Detectores de Imagens de um Aparelho de Tomografia Computadorizada

Os detectores de radiação são responsáveis pela captação da radiação que ultrapassa o objeto, transformando em um sinal elétrico que após digitalizado, pode ser reconhecido pelo computador. Uma vez definido o valor de alta-tensão (kV) aplicada ao tubo de raios X e da corrente catodo-anodo (mA), a intensidade do feixe (I) que sai do tubo de raios X em direção ao objeto está determinada. Os detectores permitem determinar a quantidade de radiação que conseguiu atravessar o objeto sem interagir e, desta forma, o computador obtém a parcela do feixe absorvida no trajeto por ele percorrido.

Os detectores utilizados nos aparelhos de TC devem apresentar uma alta eficiência na transformação do sinal de radiação em sinal elétrico para permitir a diminuição da dose no paciente. Deve permanecer estável durante a vida útil do equipamento e ser pouco sensível à variação de temperatura que naturalmente ocorre no interior do gantry. Três fatores são preponderantes na eficiência do detector: sua eficiência geométrica, sua eficiência quântica e sua eficiência de conversão do sinal.

A eficiência geométrica está associada à área do detector sensível à radiação em relação à área total do detector que fica exposta ao feixe. Os espaçamentos entre as células detectoras utilizados para reduzir o ruído originado de radiação secundária, ou regiões do detector não sensíveis promovem a degradação desse fator.

A eficiência quântica refere-se à parcela do feixe de raios X incidente sobre o detector que é absorvido por ele e que contribui para a medição do sinal. A eficiência de conversão está associada à capacidade de converter o sinal de radiação absorvida em um sinal elétrico. A eficiência total do detector é a resultante do produto dessas três eficiências e encontra-se em uma faixa de 0,45 a 0,85. Essa faixa de eficiência menor que implica um aumento na intensidade do feixe incidente que resulta em uma maior dose no paciente.

Os aparelhos de TC podem utilizar dois tipos de detectores de radiação: os detectores de câmara de ionização e os detectores de estado sólido. Os detectores de câmara de ionização utilizam gás inerte pressurizado, como o xenônio. Neste caso, a radiação que atinge o gás gera sua ionização, e esta ionização gerada proporciona o aparecimento de um pulso de corrente. O valor do pulso de corrente gerado é proporcional à quantidade de átomos ionizados. Assim, quanto maior o número de fótons que atinge a câmara de ionização, maior o número de íons gerados, maior o valor da corrente elétrica circulante e vice-versa. A alta pressão colocada nas câmaras de ionização, cerca de 25atm, tem por objetivo aumentar o número de átomos contidos no pequeno volume do detector, aumentando, assim, a probabilidade de interação dos fótons X com os átomos do gás. No entanto, a eficiência de detecção das câmaras, dada pela relação entre os fótons capturados em relação aos fótons incidentes, é de apenas 45%. Apesar da baixa eficiência, os detectores do tipo câmaras de ionização são mais baratos e apresentam boa estabilidade.

Construídos em um conjunto cintilidor-detector, os detectores de estado sólido são fabricados com materiais semicondutores dopados. Esses detectores semicondutores, fotodiodos, são capazes de permitir a circulação de corrente elétrica quando estimulados por fótons luminosos. A intensidade da corrente circulante é proporcional ao número de fótons que os atinge. Este sinal elétrico é enviado ao computador e utilizado como fonte de dados para a obtenção da imagem final. Para transformação dos fótons X em fótons luminosos são utilizados conversores, os cintiladores. A eficiência de um detector semicondutor pode chegar a 99%, mas as condições relativas ao tamanho e à proximidade dos detectores no arco dos aparelhos de TC fazem com que à eficiência desse tipo de detector esteja na mesma faixa daqueles detectores por câmara de ionização.

Os cintiladores utilizados em TC são feitos de ligas cerâmicas compostas de enxofre, oxigênio, gadolíneo e ítrio (Gd2O2S, Y2O3 e Gd2O3), dopadas com praseodímio, európio, ou cério e utilizados para a conversão dos raios X em fótons luminosos. Os cintiladores cumprem uma função semelhante à das telas intensificadoras utilizadas nos aparelhos convencionais de raios X. Diferentemente das telas intensificadoras, os cintiladores necessitam de um tempo pequeno para a conversão de fótons X em fótons luminosos, uma vez que, durante uma volta completa do arco de detectores, centenas de informações são enviadas ao computador por cada canal detector.