Formación de la imagen digital en radiología píxel matriz

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RAD IOLOGÍA DIGITAL INDIRECTA (CR): Principios de funcionamiento:


ciertos materiales cuando son expuestos por rad electromagn absorben energía que usan pa excitar sus e- y al volver al estado mas estable emiten la energía que han absorbido. Otros materiales no liberan toda la energía que absorben y mantienen una parte, no la pueden liberar sino reciben un determinado estímulo. Por ejemplo los fósforos fotoestimulables (se utilizan en CR) necesitan ser iluminados pa liberar en forma de luz también la energía que les queda. Al recibir el haz de Rx sus e- de capa de Valencia pasan a la de conducción. Al parar los Rx la mayoría de los e- vuelven a la capa de Valencia pero algunos se quedan entre ambas capas (en niveles energéticos intermedios). Pa salir de ahí hay que proporcionarles energía luminosa que usarán pa pasar a estados energéticos menores, emitiendo luz.

Obtención imagen digital:
Cuando los Rx inciden en el chasis, este contiene una imagen latente parecida a la de la placa radiográfica analógica. Se introduce el chasis en un equipo de lectura que saca la placa de fósforo con un sist de rodillos y se lee en líneas horizontales con una luz láser roja. Esta luz es la adecuada pa quel fósforo emita la energía que ha almacenado con la irradiación de Rx en forma de fotones de luz visible. Un cable de fibra óptica recoge la luz que emite la placa de fósforo y la lleva a un tubo fotomultiplicador que la convertirá en una señal eléctrica. Luego esta señal llega a un convertidor analógico-
digital y se transforma en números (señal digital). El tamaño del píxel dependerá del barrido del láser, cuanto mas fino sea mayor resolución habrá, puesto que dará más puntos. Cuando ya se tiene la imagen la placa se recicla borrando la info residual que haya quedao en la placa, esto se hace con un barrido de un haz de luz intensa que puede vaciar las trampas electrónicas.

Procesamiento imagen


Se busca la zona de la placa de fósforo que haya recibido radiación después de atravesar el paciente, esto se hace con un histograma. Analizando el histograma se sabe que partes de la plaza han recibido radiación directa y no son útiles o cuales quedan fuera de los colimadores. Después de extraer la señal útil se puede mejorar la calidad de la imagen aplicando algoritmos y se le da a cada píxel un valor de densidad. Cada fabricante tiene sus algoritmos y curvas pa cada exploración.

Ventajas


1

Permite digitalizar los sists convencionales simplemente cambiando los chasis placa-pantalla por otros con una lámina de fósforo fotoestimulable. Solo hay que cambiar los equipos de lectura de las imágenes pero no es mucho gasto. 2- Permiten obtener imágenes con dosis menores de rad que las convencionales. Aunque la eficacia del P fotoestimulable no es mayor que la de los sists convencionales. 3- Se reduce la repetición de exploraciones, no puede haber sobre/subexposición porque el rango dinámico de los sists es muy amplio. 4- Se reduce el consumo de pelis porque las imágenes digitales no hay porqué imprimirlas, lo que supone un ahorro. 5- Calidad de imagen obtenida es buena aunque no es igual que la de los convencionales y los equipos deben estar bien ajustados. 6- La imagen digital admite muchas posibilidades de archivo, visualización, transición, etc

Limitaciones


1- Se pueden hacer láseres muy finos que darán píxeles muy pequeños, pero entonces los archivos de las imágenes serían muy grandes y ocuparían mucho por lo que sería un problema. 2- Capacidad limitada pa obtener imágenes buenas de estructuras muy pequeñas. El tamaño del haz de láser determina el tamaño del píxel y limita la resolución espacial. 3- Al reducir el tamaño del píxel disminuye la señal neta que llega a cada píxel lo cual puede incrementar el ruido y afectar a la resolución de contraste.
Con la degradación de los fósforos fotoestimulables por su uso aparecen artefactos, también pueden aparecer por desajustes en el sist de lectura


RADIOLOGÍA DIGITAL DIRECTA (DR)


SIST BASADOS EN SENSORES CCD:


consiste en un circuito integrado que tiene en una cara una matriz de elementos sensibles a la luz visible. Los fotones de luz visible interaccionan con un elemento del sensor y este actúa como un condensador eléctrico (almacena e-). Después se produce una lectura de la carga que se ha almacenado en cada elemento y se convierten a valores digitales, originando así la imagen. Se mide la carga almacenada de uno de los elementos que está en el extremo de de la última fila, una vez hecho pasa la carga del elemento que está al lado de este y así sucesivamente. Delante de cada sensor hay una placa intensificadora que hace de conversor fotónico, cuando el fotón de Rx llega a la placa emite fotones de luz visible que interaccionan con los elementos sensibles. Se usa por ejemplo pa biopsias en mamografía.

SIST BASADOS EN DETECTORES DE PANEL PLANO (FPD):


utilizan la tecnología de matriz activa: deposición de susts semiconductoras en áreas extensas de un sustrato, por ejemplo las pantallas de ordenador TFT. Permiten obtener imágenes digitales en pocos segundos sin usar chasis, el detector recibe los Rx y genera una secuencia de datos numéricos y los transfiere al ordenador, donde se formará la imagen digital. Los detectores de panel plano recogen la info del disparo mediante la matriz activa, la digitalizan y el ordenador la almacena. Hay dos sists:

Detectores de Se

O de detección directa, convierte directamente los fotones de Rx en carga eléctrica y luego la matriz activa la transforma en un nº en el proceso de descarga. -

Detectores de Si:

o indirecta, convierten los fotones de Rx en fotones de luz y estos en carga eléctrica

Detectores de Se:


formados por una capa de Se amorfo, al absorber la energía de los Rx aparecen parejas de cargas + y -. Si se establece un campo eléctrico entre las partes frontal y posterior de la capa de Se las cargas se pueden almacenar en cada píxel. Debido a su constitución la carga almacenada puede ser leída inmediatamente, por lo que la imagen será mas nítida y con mas resolución espacial. Limitaciones: cierta remanencia de la imagen adquirida en el detector debido a las cargas eléctricas residuales que permanecen en él después de haber sido leído. Por lo que no son buenos pa imágenes en mvm.

Detectores de Si:


utilizan una lámina de CsI, sales de tierras raras o materiales parecidos que emiten luz cuando absorben Rx. Un fotodiodo de Si amorfo en cada elemento de la matriz activa transforma la luz en cargas electicas. Las cargas se almacenan en el condensador de cada píxel hasta que empieza la lectura al finalizar el disparo de Rx. Limitaciones: los fotones de luz pueden dar lugar a fenómenos de difusión lateral que limira la resolución espacial de la imagen. Algunos fabricantes utilizan paneles estructurados en columnas pequeñas pa eliminar esto. Ventajas: alta eficiencia pa transformar los Rx y buena adaptación pa obtener imágenes dinámicas , no hay remanencia de la imagen como en los de Se.

Ventajas paneles planos: -


No utilizan chasis, se incrementa el rendimiento y se reducen los tiempos muertos. - Al no usar pelis se reducen los costes - Producen una imagen inmediata - Obtención de imágenes digitales con las ventajas que conllevan y la optimización de los procesos de adquisición, distribución, archivo etc - Calidad de imagen muy buena, mejor resolución de contraste que la convencional - Como los detectores son muy eficientes se reducen la dosis a los pacientes.

Limitaciones paneles planos


-Cuestan mucho y debido a su degradación hay que ver si son rentables o no - Pueden originar artefactos específicos del panel como la aparición de elementos fuera de la matriz o la remanencia de la imagen, problemas en la calibración. - La matriz no se puede construir con elementos muy pequeños por motivos técnicos y por el espacio necesario pa la electrónica, por lo que se pierde resolución espacial.

CALIDAD DE LA IMAGEN


Los sists digitales separan los elementos necesarios pa la adquisición de datos pa su almacenamiento y pa la visualización de las imágenes. Esto permite optimizar el funcionamientos de cada parte pa mejorar las imágenes

Resolución espacial


Capacidad del sist pa representar detalles finos en la imagen. Depende del contraste de las estructuras, se suele representa mediante una función de transferencia de modulación (MTF) que asigna a cada frecuencia espacial una resolución de contraste entre imagen y objeto original. En el sist convencional la MTF se reduce progresivamente pero en la digital a partir de una determinada frecuencia cae mucho, esa frecuencia tiene que ver con la del láser o la matriz del panel plano, pero hasta alcanzar esa frecuencia su valor es mas alto por lo quel sist digital tiene un mejor rendimiento.

Contraste:


capacidad pa distinguir estructuras que atenúan de forma parecida los Rx, se expresa como el porcentaje de contraste que se puede diferenciar en la imagen. -En los sists convencionales está determinado por la técnica empleada, la peli seleccionada y su proceso de revelado. Una vez revelada no se puede mejorar el contraste. - En los sists digitales hay microcontrastes continuos en el intervalo de niveles de expos que se debe a la linealidad del detector

Ruido


Siempre hay variaciones aleatorias de la intensidad al producir una imagen, debido a la variación estadística del nº de fotones que llegan al detector y de las características de este. -En los sists convencionales está asociado a las características de la pantalla de refuerzo, la peli y el proceso de revelado. -En los sists digitales al tener una latitud mas alta el ruido está asociadoa la intensidad de la señal y al sist de imagen. Por lo que se pueden utilizar dosis de rad muy bajas aumentando mucho el ruido.

Eficacia de detección cuántica (DQE):


cuanto mayor sea el ruido más difícil será obtener un buen contraste, y si se reduce el contraste esto afecta a la resolución espacial. La DQE es una medida de la eficiencia de un sist pa recoger la info que contiene el haz de Rx incidente. Depende de la frecuencia espacial de la info y de la intensidad de la señal, por lo que de la dosis también. Este parámetro se usa pa comparar las características de la radiología digital y convencional, se puede ver gráficamente. La relación señal ruido depende también de la dosis utilizada lo cual permite en los sists digitales mejorar la imagen, aumentando la dosis y reduciendo el ruido. En los convencionales la latitud de la peli impediría aumentar las exposiciones.

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