Padova Basi di radiologia TSRM GIACOMIN Daniela U.O.S. RAD. ORTOPEDIA

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1 Padova Basi di radiologia TSRM GIACOMIN Daniela U.O.S. RAD. ORTOPEDIA UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PADOVA

2 Argomenti Onde elettromagnetiche Raggi X Produzione Raggi X Formazione delle immagini radiografiche Griglie Tubi IB CR DR Terminologie

3 Terminologia Lunghezza d onda Frequenza Numero atomico Anodo Catodo Differenza di potenziale (ddp) Fuoco Film I.P.- F.P.

4 Onde elettromagnetiche Lunghezza d onda La lunghezza d'onda è la distanza tra due massimi o due minimi di una funzione periodica, in questo caso una sinusoide Frequenza Numero di eventi che nel tempo si ripetono identici o quasi identici nell unità di tempo

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6 Unità espresse in Angstrom; Radiodiagnosti ca da 0,1 a 0,3.

7 In un'onda elettromagnetica tra lunghezza d'onda e frequenza esiste un rapporto di proporzionalità inversa perché il prodotto tra la frequenza di un'onda elettromagnetica e la sua lunghezza d'onda è uguale al valore della velocità della luce

8 Rapporto inversamente proporzionale

9 Le sostanze interagiscono con i raggi x in misura diversa a seconda dell energia, dello Z(n atomico) e della densità del mezzo attraversato..l interazione può riguardare l intero atomo(diffusione ed effetto fotoelettrico),un singolo elettrone(effetto Compton) oppure il nucleo(produzione di coppie)

10 Modi d interazione dei raggi X con la materia in relazione alla loro energia DIFFUSIONE: si verifica con fotoni ad energia inferiore ai 10 kev,il fotone incidente varia soltanto la direzione del moto senza variare il suo contenuto energetico.

11 Interazione dei fotoni con la materia Effetto fotoelettrico: tutta l energia del fotone incidente viene trasferita ad un elettrone delle orbite interne che viene espulso ed acquista una energia cinetica pari alla differenza energetica tra il fotone incidente e l energia di legame. Si verifica con energie inferiori ai 70 kev.

12 Interazione dei fotoni con la materia Effetto Compton: rappresenta l effetto più importante nell ambito della Radioterapia. Il fotone incidente urta elasticamente contro un elettrone delle orbite esterne, cedendogli una parte dell energia e deviando la propria traiettoria; l energia acquisita dall elettrone provoca l espulsione dello stesso dall atomo. Si verifica oltre i 70kev.

13 Interazione dei fotoni con la materia Produzione di coppie: Si verifica con fotoni di energia uguale o superiore a 1,02 MeV che vanno a collidere con il nucleo degli atomi dando origine,dopo la sua annichilazione, a due elettroni uno negativo e l altro positivo chiamato positrone

14 I raggi X si generano ogni qualvolta elettroni accelerati, incontrando un ostacolo, vanno incontro ad una brusca decelerazione RADIAZIONE DI FRENAMENTO

15 INDEBOLIMENTO QUADRATICO DELL INTENSITA Raddoppiando la distanza l intensità (I) del fascio di raggi X decresce di un fattore 4 : I2=I1(D1/D2)2 I2 = intensità del fascio alla distanza D2 I1 = intensità del fascio alla distanza D1 Indipendentemente dalla materia attraversata.

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18 Produzione dei raggi X Due sono i meccanismi di produzione dei raggi X: Frenamento: radiazione di frenamento o bremsstrahlung, circa l 80% Transizione atomica: radiazione caratteristica, circa 20%(effetto fotoelettrico) Gli elettroni prodotti dal catodo vengono accelerati verso l anodo (tipicamente di tungsteno o di molibdeno) da una ddp (kv o kvp). La corrente di elettroni nel tubo è misurata in ma. Gli elettroni colpiscono l anodo e rilasciano la loro energia producendo calore e raggi X (circa l 1% dell energia ceduta viene trasformata in RX).

19 Tubo raggix Ampolla di vetro a vuoto molto spinto in cui sono contenuti due elettrodi Anodo + Catodo Tra i due vi è differenza di potenziale in corrente continua L unità di misura della differenza di potenziale è il kv

20 Catodo Elettrodo negativo Costituito da involucro di metallo in nichel o in ferro nichelato L involucro contiene uno o due filamenti di tungsteno Per effetto termoelettronico si producono elettroni dal o dai filamento/i di tungsteno

21 Anodo Produce raggi X Gestisce il calore generato dall interazione con gli elettroni provenienti dal catodo (anodo rotante) Costituito da una lega di tungsteno (90%) e Renio (10%) evita craterizzazione e dissipa facilmente il calore Costituito da Molibdeno o graffite Ha una inclinazione che determina l angolo anodico L erogazione necessita di una preparazione il pre-scatto radiografico il cosiddetto lancio dell anodo : consente,al filamento di portarsi a temperatura e all anodo di raggiungere la giusta velocità di rotazione.

22 Tubo raggix

23 Tubo raggix

24 Tubo Radiogeno + Anodo Fuoco termico Filamento catodico -

25 Esempi di Tubo Radiogeno

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29 Raggi X Proprietà dei raggi X: Si propagano con decorso rettilineo alla velocità di Km/s; penetrano nella materia tanto più in profondità quanto è più elevata la loro frequenza ; subiscono una attenuazione, nella materia, correlata allo spessore, alla densità ed al numero atomico; nel loro decorso producono ionizzazioni ed eccitazioni della materia; Determinano fenomeni di fluorescenza (luminescenza provocata dai raggix)di alcuni materiali;

30 Attenuazione dei Raggi X

31 Caratteristiche del fascio radiogeno L intensità di un fascio è proporzionale al numero di elettroni liberati dal filamento catodico e quindi dipendente dalla corrente di accensione. Viene misurata in ma. - Per variare la quantità dei fotoni X bisogna variare la corrente che alimenta la spiralina catodica; - incrementando la T ( C) del filamento è possibile ottenere una maggiore quantità di raggi X.

32 Caratteristiche del fascio radiogeno Qualità di un fascio dipende dall energia degli elettroni prodotti dal filamento. Dipende dalla differenza di potenziale applicata agli elettrodi del tubo. Viene misurata in kev. - Per variare la qualità dei fotoni X emessi dal tubo radiogeno basta agire sulla differenza di potenziale acceleratrice; - a maggiore d.d.p. corrispondono raggi X più energetici, cioè più penetranti.

33 Caratteristiche del fascio radiogeno Kev (chiloelettronvolt): Per modulare la ddp e quindi la qualità del fascio di fotoni X prodotti ma (milliampere): Per modificare la quantità degli elettroni prodotti dal catodo e di conseguenza la quantità dei fotoni X prodotti

34 Angolo anodico Dimensione della macchia focale è direttamente proporzionale all angolo anodico Mantenendo costante la dimensione del fuoco elettronico

35 FUOCO Parte della superficie dell anodo colpita dal fascio elettronico proveniente dal catodo. Si determinano tre fuochi: Elettronico Termico Ottico

36 Fuoco elettronico Sezione del fascio elettronico sulla superficie dell anodo; Dipende dalla forma e dalla posizione del filamento.

37 Fuoco Termico Fuoco termico o macchia focale vera: Parte dell anodo colpita dal fascio elettronico

38 Fuoco Ottico Fuoco ottico o Fuoco o macchia focale apparente: Proiezione ortogonale del fuoco elettronico vista sull asse centrale del fascio radiante.

39 Tubo Radiogeno + Anodo Fuoco termico Filamento catodico -

40 Due requisiti del fuoco in contraddizione tra loro Dimensione più piccola possibile per maggior nitidezza dell immagine (no sfuocature geometriche); Superficie abbastanza estesa da supportare potenza elevata per produrre raggi X potenti e durata di esposizione breve (no sfuocature da movimento)

41 Fuoco o macchia focale apparente Idealmente il fuoco dovrebbe essere puntiforme per evitare le sfuocature geometriche. In generale le dimensioni del fuoco vanno da 0,3x0,3 mm a 2x2 mm. In mammografia è possibile che la macchia focale scenda sotto il limite dei 0,3 mm. La presenza di due nicchie focalizzatrici con due filamenti catodici separati determina la presenza di due fuochi uno grande per le elevate potenze e uno piccolo per quelle più basse.

42 Per filtrazione inerente o propria si intende la filtrazione prodotta da tutti quei materiali attraverso i quali il fascio X passa prima di uscire dal complesso tubo-guaina. Per i tubi da Roentgen diagnostica è espressa in mmal per una data tensione di funzionamento. Per motivi di radioprotezione nei confronti del paziente e per una migliore qualità dell immagine radiografica viene disposto un filtro di Al (alluminio) davanti all uscita dei Raggi X. Filtrazione inerente

43 Tipi di tubi radiogeni Tubi ad anodo fisso (non più prodotti) Tubi ad anodo rotante Tubi utilizzati in mammografia Tubi per apparecchi portatili Tubi radiogeni per TAC

44 Tubi anodo rotante

45 Tubi utilizzati in mammografia Anodo rotante lega molibdeno rodio con filtri al molibdeno rodio o alluminio e finestra in berillio Due piste anodiche (doppio target) in base a intensità fotonica da erogare. Con macchie focali ultrafini(maggior nitidezza dell immagine)

46 Tubi per apparecchi portatili Generatori ad alta frequenza che permettono di avere alte tensioni livellate e costanti necessarie per le indagini da eseguire a letto con brevissime esposizioni (msec).

47 Tubi radiogeni in TAC Devono essere in grado di assorbire grandi quantità di energia e di dissiparne rapidamente il calore risultante. I valori di tensione utilizzati vanno da 80 a 140kv. Necessita del miglior compromesso tra la dose al paziente, miglior immagine diagnostica ed elevata energia raggi X.

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49 Formazione dell immagine radiografica Una corretta diagnosi radiologica necessita di una accurata tecnica di esecuzione dell indagine. TSRM (Tecnico Sanitario di Radiologia Medica) 1. Conoscenza caratteristiche raggi X. 2. Conoscenza della geometria del fascio. 3. Conoscenza attenuazione del fascio radiante. 4. Conoscenza delle apparecchiature a disposizione. 5.Etica e Deontologia Professionale (legge 187/2000).

50 Immagine radiografica Geometria del fascio Il fascio di raggi X generato dal tubo radiogeno ed utilizzato ai fini diagnostici può essere schematicamente rappresentato come un cono con apice puntiforme (fuoco) in corrispondenza dell anodo e con base in corrispondenza dell oggetto in esame.

51 Geometria del fascio radiante Ingrandimento Deformazione sfumatura Rapporti di distanza tra FUOCOOGGETTORILEVATORE

52 Radiografia Geometria del fascio: oggetto; fuoco; pellicola. Posizione dell oggetto La diversa distanza del fuoco e dell oggetto dal sistema rilevatore condiziona il fenomeno dell ingrandimento. Per mantenere la giusta proporzione dell oggetto, la distanza del fuoco dal rilevatore è, per convenzione, di 1metro circa.

53 Radiografia Geometria del fascio: oggetto; fuoco; pellicola. Posizione del fuoco

54 Deformazione dell oggetto Raggio centrale o principale (RC): viene definito il raggio ideale che si trova al centro del fascio radiante. La diversa incidenza del RC con il piano sensibile può portare a una deformazione dell oggetto in esame: Raggio centrale perpendicolare (lavoro a tubo dritto) = nessuna deformazione Raggio centrale obliquo (proiezioni sproiettate o decentrate ) = effetto deformante con ingrandimento

55 Sfumatura 1) 2) 3) Si intende la minor nitidezza di tutti i particolari che costituiscono l immagine radiografica. 3 tipi di sfumature: Geometrica; da radiazione secondarie o diffusa (RD); Non perfetta immobilità del pz.

56 1) Sfumatura geometrica Dipende dalle dimensioni della macchia focale vera. Macchia focale ideale puntiforme NON da origine al fenomeno di PENOMBRA Macchia focale non puntiforme (reale delle apparecchiature) da origine al fenomeno della PENOMBRA Penombra ha dimensioni proporzionali a quelle della macchia focale.

57 1)Sfumatura geometrica Il fuoco dei tubi radiogeni non è puntiforme,di conseguenza il fenomeno di proiezione dell'ombra avviene con una geometria del tipo indicato in Fig., nella quale si può notare una zona centrale d'ombra,compresa tra le tangenti esterne comuni al fuoco F e all'oggetto O, e una zona di "penombra",compresa tra le tangenti esterne ed interne comuni al fuoco F e all'oggetto O.

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59 2) Sfumatura da radiazione diffusa Si ha per effetto dell interazione tra radiazione primaria e materia. Le radiazioni diffuse, hanno energia minore rispetto al fascio primario, producono una sfumatura proporzionale allo spessore e alla densità del corpo in esame. Per ridurre l effetto della sfumatura da radiazioni diffuse si utilizzano le griglie!!..;)

60 3) Sfumatura da non perfetta immobilità del pz I movimenti volontari dei soggetti possono essere ridotti al minimo,utilizzando tutta una serie di accessori atti a immobilizzarlo. Tra questi accessori i più comuni ed efficaci sono le fasce di compressione (Fig.H ), i fissa testa e i sacchetti di sabbia.

61 Per avere una idea reale sulle caratteristiche dell oggetto in esame è necessario eseguire almeno due proiezioni ortogonali tra loro.

62 Radiazione primaria Per radiazione primaria o fascio diretto si intende il fascio emergente dal tubo rx Durante esecuzione di un indagine rx il fascio radiante: emerge dalla struttura in esame senza perdita di energia Interagisce, si arresta, cede energia alla materia per effetto Compton dà origine a radiazione diffusa che emerge dalla struttura in esame, ma non da informazioni sulla stessa; devia dalla sua traiettoria senza comunque dare informazioni sulla struttura in esame, creando rad diffuse.

63 Radiazione secondaria Le rad. secondarie di qualunque natura siano, poiché si sovrappongono a quelle che contengono informazioni, creano un peggioramento dell immagine radiografica diminuendone il contrasto e la risoluzione. Accorgimenti operativi e dotazioni strumentali diminuiscono la RD: 1. collimare il fascio diretto con i diaframmi(rettangolari o iride); 2. AIR GAP interposizione di un cuscino d aria tra soggetto e rivelatore; 3. compressione,riducendo lo spessore meno rad diffuse; 4. utilizzo delle griglie antidiffusione.

64 1. Collimazione del fasio rx

65 3. Compressori Questi accessori sono sostanzialmente delle calotte rigide di materiale plastico radiotrasparente a forma rotonda o rettangolare (Fig.E), che generalmente vengono usati per esami dell'apparato digerente e in mammografia.

66 4. Griglie Sono costituite da sottili lamelle di piombo intervallate da materiale radiotrasparente. Possono essere : Griglie fisse Griglie mobili o Potter Bucky

67 4.1) Griglie fisse lamine parallele 2. lamine focalizzate convergenti o griglia fissa ognuna di esse deve essere utilizzata rispettandone le caratteristiche che sono indicate dalla casa costruttrice. 3. lamine crociate 1.

68 Griglie Fisse A lamine parallele Conservano nel loro decorso eguale distanza sia in altezza che in lunghezza.

69 Griglie Fisse A lamine focalizzate o convergenti Le lamine convergono nel senso della loro altezza Culmine della loro convergenza è il fuoco (distanza indicata dalla ditta costruttrice). NB: distanza fuoco rilevatore!!

70 GRIGLIA CROCIATA Sono costituite da due griglie lineari sovrapposte in modo che le loro lamelle si trovino in posizione crociata tra di loro.possono essere di tipo focalizzato o parallelo,esse assicurano una funzione più selettiva nei confronti della RD,richiedendo però una maggiore attenzione nel loro utilizzo distanza e centratura.

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72 4.2) Griglie mobili o Potter Bucky Sono griglie a lamine parallele dotate di un meccanismo tale da rendere il loro movimento solidale con l arrivo della radiazione emergente dal fuoco. Il movimento è di tipo trasversale rispetto l andamento delle lamelle e porta alla cancellazione delle stesse; Sono poste fra cassetto porta rilevatore e tavolo trocoscopico.

73 Ratio o rapporto di griglia Rapporto tra altezza delle lamelle (h) e la distanza tra due di esse adiacenti (d). ratio=h/d Tanto più piccolo è il valore di d tanto più la ratio è elevata (maggior efficienza della griglia, aumento dell esposizione) tanto più grande è il loro valore di d tanto meno elevata è la ratio della griglia (minor efficienza).

74 RATIO

75 DISPOSITIVI DI ESPOSIZIONE AUTOMATICA Sono degli accessori che consentono di ottenere delle radiografie diagnostiche per qualsiasi dimensione di campo irradiato, valore di KV impostato e densità dell oggetto. In base al sistema di rivelazione,programmando il grado di annerimento, il dispositivo provvede a determinare automaticamente la durata dell esposizione e la sua intensità(ma). Un trasduttore trasforma il segnale X emesso dal paziente in segnale elettrico,e un servocircuito ad esso collegato agisce sulla consolle di comando interrompendone l erogazione.

76 CAMERA DI IONIZZAZIONE Trasduttore = camera di ionizzazione Ha forme e posizioni diverse e viene inserita tra la griglia potterbucky e il sistema rilevatore. Le dimensioni del pannello che contiene le camere di ionizzazione di solito devono essere grandi almeno quanto la cassetta più grande disponibile (35*43) e lo spessore da 5mm a 1 cm. Normalmente sono visualizzate le posizioni delle celle o zone attive della camera di ionizzazione,di solito sono tre disposte a triangolo. Possono essere abilitate singolarmente o in parallelo a seconda della parte anatomica da studiare,ad esempio in caso di rx torace in PA si devono attivare le due laterali,mentre nel rx in AP del bacino sarà indicato attivarle tutte e 3. La sensibilità della camera di ionizzazione dipende dai KV e ha una soglia minima di 45 KV al di sotto dei quali non garantisce risposta costante.

77 Da che cosa si capisce che l apparecchiatura Implementa le camere a ionizzazione?

78 Teleradiografo digitale con camere di ionizzazione

79 Amplificatore o intensificatore di brillanza=i.b. OTTENIAMO IMMAGINI DEFINITE ANCHE DI STRUTTURE IN MOVIMENTO. NECESSITA DI RIDURRE LA DOSE DURANTE LA SCOPIA.TEMPI DI ESPOSIZIONE BREVI.

80 Fluorescenza Fenomeno di luminescenza provocato da una sorgente eccitatrice esterna (Raggi X e Y).CESIO non ha quasi persistenza,microsec. Fosforescenza Fenomeno di luminescenza spontaneo senza intervento di cause esterne

81 Efficienza intrinseca di fluorescenza L efficienza con la quale la sostanza luminescente converte i raggi X in luce Potere di risoluzione del I.B. definito paia di linee per millimetro (pl/mm)capacità di discriminare due strutture vicine Generalmente non supera le 3 pl/mm

82 Tubo IB Tubo intensificatore di immagine solo per scopia Tubo elettronico costituito da un cilindro di vetro a tenuta in cui è creato il vuoto spinto da pompa ionica. Montato su guaina metallica per protezione meccanica e sostegno della struttura. Rivestito in piombo per protezione TSRM. Protetto da blindaggio magnetico per evitare interferenze sul fascio elettronico interno,distorsioni immagine.

83 COMPONENTI I.B. 1.SCHERMO PRIMARIO 2.SCHERMO SECONDARIO 3.SERIE DI 3 GRIGLIE DI OMOGENEITA alimentate a valori di tensione diversi.

84 Visione scotopica Visualizzazione dell immagine in ambiente oscurato. Bassi livelli di luminosità degli schermi. Operatore deve essere abituato al buio (10/20min circa). La visione scotopica ha un basso potere di risoluzione.

85 Formazione immagine con tubo IB Radiazione incidente schermo primario fluorescente(ioduro di cesio attivato al terbio) immagine luminosa FOTOCATODO: converte l immagine luminosa di entrata in immagine elettronica grazie a sostanze semiconduttrici fotosensibili

86 Formazione immagine con tubo IB Si creano cariche elettriche o fotoelettroni che vengono accelerati e focalizzati dal campo elettrico(griglie di omogeneità) Le cariche focalizzate verso schermo secondario, ioduro di cesio attivato al terbio posto sulla finestra d uscita del tubo I.B. Cariche elettriche in energia luminosa.

87 Tubi I.B. intensificatori di immagine radiologica Immagine luminosa OTTICA PRIMARIA focalizzata all infinito telecamera CCD(CHARGE COMPLED DEVICES) segnale elettrico proporzionale all intensità luce CAD(Convertitore Analogico Digitale)segnale numerico IMMAGINE DIGITALE computer,monitor( in quegli obsoleti C.D.A.),memorie digitali per archiviazione.

88 Tubi intensificatori di immagine radiologica Questo è un tipo di tubo usato in sala operatoria

89 Schema tubo IB

90 Temporizzatore Per evitare eccessiva irradiazione al paziente le apparecchiature IB sono dotate di un temporizzatore impostato di solito su 5 min di esposizione.

91 E con l avvento del digitale diretto Eliminazione totale Della catena televisiva Con IB e CCD ma Permettono una Acquisizione diretta In digitale con tecnologia A FLAT PANEL, sia nella fase statica Che durante quella dinamica con scopia.

92 RADIOLOGIA DIGITALE CR (computed radiography); DR (direct radiography): a conversione indiretta; a conversione diretta; CT (Computed Tomography); MRI (Magnetic Resonance Imaging); US (Ultra Sound).

93 GRANDEZZA ANALOGICA Una grandezza si dice ANALOGICA quando puo assumere un valore in un intervallo infinito di valori vicini tra loro.

94 GRANDEZZA DIGITALE Una grandezza si dice DIGITALE quando puo assumere un valore compreso in un intervallo finito di valori.indica informazioni espresse in forma NUMERICA. E una serie di numeri binari BIT. BIT ciascuno corrisponde al valore di assorbimento del tessuto attraversato dai raggi x in un quadratino PIXEL. PIXEL rappresenta l elemento più piccolo in cui possiamo scomporre l immagine bidimensionale. MATRICE insieme bidimensionale dei pixels in cui viene scomposta immagine

95 Analogico VS Digitale Immagine analogica: insieme infinito di punti dotati di luminosità.nel film radiografico convenzionale sono racchiuse tutte le funzioni dell immagine acquisizione,visualizzazione e archiviazione.la qualità dell immagine è stabilita al momento dell esposizione,no modificabile. Immagine digitale: tratta solo grandezze discrete, con valore definito, numericamente quantificabile cioè grandezze digitali il cui mattone fondamentale è il BIT (binary digit) che identifica il valore del PIXEL.Digitalizzare un immagine significa suddividerla in pixel e misuare la densità ottica di ognuno.qui le 3 funzioni sono gestite da elementi diversi e la qualità può essere modificata.

96 Radiografia digitale Evoluzione della tecnologia anche nel campo della radiologia. Sistemi analogici schermo-pellicola Limitati(lento sviluppo,ripetizione immagine in caso di errore carico KV, MA ) elevati costi delle pellicole implicazioni ambientali smaltimento liquidi della sviluppatrice e degli scarti pellicole Anni 90: imaging elettronico; due metodiche distinte ma complementari tra loro la CR (Computed Radiography) e la DR (Direct Radiography).

97 CR / DR notevoli vantaggi (workflow + snello) Facile gestione e trasmissione delle immagini Sistemi PACS (picture archiving and comunications system) e RIS(RADIOLOGY INFORMATION SISTEM) notevole diminuzione di dose al paziente.

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101 STANZA RADIOLOGICA

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103 Caratteristiche immagine digitale Risoluzione spaziale capacità di discriminare due strutture poste ad una certa distanza l una dall altra, si misura in paia di linee per mm (pl/mm)nel digitale dipende dal n. pixel della matrice 256x256,512x512,1024x1024 Risoluzione di contrasto capacità di discriminare strutture vicine con densità diverse,numero di bit.nella digitale dipende dal rumore Range dinamico è rappresentato da un limite inferiore e uno superiore di assorbimento di fotoni che concorrono alla formazione dell immagine finale, evitando sovra o sotto esposizioni. E un valore intrinseco al sistema rivelatore Linearità esprime la proporzionalità fra la densità di un punto oggetto e la luminosità del relativo pixel. La non linearità può essere dovuta alla errata taratura del sistema o alle errate condizioni di lavoro

104 Caratteristiche immagine digitale Uniformità capacità dell immagine digitale di rappresentare con pixel della stessa luminosità una zona di densità costante ed omogenea. La mancanza di uniformità di luminosità pur essendoci linearità nel sistema è dovuta al rumore. Rumore esso è sempre presente nel processo di acquisizione, formazione ed elaborazione dell immagine digitale e sottrae le informazioni più deboli ma non per questo meno importanti. Si può definire come un segnale non puro nato da varie sommatorie; fotoni = rumore

105 RUMORE Rumore elettronico dato dalla strumentazione usata per la rilevazione, trasformazione ed elaborazione del segnale. Rumore di conversione tipico dei convertitori A/D; intrinseco del sistema di campionamento e quantizzazione. Il rappresentare una grandezza analogica(infiniti valori) con un numero finito comporta una approssimazione e una riduzione delle informazioni di partenza. Rumore di elaborazione tipico del calcoli numerici dovuto all introduzione delle entità frazionali con conseguenti arrotondamenti soprattutto nelle manipolazioni e ricostruzioni delle immagini. (postprocessing) Rumore quantico dovuto a 2 fenomeni di fluttuazione statistica numero di fotoni che compongono il fascio e numero di interazioni dei fotoni stessi con la materia.

106 S/N S/N S = Segnal N = Noise Rapporto Segnale/Rumore esprime la qualità di un sistema. A un valore di rumore basso corrisponde un elevata qualità del segnale quindi un S/N elevato Si tende ad avere un rapporto s/n elevato maggior numero di misure del segnale buona qualità immagine

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108 Radiografia con fosfori a memoria (CR)

109 COMPUTED RADIOGRAPHY

110 Radiografia con fosfori a memoria (CR)

111 Processione cassetta CR 1 esposizione ai raggi X 2 inserimento cassetta nel lettore CR 3 estrazione IP dalla cassetta 4 stimolazione IP dal laser prodotto da un diodo allo stato solido nella frequenza del rosso 5 scansione laser in maniera lineare tramite specchio rotante poligonale e lo spostamento longitudinale dell IP 6 attraversamento di tutto IP da parte del fascio laser 7 rilascio dell energia intrappolata sottoforma di fotoni di luce nella frequenza del blu FOSFORESCENZA LASER STMOLATA 8 luce emessa raccolta da fibre ottiche e passata nel FOTOMOLTIPLICATORE ad alta sensibilità che converte il segnale luminoso in segnale elettrico 9 il segnale elettrico segnale digitale da ADC (convertitore analogico-digitale) IP viene cancellato con luce prodotta da un complesso di lampade ad alta intensità IP viene reinserito nella cassetta per poter essere riutilizzato migliaia di volte attraverso il sistema cattura-lettura- eliminazione Immagine CR finale può essere visualizzata su computer ( possibilità di post-processing ), stampata su carta o/e trasferita al PACS per archiviazione centrale.

112 RADIOLOGIA DIGITALE

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115 COMPUTED RADIOGRAPHY :CR Immagine latente è immagazzinata da IMAGING PLATE (IP),sottile strato di fosfori FOSFORI A MEMORIA: distribuiti su un supporto plastico. Hanno proprietà di mantenere memoria della radiazione incidente, Restituiscono il segnale una volta esposto il plate ad una luce laser di lunghezza d onda opportuna; Dimensioni IP: da 43x43cm a 18x24cm Standard HR (high resolution)

116 Caratteristiche del sistema CR: dimensioni dei IP e delle cassette che li contengono 35x43cm 43x43cm,35x35cm,24x30cm,18x24cm,15x30cm 2) matrici disponibili 2000x2000 risoluzione standard 4000x4000 HR 4280x4280 1)

117 Caratteristiche del sistema CR: 3) PIXEL-risoluzione tipica 0,2 mm pari a 2.5pl/mm, per mammografia 0,1mm pari a 5 pl/mm il nostro 100 microns pari a 0,1 mm 4) codifica del segnale 14 bit pari a 4096 livelli di grigio

118 Caratteristiche del sistema CR: 5) anteprima dell immagine o PREVIEW dopo sec per verifica: correttezza della proiezione, correttezza della collimazione e correttezza della dose 6)immagine definitiva dopo sec dall inserimento della cassetta l immagine inviata ad un sistema di stampa collegato in rete (carta,film,cd) e ad un sistema di archiviazione digitale PACS per essere refertata

119 Caratteristiche del sistema CR: 7)decadimento dell informazione dal plate, perdita del 4% l ora ricombinazione spontanea delle cariche a seguito dell apporto di energia termica dell ambiente 8)dosimetria,diminuzione della dose globale in quanto si evitano ripetizioni in caso di sovra o sottoesposizioni.

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121 Valutazioni finali Si verifica sempre di più il confronto tra CR e sistemi che utilizzano detettori sensibili ai raggi X che li trasformano direttamente in flusso di elettroni DR (DIRECT RADIOGRAPHY), ma per il loro costo inferiore e la non necessità di cambiare le apparecchiature radiologiche, la CR continua a rimanere una valida alternativa. I due sistemi si integrano nei sistemi PACS.

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126 Flat panel

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129 RADIOGRAFIA DIGITALE DIRETTA direct radiography-dr È comparsa sul mercato dalla seconda metà anni 90 consente di acquisire l immagine senza interposizione di una cassetta (cassetteless) garantendo una migliore qualità dell immagine e un flusso più veloce del lavoro. Le unità DR sono costituite da un apparato radiogeno sincronizzato con uno o più rilevatori, inseriti ed integrati nei tavoli trocoscopici e che si adattano ad ogni esigenza clinica e diagnostica.

130 Differenziazione delle unità DR Nel passato in un reparto di radiologia vi erano diagnostiche dedicate alle varie tipologie di esami:urografie,tubi digerenti,clisma opaco,diagnostica generale,etc.ora il numero delle diagnostiche si sta riducendo anche perché sostituite da metodiche come la TC e dalla maggiore ergonomia e maggiore prestazione delle diagnostiche DR. Vi sono molteplici tipi di apparecchiature DR che si diversificano per: numero e tipologia di rivelatori, grado di automazione e motorizzazione, per numero e tipo di presidi di posizionamento del paziente e per accessori dedicati ad applicazioni avanzate. Nonostante l evoluzione tecnologica, l architettura delle stanze di diagnostica tradizionale è simile alle precedenti.

131 APPARECCHIATURE DR Sincronizzazione della sorgente radiogena con il sistema di detezione. Tubo RX ad anodo rotante comandato da un generatore ad alta frequenza. Opportuno adeguamento della posizione del RC a seconda dell esame da eseguire con chiusura del campo di esposizione ed eventuale obliquità.

132 DETTETORE O RILEVATORE Cassetteless immagine diretta a monitor no lettura 2 fasi di funzionamento: A) conversione : fotoni X convertiti in segnale elettrico o luminoso dal materiale del rilevatore B) readout: processo che consente di raccogliere e documentare il segnale (elettrico o luminoso) prodotto. Appena terminata erogazione RX l impulso elettrico viene elaborato dal sistema l immagine digitale. Le tecnologie si diversificano per il numero di passaggi del segnale dall emissione dei raggi X. Dettetori a conversione diretta o indiretta.

133 L o s c n ti l a t o r e c h e v e Sensori per radiografia digitale indiretta X-Rays

134 DETETTORI A CONVERSIONE INDIRETTA RAGGI X CsI fascio luminoso fotodiodi TFT al silicio amorfo (Thin film Transistor) (readout) segnale elettrico CAD (Analogic to digital convertitor) immagine

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136 DETETTORI A CONVERSIONE INDIRETTA (metodo ISS) Irradiation Side Sampling Migliora DQE Meno dose rx RAGGI X TFT ossisolfuro di gadolinio segnale elettrico CAD (Analogic to digital convertitor) immagine Ossisolfuro di gadilinio : replica funzione CsI

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138 DETETTORI A CONVERSIONE DIRETTA Raggi X Selenio amorfo (segn. Elett.) matrice TFT (Thin film Transistor) segnale digitale. Selenio amorfo non presente in natura Peculiarità di trasmettere il segnale in modo perpendicolare tramite migrazione di coppie di elettroni e lacune mossi da ddp.

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Lo schema a blocchi di uno spettrofotometro

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