RADIOGRAFÍA DIGITAL

RADIOGRAFÍA DIGITAL 

El paso a la obtención de imágenes mediante el sistema digital se está realizando a gran velocidad, ya que ofrece varias ventajas significativas con respecto a la radiografía convencional.

Las imágenes radiológicas convencionales requieren un procesamiento químico, lo que supone un tiempo que retrasa la finalización de la exploración. Una vez obtenida la imagen, poco más se puede hacer para mejorar la información que contiene.

Cuando la exploración se ha completado, las imágenes pueden guardarse en un soporte impreso para poderlas clasificar, transportar y almacenar para su revisión en el futuro. Además, cada una estas imágenes sólo puede verse en un lugar cada vez.

Estas y otras limitaciones se salvan o disminuyen cuando se usa la radiografía digital (RD). 

Se pueden usar varios abordajes para producir radiografías digitales y todavía no está claro si alguno de ellos finalmente prevalecerá en el futuro. Además, el vocabulario que se aplica a la radiografía digital (RD) aún no se ha estandarizado ni aceptado universalmente. 

Ehsan Samei ha planteado un abordaje más inteligente para describir e identificar los distintos sistemas de obtención de imagen de RD:

El elemento de captura es aquel en el que se capturan los rayos X. En la radiología computarizada (RC), el elemento de captura es el fósforo fotoestimulable. En otros modos de RD, el elemento de captura puede ser el yoduro de cesio (CsI), el oxisulfuro de gadolinio (GdOS) o el selenio amorfo (a-Se).

El elemento de acoplamiento es el que transfiere la señal generada por los rayos X al elemento de recogida. El elemento de acoplamiento puede ser una lente o un sistema de fibra óptica, una capa de contacto o a-Se.

El elemento de recogida puede ser un fotodiodo, un dispositivo de carga y acoplamiento (CCD, charge-coupled device) o un transistor de película fina (TFT, thin-film transistor). El fotodiodo y el CCD son dispositivos sensibles a la luz que recogen los fotones de luz. El TFT es un dispositivo sensible a la carga que recoge los electrones.

Dispositivo de carga y acoplamiento

El CCD se desarrolló para aplicaciones militares en la década de 1970 gracias a un dispositivo muy sensible a la luz. Desde entonces, ha encontrado sus principales aplicaciones en astronomía y fotografía digital.

El CCD, que es el elemento de detección de la luz en la mayoría de las cámaras digitales, tiene tres características principales que confieren su ventaja en la obtención de imágenes: la sensibilidad, el intervalo dinámico y el tamaño. El CCD es un semiconductor con base de silicio.

La sensibilidad es la capacidad del CCD de detectar y responder a niveles muy bajos de luz visible. Esta sensibilidad es importante para la obtención de fotografías del firmamento mediante el telescopio y para la utilización de dosis bajas de radiación en los pacientes en la obtención de imágenes digitales.

El intervalo dinámico es la capacidad del CCD a responder a una amplia gama de intensidad de luz, desde una muy tenue a otra muy brillante. El intervalo dinámico en relación con un receptor de imágenes radiológicas de pantalla-película con una velocidad de 400.

Obsérvese que la respuesta a la radiación del CCD es lineal, mientras que la de un receptor de imágenes de pantallapelícula adopta las características de la curva HD (Hurter y Driffield). Aunque la respuesta a la radiación del receptor de imágenes de pantalla-película es de tres décadas (una densidad óptica [DO] de 0 a 3), el ojo humano sólo es capaz de percibir unas 30 gradaciones de gris. Intentamos producir radiografías en la zona baja de la porción lineal de la curva HD para mejorar al máximo el contraste de la imagen.

Al utilizar un CCD, el contraste de la imagen no está relacionado con la exposición a los rayos X del receptor de imágenes. Además, se puede visualizar cada una de las cuatro décadas de respuesta a la radiación (de 0 a 10.000) mediante el posprocesamiento de la imagen.

Hay que mencionar que con una exposición baja a los rayos X, la respuesta de un sistema de CCD es mayor que la de un sistema de pantalla-película, con el resultado de que el paciente debería recibir una dosis de radiación menor durante la RD.

Un CCD es muy pequeño, lo que hace que sea fácilmente adaptable a la RD en sus diferentes formas. El CCD mide aproximadamente entre 1 y 2 cm, pero el tamaño del píxel es excepcionalmente pequeño, de 100 × 100 mm.

Dispositivo de carga y acoplamiento de yoduro de cesio

La luz de centelleo que procede del fósforo del CsI se transmite eficientemente a través de haces de fibra óptica a unos CCD en serie. El resultado es una captura de rayos X de gran eficacia y una buena resolución espacial, hasta 5 lp/mm. 

El ensamblaje de varios CCD con el objetivo de ver una superficie del haz de rayos X presenta el reto de crear una imagen homogénea, sin uniones, en el borde de cada CCD. Esto se consigue mediante la interpolación de los valores de los píxeles que se encuentra en la interfase de cada elemento del mosaico.

Yoduro de cesio/Silicio amorfo

Una de las primeras aplicaciones de la RD consistió en usar el CsI para la captura de los rayos X, así como para la transmisión de la luz de centelleo resultante a un elemento de recogida. El elemento de recogida consiste en una doble capa de silicio organizada como un TFT. El silicio es un semiconductor que normalmente crece formando un cristal. Cuando se identifica como silicio amorfo (a-Si) no es cristalino, sino que forma un fluido que se puede aplicar como una pintura sobre una superficie de soporte.

El CsI tiene una captura fotoeléctrica alta porque el número atómico del cesio es 55 y el del yodo es 53. Por tanto, la interacción de los rayos X con el CsI es alta, por lo que el paciente recibe una dosis de radiación baja. El receptor de imágenes de RD se fabrica en cada uno de los píxeles. Cada píxel tiene una cara sensible a la luz elaborada con a-Si, con un condensador y un TFT incluido.

La geometría de cada píxel es muy importante. Como una parte de la superficie del píxel está ocupada por los conductores, condensadores y el TFT, no es totalmente sensible al haz de rayos X incidente que forma la imagen.

El porcentaje de la superficie del píxel que es sensible a los rayos X es el factor de ocupación. Este factor es aproximadamente del 80%, es decir, el 20% del haz de rayos X no contribuye a la imagen.

Este hecho representa uno de los dilemas de la RD. A medida que se reduce el tamaño del píxel, la resolución espacial mejora pero siempre a expensas de la dosis de radiación que recibe el paciente. Para mantener una fuerza adecuada de la señal, el factor de ocupación se reduce y la intensidad de los rayos X debe aumentarse.

El CsI se ha usado durante años como el elemento de captura de un tubo intensificador de la imagen. De igual modo, el GdOS ha sido muy utilizado como elemento de captura en la mayoría de las pantallas de intensificación radiográfica de tierras raras.

Lo que acabamos de describir para el receptor de imágenes CsI/a-Si se puede repetir para el receptor de imágenes de GdOS/a-Si. En la obtención de imágenes radiográficas convencionales, el grosor del GdOS determina la velocidad en el receptor de imágenes.

A medida que se consiguió aumentar la velocidad de la pantalla-película de GdOS se fue reduciendo la resolución espacial por la dispersión de la luz del GdOS. Con la RD no sucede lo mismo. El aumento del grosor del GdOS en un receptor de imágenes de RD aumenta la velocidad del sistema sin afectar a la resolución espacial.

Selenio Amorfo

Algunos identifican la modalidad final de la RD como RD directa porque no hay centelleo con fósforo. El haz de rayos X formador de la imagen interactúa directamente con el selenio amorfo (a-Se), produciendo un par cargado. El a-Se es a la vez el elemento de captura y el elemento de acoplamiento.

El a-Se tiene un grosor aproximado de 200 mm y se encuentra entre los electrodos cargados. Todo el receptor de imágenes debería tener el aspecto para CsI/a-Si y se describe como una serie de matrices activas de TFT.

Los rayos X incidentes en el a-Se crean pares de huecos de electrón gracias a la ionización directa del selenio. La carga creada se recoge en un condensador de almacenamiento y se mantiene allí hasta que se lea la señal correspondiente por la acción de interruptor del TFT.