pessoal do autor.

Potencial no tubo de raios X (calibração do kVp)

O objetivo é medir a quilovoltagem de pico (kVp) para ver sua exatidão em relação ao

mostrador. A leitura pode ser feita diretamente ou indiretamente. No caso da leitura direta,

utilizam-se dois fotodiodos que mostram eletronicamente o valor de kVp. Então, um valor de kVp

é selecionado e o medidor é exposto. Os valores de kVp selecionado e lido são comparados. O

limite aceitável de exatidão é de ± 10%.

Tempo de exposição

O objetivo é comparar o valor obtido por um medidor específico com o valor mostrado

no painel, por meio de uma leitura direta. Para isso, o medidor é submetido à exposição de

Page 119: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

118

diferentes durações. O limite aceitável de exatidão é de ± 20% para durações ≤ 10 ms, e ± 5%

para durações > 10 ms.

Linearidade da exposição

O objetivo é avaliar a habilidade de um equipamento de raios X de produzir uma

radiação constante para diferentes combinações de corrente aplicada no filamento e tempo de

exposição, que teoricamente deveriam resultar no mesmo valor de radiação.

Reproducibilidade da exposição

O objetivo é avaliar se a exposição à radiação é a mesma para repetidas medidas,

utilizando os mesmos valores de potencial no tubo, corrente no filamento e tempo de exposição.

Outros testes incluem a verificação do desempenho das telas intensificadoras, o

alinhamento da grade, o contato tela-filme, o desempenho das vestes protetoras (luvas e

aventais de chumbo, por exemplo) e da processadora automática dos filmes.

Radiografia computadorizada

QUADRO 4.7: TESTES RECOMENDADOS PARA UM PROGRAMA DE CONTROLE DE

QUALIDADE EM RADIOGRAFIA COMPUTADORIZADA

Ruído no detector não irradiado

Uniformidade

Calibração do indicador de exposição

Linearidade de resposta

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119

Função do feixe laser

Uniformidade e limite de resolução

Sensibilidade de baixo contraste

Precisão do ciclo de apagamento

Armazenamento

FONTE: Arquivo pessoal do autor.

Radiografia digital

QUADRO 4.8: TESTES RECOMENDADOS PARA UM PROGRAMA DE CONTROLE DE

QUALIDADE EM RADIOGRAFIA DIGITAL

Razão sinal-ruído

Razão contraste-ruído

Resolução espacial

Resolução de contraste

Contraste

Função transferência de modulação

Uniformidade

Artefatos

Distorção geométrica

FONTE: Arquivo pessoal do autor.

Page 121: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

120

Tomografia computadorizada

QUADRO 4.9: TESTES TÍPICOS DE UM PROGRAMA DE CONTROLE DE QUALIDADE EM

TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA

Padrão de dose ao paciente: abdômen, crânio, coluna

Verificação da posição do objeto de teste e alinhamento

Precisão do sistema de alinhamento luminoso

Espessura de corte

Incrementos entre cortes

Exatidão e incremento de posicionamento da mesa

Contraste de alvos esféricos

Linearidade do número CT

Resolução espacial de alto contraste

Resolução de baixo contraste

Razão Sinal Ruído e ruído na imagem

Uniformidade do número CT

Calibração e uniformidade do número CT no ar

Não uniformidade integral

Avaliação da inclinação do gantry

FONTE: Arquivo pessoal do autor.

Page 122: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

121

REFERÊNCIAS

Basic introduction to PACS. Disponível em: <http://www.e-radiography.net/cr/cr.htm>. Acesso

em: 19 abr. 2012.

BRASIL. Portaria Federal nº 453, de 1 de junho de 1998. Secretaria da Vigilância Sanitária.

Ministério da Saúde. Disponível em: <http://www.anvisa.gov.br/legis/portarias/453_98.htm>.

Acesso em: 15 abr. 2012.

Breve introdução à tomografia computadorizada. Disponível em:

<http://f_crepaldi.sites.uol.com.br/port/Pesquisa/Doutorado/tese-html/ect_intro.html>. Acesso em:

19 abr. 2012.

BUSHBERG, J.T.; SEIBERT, J.A.; LEIDHOLDT, E.M., BOONE, J.M. The essential physics of

medical imaging, 2. ed. Philadelphia: Lippincott, Williams & Wilkins, Publication, 2002.

BUSHONG, S.C. Radiologic science for technologists: physics, biology, and protection, 8. ed.

St. Louis: Mosby, 2004.

CARVALHO, A.C.P. História da tomografia computadorizada. Rev Imagem, v. 29, n. 2, p. 61-66,

2007.

CESAR, L.J.; SCHUELER, B.A.; ZINK, F.E.; DALY, T.R.; TAUBEL, J.P.; JORGENSON, L.L.

Artefacts found in computed radiography. The British Journal of Radiology, v. 74, p. 195-200,

2001.

Comissão Nacional de Energia Nuclear (CNEN). Diretrizes Básicas de Proteção Radiológica,

setembro 2011 (CNEN NN 3.01). Disponível em:

<http://www.cnen.gov.br/seguranca/normas/mostra-norma.asp?op=301>. Acesso em: 15 abr.

2012.

Page 123: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

122

Filme radiográfico. Disponível em: <http://www.ebah.com.br/content/ABAAAeqfIAJ/filme-

radiografico>. Acesso em: 19 abr. 2012.

Formação e registro da imagem. Disponível em:

<http://www.ebah.com.br/content/ABAAABg3kAJ/formacao-registro-imagem>. Acesso em: 15

abr. 2012.

FRANCISCO, F.C. et al. Radiologia: 110 anos de história. Rev Imagem, v. 27, n. 4, p. 281-286,

2007.

FURQUIM, T.A.C.; COSTA, P.R. Garantia de qualidade em radiologia. Revista Brasileira de

Física Médica, v. 3, n. 1, p. 91-9, 2009.

História da radiologia. Disponível em: <http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/historia-da-

radiologia/historia-da-radiologia-1.php. Acesso em: 15 abr. 2012.

NELSON, S.A. X-Ray crystallography. Tulane University, outubro 2011. Disponível em:

<http://www.tulane.edu/~sanelson/eens211/x-ray.htm>. Acesso em: 10 mar. 2012.

NICKOLOFF, E.L. Radiology review: radiologic physics, 1. ed. Philadelphia: Elsevier, 2005.

NOUAILHETAS, Y. Radiações ionizantes e a vida (apostila educative). Comissão Nacional de

Energia Nuclear (CNEN). Disponível em: <www.cnen.gov.br>. Acesso em: 10 mar. 2012.

OLIVEIRA, L.S.R. Formação da imagem radiológica. Disponível em:

<http://www.lucianosantarita.pro.br>. Acesso em: 15 abr. 2012.

Produção de raios-X. Disponível em:

<http://novastecnologiassaude.blogspot.com.br/2008/04/produo-de-raios-x.html>. Acesso em: 15

abr. 2012.

Page 124: Rad e Análise. de Imagens Livro Digital

123

Radiologia digital. Disponível em: <http://www.tecnologiaradiologica.com>. Acesso em: 19 abr.

2012.

SANTOS, C.A. Conceitos elementares de raios X. Instituto de Física da UFRGS, abril 2002.

Disponível em: <http://www.if.ufrgs.br/tex/fis142/raiosx/rxconc.html>. Acesso em: 10 mar. 2012.

SEERAM, E. Computed tomography: physical principles, clinical applications, and quality control, 3. ed. Philadelphia: WB Saunders Company, 2009. SHETTY, C.M.; BARTHUR, A.; KAMBADAKONE, A.; NARAYANAN, N.; KV, R. Computed

radiography image artifacts revisited. American Journal of Radiology, v. 196, p. W37-W47,

2001.

SPRAWLS, P. Image noise. In: The physical principles of medical imaging (online textbook),

2. ed. Disponível em: <http://www.sprawls.org/ppmi2>. Acesso em: 10 mar. 2012.

WILLIS, C. E.; THOMPSON, S. K.; SHEPARD, S. J. Artifacts and misadventures in digital

radiography. Applied Radiology, p. 11-20, jan 2004. Disponível em:

<www.appliedradiology.com>. Acesso em: 10 mar. 2012.

YOSHIMURA, E.M. Física das radiações: interação da radiação com a matéria. Revista

Brasileira de Física Médica, v. 3, n. 1, p. 57-67, 2009.