Componentes dos aparelhos de tomografia computadorizada

Medicina

26/04/2013

Independente da geração do aparelho de tomografia computadorizada há componentes-padrão, que serão descritos.

O gantry

O gantry, também chamado de pórtico ou portal, é considerado o maior componente de um aparelho de tomografia computadorizada. É o aparato que permite a passagem do paciente posicionado sobre a mesa de exame.

O gantry é constituído por um anel que representa o local onde estão os sensores ou detectores (cristais luminescentes - NAL) e o gerador de feixes, também chamado de ampola de feixes, por onde os feixes de raios X são emitidos.

Todos os comandos básicos que controlam o gantry se encontram em um painel na parte frontal do próprio gantry. Esses comandos controlam diversas opções como: altura e movimentação da mesa, angulação do gantry e a ativação dos eixos que promovem a centralização dos feixes na área examinada no paciente.

É por meio da inclinação proporcionada pelo gantry, de - 30º a + 30º em relação ao eixo vertical, que ocorre o processo de escaneamento sobre o paciente na mesa de exame, responsável pela captação dos dados do paciente (Sistema de Aquisição de Dados - DAS), possibilitando os diferentes cortes em diferentes planos.

Esse escaneamento dependerá do modelo do tomógrafo utilizado e da programação, pois está relacionado às movimentações do tubo de feixe de raios X.

O gantry possui um sistema de refrigeração próprio, responsável por refrigerar o tubo de feixes de raios X, além de um conjunto de motores responsáveis pelo controle do equipamento.

No gantry encontram-se dispostos os projetores de luz, que facilitam o posicionamento do paciente de acordo com a área a ser analisada no exame.


A mesa

A mesa de exames de um tomógrafo é o local onde há o posicionamento do paciente de maneira correta para garantir uma captação de dados eficiente em relação à área desejada.

A mesa deve ser constituída de material resistente e rígido. A resistência está relacionada à capacidade em suportar o peso do paciente. Os modelos mais modernos apresentam uma tolerância de até 200kg. Esse limite deve sempre ser respeitado a fim de evitar a ocorrência de acidentes. Já a rigidez está relacionada ao fato da mesa apresentar a capacidade de não flexionar com a movimentação no gantry. Outra característica que o material da mesa deve ter é a baixa capacidade de atenuar o feixe de raios x. Dessa forma, não haverá distorção na reconstrução da imagem.

A mesa tem a capacidade de movimentação em relação ao gantry, ou seja, é um dispositivo regulável tanto em altura quanto em profundidade. A movimentação da mesa é controlada pelo comando na parte frontal do gantry.

A mesa não é escaneada em toda a sua extensão. Diante disso, o paciente deve ser posicionado de forma a facilitar a análise da região do corpo desejada. Por exemplo, caso o paciente necessita de uma tomografia nas regiões superiores do corpo, ele deve ser posicionado com a cabeça voltada para o gantry, caso seja uma tomografia das regiões inferiores, o posicionamento deve ser inverso.

A mesa permite a utilização de acessórios específicos e próprios para aumentar o conforto do paciente no momento do exame.

O gerador de raios x

Um aparelho de raios X deve possuir os seguintes componentes:

• Gerador de Raios X;

• Tubo de raios X;

• O filtro do feixe de raios X;

• Os detectores;

• Os colimadores.

Os geradores de raios X dos tomógrafos mais modernos são caracterizados por apresentar alta frequência e funcionamento contínuo muito superior aos geradores convencionais. Os geradores de raios X de alta frequência possuem vários componentes, como:

• Transformadores de frequência: são os responsáveis por transformar a baixa frequência (60 Hz - Hertz) em alta frequência (500 a 25.000 Hz).

• Transformadores de tensão: são os responsáveis por transformar a baixa tensão em alta tensão (80 a 140 kV -kilovolts).

• Transformadores de corrente: são os responsáveis por transformar a corrente alternada em corrente contínua, dada em mA (miliamperes).

Esses componentes garantem que haja estabilidade na emissão de fótons do feixe em todo o processo de irradiação. Outro componente do sistema de raios X é o tubo de raios X. O tubo de raios X dos tomógrafos modernos é capaz de sustentar potências extremamente elevadas e um alto grau de calor, o que exige como já foi dito, um sistema de refrigeração eficiente. A diferença em relação aos tubos de raios X convencionais é que, no tomógrafo, ele trabalha em movimento, o que permite a realização de exames com alto parâmetro de qualidade.

O tubo de raios X de um tomógrafo é constituído dos seguintes componentes:

a) Cápsula ou envoltório

A cápsula ou envoltório é um dispositivo composto de metal duplo, com revestimento de chumbo, que envolve o tubo de raios X com o auxílio de um óleo de isolamento e refrigeração.

A cápsula tem como função promover a proteção elétrica e mecânica do tubo, além de promover também a dissipação de calor. Essa dissipação ocorre de duas formas: pela interação do tubo com o óleo e pela interação da cápsula com o ar do ambiente. Na cápsula encontra-se uma abertura denominada janela, por onde é liberado o feixe de raios X.

b) Catódio

O catódio é um aparato composto por filamentos de tunsgtênio, localizados no interior do coletor eletrônico. A função primordial do cátodo é a liberação de elétrons. Seus filamentos estão relacionados ao foco.

c) Anódio rotatório

Após liberados pelo catódio, os elétrons atingem o anódio, formando os raios X, liberando, dessa forma, muito calor. O anódio rotatório permite parâmetros técnicos superiores quando comparados com o anódio fixo. Dessa forma, as imagens produzidas são mais fidedignas com a realidade.
Os raios X são formados pelo contato dos elétrons liberados do catódio com o anódio. Porém, apenas 1% da energia dos elétrons é transformada em raios X, o restante gerado é calor. Portanto, o rendimento de geração de raios X é extremamente baixo. Dessa forma, para aumentar esse rendimento, deve-se aumentar a corrente de energia.

O feixe de radiação que é liberado pela janela do envoltório é denominado de feixe útil de radiação. A qualidade do feixe útil depende da tensão aplicada ao tubo. Quanto menor a variação da tensão, maior a qualidade do feixe formado. Os tubos mais modernos apresentam uma durabilidade de 10.000 a 40.000 horas.

Como os raios X, que são liberados do tubo, apresentam diferentes comprimentos de ondas, ou seja, são policromáticos ou polienergéticos, há a necessidade de um filtro, capaz de gerar um feixe composto por raios X com energias semelhantes (monoenergético), imprescindível para a reconstrução de uma imagem com qualidade. A esse filtro, damos o nome de filtro de feixe de raios.

Os detectores

Os detectores ou sensores são dispositivos responsáveis em captar a radiação e transformar os dados obtidos em sinais elétricos analógicos. Os detectores podem ser de dois tipos: os detectores de estado sólido ou as câmaras de ionização que contêm o gás xenônio.

Os detectores, para ser considerados ideais, devem apresentar as seguintes características:

• Alta eficiência na transformação do sinal, dessa forma, será necessária uma dose baixa de irradiação incidindo no paciente para garantir a reconstrução da imagem desejada;
• Alta estabilidade;
• Baixa sensibilidade a variações de temperatura.

O sistema computacional

Depois de transformados em sinais elétricos pelos detectores, os sinais são digitalizados e processados pelo sistema computacional, por meio de um software específico.

O sistema computacional é composto por: monitor e CPU (computador) e o painel de comando. A imagem obtida pelo processo de digitalização é armazenada em um banco de dados para posterior manipulação.

Todo o sistema computacional fica localizado em uma sala específica, separada da sala de exames, onde os profissionais mantêm contato com o paciente durante todo o processo do exame, por meio de um sistema de microfones que são instalados no gantry. Esse procedimento é uma forma de evitar o contato com a radiação. Caso seja necessária a entrada do profissional na sala de exames durante o exame, são adotadas diversas medidas de segurança. Além disso, a sala possui revestimento protetor, tudo para garantir a segurança ocupacional.

É por meio do computador que é feita toda a programação do tomógrafo.

O painel de comando

O painel de comando é um constituinte do sistema computacional. É por meio dele que o profissional realiza todos os procedimentos durante todo o exame.

O painel de controle é constituído dos seguintes componentes:

• Teclado alfanumérico;

• Mouse;

• Monitor destinado ao planejamento do exame;

• Monitor destinado à visualização das imagens;

• Microfones para comunicação com o paciente.

A imagem física

Como já dito anteriormente, os detectores são responsáveis em captar a radiação e transformar os dados obtidos em sinais elétricos. Esses sinais são digitalizados e processados pelo sistema computacional, por meio de um software específico.

A digitalização ocorre por meio da transformação dos sinais elétricos em dígitos, pela natureza binária do sistema. Só assim é possível a concretização da imagem física.

As imagens são armazenadas no computador em formato DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine). Todo o processo está envolvido no sistema PACS (Picture Archiving and Communication System), um sistema de geração de imagens físicas.

A interpretação das imagens com anatomicidade só é possível pelas projeções em diferentes ângulos que são realizados pelo computador, representada em uma matriz de imagem.

Uma matriz de imagem é composta por pixels. Pixels são as unidades formadoras de uma imagem digital. Portanto, a matriz é considerada um arranjo de pixels. Diante disso, quanto maior a matriz, ou seja, quanto maior o número de pixels, melhor será a resolução da imagem.
Na atualidade, os padrões das matrizes são: 340 x 340, 512 x 512, 768 x 768 e 1024 x 1024 pixels.

O pixel, portanto, é uma unidade de medida bidimensional (altura x comprimento). O voxel já é uma medida tridimensional, já que adiciona a característica profundidade no processo.

Como citado anteriormente, todo aparelho de tomografia computadorizada possui um sistema de geração de imagens, o PACS. Há dois sistemas de geração de imagens: o convencional e o de impressão a laser. No convencional, as imagens são impressas da mesma forma que nos diagnósticos de raios X, pela mesma metodologia. Já no sistema de impressão a laser, selecionam-se as imagens de forma organizada e essas são diretamente encaminhadas à impressora, sendo impressas em papel próprio.

A qualidade das imagens está relacionada aos valores do coeficiente de atenuação dos raios X (UH – Unidade de Hounsfield). Cada componente do corpo humano apresenta uma faixa de UH característica. Porém, esse valor vai depender da estrutura onde se encontra tal componente. O coeficiente é correlacionado com a densidade desses componentes. Toda comparação é feita em relação à água.

As imagens de tomografia computadorizada apresentam as seguintes características:

a) Resolução de baixo contraste ou sensibilidade de contraste

Essa característica permite a visualização do contraste entre duas estruturas com densidades semelhantes. Um exemplo é a possibilidade de visualização da massa cinzenta e da massa branca do cérebro. Essa característica é influenciada por diversos fatores como: a insciência de radiação recebida pelos detectores, à espessura do corte, a dimensão do paciente, a qualidade dos detectores, dentre outros.

b) Ruído

O ruído é um efeito gerado pela flutuação dos elétrons. Quanto mais eficiente os detectores, menores serão os ruídos gerados. Os ruídos dificultam a interpretação das imagens de tomografia computadorizada.

c) Resolução espacial de alto contraste

É a capacidade de distinção entre dois pontos de alto contraste, levando em consideração uma pequena distância entre eles. Muitos fatores afetam essa capacidade como: a magnitude da matriz, a magnitude do foco, a magnitude da abertura dos detectores, a espessura da porção analisada, os movimentos de mesa durante o escaneamento.

d) Os artefatos de imagem

Os artefatos de imagem são quaisquer estruturas ou padrões divergentes do objeto de estudo. Os artefatos de imagem podem ser causados por uma infinidade de fatores, os principais são: artefatos de movimento, causados tanto por movimentos voluntários quanto por movimentos involuntários do corpo humano e os artefatos de alta atenuação, como obturações dentárias e outros objetos.