Laboratrio de Fsica Mdica

Controle de Qualidade em Radiodiagnstico

BC1311

1 Quadrimestre 2015Prof. Dr. Felipe Chen Abrego

Radiologia Diagnsticarea da Fsica Mdica que estuda os princpios fsicos e tcnicos daformao da imagem radiogrfica (Raios-X) do corpo humano e, que juntocom a Medicina, se aplicaria no diagnstico de possveis doenas.

Princpios da Radiologia Diagnstica: Obter uma imagem radiogrfica de boa qualidade que permita um diagnsticopreciso. Usar a menor dose de radiao possvel.

Raios-X

Interao dosRaios-X com ocorpo humano

Equipamento de RX e o sistema derevelao dos filmes radiogrficosdevem funcionar adequadamente.

Controle de Qualidade

Equipamentos de Raios-X

mamgrafoFluoroscpia: Arco em C porttil

Raios-X odontolgicoConvencional fixo Convencional porttil

Convencional Fluoroscpia

Contraste na Imagem radiogrfica

Contraste Baixo

Contraste Mdio

Contraste Alto

O contraste na imagem refere-se diferena dadensidade ptica entre duas regies na imagem

Contraste na imagem

O contraste na imagem radiogrfica

(a) Objeto teste.(b) Imagem do objeto teste irradiado com

pouca exposio radiao (baixocontraste, imagem clara).

(c) Imagem com exposio suficiente(contraste adequado, boa imagem).

(d) Imagem com muita exposio radiao (baixo contraste, imagemescura).

Alguns fatores que afetam o contraste na imagem

Contraste no corpo humano

(contraste objeto): Espessura dos tecidos

Densidade dos tecidos

Densidade eletrnica nos tecidos

Nmero atmico efetivo Z

Energia dos raios X em kV

Espectro de raios X (filtro de Al)

Limitao da radiao espalhada Colimador Grelha

Contraste do sistema tela-filme: Caractersticas do filme Caractersticas da tela

intensificadora

Radiografia do trax

C

(A) 70 kVp e 10 mAs (pouca penetrao dos RX)(B) 150 kVp e 10 mAs (muita penetrao dos RX)(C) 120 kVp e 2 mAs (contraste adequado)

Radiografias (outros exemplos)

Mo: artrite reumatide

Crnio: pregos

Fraturas: perna e antebrao

Fraturas: anel plvico

Fluoroscpia: Seriografia Esfago Estmago Duodeno

Exame de Raios-X contrastado: SEED

Radiografia do abdmen em condies normais (80 120 kV e 100 150 mAs, sem meio de contraste) Com meio de contraste

Tecido mole: Zeff 7,4Osso: Zeff 11,6

Fluoroscpia: Enema de Brio

Intestino Grosso

Meio de Contraste

Substncia geralmente em estadolquido, que injetada ou ingerida pelopaciente com o objetivo de melhorar aimagem radiogrfica e ajudar naavaliao de algumas estruturas docorpo.

Exemplo: BaSO4 (sulfato de brio)

O sulfato de brio conhecido comoagente radiopaco (opaco aos RX). Istopermite fazer imagens radiogrficasdos rgos moles (estmago,intestino, etc). Esses rgosaparecero como reas brancas naimagem radiogrfica.

Tecido mole formado por: H, C, N, O, Zeff 7,4

Ba tem Z = 56; energia de ligao na camada-K 37 keV.

Aumenta a probabilidade de ocorrncia de Efeito Fotoeltrico.

Aumenta a absoro dos RX.

Fluoroscpia: Angiografia

Imagem radiogrfica dos vasos sanguneos com meio de contraste (a base de iodo).

Angiografia cerebral

Mamografia

A Mamografia um exameradiogrfico especialmentedesenhado para detectarpatologias na mama. Aimagem radiogrfica damama produzida com umfeixe de RX. Forma parteda Radiologia Diagnstica.

MamografiaMama: tecido adiposo e tecido glandular, Zeff 6 8.

Para fazer a imagem em mamografia, no se utiliza meio de contraste ento, deve-sediminuir a energia dos ftons incidentes (RX) para aumentar a probabilidade deocorrncia de absoro fotoeltrica.

Tubo de RX com alvo deMolibdnio (Z = 42), energiade ligao da camada-K (20keV) e da camada-L (~ 3 keV).

Voltagem de acelerao dos eltrons no tubo: 20 38 kV.

3

3

EZ

t

nodo de MolibdnioNo tubo de RX para mamografia, onodo de molibdnio e a filtraopode ser tambm de molibdnio ourdio. Desta forma, a energia efetivados RX fica perto da borda deabsoro K (camada-K do tomo) doselementos que constituem a mama.

Radiografia Panormica

Tomografia Computadorizada

Parte interna do tomgrafo

Tubo RX

Conjunto de detectores

gantry

O tubo de RX e osdetectores giramdentro do gantry

Funcionamento do tomgrafo

Tubo de RX e detectores giram ao redor do paciente

Tubo RX

detectores

Imagem por projeo

Objeto 3D: corpo humano

A forma da imagem projetada depender do plano de projeo.

Imagem radiogrfica por projeo

projeo PA(posterior-anterior)

projeo lateral

altura

largura profundidade

A imagem projetada depender do ladoque se dirige o feixe de RX e do planode projeo.

Cada projeo fornece informao diferente: Projeo PA: altura e largura Projeo Lateral: altura e profundidade.

Imagem tomogrfica

Em radiografia convencional,mamografia e fluoroscpia, aimagem por projeo (2D) ficano plano perpendicular ao eixocentral do feixe de RX.

A imagem tomogrficafica no plano paraleloao feixe de RX.

imagem por projeo

Tomografia

Fatia do corpo

Espessura da fatia: 1 10 mm

imagem no plano da fatia

Princpios fsicos e matemticos da CT

O que medido na CT para formar a imagem tomogrfica?

Para um feixe de ftons monoenergtico e emcondies de boa geometria (narrow-beamgeometry):

xeII m-= 0

Boa geometria significa: feixe fino e s ftons transmitidos atingem o detector.

m o coeficiente de atenuao linear

Se x (espessura) est dado em (cm), mser dado em (cm-1). Material consideradohomogneo.

Configurao para medir atenuao exponencial

Configurao para fazer imagem em CT

Princpios fsicos e matemticos da CT

Formao da imagem em CT: corpo humano considerado material no homogneo.

Cada tecido e/ou rgo tem mie xi diferentes.

Na pratica se mede um valor mm(coeficiente de atenuao linear mdio), no entanto, se precisa determinar todos os mi em uma dimenso (arranjo linear).

Nmeros CT

Os nmeros calculados (inteiros) pelo algoritmo so chamados de nmeros CT eesto relacionados com os coeficientes mi .

= coeficiente de atenuao linear para gua

Nmeros CT (por pixel)

Nmero CT(x,y) por pixel:

Oscilam de -1000 at +1000 O nmero CT depende domaterial, para gua zero.

ar = - 1000 tecido mole = -300 at -100 pulmo = -200 gua = 0 msculo = +50 acrlico = +120 teflon = +990 osso e rgos com meio de contraste = +1000

Tamanho da matriz:512x5121024x1024

Controle de Qualidade

Devem funcionar adequadamente

Sistemas de revelao dos filmes: processadora automtica e quarto escuro. Os equipamentos de Raios-X.

Processo de revelao

Processadora automtica

Solues qumicas: revelador e fixador.

Roletes dentro da processadora poronde passa o filme

Filmes odontolgicos ecaixa de revelao

Processadora automtica

Fatores que podem afetar a qualidade da imagem: variaes nas solues qumicas; controle da temperatura do revelador; mecanismo de conduo do filme (roletes); reabastecimento das solues qumicas.

Porta filme

Porta filmes (cassettes): Sem tela intensificadora (papelo) Com tela intensificadora

Porta filme sem tela intensificadora. Se usa com filmes pouco sensveis luz, irradiao direta aos RX.

Porta filme com tela intensificadora

Quarto escuro

Infiltrao de luz branca exterior. Uso de luz de segurana (vermelha).

Sensitometria

densitmetro ptico

Cunha de Al

Determinar as caractersticas do filme ou do sistema tela-filme

Sensitmetro

Aparelho para determinar as caractersticas de um filme radiogrfico.Irradia o filme com luz visvel. Serve para comparar dois ou mais filmes.

Curva H & D do Filme

OD = f(log Exp) Funo Logstica

Curva caracterstica do filme.Curva Hurter and Driffield (1890).Curva sensitomtrica.

A curva tem uma parte central com comportamento linear. O p da curva (toe) a parte inferior. A parte superior chama-se de ombro(shoulder).

Tubos de Raios-X

Tubo de Raios-X convencional: umaampola de vidro onde foi feito o vcuo.Tem um eletrodo (+) ou nodo e umeletrodo (-) ctodo.

Filamento: fonte de eltrons

Tubos de Raios-XCarcaa para o tubo de raios-X.

Energia cintica dos eltrons incidentes = 99% calor + 1% RX

CtodoFonte do eltrons no tubo de RX. um filamento de tungstnio dentro de uma tigela de focalizao(focusing cup). O ctodo est ligado ao circuito de filamento que fornece uma voltagem de 10 V e umacorrente at de 7 A para aquecer o filamento e desta forma liberar os eltrons por emissotermoinica. Ctodo com dois filamentos (foco dual), feitos de tungstnio (ponto de fuso 3370 oC),chamados de foco grande e foco pequeno.

Ctodo de foco dual: dois filamentos.

nodo rotatrioEletrodo metlico mantido a um potencial positivo com relao ao ctodo. Tem queagentar calor e ser eficiente na produo de RX. Geralmente de tungstnio (W) paraos tubos de radiografia convencional e fluoroscpia. Para os tubos de mamografia, feito de Mo e Rh.

O nodo tem forma de disco mas no plano, tem um ngulo que serve para produzir um ponto focal efetivo menor que o ponto focal real e para emitir os RX perpendicularmente em relao ao feixe de eltrons.

ngulo q ~ 7o 20mais comum ~ 12o 15o

Menor ngulo implicamenor ponto focalefetivo e porconseguinte, maiorresoluo espacial.

nodo

nodo com as marcas dos eltrons.

novos

nodos fundidos (calor)

nodo fixoNos tubos de RX paraodontologia, o nodo no gira,ou seja, fica fixo. Consiste umaplaquinha de tungstnio inseridaem uma haste de cobre, paradissipar o calor.

70 kV, 1 mAAlvo de Cu

Voltagem do Tubo de Raios-X

A voltagem (kilovoltagem) a diferenade potencial aplicada entre o nodo ectodo para acelerar os eltronsliberados no filamento.

Ec = eV (energia cintica dos eltrons ao chegar no alvo)

A intensidade e distribuio de energias dos Raios-X (espectro) que saem do tubo depender do valor da voltagem de acelerao.

A voltagem da rede de alimentao alternada.A produo de RX mais eficiente (mais RX soproduzidos por unidade de tempo) se opotencial do alvo sempre (+) e o potencialentre o alvo e o filamento seja mantido no valormximo. Os equipamentos tem um sistema deretificao, ou seja, converter a voltagem de ACpara DC, mantendo assim a voltagem perto dovalor mximo.

Voltagem: Gerador Trifsico

Circuito que fornece uma potnciatrifsica (3j) ao tubo de RX, ou seja, trslinhas de voltagem alimentam o tubo.

Se obtm uma maior eficincia de produo de RX porque a tenso de ripple diminui e o potencial quase constante.

Diferena de fase das ondas de voltagem

Dynalyzer

Instrumento para a medida invasiva do potencial do tubo de RX.

Dynalyzer (formas de onda)

NERO

Instrumento para a medida no invasiva do potencial do tubo de RX.

A medida indireta do potencial feitacom um detector e filtros metlicosde espessuras diferentes. O espectro de energias dos RX

depende da voltagem do tubo.

Corrente do Tubo de Raios-X

A corrente do tubo de RX, medida em mA, o fluxo de eltrons entre o ctodo e onodo. Esta corrente depende da correnteno filamento, a qual determina atemperatura do filamento e assim, a taxade emisso do eltrons por emissotermoinica.

Tempo de Exposio e mAs

Nos painis de controle de algunsequipamentos se especifica por separadoa corrente do tubo (mA) e o tempo deexposio (seg), que o tempo dedurao da emisso de RX.

mAs = I (mA) * t (s)

Corrente: 1 mA 1000 mATempo: 0,001 s 1 s

mAs representa a carga do tubo ou, o nmero de eltrons que batem no alvo.

mAs intensidade dos RX

mAs

O mAs controla o nmero de ftons de RX no feixe primrio. Aseleo do mAs no painel de controle do equipamento escolhe ovalor do mA que ser aplicado no filamento.

mAs intensidade dos RX

Filtrao Inerente

Quando os RX so emitidos no ponto focal(nodo), eles tem que atravessar o vidro daampola e passar pela janela de alumnio dacarcaa e assim, sair do tubo. Em todas estaspartes, o feixe de RX sofre atenuao ou filtrado (diminui a intensidade).

A filtrao inerente inclui: a espessura do vidro(1 2 mm) e a janela de Al (2 mm). Esta filtraoatenua efetivamente os ftons de RX de baixaenergia por baixo dos 15 keV.

Filtrao Adicional

Filtrao total = filtrao inerente + filtrao adicional

A filtrao total deve ser > 2,5 mm Al equivalente para um gerador de > 110 kV.

A filtrao adicional refere-se a lminas de Al ou Cu, colocadas intencionalmente nasada do feixe de RX para mudar sua energia efetiva.

Estes filtros adicionais atenuam ainda mais os ftons de RX de baixa energia que nocontribuiro imagem. Desta forma se reduz a dose de radiao na pele do paciente.

Colimadores

Servem para limitar o campo ou rea do feixe RX.

Teste de Radiao de FugaPara energias menores de 100 kV,aproximadamente, os Raios-Xso emitidos em todas asdirees igualmente.

Feixe de RX que sai pela janela da carcaachama-se de feixe til ou feixe primrio.

Radiao de fuga: RX que conseguematravessar a carcaa.

Teste de Radiao de Fuga

Tamanho do campo de radiao

O tamanho do campo depende daregio do corpo a ser radiografada:trax, crnio, mo, etc.

Congruncia do feixe de luz com o feixe de RXdeve ser menor de 2% da distncia foco-filme.

Congruncia

Congruncia do feixe de luz com o feixe de RX deveser menor de 2% da distncia foco-filme.

Ponto Focal (focal spot)

Foco pequeno: menor corrente, menor exposio e, maior resoluo espacial.Foco grande: maior corrente, maior exposio e, menor resoluo espacial.

rea do alvo (nodo) onde colidem os eltrons que vem do ctodo.

Ponto focal efetivo

Tamanho do ponto focal efetivo: radiografia convencional ~ 1,5 mm fluoroscpia ~ 0,8 mm mamografia ~ 0,4 mm

Medida do Ponto focal efetivo

O tamanho do ponto focal efetivo tambm pode ser medido usandoo padro estrela (star pattern). A fazer uma imagem do padroaparecem umas zonas com borres.

O tamanho do ponto focal efetivo estaria relacionado com o dimetro mais externo dessas zonas e com o dimetro do objeto (padro estrela).

Medida do Ponto focal efetivo

Suportes para o padro estrela

RX

mamografia

Cmera Pinhole (ponto focal)

Resoluo de Alto Contraste

Para medir resoluo espacial em pares de linhas por mm (lp/mm). Importante em fluoroscpia e mamografia.

Energia Efetiva e HVL

Energia Efetiva de um feixe de RX.

A energia efetiva de um feixe de RX (120 kVp) ser aquela energia de um feixe monoenergtico (49,9 keV) com o mesmo valor de HVL (7,89 mm Al).

Medio do HVL

Eletrmetro e Cmara de ionizao

Filtros Al

Determinao da Eeff

Alguns valores do HVL

kV HVL mnimo (mm Al)30 0,350 1,270 1,590 2,5110 3,0

Valores mnimos do HVL recomendados para valores de kV (radiografia convencional e fluoroscpia):

Valores mnimos do HVL recomendados para valores de kV (mamografia):

Dependendo do kVp utilizado, os valores de HVL emmamografia oscilam entre 0,3 0,45 mm Al. Tambmdepender da combinao nodo/filtrao.

Bandeja de compresso

Serve para comprimir a mama. A presso no deve exceder 40 libras 18 kg.

Fluoroscpia: Intensificador de Imagem

Fluoroscpia um procedimento de imagem com RX que permite obteruma imagem em tempo real do paciente e com alta resoluo temporal.

Intensificador de Imagem

Fluoroscpia: teste de baixo contraste

Fluoroscpia: teste de alto contraste

0.5 mm 2,0 LP/mm 1.6 mm 0,6 LP/mm

Tomografia Computadorizada

Teste: uniformidade do nmero CT

phantoms cilndricos

Imagem tomogrfica do phantom

Levantamento Radiomtrico

Objetivo: medir os nveis de radiaoem diferentes pontos dentro e fora dasala de raios-X.

Barreira primria Barreira secundria Fator de Uso e Ocupao

Seminrios

1. Equipamentos de Raios-X Convencionais2. Equipamentos de Raios-X Mamogrficos3. Equipamentos de Raios-X com Fluoroscopia4. Equipamentos de Tomografia Computadorizada

Testes de Controle de Qualidade de Equipamentos Radiolgicos

Equipamentos de Raios-X Convencionais

Equipamentos de Raios-X Mamogrficos

Equipamentos de Raios-X com Fluoroscopia

Equipamentos de Tomografia Computadorizada

Gammex 184D: Radiographic/Fluoroscopic Kit

The Gammex 184D Kit includes:Gammex 330 Digital kVp Meter Gammex 112B Focal Spot Test Tool Gammex 115A Half Value Layer Attenuator Set Gammex 117 Radiographic Aluminum Stepwedge Gammex 132 Tomographic Test Tool Gammex 141 High Contrast Resolution Test Tool Gammex 143D Film/Screen Contact Test Tool Gammex 144 Grid Alignment Test Tool Gammex 151 Low Contrast Resolution Test Tool Gammex 161B Collimator Test Tool Gammex 162A Beam Alignment Test Tool Gammex 587 Quality Management for Radiographic Imaging" Gammex 781A Quality Assurance Handbook Gammex 090 Tape Measure Gammex 080B Foam Lined Hard Carrying Case

Seminrios

1. Equipamentos de Raios-X Convencionais (14 abril)2. Equipamentos de Raios-X Mamogrficos (14 abril)3. Equipamentos de Raios-X com Fluoroscopia (28 abril)4. Equipamentos de Tomografia Computadorizada (28 abril)

2015

FIM