Radiología Digital: Sistemas, Ventajas y Limitaciones

Radiología Digital: Una Visión General

Bajo el término radiología digital se incluyen:

• Radiología digital indirecta o computerizada
• Radiología digital directa

Sistemas basados en:

• Sensores de Dispositivos de Carga Acoplada (CCD)
• Detectores de panel plano (FPD), que se dividen en:
  • Detector de Selenio
  • Detector de Silicio

Radiología Computerizada o Indirecta

Los fósforos fotoestimulables son la base de la radiología computerizada o indirecta. Se deposita una capa de fósforo fotoestimulable (fluorohaluros de bario activados con impurezas de europio) sobre un soporte similar a la placa convencional. Al realizar un disparo de Rx sobre estas placas, el haz interacciona con el fósforo liberando electrones (pasan electrones de la banda de valencia a la banda de conducción). Los electrones quedan atrapados por debajo de la energía mínima de la banda de conducción en la trampa electrónica con una vida media de días. Para liberarlos, hay que bombardear el fósforo con un haz de fotones que los devuelva a la banda de conducción. Una vez libres en la banda de conducción, pueden caer a la banda de valencia emitiendo luz visible. Una vez irradiado, el chasis almacena una información (imagen latente) que se lee en equipos especiales que convierten dicha información en una imagen digital. El equipo de lectura es similar a una reveladora digital: extrae la placa y barre cada línea horizontal con un haz de luz láser en la banda energética del rojo. Esa luz láser roja es la excitación adecuada para que el fósforo libere la energía acumulada (RX) en forma de fotones de luz visible entre el azul y el verde. (A: llega fotón láser. B: electrón sale de la trampa, sube a la banda de conducción. C: electrón rellena un hueco en la banda de valencia. D: la pérdida de energía genera un fotón de luz). Una guía de luz de fibra óptica recoge gran parte de la luz que está emitiendo la placa de fósforo y la lleva a un tubo fotomultiplicador que convierte la luz en una señal eléctrica. Un conversor analógico-digital cuantifica la señal. El tamaño del píxel depende del barrido del haz láser y de su tamaño. Un haz de láser fino puede recoger la luz de una zona más pequeña del fósforo (más puntos, más resolución). Una vez formada la imagen, es necesario borrar la información residual (barrido del fósforo con luz intensa). El primer paso es la detección del campo de exposición (zona del fósforo que ha recibido Rx). Luego, se extrae la señal útil de los valores de píxel y se convierten esos valores de píxel en valores de densidad con duraciones o curvas.

Ventajas de la Radiología Computerizada Indirecta

• Permite la digitalización con los sistemas de radiología convencional sin necesidad de cambiar los RX.
• Reducción del consumo de película (ahorro económico).
• Ahorro de dosis a los pacientes, ya que necesita menos energía.
• Reducción drástica de la repetición de exploraciones.
• La imagen es digital, con las ventajas que esto conlleva en cuanto a posibilidades de procesado.
• Calidad satisfactoria, elevada y estable.

Limitaciones de la Radiología Convencional Indirecta

• Debido al sistema de lectura del fósforo, tiene limitada la capacidad para registrar con fidelidad estructuras o detalles dimensionales muy pequeños.
• El incremento de la resolución implica un mayor tamaño de imagen, dificultando su archivo y comunicación.
• La mejora de la resolución incrementaría el ruido y afectaría al contraste.
• Los fósforos fotoestimulables tienden a degradarse con el uso y pueden producir artefactos.

Sistemas de Panel Plano (Flat Panel)

Permiten obtener imágenes digitales en segundos desde la realización del disparo sin manipular ningún chasis. Cuando recibe el disparo, el detector Rx genera una secuencia de datos numéricos que transferirá al ordenador, obteniendo directamente una imagen digital. Los detectores de panel plano recogen información del disparo RX a través de una matriz activa, la digitalizan y el ordenador almacena el fichero (imagen digital). La lectura de la carga almacenada en cada píxel de la matriz se inicia inmediatamente después de que el equipo corta el haz Rx.

Existen 2 sistemas de Panel Plano:

Detectores de Selenio (directa)

Convierten directamente los fotones Rx en carga eléctrica. Emplean como capa un detector de Selenio Amorfo. Son la forma más directa de capturar digitalmente una imagen (segundos esta imagen). La interacción Rx da lugar a la aparición local de cargas eléctricas. Produce una imagen nítida con elevada resolución espacial (detector: fotones Rx - panel de selenio amorfo - altera electrones - electrónica de lectura - datos digitales).

Detectores de Silicio (Indirecta)

Convierten los fotones Rx en fotones de luz visible, y estos los convierten en carga eléctrica. Utilizan una lámina fluorescente de Yoduro de Cesio (material que emite luz al absorber Rx). Por detrás del detector se coloca una capa de Silicio Amorfo fotoconductor para transformar la luz producida en la lámina fluorescente en cargas eléctricas. Ventajas: Mayor eficiencia en la detección de radiación, mejor adaptación para la obtención de imágenes dinámicas, rápida regeneración. (fotones - Yoduro de Cesio - luz - Silicio Amorfo - electrones - electrónica de lectura - datos digitales).

Ventajas de los Paneles Planos

• Producen una imagen inmediata sin procesados intermedios de revelado (desaparecen los chasis).
• Se reducen los tiempos muertos y aumenta el rendimiento de la sala y los equipos.
• Reducción de costes directos y manipulación (adquisición PACS).
• Reducción de la dosis a los pacientes.
• Imagen digital (procesado, transmisión, archivo local y remoto, visualización, anotación).
• Alta calidad de imagen estable, con grandes posibilidades de adaptación a cada necesidad concreta.
• Contraste muy superior al convencional.

Limitaciones de los Paneles Planos

• Limitación técnica asociada a la resolución espacial (no pueden construirse con elementos demasiado pequeños).
• Degradación del panel, con un coste muy elevado.
• Pueden dar lugar a artefactos específicos que afecten a la calidad de la imagen.

Calidad de Imagen

Para comparar sistemas de imagen digital, es necesario objetivar algunos de sus elementos.

Los más importantes son:

Resolución Espacial

Es la medida de la capacidad del sistema para representar en la imagen los detalles finos del objeto (estructuras de pequeño tamaño o bordes nítidos). Depende del contraste de dichas estructuras o bordes. Se expresa como una función. Da para cada frecuencia espacial la relación de contraste entre la imagen y el objeto original.

Contraste

Es la capacidad de distinguir estructuras de similar grado de atenuación para los RX (el porcentaje de contraste entre ellas que es posible distinguir en la imagen). La ventaja frente al convencional es que permite actuar para desplegar contrastes locales mucho mayores utilizando técnicas de postprocesado.

Ruido de la Imagen

Son las variaciones de intensidad como consecuencia del número de fotones que llegan al receptor y su comportamiento. En películas convencionales, el ruido está asociado a las características de la película, el chasis y el revelado. En sistemas digitales, al tener una amplia latitud, también influye la intensidad de la señal (imagen adquirida con dosis muy pequeñas ↑ ruido; imágenes adquiridas con dosis alta ↓ ruido).

Eficiencia de Detección Cuántica (DQE)

Es un parámetro digital que relaciona los valores de resolución espacial, contraste y ruido. Es una medida de lo eficiente que es un sistema para recoger la información que transporta el haz de Rx incidente. Depende de la frecuencia e intensidad de la señal (dosis).