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IFGW-UNICAMP
M. A. B.Rodríguez
Introdução Física da Radiología-F852. Aulas Cap. 6.
Mário Antônio Bernal Rodríguez 1
1Departamento de Física Aplicada-DFAUniversidade Estadual de Campinas-UNICAMP Local-DFA 68
email: [email protected] pessoal: www.ifi.unicamp.br\ ∼mabernal
Livro de texto fonte: J. T. Bushberg et al. The essential physics of medicalimaging.
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Introdução
Resumo
1 Radiografia convencionalFormação da imagemPrincípios geométricosO ecrãSistema tela-película
2 Película radiográfica
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Introdução
Resumo
1 Radiografia convencionalFormação da imagemPrincípios geométricosO ecrãSistema tela-película
2 Película radiográfica
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Resumo
1 Radiografia convencionalFormação da imagemPrincípios geométricosO ecrãSistema tela-película
2 Película radiográfica
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Princípios de formação daimagem
Configuração Formação daimagem
• Imagem detransmisão
• Raios divergentes• Imagem
magnificada• Imagem baseada
na atenuaçãodiferencial dosraios-X pelostecidos
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Resumo
1 Radiografia convencionalFormação da imagemPrincípios geométricosO ecrãSistema tela-película
2 Película radiográfica
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Geometria
Configuração
Relaçõesgeométricas
• aA = b
B = cC = h
H
• dD = e
E = fF = g
G
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Geometria
Configuração Magnificação epenumbra
• Magnificação:IO = SID
SOD
• Penumbra: f = F OIDSOD
= F SID−SODSOD
= F ( SIDSOD − 1)
= F (M − 1)• A penumbra afeta à
resolução espacial(blurring )
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Resumo
1 Radiografia convencionalFormação da imagemPrincípios geométricosO ecrãSistema tela-película
2 Película radiográfica
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Diagrama do ecrã
O ecrã
Características
• Contém a placaradiosensível
• Tem dois telasintensificadoras
• Vedado à luz• Tem resistência
mecânica paramanter a placa plana
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Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Resumo
1 Radiografia convencionalFormação da imagemPrincípios geométricosO ecrãSistema tela-película
2 Película radiográfica
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Tela intensificadora
Fotografia microscópica
Características
• Produze luz visível ouultravioleta para aumentar asensibilidade da películaradiográfica
• Base plástica com camadacintilante
• Materiais cintilantes: Gd2O2S,LOBr ), CsI, CaWO4..
• Camada de fósforo: ∼ 60mg/cm2 (radiografia), ∼ 30mg/cm2 (mamografia)
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Tela intensificadora
Características
• Eficiência intrínseca: fração de energia de raios-Xconvertida em luz.CaWO4, 5%Gd2O2S : Tb, 15 %. Produz luz verde (λ=545 nm,hν=2.7 eV). Se absorver 1 fóton de 50 keV, 50 000eVx0.15=7 500 eV são convertidos a luz,7 500/2.7=2 800 fótons "visíveis"por cada fóton deraios-X. Só 200-1000 fótons chegam à emulsão.
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Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Tela intensificadora
Eficiência quântica dedeteção
Definição
• Eficiência quântica dedetecção: fração de fótons deraios-X que interagem com atela intensificadora
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Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Tela intensificadora
Eficiência quântica dedetecção Características
• Depende do espectro deraios-X
• O Gd tem a camada K com50.3 keV
• Os fótons característicosproduzidos depois de umefeito fotoelétrico podem serreabsorvidos em camadasmais externas
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Tela intensificadora
Eficiência de absorção deenergia Definição
• Eficiência de absorção deenergia: fração da energia defótons que incide na tela que éabsorvida por esta
• A perda de fótonscaracterísticos emitidos pelatela pode contrapesar a altaeficiência quântica
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Tela intensificadora
Efeito da largura da telaCaracterísticas
• Telas mais largas têmmaior eficiência quânticamais reduzem aresolução espacial(blurring)
• O uso de duas telasmais finas diminui o(blurring)
• Uma só camada éusada na mamografia(grande resoluçãoespacial)
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Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Tela intensificadora
Outros efeitosCaracterísticas
• Efeito de cross over ouprint throguh: Ocorrequando a luz atravessaa película radiográfica,aumentando o blurring.Isto é evitado usandoemulsões com grãosplanos.
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Sistema tela-película
Eficiência de conversão
• Caracteriza a combinação tela intensificadora-películaradiográfica. Define-se como a fração da energia deraios-X absorvida pela tela intensificadora quefinalmente é absorvida na emulsão da películaradiográfica.
• Depende da eficiência intrínseca, da propagação daluz pela tela e da capacidade da emulsão paraabsorver luz com esse comprimento de onda.
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Tela intensificadora
Propriedades ópticas da tela
Tela
• A: Muito transparente.Aumenta eficiência deconversão mas tambémaumenta o blurring
• B: Absorvente. Diminuio blurring mas tambémdiminui a eficiência deconversão.
• C: Reflexiva: Aumenta aeficiência de conversãomas também o blurring
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Sistema tela-película
Factor de intensificação • Eficiência global: eficiência deabsorção multiplicada poreficiência de conversão.
• Tela com 120 mg/cm2 deGd2O2S, irradiada com raios-Xde 80 kVp, detecta 29.5% daenergia dos fótons. Uma películaradiográfica só detecta 0.65%.
• Factor de intensificação: razãoda energia absorvida por telacom 120 mg/cm2 e a absorvidapor película com 0.8 mg/cm2 deAgBr
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Sistema tela-película
Vantagens da tela intensificadora
• Diminui a dose absorvida no paciente• Demanda menor capacidade de geração de raios-X
(menores requerimentos de potência elétrica,capacidade de esfriamento, reduz custos, etc.)
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Película radiográfica
Propriedades
• Lâmina de polímero coberta com uma o duascamadas de um material radiosensível
• Material radiosensível: Ioduro de Prata (AgI)• Depois de irradiada, deve ser revelada para fixar a sal
convertida pela radiação• A imagem radiográfica fica em tons de cinza
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Película radiográfica
Microfotografia eletrônica dos grãos• A. Grãos tipo T.
Vista superior
• B, Grãos tipo T.Vista de um corte
• C. Grãos cúbicos.Vista superior
• C. Grãos cúbicos.Vista de um corte
• Os grãos estãosubmersos em umacamada de gelatina
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Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Película radiográfica
Camadas de emulsão
• Película com uma camada: 0.6-0.7 mg/cm2. Menossensíveis, maior resolução espacial
• Película com duas camadas: 0.8 mg/cm2 em total.Mais sensíveis, menor resolução espacial
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Densidade óptica
Definições
• Transmitância da película:T = I
I0, fração de luz que deixa passar
• Desidade óptica:OD = − log10 T = log10
1T = I0
I , escala logarítmica
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Densidade óptica
Valores importantes
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Densidade óptica
Curva Hurter-Driffield
Curva
• Caracteriza a respostada película à radiação(OD.vs.log(Exp))
• Tem uma parte centrallinear
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Densidade óptica
Curva Hurter-Driffield
Curva
• Gradiente médio:GM = OD2−OD1
log10(E2)−log10(E1)
• OD1=0.25+base+fog
• OD2=2.0+base+fog
• GM≈2.5-3.5
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Densidade óptica
Curvas de contraste
O contraste pode ser quantificado mediante ogradiente local da curva de resposta.Distribuições de grãos mais homogéneosmelhoran o contraste
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Densidade óptica
Velocidade da película
Sensibilidade ouvelocidade
• Exposição necessáriapara obter uma DOdeterminada.
• Definição: Exposiçãorequerida para chegar aDO=1.0+base+fog
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Densidade óptica
Rango útilLatitude ou rangodinâmico
• Definição: Intervalo deexposição definido poros valores limites de DOaceitáveis.
• Maior contraste reduz orango útil de DO.
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Acoplamento ótico tela-film
Aspectos físicos
• A película radiográfica tem que absorver fótonsemitidos pela tela mas a absorção depende docomprimento de onda da luz emitida pela tela.
• O CaWO4 emite luz azul, a qual é bem absorvida peloAgI.
• O Gd2SO2 emite luz verde, então o AgI dever serdopada com outro material.
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Densidade óptica
Falha da Lei de reciprocidade
Lei de reciprocidade
• A DO não depende dataxa de exposição.
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Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Contraste e dose
• Durante cada estudo, os parâmetros devem serajustados para obter o melhor contraste.
• Baixo kVp melhora o contraste mas o mAs deve seraumentado para obter uma apropriada DO
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Princípiosgeométricos
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Contraste e dose
Dose de entrada
• Quanto menor é o kVpmaior é a dose naentrada do campo sobreo paciente
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Princípiosgeométricos
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Películaradiográfica
Contraste e dose
Dependência do kVp
• Feixe com maior kVppenetra mais, reduzindoa dose mas diminuindoo contraste devido aaumento do efeitoCompton
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Princípiosgeométricos
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Películaradiográfica
Radiação dispersada
Dispersão
Efeitos
• Por acima de 26 keV, oefeito Compton superaao fotoelétrico no tecido,produzindo muitaradiação dispersada
• Reduz o contraste
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Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Radiação dispersada
Razão S/PDefinição
• Razão entre asexposições produzidaspor radiação dispersadae primária
• Depende do tamanho docampo, espessura dopaciente e kVp
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Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Radiação dispersada
Razão S/P e contraste Como afeita o contraste?
• Contraste semdispersão : C0 = A−B
A• Na figura os pontos A e
B têm 50 % decontraste, semdispersão
• Contraste comdispersão: C = C0
11+S/P
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Radiação dispersada
Grade antidispersão
Como funciona?
• É uma espécie decolimador
• Evita o passo de fótonsdispersado
• Deixa passar os fótonsprimários
• Diminui a exposição naplaca
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Radiação dispersada
Grade antidispersão. Disenho
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Radiação dispersada
Parâmetros da grade
• Razão da grade: espessura/altura das ranhuras• Comprimento focal: distância onde se intersetam as
prolongações imaginárias das ranhuras (100-183 cm)• Freqüência da grade: número de ranhuras por
unidade de comprimento• Material dos inter-espaços: pode ser alumínio ou fibra
de carbono... Dá soporte mecânico à grade.
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Radiação dispersada
Bucky factor
Definição
• Razão entre asexposições na entradado campo sobre opaciente com e sem agrade
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Radiação dispersada
Outros parâmetros da grade
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Capítulo 6Formação daimagem
Princípiosgeométricos
O ecrã
Sistematela-película
Películaradiográfica
Radiação dispersada
Brecha de ar
Como funciona?
• O uso de uma brecha dear entre o paciente e aplaca permite quemenor quantidade deradiação dispersadachegue na placa
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