PANTALLAS INTENSIFICADORAS RADIOGRÁFICAS

PANTALLAS INTENSIFICADORAS RADIOGRÁFICAS 

Las pantallas intensificadoras radiográficas son una parte del receptor de imagen convencional. El receptor de imagen (IR , image receptor) incluye la chasis (que es un elemento protector), las pantallas intensificadoras radiográficas y la película radiográfica.

Aunque algunos rayos X alcanzan la emulsión de la película, es realmente la luz visible procedente de las pantallas intensificadoras radiográficas la que expone la película radiográfica. La luz visible se emite desde el fósforo de las pantallas intensificadoras radiográficas, que es activado por los rayos X formadores de la imagen y que salen del paciente.

Construcción de la pantalla

El uso de una película para detectar los rayos X y las estructuras anatómicas es ineficiente. De hecho, menos de un 1% de los rayos X incidentes en una película radiográfica interactúan con la película y contribuyen a la imagen latente.

La mayoría de los aparatos de rayos X están hechos con la película en contacto con una pantalla intensificadora radiográfica porque el solo uso de películas requiere exponer a los pacientes a altas dosis. Una pantalla intensificadora radiográfica es un dispositivo que convierte la energía del haz de rayos X en luz visible. Esta luz visible interactúa con la película radiográfica, formando la imagen latente.

Aproximadamente el 30% de los rayos X que pasan por la pantalla intensificadora radiográfica interactúan con la pantalla. Para cada una de estas interacciones se emite un alto número de fotones de luz visible.

Por un lado, el uso de una pantalla intensificadora radiográfica disminuye considerablemente la dosis administrada al paciente; por otro lado, la imagen está ligeramente borrosa. Sin embargo, con las pantallas modernas esta falta de nitidez no es importante.

Las pantallas intensificadoras radiográficas se parecen a hojas flexibles de plástico o de cartulina. Además, se ajustan a los tamaños correspondientes de las películas.

Normalmente las películas radiográficas están intercaladas entre dos pantallas. La película usada se llama película de doble emulsión porque tiene una capa de emulsión en ambas partes de la base. La mayoría de las pantallas tienen cuatro capas diferentes.

Capa protectora

La capa de la pantalla intensificadora radiográfica más próxima a la película radiográfica es la capa protectora. Tiene un espesor de 10 a 20 mm y se aplica a la cara de la pantalla para hacerla resistente a la abrasión y al daño producido por el uso. Esta capa también ayuda a eliminar la acumulación de la electricidad estática y proporciona una superficie para el lavado habitual sin afectar al fósforo activo. Esta capa protectora es transparente.

Fósforo

La capa activa de las pantallas intensificadoras radiográficas es el fósforo. El fósforo emite luz durante la estimulación de los rayos X. Las capas de fósforo se presentan en espesores de 50 a 300 mm, según el tipo de pantalla. La sustancia activa de la mayor parte de los fósforos antes de 1980 era tungstato de calcio, colocado en una matriz de polímeros. Los tierras raras, como el gadolinio, el lantano y el itrio son los materiales de fósforo en las pantallas más nuevas y más rápidas.

La acción del fósforo puede demostrarse viendo una cinta o chasis abierto en una habitación oscura a través de la ventana protectora de la cabina de control. La pantalla intensificadora radiográfica brilla intensamente cuando se expone a los rayos X.

Muchos materiales reaccionan de esta forma, pero las radiografías requieren que los materiales posean ciertas características. A lo largo de los años se han usado varios materiales como fósforos ya que exhibían estas características. Estos materiales incluyen el tungstato de calcio, el sulfuro de zinc, el sulfato de plomo bario y las tierras raras (gadolinio, lantano e itrio).

Capa reflexiva

Entre el fósforo y la base hay una capa reflexiva, de aproximadamente 25 mm de espesor, hecha de una sustancia brillante como el óxido de magnesio o el dióxido de titanio. Cuando los rayos X interactúan con el fósforo, la luz se emite de forma isótropa.

Menos de la mitad de la luz se emite en la dirección de la película. La capa reflexiva intercepta la luz dirigida en otras direcciones y la redirige hacia la película. La capa reflexiva incrementa la eficiencia de las pantallas intensificadoras radiográficas, acercando al doble el número de fotones de luz que alcanza la película.

Algunas pantallas intensificadoras radiográficas incorporan tintes especiales en la capa de fósforo para absorber selectivamente estos fotones de luz emitidos en un ángulo grande hacia la película. Estos fotones de luz incrementan la falta de nitidez de la imagen. Como tienen que viajar una distancia más larga en el fósforo que los que se emiten en la dirección perpendicular a la película, estos fotones son más fáciles de absorber por el tinte. Por desgracia, esta incorporación reduce algo la velocidad de la pantalla.

Base

La capa más alejada de la película es la base. La base tiene aproximadamente 1 mm de espesor y sirve principalmente como un soporte mecánico a la capa de fósforo activa. El poliéster es el material de la base más popular en las pantallas intensificadoras radiográficas, ya que también lo es para películas radiográficas.

Características de la pantalla

Los radiólogos se preocupan por tres características principales de las pantallas intensificadoras radiográficas: la velocidad de la pantalla, el ruido de la imagen y la resolución espacial.

Como las pantallas se usan para reducir la dosis aplicada al paciente, una característica es la magnitud de reducción de dosis. Esta propiedad se llama factor de intensificación y es una medida de la velocidad de la pantalla. 

Con algunas excepciones, un incremento en la velocidad de la pantalla puede resultar en un incremento del ruido de la imagen. El ruido de la imagen tiene una apariencia de punteado sobre algunas imágenes y puede tener varias fuentes.

Por desgracia, cuando los rayos X formadores de la imagen se convierten en luz visible y la luz visible produce la imagen latente, la imagen pierde algo de nitidez. La resolución espacial de la pantalla es su habilidad para producir una imagen clara y exacta. La resolución se mide normalmente como el espaciado interlineal mínimo que puede detectarse y reproducirse en la imagen. 

Velocidad de la pantalla

Hay muchos tipos de pantallas intensificadoras radiográficas y cada fabricante emplea diferentes nombres para identificarlas. Sin embargo, todas las pantallas se identifican normalmente por su velocidad relativa expresada numéricamente. El límite de velocidades de pantalla va desde 100 (lentas y detalladas) hasta 1.200 (muy rápidas).

La velocidad de la pantalla es un número relativo que describe con qué eficiencia se produce la conversión de rayos X en luz útil. La velocidad de las pantallas de tungstato de calcio se asigna a un valor de 100 y es la base para la comparación de todas las otras pantallas. Las pantallas de tungstato de calcio rara vez se usan para algo más. Las pantallas de alta velocidad de tierras raras tienen velocidades superiores a 1.200; las pantallas detalladas tienen velocidades de aproximadamente 50 a 80. 

La velocidad de una pantalla intensificadora radiográfica no expresa información sobre la dosis aplicada al paciente. Esta información se relaciona por el factor de intensificación (IF). El IF es la relación entre la exposición requerida para producir la misma densidad óptica con una pantalla y la exposición requerida para producir esa densidad óptica sin una pantalla.

La densidad óptica elegida para comparar una pantalla intensificadora radiográfica con otra es normalmente de 1,0. El valor del IF se puede usar para determinar la reducción de dosis que acompaña el uso de una pantalla.

Varios factores influyen en la velocidad de las pantallas intensificadoras radiográficas, algunos de los cuales los controla el radiólogo. Últimamente, la velocidad de la pantalla se determina por el número relativo de rayos X que interactúan con el fósforo y con qué eficiencia la energía de los rayos X se convierte en luz visible que interactúa con la película.

Calidad de la radiación. Cuando se aumenta el voltaje aplicado sobre el tubo de rayos X, el IF también se incrementa. 

Las pantallas tienen números atómicos más altos que las películas; por tanto, aunque la absorción real en la pantalla decrece con el aumento de kVp, la absorción relativa comparada con la de la película aumenta. En 70 kVp, el IF característico para una pantalla es 60, mientras que para

pantallas de tierras raras es 150.

Procesado de la imagen. Cuando la película radiográfica se expone a la luz, sólo se afectan las capas superficiales de la emulsión. Sin embargo, la emulsión se ve afectada uniformemente cuando la exposición es a rayos X. 

Por tanto, un tiempo excesivo de revelado para la película resulta en una disminución del IF porque la emulsión más próxima a la base contiene imagen no latente, aunque todavía se puede reducir a plata si el revelado permite el tiempo suficiente para penetrar la emulsión en profundidad. Esto también es relativamente poco importante porque las películas hechas a mano tienen capas de emulsión más finas que las producidas por exposición directa.

Temperatura. Las pantallas intensificadoras radiográficas emiten más luz por interacción de rayos X en temperaturas bajas que en temperaturas altas. Consecuentemente, el IF es más bajo para temperaturas más altas. Esta característica, aunque relativamente sin importancia en la clínica con un entorno controlado, puede ser significativa en el campo de trabajo con climas cálidos o fríos.

Ruido de la imagen

El ruido aparece en la imagen como un picoteado de fondo. Ocurre con más frecuencia cuando se usan pantallas rápidas y técnicas de altos kVp. El ruido reduce el contraste de la imagen.

Las pantallas intensificadoras radiográficas de tierras raras incrementan la velocidad por dos características importantes, ambas superiores a otros tipos de pantallas. El porcentaje de rayos X absorbido por la pantalla es más alto. Esto se llama eficiencia de detección (DQE, detective quantum efficiency). La cantidad de luz emitida por cada rayo X absorbido es también más alta. Esto se llama eficiencia de conversión (CE, conversion efficiency).

Si el espesor de fósforo se duplica, la DQE se incrementa al 40%, así que el valor de mAs se puede reducir a 5 mAs. La velocidad es ahora de 200, pero no hay incremento de ruido porque se absorbe el mismo número de rayos X.

Sin embargo, si el fósforo se cambia por uno con un valor de CE del 10%, la velocidad se duplica a expensas del aumento de ruido. Se consigue una velocidad de pantalla de 200 porque se emite el doble de luz por absorción de rayos X. Como mucho sólo se requiere la mitad de rayos X y esto produce en un incremento del abigarramiento del cuanto, que es un componente principal del ruido de la imagen.

El abigarramiento del cuanto con frecuencia es un resultado directo de sistemas de películas y pantallas muy rápidas que requieren cantidades muy pequeñas de exposición y producen una imagen granulada, veteada y emborronada.

En la práctica, las pantallas de tierras raras de la misma resolución espacial son al menos dos veces más rápidas que el tungstato de calcio sin un incremento significativo de ruido. Las pantallas de tierras raras tienen DQE y CE más altas, pero la ganancia en velocidad se debe principalmente a DQE.

Resolución espacial

Con frecuencia se usan los términos detalle de la imagen o visibilidad del detalle cuando se describe la calidad de la imagen. Estos términos cualitativos combinan medidas cuantitativas de la resolución espacial y de la resolución en contraste. La resolución espacial se refiere a lo pequeños que pueden ser los objetos para poder ser detectados en la imagen. La resolución de contraste se refiere a la capacidad de la técnica para detectar en la imagen tejidos similares.

El uso de las pantallas intensificadoras radiográficas añade un paso más al proceso de la imagen con rayos X. Estas pantallas intensificadoras tienen la desventaja de presentar una resolución espacial más baja que la resolución de las radiografías de exposición directa.

La resolución espacial se mide de varias formas y se puede dar como un valor numérico. La resolución espacial está limitada principalmente por el tamaño del punto focal efectivo. Para nuestro objetivo, debería ser suficiente con una descripción general.

Una radiografía en el foco muestra buena resolución espacial; fuera del foco, la resolución espacial es pobre y, por tanto, la imagen es menos nítida.

Las pantallas muy rápidas pueden resolver 7 lp/mm y las pantallas de detallado fino alcanzan 15 lp/mm. Las películas de exposición directa pueden resolver 50 lp/mm. El ojo desnudo puede resolver sobre 10 lp/mm.

Cuando los rayos X interactúan con el fósforo de la pantalla, el área de la emulsión de la película que se activa por la luz emitida es mayor que la que sería con exposición directa de rayos X. Esta situación produce una reducción de la resolución espacial o pérdida de nitidez de la imagen.

Las pantallas de alta velocidad tienen baja resolución espacial y las pantallas de detallado fino tienen alta resolución espacial. La resolución espacial mejora con cristales de fósforo más pequeños y capas de fósforo más delgadas.