Imagenologia

Sistemas de adquisición de una imagen digital en medicina

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Captura de imágenes mediante fósforo foto-estimulable

Una forma de obtener una imagen digital es a través de sistemas que utilizan fósforo foto-estimulable. Un chasis PSP luce como uno de radiología convencional Este chasis esta cubierto de una delgada capa de aluminio que absorbe los fotones producto de dispersión. Además, cuenta con protección anti-estática y polvo o daños mecánicos. En los sistemas PSP la imagen es grabada en un delgada hoja de plástico llamada placa. La placa tiene 7 capas principales:

  1. Capa protectora: de plástico, para protección de la capa de fósforo.

  2. Capa de fósforo (o capa activa): Esta es una capa de fósforo fotoestimulable que atrapa electrones durante la exposición.

  3. Capa reflectiva: esta capa envía la luz en dirección hacia adelante cuando es liberada en el lector de chasis. Esta puede ser negra para reducir la diseminación de la luz y el escape de la luz emitida.

  4. Capa conductiva: absorbe y reduce la electricidad estática.

  5. Capa de color: absorbe la luz por estimulación pero refleja la luz emitida.

  6. Capa de soporte

  7. Capa trasera: protege la parte posterior del chasis.

 

El proceso de obtención de la radiografía es igual que en radiología convencional. Todo, incluyendo los factores de exposición, debe estar correctamente configurado. En PSP, el rayo remanente interactúa con los electrones de la capa de fósforo contenidos en la placa. Esta interacción estimula o entrega energía a los electrones y los atrapa en un área conocida como el centro de fósforo. Esta señal atrapada permanecerá por horas y días aunque se empieza a deteriorar de inmediato. De hecho, esta señal atrapada nunca se perderá por completo. Lo que sucede es que la señal es tan baja que no interferirá con futuras adquisiciones.

Con los sistemas PSP no es necesario un cuarto oscuro o químicos para obtener una imagen. En su lugar, el chasis es introducido en un lector que va a remover la placa y escanearla con un láser para liberar los electrones almacenados. Durante este proceso, la placa es leída por un láser de helio o en sistemas más modernos, por diodos láser en estado sólido.

Esta luz láser color rojo es emitida con una energía de aproximadamente 2 eV la cual es suficiente para energizar los electrones atrapados. Esta a su vez, permite a los electrones atrapados a escapar de la capa activa de forma que emite luz azul a una energía de 3eV mientras se relajan a niveles menores de energía.

Un fotodetector envía esta luz producida a un convertidor analógico-digital. A cada fotón de luz que es analizado se le asigna un valor numérico. El grosor de la capa de fósforo y el tamaño del pixel determinan la resolución en sistemas PSP. Entre más delgada la capa de fósforo mayor será la resolución (esto porque esto reduce la cantidad de luz que es dispersada en todas direcciones). Por lo general, la resolución en sistemas PSP puede rondar los 2.55 lp/mm a 5 lp/mm. Nuevamente, el rango dinámico es mayor que en radiología convencional por lo que las imágenes tendrán apariencia de más detalle.

El proceso de lectura de la imagen regresa la mayoría de los electrones a un estado de baja energía removiendo la imagen de la placa. Sin embargo, estas placas también son muy sensibles a radiación dispersa y deben ser borrados cada semana (por medio de un ciclo de borrado) para evitar acumulación de señal de fondo.

Los factores técnicos también son muy importantes. En general, no deben usarse kilovoltajes menores a 45 o superiores a 120. De cualquier forma podría afectar seriamente el contraste y no poder ser manipulado eficientemente electrónicamente. Una diferencia entre radiología convencional y sistemas PSP es que mientras no se superen rangos recomendados, el contraste no será determinado por el kilovoltaje sino por un procesamiento posterior.

Lo habitual es que los sistemas PSP tengan una capacidad de procesamiento de 50 placas por hora. Esto puede variar de fabricante en fabricante. Estos por lo general venden dos tipos de placas: las estándar y las de alta resolución. Las de alta resolución cuentan con capas de fósforo más delgadas lo que se traduce en más detalle. Por lo general estos chasis son más usados en extremidades y mamografía.

Al ser más sensibles a intensidades menores de rayos X el uso de parrilla antidifusora es aún más crítico en los sistemas PSP. De igual forma la colimación, entre mayor el volumen de paciente irradiado mayor será la radiación dispersa. Una buena colimación resultará en una mejora en la resolución de contraste. De igual importancia es el uso correcto de marcadores de posición que en la gran mayoría de los casos están integrados en el chasis.

Artefactos en sistemas PSP

  • Artefactos de la placa: Conforme pasa el tiempo, el proceso de retirado y almacenado de la placa dentro del lector puede provocar rasguños que pueden verse como áreas radiolúcidas. Las placas deben ser reemplazadas cuando haya daños en zonas clínicamente importantes.

  • Artefactos durante el procesamiento de la imagen: en la mayoría de los casos, una mala selección de los parámetros de procesamiento como zona anatómica o parámetros como el kVp o mAs pueden provocar una mala representación de la imagen.
  • Artefactos provocados por el lector: se presentan como patrones de líneas y pueden ser causados por problemas con la electrónica del lector. También la luz guía puede producir líneas blancas paralelas a la dirección de la placa, por lo que debe ser limpiada por el personal de servicio técnico.

  • Artefactos de impresión.
  • Errores del operador.

Producción de imágenes médicas por medio de TFT Flat-Panel

Los primeros paneles planos TFT (Thin-Film Transistor) fueron introducidos en 1995. Estos fueron los primeros dispositivos que hicieron avanzar hacia una radiología sin necesidad de chasis ya que se encontraban por lo general incorporados en la mesa o en el bucky de pared. Sabemos que ahora esto no es así, sino que estos detectores ahora son portátiles y con tecnología inalámbrica para mayor movilidad.

Es muy importante diferenciar entre los tipos principales de acuerdo a la conversión y procesamiento dado a los rayos X: indirectos e indirectos.

Los paneles planos de matriz activa (AMFPI) se componen de un arreglo de panel plano con un material que absorbe los rayos X. Los dos tipos principales de materiales de absorción de los rayos X son los centelladores y los fotoconductores.

Los fotoconductores son materiales que absorben los rayos X produciendo una señal eléctrica. Los centelladores son materiales que producen luz cuando entran en contacto con los rayos X. El AMFPI mide la respuesta de estos materiales a la absorción de rayos X gracias a una gran área de pixeles en dos dimensiones (arreglo electrónico que procesa las señales). El material que absorbe los rayos X estará unido ya sea eléctricamente o físicamente a esta matriz. La elección de este material definirá si el proceso será por conversión directa o indirecta.

Conversión directa

Los fotones que vienen del tubo de rayos X son convertidos inmediatamente en una señal eléctrica. El panel tendrá un material fotoconductor (usualmente es selenio amorfo (a-Se)) de aproximadamente 500um de grosor para radiología convencional y 200 a 250 um para mamografía. Este material absorbe los rayos X y los convierte en electrones que van a ser almacenados en los detectores TFT. El panel TFT es un arreglo foto-sensitivo hecho de pequeños pixeles. Cada pixel contiene un foto-diodo que absorbe los electrones y produce una carga eléctrica. Cada elemento del arreglo está aislado del otro para evitar interferencias. Más de un millón de pixeles pueden ser leídos y convertidos en una imagen digital en menos de un segundo. La información (cargas eléctricas almacenadas en los condensadores) es descargada en columnas de datos y leídas por componentes electrónicos.

Conversión indirecta

Estos detectores son similares a los anteriores en cuanto a que usan tecnología TFT para almacenamiento de las cargas eléctricas. A diferencia del caso anterior este proceso tiene dos pasos. Primero, los rayos X son convertidos a fotones de luz y luego estos son convertidos a una señal eléctrica. Materiales como el Ioduro de Cesio absorben rápidamente los rayos X y producen luz. Por eso a esta capa se le conoce como capa centelladora.

La luz es posteriormente convertida a una señal eléctrica por medio de un fotodetector que por lo general está elaborado de Silicio Amorfo. El arreglo foto-sensible hecho de pequeños pixeles convierte la luz a señal eléctrica. Nuevamente, cada pixel contiene un foto-diodo que absorbe la luz y la convierte a señal eléctrica y posteriormente la envía al procesamiento correspondiente.

Artefactos en sistemas Flat-Panel

Pixeles muertos: Siempre existe la posibilidad de que durante el proceso haya pérdida de información o una mala interpretación de la información procesada debido a defectos de los componentes del equipo. Por ejemplo, debido a que la fabricación de los pixeles es muy compleja es inevitable que el arreglo sufra algún daño. Polvo, rasguños, descargas estáticas, corrosión química o interacción entre materiales pueden provocar que pixeles funcionen mal o que no sirvan del todo. Conforme se usa el detector, la cantidad de pixeles muertos va en aumento. Los fabricantes hacen esfuerzos para mantener esta proporción de pixeles muertos entre el 0,1% y el 0,2% del total.

Calibración de la ganancia incorrecta: La calibración de ganancia es utilizada para corregir problemas en el detector. Si un área del detector tiene una cantidad importante de pixeles muertos o conexiones pobres entre la capa de conversión y el arreglo TFT puede producirse un artefacto importante. Para evitar que este artefacto interfiera con el diagnóstico se utiliza el proceso de calibración de la ganancia. Este proceso eliminará estas densidades de la imagen creando una máscara de estos defectos.

La calibración de la ganancia debe realizarse en condiciones muy similares a las del día a día.

Retraso en la imagen: Algunos sistemas Flat-Panel pueden tener la habilidad de tomar imágenes más rápido de lo que el detector puede reaccionar. Si una imagen es tomada antes de que el detector libere toda la señal de la imagen pasada, una imagen fantasma de la exposición pasada puede permanecer visible. Una rápida sucesión de imágenes es la única razón para que se presente este artefacto.

Consejos para evitar una superposición de imágenes:

  • Aumentar el tiempo entre exposición y exposición.
  • Reducir la cantidad de rayo de fotones no atenuado colimando.
  • Establecer los parámetros correctos para cada área anatómica.

Fuentes bibliográficas

Carter C., Veale B. (2013). Digital Radiography and PACS. Missouri: Elsevier. 

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Emanuel Rodríguez

Imagenólogo de profesión y bloguero aficionado. Fundador y editor de contenidos. 

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