Tipos de Equipamentos de RX.
Atualmente, existem vários tipos de equipamentos radiográficos produzidos por inúmeras empresas espalhadas pelo mundo. Todos os equipamentos possuem os mesmos componentes básicos e funcionam segundo o mesmo princípio de produção e detecção ou registro da imagem. A tecnologia digital de registro e armazenamento das imagens geradas está ocupando o espaço do filme radiográfico, permitindo o tratamento de imagens e o envio das mesmas para locais distantes da sala de exames para análise por profissionais da aérea radiológica. O que varia nos equipamentos é a forma, tamanho, capacidade de produção de raios X e alguns mecanismos ou acessórios que permitem maior flexibilidade no uso do aparelho, além, da questão da qualidade da imagem e da dose de radiação que o paciente se expõe.
Equipamento Fixo
Os equipamentos fixos, pela própria classificação, são aqueles que não podem ser retirados do local onde foram instalados. Necessitam, pois, de uma sala exclusiva para sua utilização, com suprimento adequado de energia, espaço para movimentação do paciente, técnico e equipe de enfermagem, local reservado para o operador controlar o equipamento à distância, armários para a guarda de acessórios, mesa onde se realizam os exames, entre outros requisitos. Para clínicas e hospitais, é o equipamento mais utilizado, quando realmente há uma grande demanda de exames diários. O equipamento fixo possui várias formas e tamanhos, podendo ser fixo ao chão por um pedestal ou ser preso ao teto, com uma coluna retrátil. Existem muitos fabricantes em nível mundial e cada um procura diferenciar seu aparelho com alguma peculiaridade. Por isso é difícil identificar muitos pontos em comum nos diversos aparelhos radiográficos existentes, embora, todos eles permitam a realização de todas as técnicas radiográficas conhecidas.
Equipamento Móvel
Muito semelhante em recursos, o equipamento radiográfico móvel é aquele que se constitui apenas do essencial para a realização de um exame radiográfico. Assim, é dispensada a mesa de exames e os controles do equipamento estão fisicamente juntos com a unidade geradora de radiação. A unidade pode ser então transportada facilmente através de um sistema de rodas já embutida na estrutura, já que possui tamanho razoável. Para a realização do exame, utiliza-se geralmente a própria maca ou cama onde se encontra o paciente, ou até mesmo a cadeira em queele estiver sentado. A energia necessária para operação do equipamento é retirada da rede 127V ou 220V da própria sala onde será realizado o exame, mediante uma tomada comum na parede. A capacidade de realização de exames é praticamente a mesma de um equipamento fixo. Embora tenha um custo bem menor que o equipamento fixo, o equipamento móvel não deve ser utilizado como um substituto deste. Até por que o equipamento móvel não tem capacidade para ser utilizado constantemente, realizando um exame após o outro. Além disso, a utilização do equipamento móvel pressupõe que a área onde ele será utilizado, uma UTI, por exemplo, deverá ser protegida com biombos de chumbo para que os demais pacientes não sejam irradiados.
Equipamento Portátil
A diferença entre o equipamento móvel e o portátil está em duas características básicas: peso e capacidade de radiação, ou flexibilidade para realização de exames. No caso dos equipamentos portáteis, seu peso e tamanho são concebidos para que possa ser carregado por uma única pessoa, através de alças ou armazenado em uma valise. Assim, pode facilmente ser transportado nas ambulâncias ou mesmo no porta-malas de carros. Na realização de exames, o equipamento portátil tem capacidade para radiografar, normalmente, apenas as extremidades do corpo humano. Em contraposição, o equipamento móvel é muito utilizado para exames de tórax em unidades de tratamento intensivo, já que os pacientes não podem ser removidos até a sala de radiografia.
Gerações de Aparelhos de Tomografia Computadorizada
Desde a sua invenção várias gerações de equipamentos surgiram, sendo a primeira e segunda gerações com características de translação e rotação do tubo e detectores em torno do objeto estudado, tendo poucos detectores. Os aparelhos da terceira geração têm maior número de detectores, nos quais o tubo e os detectores realizam rotação em torno do objeto. Os aparelhos da quarta geração têm a coroa de detectores fixa e apenas o tubo gira em torno do paciente. A quinta geração são os aparelhos helicoidais que têm movimentos simultâneos do gantry e mesa. A sexta geração são os aparelhos multislice que, além dos movimentos simultâneos do gantry e mesa, possuem fileiras de detectores que permitem múltiplas aquisições simultâneas.
Primeira Geração:
- Princípio de translação e rotação.
- Feixe retilínio único.
- Tempo de 4 a 6 minutos
- Único detector.
- Tomografia apenas do crânio.
Nos equipamentos de primeira geração, o método de aquisição de dados é baseado no princípio de translação e rotação, onde um único feixe de raios-X e um detector realizam um movimento de translação ao longo de linhas paralelas e lados opostos coletando dados. Então o conjunto roda em torno da estrutura anatômica em incrementos de 1º grau e outra translação ou “passagem de escaneamento” é realizada desta vez em direção oposta.
Esta operação translação – parada – rotação – translação – parada – rotação é repetida até alcançar 180º de rotação em torno da cabeça do paciente. Para produzir um corte completo do objeto requer aproximadamente de 4 até 6 minutos.
Segunda Geração:
- Princípio de translação e rotação.
- Pequeno feixe de raios X
- Múltiplos detectores (30-50).
- Tempo de 20 a 30s.
Assim como os tomógrafos de primeira geração, os equipamentos de segunda geração estão baseados no princípio de translação e rotação. Em contraste com o equipamento de primeira geração, os tomógrafos de segunda geração forneciam um feixe de raios X em forma de leque, com até 30 detectores ou mais para a aquisição de dados. Este novo desenvolvimento permite que os dados sejam adquiridos de mais de um ângulo durante uma translação. As vantagens dos equipamentos de segunda geração são óbvias. Tempo total de aquisição reduzido, borramento e artefatos de movimento respiratório são reduzidos, entretanto, a densidade e a resolução espacial ainda não apresenta grandes diferenças.
Terceira Geração
- Princípio de rotação.
- Rotação conjunta de tubo e detectores.
- Feixe de raios X em leque pulsado.
- Múltiplos detectores (260 – 520).
- Tempo de 5 a 10s.
Os equipamentos de terceira geração têm sua geometria de aquisição de dados radicalmente modificada, com a eliminação do movimento de translação o que permite tempos de aquisição ainda menores que equipamentos de segunda geração. Nestas máquinas o tubo de raios X e um conjunto de detectores dispostos contiguamente rodam em torno do paciente. A imagem é obtida por um feixe de raios-X em leque que são reconhecidos por 200 a 600 detectores que giram sincronicamente com o tubo. Entretanto, não mais de duas rotações completas são possíveis antes que o gantry tenha sua direção revertida, visto que cabos elétricos usados para suprir o tubo de raios X, coletar dados dos detectores funcionam com mecanismos de enrolar/desenrolar. O tempo de escaneamento é de 5 a 10 segundos e os artefatos respiratórios são praticamente eliminados. Permitiu uma varredura de todo o corpo, que não era possível com os scanners antigos.
Quarta Geração:
- Princípio de rotação
- Rotação apenas do tubo.
- Múltiplos detectores fixos dispostos em anel.
- Largo feixe de raios X.
- Tempo de 2 a 10s.
Um equipamento de quarta geração consiste em múltiplos detectores fixos que formam um anel em torno do objeto, dentro do gantry. O tubo de raios-X move-se em torno do objeto 360º, emitindo um feixe deraios X cuja geometria é descrita como de um grande leque. Cerca de 300 a 1000 detectores recolhem os dados que são gravadosdurante a rotação. O tempo de escaneamento é de 2 a 10 segundos. Os artefatos causados por movimentos peristálticos, cardíacos praticamentedeixam de ser percebidos.
Quinta Geração (Espiral/Helicoidal):
- Rotação contínua.
- Movimento de translação da mesa.
- Tempo de sub-segundo na aquisição.
- Tubo com apenas um foco.
- Uma fileira de detectores.
- Reconstrução instantânea.
- Ilimitada capacidade calorífica do tubo.
- Aumento da cobertura anatômica.
- Exames com menos filmes.
Durante os primeiros anos da década de 1990, um novo tipo de scanner foi desenvolvido, chamado scanner de TC por volume (helicoidal/espiral). Com esse sistema, o paciente é movido de forma contínua e lenta através da abertura durante o movimento circular de 360º do tubo de raios X e dos detectores, criando um tipo de obtenção de dados helicoidal ou “em mola”. Dessa forma, um volume de tecido é examinado, e dados são coletados, em vez de cortes individuais como em outros sistemas. Os sistemas de TC por volume utilizam arranjos de detectores do tipo de terceira ou quarta geração, dependendo do fabricante específico. O desenvolvimento de anéis de deslizamento para substituir os cabos de raios X de alta tensão permite rotação contínua do tubo, necessária para varredura do tipo helicoidal. Anteriormente o movimento do tubo de raios X era restrito por cabos de alta tensão fixados, e limitado a uma rotação de 360º em uma direção compreendendo um corte, seguida por outra rotação de 360º na direção oposta, criando um segundo corte com o paciente movendo um incremento entre os cortes. O desenvolvimento de tecnologia de engenharia de anéis de deslizamento permite rotações contínuas do tubo, que, quando combinadas com o movimento do paciente cria dados de varredura do tipo helicoidal com tempos totais de varredura que são a metade ou menos daqueles de outros scanners de terceira ou quarta geração.
Sexta Geração (Multislice):
- Rotação contínua do tubo
- Translação da mesa.
- Tubo com duplo foco.
- Dupla fileira de detectores.
- Redução do tempo de escaneamento.
No final de 1998, quatro fabricantes de TC anunciaram novos scanners multicorte, todos capazes de obter imagens de quatro cortes simultaneamente. Esses são scanners de sexta geração com capacidades helicoidais e com quatro bancos paralelos de detectores, capazes de obter quatro cortes de TC em uma rotação do tubo de raios X. Uma das vantagens desse método é a velocidade de obtenção de imagens, especialmente quando o movimento do paciente é um fator limitante. Essa obtenção mais rápida de imagens torna possíveis estudos cardiovasculares por TC, exames pediátricos ou outros casos em que são necessários tempos de exposição rápidos.
Uma segunda vantagem relacionada à velocidade de obtenção de imagens é a capacidade de adquirir um grande número de cortes finos rapidamente. Essa velocidade, por exemplo, torna possível a angiografia por TC com doses menoresdo contraste exigido; ou um exame de abdome completo por TC é possível com cortes muito finos, de 2 a 3 mm, em um tempo de exame razoavelmente curto.
Uma desvantagem dos scanners de multicorte são os custossignificativamente maiores. Há também algumas limitações quanto à tecnologia de aquisição de dados, muitas vezes, incapaz de processar o grande volume de dados que pode ser obtido por esses sistemas.
História da Tomografia
G. N. Hausnsfield
Até 1972 a única forma de registro da anatomia radiografada era através da técnica convencional. No entanto, neste método simples, há uma perda grande de informação, já que estruturas tridimensionais do corpo são registradas em filmes bidimensionais havendo superposição de todos os tecidos atravessados pelo feixe de raios-X. No filme radiográfico forma-se uma imagem que reflete o grau de interação da radiação com os tecidos expostos, os quais são representados por apenas cinco densidades: metálica, osso, partes moles, gordura e ar. Em 1972 Hounsfield descreve e põe em prática a técnica da tomografia computadorizada, a qual se fundamenta em medidas de atenuação sofridas pelos raios-X durante sua passagem pelo corpo do paciente. G. N. Hausnsfield, e A. M. Comarck, que desenvolveu as bases matemáticas para a reconstrução das imagens tomográficas, são considerados os inventores desta nova técnica. Pela técnica original a cabeça do paciente foi dividida em várias fatias, também chamada de cortes ou “slices”. Cada corte é irradiado de forma independente a partir de suas margens. A espessura de cada corte é função da colimação aplicada. Quanto mais colimado for o feixe de raios-X, mais fino será o corte.
Desde a sua invenção várias gerações de equipamentos surgiram, sendo a primeira e segunda gerações com características de translação e rotação do tubo detectores em torno do objeto estudado, tendo poucos detectores. Os aparelhos da terceira geração têm maior número de detectores, nos quais tubo e os detectores realizam rotação em torno do objeto. Os aparelhos da quarta geração têm a coroa de detectores fixa e apenas o tubo gira em torno do paciente. A quinta geração são os aparelhos Helicoidais que têm movimentos simultâneos do gantry e mesa. A sexta geração são os aparelhos multislice que, além dos movimentos simultâneos do gantry e mesa, possuem fileiras de detectores que permitem múltiplas aquisições simultâneas.
Produção dos Raios-X
Para entender-se melhor a estrutura de um equipamento radiográfico, se faz necessário revisar o processo de geração dos raios X. Um feixe de elétrons acelerados bombardeando um alvo, de material com elevado número atômico, é a chave na produção de radiação. Para serem acelerados, os elétrons necessitamde uma grande diferença de potencial, que é fornecida por um gerador ou fonte de alta tensão, através de dois eletrodos. Tem-se, então, um canhão de elétrons que lança-os a partir de um eletrodo contra o outro. O choque entre elétrons e alvo faz com que ocorra a ionização do material bombardeado, a partir das camadas K e L da eletrosfera de seus átomos. Ocorre, então, a reocupação dos espaços deixados nestas camadas (K e L) pelos elétrons de camadas mais energéticas, com liberação de energia eletromagnética de alta freqüência e grande poder de penetração: os raios X. Basicamente, há dois processos de produção de radiação, baseados na interação dos elétrons com o alvo, a saber: radiação de freamento ou Bremstrahlung e radiação característica. Independente de suas características peculiares, ambas as radiações são produzidas pelos mesmos elementos, o elétron acelerado de alta energia e o alvo de metal pesado. Portanto, podemos concluir que o aparelho de emissão de raios X é um equipamento que necessita ter um dispositivo com capacidade de acelerar elétrons e de dirigi-los para o choque com um alvo. Por fim, devemos lembrar que a produção de raios X é omnidirecional, ou seja, a emissão dos fótons após o choque do elétron com o alvo ocorrerá em todas as direções. Logo, há a necessidade de se providenciar para que a radiação produzida possa ser direcionada para o paciente a fim de produzir a imagem. Por outro lado, a radiação não direcionada ao paciente deve ser contida tanto quanto o necessário para proteção dos pacientes e técnicos.
História da Radiação
A radiação X, tal como é conhecida, foi descoberta no dia 8 de Novembro de 1895, na cidade de Wüsburg, Alemanha, pelo cientista alemão Wilhelm Conrad Roentgen, quando fazia experiências com descargas de alta tensão em tubos contendo gases. Enquanto trabalhava em seu laboratório, ele observou que um cartão recoberto pela substância fosforescente platinocianureto de bário, que se encontrava próximo, apresentava um brilho, durante a aplicação de alta tensão na ampola. Surpreso com o fenômeno, ele recobriu a ampola com diferentes materiais e repetiu o procedimento de aplicação de tensão sobre o gás por várias vezes e a distâncias diferentes. Observando que o brilho sofria pequenas alterações, mas não desaparecia, concluiu que algo “saía da ampola” e sensibilizava o papel. A essa radiação desconhecida, ele resolveu dar o nome de RADIAÇÃO X (onde X representa a incógnita matemática, o desconhecido). Essa descoberta deflagrou uma série de experimentos para avaliar suas características e potencialidades de aplicação em vários ramos de atividades. O campo onde mais se encontraram aplicações foi o da Medicina, na área de diagnóstico por imagem. A partir do uso médico, a descoberta se espalhou rapidamente pelo mundo, e os efeitos nocivos da radiação sobre seres vivos também foram sendo descobertos. Começou-se, então, paralelamente, o estabelecimento de uma série de normas para a manipulação de equipamentos que trabalham com esse tipo de radiação, tanto para pacientes, quanto para operadores dos mesmos.