RADIOLOGIA DIGITAL

Tema 1 RADIOLOGÍA DIGITAL DENTAL

Soporte físico

Imaging plate

Captura

CCD

Captura indirecta de rayos X

Silicio amorfo

Soporte electrónico

Captura directa de rayos X

Selenio amorfo

Sistema CR (radiografia computarizada):

Fue el primer sistema desarrollado para la radiografia digital. Los equipos CR hoy en día están en plena vigencia y su uso está muy extendido.

Los componentes principales: 1.- Chasis. de tamaño convencional, aptos para ser utilizados en cualquier equipo estandar de radiografías, tanto en las bandejas portachasis como en uso directo.

• Los mas utilizados son de 18 x 24 cm ; 24 x 30 cm y 35 x 43 cm.
• Constan de una estructura de material plastico ligero y un interior acolchado en el que se aloja el soporte de imagen.
• Tienen un sisema de apertura y cierre apto par ser manipulado automaticamente por elequipo lector, que extrae e introduce el soporte de imagen

2.- Soporte de imagen (imaging plate o IP) que es contenido en el interior del chasis. Consta de una base de material plástico sobre el cual esta depositado un compuesto quimico sensible a los rayos X. Este compuesto es capaz de capturar la radiación X tras el disparo, generando una imagen latente. 3.- Lector: Se encarga de procesar el soporte de imagen una vez expuesto.

• En el lector se coloca el chasis una vez expuesto y debidamente identificado. De forma automatica, el lector abre el chasis y extrae el soporte de imagen.
• El soporte es leído, y se extrae la información de la exposición que ha recibido cada punto y se obtiene la imagen digital no procesada (imagen bruta o imagen cruda)
• Una vez leido, queda una imagen residual que es borrada a continuación en el mismo lector
• Por ultimo, el soporte de imagen vuelve a ser introducido de nuevo en el chasis, y éste queda listo para una nueva exposición
• El proceso de lectura tarda entre 30 y 45 segundos

3.- Estación de trabajo Será donde se procesa la imagen bruta:

• En ésta, a la imagen adquirida se le aplican diferentes algoritmos de reconstrución y filtros y hasta obtener la imagen diasnotica final.
• Dicha imagen se archiva y puede ser trasmitad a una etacion de visualizacion a un PACS, ser impresa ect. .

Principios básicos para la obtención de la imagen CR: 1.- Bases físcias de la captura de los Rx. La captura de la radiación por parte del soporte de imagen del CR se basa en compuestos químicos que son capaces de reaccionar ante la energía de los Rx.

• El compuesto utilizado es el fluorobromuro de bario dopado con europio bivalente (BaFBr:Eu2+). Este compuesto, al ser irradiado por un haz de fotones, absorbe parte de su energía de forma que algunos electrones de sus capas más externas se excitan, pasando a un estado energético superior. En este estado permanecen hasta que la iluminación mediante una luz laser hace que vuelvan a su estado energético inicial. La energia que habia adquirido procedente de los fotones de rayos X se libera ahora enforma de luz ultravioleta. Esta propiedad se denomina luminiscencia fotoestimulada.

• Fluorobromuro de bario se deposita en forma de cristales sobre la base de plastico del soporte de imagen y luego se cubre con una pelicula protectora.

2.- Lectura del soporte de imagen. Una vez expuesto el chasis de CR y colocado en el dispositivo lector, éste abre dicho chasis, extrae el soporte y lo pasa a la zona de lectura:

• En esta zona, una luz láser va recorriendo el soporte. A medida que lo recorre, éste va liberando luz ultravioleta. Esta luz es recogida mediante un dispositivo llamado "fotomultiplicador". La cuantía de la luz liberada en cada punto es proporcional a la irradiación que ha recibido: a mayor irradiacion en un punto, más cantidad de luz ultraviolea que libera.

• El fotomulitplicador recoge la luz emitida por cada punto del soporte y esa informacion la transfiere a un conversor analógico/digital (A/D). Este conversor transforma la magnitud analógica (cantidad de luz) en un dato numérico. De esta forma se obtiene informacion de la cantidad de radiacion que ha recibido.

• Cada uno de estos puntos constituye por lo tanto un pixel de la imagen digital. El conjunto de datos digitales se almacena en un archivo para su posterior procesado.

• Los sitemas de CR estandar actuales tienen una resolución espacial de aproximadamente 0,1 mm, por lo que son capaces de diferencial 10 pixeles en cada milimetro de soporte.

3.- Borrado del soporte de imagen . Despues de su lectura, pueden quedar moléculas excitadas en el soporte de imagen, que han de ser restituidas a su estado original para dejarlo preparado para la siguiente exposición. Este borrado se efectúa sometiendolo a luz blanca potente dentro del propio lector. Tras el borrado, el soporte es retornado al chasis, que queda listo para unnuevo uso.

Sistema DX (radiografia digital):

Se caracteriza por integrar en un dispositivo el material de captura de los Rx y la electrónica que permite su lectura. Este dispositivo es llamado flat panel. Permite la obtención de imágenes radiograficas de forma practicamente inmediata tras la exposición.

Descripción:

• Las dos tecnologías principales que se emplean actualmente son la captura directa, basada en dispositivos que contienen selenio amorfo y la captura indirecta basada en dispositivos que continen silicio amorfo
• Tras la captura de la imagen bruta obtenida deberá ser procesada hasta obtener la imagen definitva
• El panel plano consta de una matriz de elementos identicos, cada uno de los cuales va a producir un píxel de la imagen. El tamaño de pixel para la radiologia convencional es de unos 70-100 micras (0,07-0,1 mm)

SISTEMA DX DE CAPTURA DIRECTA:Se denomina asi porque la Rx se transforma directamente en señal electrica

componentes principales:

• Capa de selenio amorfo (no cristalizado) capaz de capturar la energia proveniente de los fotones de Rx.
• Capa formada por una matriz de condensadores y transitores TFT que detecta la energía depositada por los Rx en el selenio amorfo. Cada conjunto de condensador y transistor acoplado van a formar la imagen de un pixel.
• Base de cristal sobre la que se colocan los demas componentes y que sirve de soporte y apoyo.
• Un conversores A/D situada en la parte externa del panel que transforma la información de carga electrica generada en la matriz TFT en una magnitud digital y la transmite para su procesado

En el proceso de la captura directa, los fotones de Rx inciden sobre la capa de selenio amorfo (material semiconductor) situada más superficialmente. Entre ambas caras de esta capa se ha establecido una diferencia de potencial que para radiografia convencional es de 10000 V.

Al incidir los fotones sobre el selenio, transfieren la energía a los electrones de las capas más superficiales, excitandolas y elevándolos a un estado energetico superior. Esta excitacion genera huecos de carga en el estado energético original del selenio. La carga genrada, gracias a la diferencia de potencial entre ambas superficies del selenio, es transferida desde la zona superficial a la zona profunda, que es la que esta en contacto con la matriz de condensadores y TFT:

• La carga generada en la capa de selenio se transfierer a los condensadores y de ahi al transistor adyacente para posteriormente ser transmitida hacia la periferia del panel donde se eencuentra el transformador A/D
• La imagen bruta se forma con la señal obtenida de cada uno de los conjunto de condensador -TFT

Ventajas y desventajas de los equipos de captura directa

VENTAJAS

DESVENTAJAS

Ausencia de difusión lateral de las cargas:

• Mayor nitidez de la imagen
• Mejora de la resolución espacial

Persistencia de cargas residuales, con remanencia de la imagen adquirida:

• Exige implementar sistemas de mejora de borrado
• Aumenta el tiempo necesario entre exposicoines

SISTEMA DX DE CAPTURA INDIRECTA:Se denomina asi porque la generación de la imagen digital, los fotones de Rx han de transformarse en fotones de luz, que posteriormente son detectados por el sistema y transformados en carga electrica.

componentes principales:

• Centelleador: es una capa capaz de transformar la energía proveniente de los fotones de los Rx en luz. Los principales materiales centelleadores usados son el yoduro de cesio y el oxisulfuro de gadolinio con terbio.

• Capa que detecta la luz generada por el material centelleador que consta de una matriz de fotodiodos y transitores TFT. Cada conjunto de fotodiodo y transistor acoplado van a formar la imagen de un pixel. el principal componente del fotodiodo es el silicio amorfo (no cristalizado)
• Base de cristal sobre la que se colocan los demas componentes y que sirve de soporte y apoyo.
• Un conversores A/D situada en la parte externa del panel que transforma la información de carga electrica generada en la matriz TFT en una magnitud digital y la transmite para su procesado

Yoduro de cesio

En el proceso de la captura indirecta, los fotones de Rx inciden sobre la capa de material centelleador situada más superficialmente. La capa con el centelleador produce luz que se trasmite a traves de su espesor hacia la capa siguiente.

La luz producida llega a los fotodiodos de silicio, en los cuales genera una carga eléctrica. De ahí pasa al tansistor adyacente para posteriormente ser transmitida hacia la periferia del panel, donde se encuentra el tansformador A/D.

La imagen bruta se forma con la señal obtenida de cada uno de los conjunto de condensador -TFT

Ventajas y desventajas de los equipos de captura indirecta

DESVENTAJAS

VENTAJAS

• Mayor eficiencia en la detección de la radiación.

• Buena capacidad de regeneración y de obtención de imágenes dinámicas.

• El paso intermedio por fotones produce fenómenos de difusión lateral que disminuyen la resolución

Cómo funciona un receptor de imagen plano?

Estos tipos de equipos se pueden por dos sistemas de detección:

Hay una capa de material semiconductor que cuando los rayos X chocan se crea un par de iones (una carga positiva yotra negativa) que se van dirigidos hacia cada elemento de detector individual con un campo electrico interno existente.

Los rayos X schocan con una capa de material centelleador y crea luz. Esa luz va a los detectores individuales (lineas negras)

• Hay mayor pérdida de información que conlleva a un menor detalle anatomico

• La luz se distribuye en varios detectorres individuales que conlleva a una difuminacion en la imagen o lo que se conoce como borrosidad de imagen

• Menor perdida de información y por tanto un mayor detalle anatomcico

Deteccion indirecta

Deteccion directa

• borrosidad en los contornos o tambien como difuminación ocasionada porque la luz generada en el proceso indirecto se distribuye por varios elementos detectores

• Tambien hay perdida de elementos anatómicos

• contorno mas definido. Ya que la información se distribuye hacia un solo elemento detector

Paneles planos :

Los paneles plano se instalan de diferentes formas en los equipos de radiologia convencional:

A.- Sistema integrados:

• El panel esta incluido en una mesa o en un dispositivo mural. Es lo que suele denominar una sala digital en la que los movimientos del tubo de rayos X y de los dispositivos de captura estan sincronizados y automatizados

Sala de radiologia DX con sistema de panel plano integrado: se visualiza la mesa y el bucky mural

B.- Sistema portátiles:

• el panel es móvil y se conecta mediante cable al sistema de proceado de imagen. Se utiliza por ejemplo, en equipos portátiles

Sistema DX con panel plano portatil cableado. Es necesario conectar el cable al equipo de procesado para obtener energía para su funcionamiento y para transferir la imagen obtenida.

C.- Sistema de tipo casete inalámbrico:

• El panel tiene el tamaño de un casete estándar y se coloca en el portachasis de la mesa o del bucky mural o se utiliza de forma directa. LLevan incorporada una batería recargable y un sistema para transmision de datos inalambrico. Permiten su uso en directo o en equipo s analogicos convenionales.

Sistema DX con chasis inalambrico. Dispone de una batería interna recargable para su suministro de energía. A la izquierda puede verse la base de carga con varios chasis conectados a ésta. La trasnmision de la imagen se produce sin cables.

Ventajas y limitaciones de los equipos con paneles planos

VENTAJAS

LIMITACIONES

• Producen una imagen inmediata

• Reducen la dosis a los pacientes.

• Mejoran la resolución de contraste respecto a la película convencional.

• Permite una mayor reproducibilidad de la calidad de la imagen.

• Mejoran la eficiencia del proceso radiológico.

• Resolución espacial inferior a la Rx convencional:
• Dificultad de miniaturizacion de los TFT
• Factor de llenado (espacio necesario para la electrónica)
• Disminución de la eficiencia en elementos muy pequeños.

• Degradación del panel a lo largo de su vida útil
• Artefactos:
• elementos fuera de servicio
• remanencia de la imagen
• Coste elevado

Sistema antichoque

Centelleador

Fibra óptica

Captador CMO

Electrónica

Sistema DX con panel plano portatil cableado. Es necesario conectar el cable al equipo de procesado para obtener energía para su funcionamiento y para transferir la imagen obtenida.

Sistema CCD (Dispositivos de carga acoplada):

Se utiliza fundamentalmente en los sistemas con intensificadores de imagen. Esta tecnología es también la empleada más ampliamente para la fotografía digital.

COMPONENTES:

• Material centelleador: Como se ha visto es capaz de producir luz al ser alcanzado por un haz de Rx (yoduro cesio)
• Panel CCD: Este panel esta formado por pequeñas celdillas tambien denominadas fotosites, sensibles a la luz generada por el material centelleador. Su funcionamiento se basa en el efecto fotoeléctrico: cuando reciben luz, se genera carga en su interior. Las celdillas están colocadas unas junto a otras, sin conectores electricos entre ellas.
• Conversor A/D: Recoge la información de carga generada en cada punto del panel CCD y la tranforma en magnitud digital

Generación de la imágen:

Los elementos del dispositivo de captura CCD suelen estar integrados en el denominado intensificador de imagen. La superficie más externa está formada por material centelleador, habitualmente yoduro de cesio. Esta capa produce luz al ser alcanzada por la radiación X. Tras el material centellleador hay unas lentes que recogen la luz generada y la enfocan sobre el panel CCD. Ello es necesario, pues los paneles CCD, por limitaciones tecnológicas en su construcción , son de pequeño tamaño.

Tras la exposición, a cada celdilla del panel CCD le llega una magnitud de luz, proporcional a la radiación y ello provoca que quede cargada. Tras la exposición, la carga es transferida (arrastrada) a las celdilla adyacentes hasta que llega a las celdilla más periféricas del panel, que son las únicas que estan en contacto con conectores eléctricos. Mediante este sistema se va leyendo secuancialmente la información de carga de cada capa. La carga transferida desde cada celdilla es recogida por el conversor A/D que es el encargado de generar un archivo digital con la imagen bruta.

usos :

Se utilizan para diagnóstico radiologico, fundamentalmente en:

• Sistema de radioscopia/radiografía (telemandos digitales, arcos quirurgicos)
• Radiografia de pequeñas estructuras: dental/ maxilofacial, etc
• En mamografía, dad su resolución, unicamente para la realización de localizacones por estereotaxia

Los sistemas CCD obtienen resolucion espacial de entre 512x512 y 1024x1024 píxeles