A formaçÃo da imagem



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A FORMAÇÃO DA IMAGEM

 

Os raios X, assim como a luz visível, irradiam de fontes em linhas retas em todas as direções até que são detidos por um absorvente. Por este motivo, o tubo de raio-x está situado em um alojamento de metal que detém a maioria da radiação X. Somente uma pequena quantidade de raios úteis saem do tubo através de uma janela ou abertura. Estes raios úteis constituem o feixe primário. O centro geométrico do feixe primário é chamado de raio central.



Na maioria dos equipamentos de raio X usados em medicina, a quilovoltagem pode ser variada dentro de um amplo - comumente entre 40 Kv a 125 Kv ou mais. Quando as baixas quilovoltagens são usadas, os raios x têm maiores comprimento de ondas (baixa energia) e são facilmente absolvidos. Estes são algumas vezes referidos como raios X "suaves". As radiações produzidas em alta quilovoltagem têm maior energia e menor comprimento de onda. Esta radiação mais penetrante é algumas vezes chamada de radiação "dura". Feixes de raio X usados em radiografia médica são heterogêneos porque eles consistem de radiação de diferentes comprimentos de ondas e poderes de penetração.

 

ABSORÇÃO DE RAIOS X



 

Uma das principais propriedades dos raios X é a sua capacidade de penetrar a matéria. Entretanto, nem todos os raios X que entram na matéria a penetram; alguns deles são absolvidos. Aqueles que entram formam a imagem aérea

 

FATORES QUE AFETAM A ABSORÇÃO DE RAIOS X

 

Estes são alguns dos fatores que influenciam na absorção da radiação X: espessura do corpo, densidade do corpo, número atômico do corpo, meios de contraste, kilovoltagem, forma de ondade de voltagem, filtragem, composição do ponto focal.



 

Espessura do corpo - A relação entre a absorção de raio X e a espessura é intuitivamente óbvia: um pedação de material grosso absorve mais radiação X do que um pedaço fino do mesmo material. Por exemplo, seis polegadas de água absorvem mais raios X do que uma polegada.

 

Densidade do Corpo - Para materiais que diferem em densidades (em unidade de volume), um material de maior densidade é mais absorvente do que um de menor densidade, permanecendo os demais fatores. Por exemplo, uma polegada de água absorverá mais raios X do que uma polegada de vapor porque o vapor pesa menos por polegada cúbida do que a água.

 

Número Atômico do Corpo - O número atômico do material que compõe o corpo também afeta as características de absorção de raio X. Por exemplo, uma folha de alumínio que contém um número atômico menor do que o chumbo, absorve uma quantidade menor de raios X do que uma folha de chumbo com a mesma área e peso. É pór isso que se usa o chumbo em vez de alumínio como alojamento do tubo e também como um revestimento para as paredes das salas de raio X, assim como em luvas e aventais protetores.

A absorção depende do número atômico de maneira um tanto complicada que está relacionada com a energia da radiação X incidente. Assim, de duas substâncias que contêm um número atômico próximo, uma pode ser mais absorvente do a outra para raios X de determinadas energias. Entretanto, a situação pode se reverter para raios X de energias diferentes. Estas relações entre o número atômico e a energia dos raios X são fatores que entram na seleção de fósforo para ecrans intensificadores fluorescente.

 

Meios de Contraste - Com o objetivo de acentuar as diferenças de absorção entre as estruturas do corpo e as regiões ao redor das mesmas, algumas vezes, meios de contraste são introduzidos a estas estruturas. Meios de contrastes são substâncias que diferem em densidade e número atômico dos tecidos ao redor da região na qual eles são introduzidos.

Algumas das substâncias mais comuns usadas como meios de contrastes são: suspensões aquosa de sulfato de bário, compostos orgânicos líquidos contendo iodo e gases, tais como o ar ou o dióxido de carbono. O sulfato de bário ou o ar é usado para realçar o trato gastro-intestinal. Os vários compostos de iodo têm muitos usos, entre eles a radiografia dos sistemas vascular, urinário, linfático, ou respiratório, e o canal vertebral.

Substâncias tais como o sulfato de bário, as quais absorvem mais radiação do que a área ao seu redor são conhecidas como radiopaco. Aquelas tais como o ar, que são menos absolventes do que os tecidos adjacentes, são conhecidos como radiolucente.

 

Kilovoltagem - Raios X produzidos a baixas kilovoltagens, isto é, aqueles com grande comprimento de onda - são facilmente absorvidos. Raios X de alta energia ou kilovoltagem, com curto comprimento de onda, penetram materiais com mais facilidade.

 

Forma de Onda de Voltagem - Já foi dito que uma dada kilovoltagem aplicada em um tubo de raios X por um gerador trifásico é maior do que a de um gerador monofásico por causa das diferenças de forma de onda. Assim, mudando-se de um gerador monofásico a um trifásico tem um efeito na energia média do feixe de raios X de certa forma semelhante ao aumento da quilovoltagem. O feixe trifásico contém uma maior proporção de quanta energética e mais penetrante do que o feixe produzido por um gerador monofásico funcionando com a mesma kilovoltagem máxima. Como resultado, para um absorvente, um número relativamente maior de quanta é removida de um feixe de raio X monofásico do que de um trifásico; isto é, a absorção em feixe monofásico é maior.

 

Filtragem - Filtragem é a maneira preferida de se remover quanta (fótons) de baixa energia do feixe de raios X através de um sbsorvente (filtro). Dinomina-se filtragem inerente aquela que é feita com elementos tais como a parede de vidro do tubo de raios X e pelo óleo isolante ao redor do tubo. Chama-se filtragem adicional, o filtro que consiste de uma folha de metal inserida dentro do feixe de raios X (normalmente alumínio no caso de radiografia médica). A filtragem total do feixe (inerente mais a adicionada) é muitas vezes especificada em termos de espessura de alumínio o qual produz a mesma absorção e é denominado de aluminio equivalente ou espessura equivalente.

O feixe de raios X é composto de fótons de diferentes energias e poderes de penetração. Quando um filtro é colocado dentro de um feixe, ele elimina mais fótons de baixa energia e menos penetrantes do que os fótons de alta energia. Assim pode-se dizer que os filtros endurece o feixe de raio X, aumentando a proporção de quanta de alta energia e dando maior poder de penetração ao feixe.

Mesmo em instalações de alta kilovoltagem, o feixe contém sempre alguns raios X de baixo poder de penetração, mais é pouco provável que estes raios X de baixa energia passaram pelo corpo do paciente e formarão uma imagem útil. A maioria deles irão somente adicionar-se à dose absorvida pelo paciente. Desta forma, é desejado e obrigatório pelas leis federais que certas quantias de filtragem sejam colocadas no feixe para eliminar estes raios inúteis. A quantidade de filtragem necessária depende da kilovoltagem usada. A filtragem pode ser especificada em termos de equivalente de alumínio (a espessura do aluminio que produziria a mesma ação de filtragem) ou em termos de camadas de meio de valor (CMV) - quer dizes, a espessura do material necessários para reduzir a intensidade do feixe pela metade do seu valor original. As agências federais , e estaduais de regulamentos e os fabricantes de equipamentos podem fornecer maiores informações a respeito dos requerimentos de filtragem.

 

Composição do Ponto Focal - A distribuição de energia - quer dizer, a quantia relativa de radiação de baixa e alta energia - no feixe de raio X é também afetada pelo material que compõe o ponto focal. Como já notamos, na maioria das aplicações médicas, o ponto focal do tubo de raios X é composto de tungstênio ou uma liga de rênio e tungstênio. Para algumas aplicações especiais, por exemplo a mamografia, usa-se às vezes outros materiais tais como o molibdênio. Em um dado equipamento, o feixe de raios X produzido em um ponto focal de molibdênio contèm uma maior porcentagem de fótons de baixa energia, facilmente absorvidos, do que um feixe de um ponto focal de tungstênio.

 

ABSORÇÃO DIFERENCIAL NO CORPO HUMANO

 

Em se considerando as aplicações médicas dos raios X, deve-se levar em conta que o corpo humano é uma estrutura complexa constituída não somente de diferentes espessuras mas também de diferentes matérias. Estas matérias absorbem os raios X em graus variáveis. Por exemplo, o osso contém elementos de número atômico maior do que o tecido macio e também a sua densidade é de certa forma maior do que o tecido macio. Por isso, o osso absorve mais raios X do que o tecido macio. Além do mais, estruturas doentes mais vezes absorvem raios X de forma diferente que os ossos e a carne normais. A idade do paciente também pode ter alguma influência na absorção. Em pessoas idosas, os ossos podem ter menor quantidade de cálcio, e por isso ter menor absrção de raios X do que em jovens.



Deve-se lembrar também que a diferença na absorção do osso e do tecido macio é também alterada pela kilovoltagem usada para fazer a radiografia. Conforme a kilovoltagem qumenta, a diferença na absorção do osso e do tecido diminue.

Conforme o feixe de raios X emerge do corpo, diferentes áreas do feixe contém diferentes intensidades de radiação. Este tipo de intensidade resulta das diferenças em absorção que ocorrem quando o feixe passa através do corpo. Este padrão invisível ou distribuição de intensidades de raios X no espaço é referido como imagem aérea ou imagem no espaço para distingüi-la da imagem radiográfica.

Considere, por exemplo, as intensidades de raios X que emergem de uma parte do corpo que consiste de osso rodeado por tecido macio. Por causa de seu número atômico e densidade maior, o osso é mais absorvente do que a carne ao redor, conseqüentemente, a intensidade do feixe através do osso é menor do que a intensidade do feixe através do tecido macio sozinho,

 

CONTRASTE DO SUJEITO

 

A relação entre intensidade de raios X que emerge de uma parte de um objeto e uma intensidade que emerge de uma parte próxima mais absorvente é chamada de constraste do sujeito ou da radiação. Por exemplo, se a intensidade da carne for três vezes maior do que a intensidade na área do osso, o contraste do sujeito deverá ser 3.



O contraste do sujeito depende de sua própria natureza (diferença de espessura, e de composição), qualidade da radiação, (kilovoltagem, voltagem da forma de onde, filtragem e material do ponto focal), em outras palavras, ele depende dos fatores que afetam a absorção dos raios X, assim como também a intensidade e distribuição da radiação dispersa. Entretanto, o contraste do sujeito é independente do tempo de exposição, miliamperagem, das características e tratamento do filme e, para os objetivos práticos, da distância. (De um ponto de vista prático, a miliamperagem usada pode afetar a kilovoltagem real produzida por um aparelho de raios X, assim, influenciando até certo ponto o contraste do sujeiro.)

 

FATORES DE EXPOSIÇÃO QUE AFETAM A IMAGEM AÉREA

 

Alguns fatores de exposição que afetam a imagem aérea (isto é, o padrão de intensidade de raios X que emerge do corpo) são : miliamperagem, distância, kilovoltagem e forma de onda de voltagem.



 

Miliamperagem - Aumentando-se a miliamperagem aumenta-se a intensidade de raios X, e diminuindo a miliamperagem diminui-se a intensidade de raios X. Desta forma, conforme a miliamperagem ou a intensidade da radiação X do ponto focal aumenta, todas as intensidades correspondentes ao padrão que emergem do corpo também aumentam, isto é, as diversas intensidades de raios X continuam a manter a mesma relação entre si. Por exemplo, consideraremos que no inicio são medidas três unidades de intensidade de raios X sob a carne,e somente uma unidade emerge sob o osso. Depois consideraremos que a miliamperagem que flui através do tubo de raios X seja dobrada, resultando em uma duplicidade da produção do raio X. Isto por sua vez dobra as intensidades que emergem da carne somente em seus unidades e sob o osso em duas unidades, mantendo uma relação de 3:1 em contrastr do sujeito, a mesma que antes da miliamperagem ter sido dobrada. Em outras palavras a intensidade sob a carne somente vai ser sempre três vezes maior do que a sob o osso, não importa se a miliamperagem seja aumentada ou diminuida, permanecendo os demais fatores.

 

Distância - As intensidades de raios X na imagem aérea podem também ser alteradas uniformemente de outra forma: colocando o tubo longe ou perto do objeto. Em outras palavras, a distância entre o tubo e o objeto tem um efeito na intensidade da imagem. Isto pode ser facilmente demonstrado: num quarto escuro, coloque uma lanterna a pelha perto desta página; quanto mais perto do livro está a luz, mais claramente iluminada é a página. Exatamente o mesmo processo ocorre com os raios X. Conforme a distancia entre o objeto e a fonte de radiação diminue, a intensidade de raios X no objeto aumenta, e conforme a distancia aumenta, a intensidade da radiação no objeto diminue. Tudo isto acontece devido ao fato de que tantos os raios X quanto a luz viajam em linhas retas divergentes.

O efeito da mudança na distância é similar ao da mudaça da miliamperagem. Em outras palavras, o contraste do sujeito não é afetado pelas mudanças nas distâncias.

Deve-se mencionar que em se mudando a distância, deve-se considerar o efeito que isto pode ter na borrosidade da imagem e em exposiçao não qual se usa uma grade difusora para reduzir a dispersão de radiação.

Pode-se calcular aritiméticamente a quantia da intensidade geral da imagem quando se modifica a miliamperagem ou distância.

 

Kilovoltagem e Forma de Onda da Voltagem - Previamente foi demonstrado que por causa das diferenças na forma de onda da voltagem, o efeito da mudança de um gerador monofásico a um trifásico é a mesma que um aumento na kilovoltagem e vice-versa. Desta forma, o efeito nas mudanças de forma de onda no contraste do sujeito e na intensidade, energia e poder de penetração dos raios X é similar às mudanças em kilovoltagem tratadas a seguir.

Uma mudança na kilovoltagem causa diversos efeitos. Em primeiro lugar, uma mudança na kilovoltagem resulta em uma mudança no poder de penetração dos raios X, e a intensidade total do feixe também é modificada. Esta mudança na intensidade ocorre mesmo que a corrente do tubo não seja alterada. Além do mais, mudando-se a kilovoltagem, muda-se também o contraste do sujeito.

Quanto a kilovoltagem é incremetada produz-se radiação com menor comprimento de onda e raios X mais penetrantes são produzidos. (O poder de penetração de feixe aumenta). Também, todos os comprimentos de onda presentes no feixe de baixa kilovoltagem estão presentes na alta kilovoltagem e em intensidade muito maior (a intensidade total do feixe aumenta).

 

Resumo - Com o propósito de revisar os fatores de exposição que afetam a imagem aérea, deve-se lembrar os seguintes pontos:

1. A intensidade da imagem aérea é afetada por quatro fatores : miliamperagem, distância, kilovoltagem e forma de onda.

2. Quando a miliamperagem ou distância é usada como um fator de controle de intensidade, o contraste do sujeito não é afetado.

3. Quando a kilovoltagem ou forma de onda é modificada, altera-se não somente a intensidade dos raios X, mas também o contraste do sujeito. Aumentando-se a kilovoltagem ou mudando-se de um gerador monofásico a um trifásico diminue o contraste do sujeito; diminuindo-se a kilovoltagem ou mudando-se de um gerador trifásico para um monofásico aumenta-se o contraste do sujeito.

 

EFEITO DE TALÃO (efeito anódico)

 

Até este ponto assumiu-se que a intensidade de radiação na totalidade da área coberta pelo feixe que entra no paciente é constante. Isto não é verdade. Na realidade, há uma variação na intensidade devido ao ângulo no qual os raios X emergem a partir do material do ponto focal . Aqueles raios X que viajam em ângulos quase paralelos da face do ponto focal tendem a ter trajetos maiores, mais absorventes no material do ponto focal e também tem mais probabilidades de serem bloqueados por irregularidades da superfície do que a radiação que emerge em ângulos maiores da face do ponto focal.



Esta variação em intensidade através do feixe dos raios X associada com o ângulo da emissão dos raios X do ponto focal é chamada de efeito de talão (efeito anódico). A intensidade do feixe diminue bastante a partir do raio central em direção ao extremo anódico do tubo e aumenta levemente em direção ao extremo catódico. O efeito de talão , efeito anódico, aumenta conforme o ângulo do ânodo diminue.

O efeito de talão pode ser usado para obter densidade equilibradas em radiografias das partes do corpo que diferem em absorção. Por exemplo, em radiografias das vértebras torácicas, a área cervial fina deve receber a menor intensidade de radiação da porção do ânodo do feixe enquanto que a área grossa do peito deve ser exposto a uma radiação mais intensa da porção do cátodo do feixe.

Devido a intensidade do feixe de raios X ser mais uniforme perto do raio central, o efeito de talão é menos notado quando só se usa a porção central do feixe, Este seria o caso quando a distância do receptor de fonte-imagem (SID), quer dizer, a distancia do ponto de foco-filme, é maior ou quando dispositivos limitadores de feixe reduzem a área do feixe de raios x, por exemplo, quando se expõe um filme pequeno.

 

Filtros de Espessura Variável - Deve-se mencionar um outro método de se obter densidades equilibradas em radiografia: o uso de filtros de espessura variável. Se colocar-mos um filtro cuneiforme ou afilado dentro do feixe de raios X, ele produzirá uma maior redução na intensidade sob a extremidade grossa do que sob a extremidade fina. Esta mudança na distribuição de intensidade pode ser usada para obter densidades equilibradas em radiografias de estruturas anatômicas as quais variam em espessura, tais como o pé ou o peito. Isto se obtém através da orientação adequada do filtro com respeito à estrutura.

 

Geometria da Formação de Imagem - O objetivo de uma radiografia é o de obter imagens as mais exatas quanto possível. Os dois fatores que afetam esta nitidez são o grau de borrosidade e o tamanho da imagem.

 

Borrosidade Geométrica e Amplificação - Pegue uma lâmpada pequena, clara tal como a de 7 watts e coloque-a a uns 90 centímetros da parende, acenda-a e coloque sua mão a ums 5 centímetros da parede. Note que a sombra produzida por esta pequena fonte de luz é quase que do mesmo tamanhoda sua mão e que os contornos são bem definidos. Agora mova sua mão em direção à luz, observe como a sombra se torna maior e os contornas mais turvos. Em seguida, substitua a pequena luz por um bulbo fosco e note que os contornos da sombra ficam um pouco turvo mesmo quando sua mão está perto da parede. A borrosidade é causada por uma fonte de luz maior. Novamente, mova sua mão em direção à luz e veja como a sombra se torna maior e a borrosidade aumenta. Finalmente, mantenha a sua mão a uma distância fixa da parede e mova a fonte de luz para perto de sua mão. Perceba como a sombra aumenta em tamanho e o seu contorno parece mais borroso.

Uma vez que a imagem aérea do raio X é também uma sombra do objeto, estes mesmos princípios de formação de sombra são aplicados em radiografia. Quanto menor for a fonte de radiação (ponto focal), quanto mais perto estiver o objeto do plano receptor de imagem (filme) e quanto mais longe estiver o objeto da fonte, menos borrosa e mais nítida é a imagem. Por outro lado, quando maior a fonte de radiação, mais longe estiver o objeto do plano receptor de imagem, e mais perto da fonte estiver o objeto, maior é a borrosidade e a amplificação.

 

Distorção - Se o ponto focal não estiver verticalmente acima do objeto, ele produzirá uma amplificação da imagem, mas a sombra continuará sendo circular. Os objetos circulares aparecem como sombras circulares. Se eles não forem paralelos, a sombra será distorcida.

A distorção e a amplificação podem muitas vezes serem úteis quando elas tornam fáceis examinar estruturas que de outra maneira seriam obscuras.

Em radiografia, não somente a sombra da ponta de um objeto, mas todas as sombras das suas estruturas estão envolvidas porque os raios X penetram o objeto. Os mesmos princípios se aplicam tanto para as sombras de estruturas internas como para as bordas. Por exemplo, se uma destas estruturas internas estiver mais afastada do plano receptor de imagem do que uma outra, a estrutura que estiver mais afastada será menos nítida e mais amplificada. Esta informação pode ser útil no estabelecimento da posição de uma lesão.

 

Resumo - Esta discussão sobre a geometria da formação da imagem pode ser resumida em cinco regras para a exata formação da imagem, como se segue:



1. O ponto focal dever ser o menor possível.

2. O receptor de imagem, filme, deve estar o mais perto possível do objeto a ser radiografado.

3. A distância entre o tubo de raios X e o objeto a ser examinado dever ser a maior possível.

4. De modo geral, o raio central deve ser perpendicular ao filme para gravar estruturas adjacentes em suas verdadeiras relações espaciais.

5. Conforme possível, o plano de interesse no objeto dever ser paralelo ao filme.

Um outro fator que contribui para a borrosidade da imagem é o movimento.



 

Movimento - O movimento, tanto das estruturas sendo radiografadas quanto do equipamento de explosição, podem causar severa borrosidade da imagem. Quanto possível, a parte que está sendo examinada deve ser imobilizada. O tempo de exposição também dever ser o mais curto possível de maneira a diminuir a borrosidade causada pelo movimento.


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