Introducción Materia objeto: equipos de fluoroscopia y accesorios Diferentes componentes electrónicos contribuyen a la formación de la imagen en fluoroscopia Un buen conocimiento de sus respectivas funciones y política de control de calidad consistente son las herramientas esenciales para un uso apropiado de tales equipos
Temas Ejemplo de sistemas de fluoroscopia Componentes y parámetros del intensificador de imagen Intensificador de imagen y sistema de TV
Objetivo Familiarizarse con los componentes del sistema de fluoroscopia (diseño, parámetros técnicos que afectan a la calidad de la imagen fluoroscópica y Control de Calidad)
Parte 16.1: Optimización de la protección en fluoroscopia SubTema 1: Ejemplo de sistemas de fluoroscopia Material de entrenamiento del OIEA sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en radiología intervencionista
Se usa para ver movimiento de fluidos internos, estructuras El operador controla la activación del tubo y la posición sobre el paciente La primitiva fluoroscopia daba una imagen oscura en una pantalla fluorescente El médico se chamuscaba (con la radiación) en la cámara oscura Los sistemas modernos incluyen intensificador de imagen con presentación en pantalla de televisión y selección de dispositivos de registro Fluoroscopia: una operación de ver a través con movimiento
Rayos X trasmitidos a través del paciente Placa fotográfica sustituida por pantalla fluorescente Bajo la irradiación, la pantalla emite fluorescencia y da una imagen en tiempo real Visión directa de la pantalla en sistemas más viejos Hoy en día la pantalla es parte de un sistema intensificador de imagen Acoplado a una cámara de televisión El radiólogo puede ver imágenes en vivo en el monitor de TV; las imágenes pueden grabarse Fluoroscopia usada a menudo para observar el tracto digestivo Serie GI superior, papilla de bario Serie GI inferior, enema de bario Fluoroscopia
Fluoroscopia directa: obsoleta En exploraciones fluoroscópicas con equipos antiguos el radiólogo estaba detrás de la pantalla para ver la imagen, con lo que recibía mucha exposición, a pesar de tener una mampara protectora en el estativo, mandil plomado e incluso una gafas La fuente principal de exposición al personal NO era el paciente, sino el haz directo
Viejo equipamiento fluoroscópico (aún en uso en algunos países) Personal en el haz directo incluso sin protección
Evitar uso de fluoroscopia directa Directiva 97/43 Euratom Art 8.4. En el caso de la fluoroscopia, las exploraciones sin intensificador de imagen o técnicas equivalentes no están justificadas y deben, por tanto, prohibirse La fluoroscopia directa puede no cumplir con las BSS App.II.25 “… el funcionamiento de los equipos de radiodiagnóstico y fluoroscopia y de los de medicina nuclear debe evaluarse sobre la base de comparación con los niveles orientativos Fluoroscopia directa
Intensificador de imagen moderno basado en un sistema de fluoroscopia
(Gp:) Control automático brillo de presentación dosis de radiación exposición película (Gp:) Cronómetro (Gp:) Control de presentación
Componentes de un sistema fluoroscópico moderno
Diferentes sistemas de fluoroscopia Sistemas de control remoto – No requieren la presencia de especialistas médicos en la sala de rayos X Arcos móviles – principalmente usados en quirófanos.
Diferentes sistemas de fluoroscopia Sistemas para radiología intervencionista Requieren consideraciones específicas de seguridad. En radiología intervencionista el cirujano puede estar cerca del paciente durante el procedimiento.
Sistemas de fluoroscopia multipropósito Pueden usarse como sistemas de control remoto o como sistemas para realizar procedimientos intervencionistas sencillos
Parte 16.1: Optimización de la protección en fluoroscopia SubTema 2: Componentes y parámetros del intensificador de imagen Material de entrenamiento del OIEA sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en radiología intervencionista
El intensificador de imagen (I.I.) (Gp:) + (Gp:) I.I. pantalla de entrada (Gp:) I.I. pantalla de salida (Gp:) Fotocátodo (Gp:) Electrodo E1 (Gp:) Electrodo E3 (Gp:) Electrodo E2 (Gp:) Camino de los electrones
Sistemas de intensificadores de imagen
Componentes del intensificador de imagen Pantalla de entrada Conversión de rayos X incidentes en fotones luminosos (ICs) 1 fotón de rayos X crea ? 3,000 fotones de luz Fotocátodo Conversión de fotones de luz en electrones Solo de 10 a 20% de los fotones de luz se convierten en fotoelectrones Electrodos Focalización de electrones en la pantalla de salida Los electrodos producen la magnificación electrónica Pantalla de salida – conversión de electrones acelerados en fotones luminosos
Parámetros del intensificador de imagen (I) Coeficiente de conversión (Gx): relación de brillo en la pantalla de salida a la tasa de dosis en la pantalla de entrada [cd.m-2?Gys-1] Gx depende de la calidad del haz incidente (la publicación IEC 573 recomienda HVL de 7 ? 0.2 mm Al) Gx depende de: El potencial aplicado al tubo El diámetro (?) de la pantalla de entrada I.I. pantalla de entrada (?) de 22 cm ? Gx = 200 I.I. pantalla de entrada (?) de 16 cm ? Gx = 200 x (16/22)2 = 105 I.I. pantalla de entrada (?) de 11 cm ? Gx = 200 x (11/22)2 = 50
Parámetros del intensificador de imagen (II) Uniformidad de brillo: el brillo en la pantalla de entrada puede variar desde el centro del I.I. a la periferia Uniformidad = (Brillo(c) – Brillo(p)) x 100/Brillo(c) Distorsión geométrica: todos los intensificadores de imagen exhiben cierto grado de distorsión en almohada. Esto deriva de contaminación magnética del tubo de imagen o de la instalación del II en un entorno de fuerte campo magnético
Distorsión de la imagen
Parámetros del intensificador de imagen (III) Límite de resolución espacial: valor de la frecuencia espacial mayor que puede detectarse visualmente Suministra una medida sensible del estado de enfoque del sistema Se cita por el fabricante y se mide usualmente por métodos ópticos y bajo condiciones totalmente optimizadas. Este valor se correlaciona bien con el límite de alta frecuencia de la Función de Transferencia de Modulación (MTF) Puede evaluarse mediante el patrón de resolución de Hüttner, que debe contener varios ciclos en cada frecuencia a fin de simular la periodicidad
Medidores de pares de líneas
Medidores de pares de líneas Resolución buena Resolución pobre
Parámetros del intensificador de imagen (IV) Calidad de imagen global – contraste umbral – detección de detalles El proceso de dispersión de electrones, rayos X y luz en un I.I. puede dar lugar a una pérdida de contraste de detalle radiológico significativa. El grado de contraste de un I.I. se define por el diseño del tubo de imagen y de la óptica de acoplamiento. Son fuentes espúreas de pérdida de contraste: acumulación de polvo y suciedad sobre las distintas superficies ópticas reducción del nivel de vacío Degradación temporal (destrucción de la pantalla de fósforo) Son fuentes de ruido: Moteado cuántico Procesos de fotoconversión, granularidad de película, procesamiento de la película
Parámetros del intensificador de imagen (V) La calidad de imagen global puede evaluarse usando un objeto de prueba en umbral de detectabilidad de detalles de contraste adecuado, que incluya una serie de detalles metálicos en forma de discos con distintos diámetros y dé información sobre la trasmisión de rayos X Las fuentes de degradación de la imagen tales como pérdida de contraste, ruido y pérdida de agudeza limitan el número de detalles visibles. Si el funcionamiento se vigila regularmente usando el objeto de prueba, puede detectarse un deterioro repentino o gradual en la calidad de imagen como una reducción en el número de detalles de bajo contraste y/o pequeños.
Calidad de imagen global
Parte 16.1: Optimización de la protección en fluoroscopia SubTema 3: Intensificador de imagen y sistema de TV Material de entrenamiento del OIEA sobre Protección Radiológica en radiodiagnóstico y en radiología intervencionista
Intensificador de imagen – sistema de TV La imagen de la pantalla de salida puede transferirse a diferentes sistemas de presentación óptica: TV convencional 262,5 líneas impares y 262,5 líneas pares que generan un marco completo de 525 líneas (en USA) 625 líneas y 25 marcos completos; hasta 1000 líneas (en Europa) para impedir el parpadeo se usa muestreo entrelazado Cine Formato de película de 35 mm: desde 25 a 150 imágenes/s Fotografía Película en carrete de 105 mm: máx 6 imágenes/s película de 100 mm x 100 mm
Esquema general de la fluoroscopia (Gp:) VIDICON (Gp:) Película (Gp:) PM (Gp:) kV de referencia (Gp:) CONTROLADOR (Gp:) Tubo de rayos X (Gp:) kV
Modo cine (Gp:) VIDICON (Gp:) PELÍCULA (Gp:) PM (Gp:) CONTROLADOR (Gp:) Tubo de rayos X (Gp:) kV (Gp:) I2 (Gp:) Ref. (Gp:) I3 (Gp:) C1 (Gp:) I1 (Gp:) C2
Tipos de cámara de TV Cámara de TV VIDICON Mejora del contraste Mejora de la relación señal/ruido Alta persistencia de imagen Cámara de TV PLUMBICON (adecuada para Cardiología) Persistencia de imagen menor (seguimiento de movimientos de órganos) Nivel de ruido cuántico mayor Cámara de TV CCD (fluoroscopia digital) Las secuencias de películas de fluoroscopia digital tienen resolución limitada, ya que dependen de la cámara de TV (no mejor que unas 2 pl/mm) en un sistema de TV de 1000 líneas
Cámara de TV y señal de video (I) El fósforo de salida del intensificador de imagen está acoplado ópticamente a un sistema de cámara de televisión. Un par de lentes enfocan la imagen de salida sobre la superficie de entrada de la cámara de televisión. A menudo, se interpone entre las dos lentes un espejo divisor. El propósito es reflejar parte de la luz producida por el intensificador de imagen hacia una cámara de 100 mm o una de cine. Típicamente, el espejo refleja el 90% de la luz incidente y trasmite el 10% hacia la cámara de televisión.
Cámara de TV y señal de video (II) Los equipos de fluoroscopia antiguos tienen un sistema de televisión que usa un tubo cámara. El tubo cámara tiene un recubrimiento de vidrio que contiene una capa conductora delgada revistiendo interiormente la superficie del vidrio. En un tubo PLUMBICON, este material está hecho de óxido de plomo, mientras que en un tubo VIDICON se usa trisulfuro de antimonio.
Tubo de cámara fotoconductora (Gp:) Lente óptica de enfoque (Gp:) Input plate (Gp:) Bobinas de dirección (Gp:) Bobina de desviación (Gp:) Bobina de alineación (Gp:) Rejas aceleradoras (Gp:) Reja de control (Gp:) Haz de electrones (Gp:) señal de video (Gp:) Electrodo de señal (Gp:) Reja de campo (Gp:) Electrodo (Gp:) Cañón de electrones (Gp:) Iris (Gp:) Capa fotoconductora
Cámara de TV y señal de video (III) La superficie del fotoconductor se muestrea con un haz de electrones y la corriente que fluye se relaciona con la cantidad de luz que llega a la superficie de entrada de la cámara de televisión El haz de electrones de muestreo se produce desde un fotocátodo caliente. Los electrones se emiten en vacío y se aceleran a través del tubo de la cámara de TV, aplicando un voltaje. El haz de electrones se enfoca mediante un conjunto de bobinas de enfoque
Cámara de TV y señal de video (IV) Este haz de electrones de muestreo barre la superficie del tubo de la cámara de TV en una serie de líneas. Esto se consigue mediante una serie de bobinas externas, que se colocan en el exterior del tubo cámara. En un sistema de televisión típico, la imagen se forma de una conjunto de 625 líneas. En un primer barrido se muestrean las líneas impares, siguiendo después con las pares. Este tipo de imagen se llama entrelazado. El propósito al entrelazar es evitar parpadeo de la imagen en el monitor de TV, aumentando la frecuencia aparente de los marcos (50 medios marcos/segundo). En Europa, la frecuencia de imágenes es de 25 marcos por segundo.
Tipos diferentes de barrido Muestreo entrelazado Muestreo progresivo (Gp:) 12 (Gp:) 2 (Gp:) 14 (Gp:) 4 (Gp:) 16 (Gp:) 18 (Gp:) 6 (Gp:) 1 (Gp:) 8 (Gp:) 20 (Gp:) 13 (Gp:) 15 (Gp:) 17 (Gp:) 10 (Gp:) 11 (Gp:) 3 (Gp:) 21 (Gp:) 19 (Gp:) 5 (Gp:) 7 (Gp:) 9 (Gp:) 3 (Gp:) 5 (Gp:) 18 (Gp:) 16 (Gp:) 14 (Gp:) 12 (Gp:) 10 (Gp:) 8 (Gp:) 6 (Gp:) 4 (Gp:) 2 (Gp:) 7 (Gp:) 9 (Gp:) 11 (Gp:) 13 (Gp:) 15 (Gp:) 17 (Gp:) 1
625 líneas en 40 ms O sea, 25 marcos/s
Cámara de TV y señal de video (V) En la mayoría de las unidades de fluoroscopia, la resolución del sistema depende del número de líneas del sistema de televisión. Entonces, es posible mejorar la resolución en alto contraste aumentando el número de líneas de televisión. Algunos sistemas tienen 1000 líneas y se están desarrollando prototipos con 2000 líneas.
Cámara de TV y señal de video (VI) Muchos sistemas de fluoroscopia modernos usan cámaras de TV basadas en CCD (“charge-coupled devices”). La superficie frontal es un mosaico de detectores de los que se deriva la señal. La señal de video comprende un conjunto de pulsos repetitivos de sincronismo. Entre ellos hay una señal que se produce por la luz que llega a la superficie de la cámara. El voltaje de sincronismo se usa para disparar el sistema de TV para empezar el barrido a lo largo de una parrilla de líneas. Para disparar el sistema que inicia el nuevo muestreo del campo de TV se usa otro impulso de voltaje.
Estructura esquemática de un dispositivo de acoplamiento de carga (CCD)
Cámara de TV y señal de video (VII) Una serie de circuitos electrónicos mueven los haces de muestreo de la cámara de TV y monitor en sincronismo. Esto se consigue mediante los pulsos de voltaje de sincronismo. La corriente, que fluye por la acción del haz de muestreo al monitor de TV, guarda relación con la producida por los detectores en la cámara de TV. Consiguientemente, el brillo de una imagen en el monitor de TV es proporcional a la cantidad de luz que alcanza la posición correspondiente de la cámara de TV.
Muestreo de la imagen de TV (Gp:) SINCRO (Gp:) 12 µs (Gp:) INTENSIDAD DE LUZ (Gp:) MUESTREO (Gp:) 64 µs (Gp:) SEÑAL DE VIDEO (1 LÍNEA) (Gp:) 52 µs (Gp:) LÍNEA DE IMAGEN (Gp:) TIEMPO DE UNA LÍNEA (Gp:) SEÑAL DIGITALIZADA (Gp:) UNA LÍNEA (Gp:) IMAGEN 512 x 512 PÍXELES (Gp:) ANCHURA 512 (Gp:) ALTURA 512
Principio de la radiografía digital (Gp:) Reloj (Gp:) Memoria (Gp:) ADC (Gp:) I (Gp:) Iris (Gp:) t (Gp:) t (Gp:) SEÑAL ANALÓGICA (Gp:) SEÑAL DIGITAL
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Registro de la imagen digital En sistemas fluoroscópicos más nuevos, la grabación de película se cambia por un registro digital de la imagen. Las secuencias digitales se adquieren registrando una señal de video digitalizada y almacenándola en la memoria de un ordenador. Operación básica, barata. La calidad de imagen puede realzarse aplicando varias técnicas de procesado de imagen, incluyendo nivel de ventana, promediado de marcos y realce de bordes. Pero, la resolución espacial de las secuencias digitales es menor que la de las imágenes en película.
Es posible ajustar el brillo y el contraste del monitor de TV para mejorar la calidad de la imagen presentada. Esto puede realizarse usando un objeto de prueba adecuado o generador de un patrón electrónico. Cámara de TV y señal de video (VIII)
Resumen Se han explicado los componentes principales de la cadena de imagen de fluoroscopia y su función: Intensificador de imagen Sistema de imagen de TV asociado
Dónde encontrar más información Physics of diagnostic radiology, Curry et al, Lea & Febiger, 1990 Imaging systems in medical diagnostics, Krestel ed., Siemens, 1990 The physics of diagnostic imaging, Dowsett et al, Chapman & Hall, 1998