RADIOLOGIA DIGITAL CONCEPTOS BASICOS

Transcripción

1 RADIOLOGIA DIGITAL CONCEPTOS BASICOS

2 Equipos de la era digital Desde los años 70 se empezaron a utilizar con la aparición de los TAC y los ecógrafos las imágenes digitales. Las primeras investigaciones se centraron en la captura de imágenes. Al principio se digitalizó escaneando las películas, Luego apareció la radiología digital indirecta, y hoy existe ya la radiología digital directa. Las nuevas tecnologías electrónicas permiten la visualización, el almacenamiento y la comunicación.

3 Generalidades Radiación dispersa Película, pantalla fluorescente o intensificador de imagen X Colimación primaria hueso Tejido blando Aire Imagen radiológica «latente» Rejilla antidifusora Intensidad del haz al nivel del detector

4 Diferencias entre radiología analógica y digital Detector convencional pantalla/película Rayos x transmitidos a través del paciente D e n s i d a d ó p t i c a Analógico: un cierto parámetro tiene usualmente valores continuos C1 Log Exposición relativa Procesamiento de la película: Luz a densidad óptica Película Rayos x Pantallas intensificadoras Luz 1 ADQUISICION, VISUALIZACIÓN, ALMACENAMIENTO Escalas de grises codificadas en la Película

5 Detector de rayos X digital 1 ADQUISICIÓN Rayos x transmitidos a través del paciente Matriz digital de pixeles 2 VISUALIZACIÓN Conversión digital a analógica Procesamiento digital Conversión analógica a digital Dispositivo colector de carga Convertidor de R-X Rayos X Electrones 3 ALMACENAMIENTO

6 Detector de rayos X digital 2 VISUALIZACIÓN Matriz digital de pixeles Conversión analógica a digital Procesamiento digital Digital: un cierto parámetro tiene solo valores discretos x 3062 píxeles x 256 niveles de gris (21.8 Mbytes) D e n s i d a d ó p t i c a Rango dinámico Log Exposición relativa 1024 x 840 (1.6 MB) 128 x 105 (26.2 kb) 64 x 53 (6.6 kb)

7 Tipos de radiología digital Los dos tipos de radiología digital a los que se hace referencia son: Radiología digital indirecta (IR: Indirect Radiography) o Radiología computarizada (CR: Computed Radiography). Radiología digital directa (DR: Direct Radiography). En este último tipo existen dos grandes grupos: Sistemas basados en sensores de Dispositivo de Carga Acoplada (CCD: Charge Coupled Device), Sistemas basados en detectores de panel plano (FPD: Flat Panel Detector). o o Detector de selenio o de detección directa Detector de silicio o de detección indirecta

8 Radiología digital indirecta (CR) o o o La radiografía computarizada hace posible la obtención de imágenes digitales pero permite también, si se desea, mantener un entorno de trabajo esencialmente idéntico al de la radiología clásica, lo que facilita los procesos de adaptación. Para el almacenamiento de las imágenes radiográficas digitalizadas, suele utilizarse el sistema de Almacenamiento de Fósforo. En el Almacenamiento de Fósforo la radiografía se toma sobre una especie de chasis o caseta que contiene una lámina de fósforo, donde se guarda la información.

9 Radiología digital indirecta (CR)

10 Casetas con lámina de fósforo fotoestimulable (CR) Placa de fósforos fotoestimulables y chasis

11 Sistemas basados en sensores CCD (charge-couple device) Dispositivo de Carga Acoplada Un sensor CCD es el dispositivo que capta las imágenes en las cámaras y las videocámaras digitales actuales. Un sensor CCD es un circuito integrado que contiene en una cara una matriz de elementos sensibles a la luz visible. Para un tamaño de la matriz sensible de 2,5 x 2,5 cm la matriz puede contener 2048 x 2048 elementos y las imágenes que obtiene serán de 4 Mega pixels de resolución Pequeño sensor CCD de una cámara fotográfica digital. Radiología digital directa (DR)

12 Sistemas basados en sensores CCD Cuando los fotones de luz visible interaccionan con un elemento de la matriz del sensor CCD, en el elemento se liberan electrones y estos quedan atrapados en el mismo ya que actúa como un condensador eléctrico. La razón estriba en que hay barreras de potencial eléctrico entre los diferentes elementos, que impiden la migración de la carga entre elementos. La lectura posterior de la carga almacenada en cada elemento y su conversión a un valor digital es el proceso que permite obtener una imagen digital con estos sensores.

13 Sistemas basados en sensores CCD Una placa intensificadora delante y en contacto con la cara activa del CCD hace de conversor fotónico: por cada fotón de RX que interacciona con la placa intensificadora esta emite un buen número de fotones del espectro visible a los cuales es muy sensible los elementos del CCD. El proceso se puede llevar a cabo con un alto índice de rendimiento dado su buen acoplo óptico. Este método no es aplicable directamente a la obtención de imágenes de tamaños mucho más grandes, por ejemplo imágenes de tórax donde el campo es de 35 x 43 cm., ya que la relación de superficies: campo a visualizar y superficie del CCD es muy grande y la calidad de la imagen resultante no es aceptable.

14 Ejemplo de sensor CCD Sólo coloque el sensor CCD en lugar de la caseta de la placa de rayos X! CCD

15 Sistemas basados en detectores de panel plano (Flat panel) La estructura interna de estos detectores es parecida al de las pantallas TFT pero con una diferencia importante: las pantallas TFT usan la matriz activa para mostrar en ella una imagen que está en formato digital en el ordenador. Los detectores de panel plano recogen información del disparo de RX a través de una matriz activa, la digitalizan y el ordenador almacena el fichero de los datos recibidos desde el detector: la imagen digital.

16 Detector de panel plano

17 Existen dos sistemas bastante diferentes de equipos de radiología digital de panel plano: Detectores de selenio (llamadas de conversión directa): Convierte directamente los fotones de RX en carga eléctrica, que es lo que la matriz activa convertirá en un número en el proceso de descarga. Detectores de silicio (llamadas de conversión indirecta): Convierten los fotones de RX en fotones de luz visible y estos los convertirán en carga eléctrica. El resto es muy similar a los de detección directa.

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21 Ventajas y desventajas r-x digital Proceso de adquisición y visualización de la imagen: Ventajas Las imágenes digitales se obtienen en fracciones de segundos. El resultado puede ser analizado de inmediato. Editado: ampliado, puede aumentarse o disminuirse el contraste y la luminosidad. Preservarla de manera electrónica o impresa Desventajas La facilidad con la que las imágenes electrónicas pueden ser modificadas, Elevada inversión inicial Proceso incomodo de adaptación inicial Elevado costo de mantenimiento

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23 AUTOMATIZACION DE UN SERVICIO DE IMAGENOLOGIA. PACS

24 Sistemas de Archivo y Comunicación de Imágen Picture Archiving and Communication Systems Son sistemas de gestión de información incluyen Captura Distribución Visualización Archivo de exploraciones radiológicas

25 PACS Ventajas frente a los sistemas tradicionales Menos espacio físico para almacenar estudios Ficheros digitales, + fáciles y rápidos de localizar pérdidas Manipulación, Realce, contraste Información No químicos para revelado masivo de películas Tantas copias como se quiera (sin perder calidad)

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27 DICOM Digital image communication in medicine Es un formato estándar de imágenes médicas Hay uno para cada modalidad radiológica Permite que se puedan exportar entre equipos de distintos fabricantes Contiene información diversa asociada Modalidad de estudio Número de imágenes por estudio Fecha Nombre del paciente Edad del paciente

28 DICOM

29 Radiología digital Tema 3: Relación entre información diagnóstica y dosis al paciente

30 Calidad de imagen y dosis El contenido de información diagnóstica en radiología digital es mayor generalmente que en radiología convencional si se utilizan parámetros para impartir dosis de radiación iguales en ambos casos El más amplio rango dinámico de los detectores digitales y las posibilidades del post-procesado permiten obtener más información de las imágenes radiográficas

31 Tendencia a aumentar la dosis? En radiología digital, algunos parámetros que usualmente caracterizan la calidad de imagen (ej., el ruido) se correlacionan bien con la dosis En detectores digitales, dosis mayor produce mejor calidad de imagen (imágenes menos ruidosas ) Realmente, al aumentar la dosis lo que mejora es la relación señal/ruido Así, puede aparecer una cierta tendencia a aumentar las dosis, especialmente en aquellas exploraciones en que no está disponible usualmente el control automático de exposición (ej., pacientes en cama)

32 Radiografía computarizada frente al sistema película-pantalla En radiografía computarizada (CR) la densidad óptica de la imagen se ajusta automáticamente por el procesador de imagen, sin que importe la dosis aplicada. Esta es una de las ventajas clave de la CR que ayuda a reducir significativamente la tasa de repeticiones, pero al mismo tiempo podría esconder sub o sobreexposiciones ocasionales o sistemáticas. Las subexposiciones se corrigen fácilmente por los técnicos (imagen demasiado ruidosa). Las sobreexposiciones no pueden detectarse a menos que se realicen medidas de dosis al paciente

33 La subexposición produce una imagen demasiado ruidosa La sobreexposición produce buenas imágenes con dosis al paciente innecesariamente alta Superar el rango del conversor digital podría producir un área de ennegrecimiento uniforme con pérdida potencial de información Nivel de exposición 2.98 Nivel de exposición 2.36

34 Una imagen subexpuesta es demasiado ruidosa Nivel de exposición 1,15 Nivel de exposición 1,87

35 Nivel de exposición Algunos sistemas digitales informan al usuario del llamado índice de nivel de exposición, que expresa el nivel de dosis recibido en el detector digital y orienta al operador sobre la bondad de la técnica radiográfica usada La relación entre dosis y nivel de exposición es usualmente logarítmica: duplicar la dosis al detector aumentará el nivel de exposición un factor de 0.3 = log(2)

36 Riesgo de aumentar las dosis El amplio rango dinámico de los detectores digitales permite obtener buena calidad de imagen aún usando una técnica de alta dosis a la entrada del detector y a la entrada del paciente Con sistemas convencionales de pantallapelícula tal elección no es posible, ya que una técnica de alta dosis siempre produce una imagen demasiado oscura.

37 Fluoroscopia digital En fluoroscopia digital hay un vínculo directo entre información diagnóstica (número de imágenes y calidad de las imágenes) y dosis al paciente La fluoroscopia digital permite producir muy fácilmente un gran número de imágenes (ya que no hay que colocar chasis o cambiadores de película como en sistemas analógicos). En consecuencia, la dosis al paciente probablemente aumentará sin ningún beneficio

38 Dificultad para auditar el número de imágenes por procedimiento En fluoroscopia digital es muy fácil borrar las imágenes no usadas antes de enviarlas al PACS Ello hace difícil cualquier auditoría de la dosis impartida al paciente Lo mismo es aplicable a la radiografía de proyección respecto de las repeticiones

39 Acciones que pueden afectar a la calidad de imagen y dosis al paciente en radiología digital (1) Pedir una reducción significativa del ruido (saturación del detector en algunas áreas, ej., pulmón en imágenes de tórax) Evitar malas condiciones de visualización (ej., falta de brillo o contraste en el monitor, resolución espacial pobre, etc) Tener habilidad insuficiente para usar las posibilidades de la estación de trabajo (terminal workstation ) para visualizar las imágenes (nivel de ventana, inversión, magnificación, etc)

40 Acciones que pueden afectar a la calidad de imagen y dosis al paciente en radiología digital (2) Eliminar problemas de post-procesado, de digitalización, de disco duro local, fallo de alimentación eléctrica, problemas de red durante el archivo de imágenes, etc. Pérdida de imágenes en la red o en el PACS por mala identificación u otras causas Reducir los artefactos por post-procesado digital incorrecto (creación de falsas lesiones o patologías).

41 Acciones que pueden afectar a la calidad de imagen y dosis al paciente en radiología digital (3) Promover acceso fácil al PACS para ver imágenes previas y evitar repeticiones. Usar acceso fácil a la red de telerradiología para ver imágenes previas. Presentar indicación de dosis en la consola del sistema de rayos X. Disponibilidad de una workstation para postprocesado (también para técnicos) adicional a la copia en disco para evitar algunas repeticiones.

42 Influencia de los diferentes niveles de compresión de la imagen La compresión de la imagen puede: Influir en la calidad de las imágenes almacenadas en el PACS Modificar el tiempo necesario para disponer de las imágenes (velocidad de transmisión en la intranet o red interna del sistema) Un nivel de compresión demasiado alto podría producir pérdida de calidad de imagen y, consiguientemente, posible repetición del examen (dosis de radiación extra a los pacientes)

43 compresión de la imagen

44 Radiografía digital: trampas iniciales (1) Falta de entrenamiento (y personal reluctante a los ordenadores). Desajuste entre la densidad de imagen en el monitor y el nivel de dosis (y, como consecuencia, aumento de las dosis). Falta de conocimiento de las posibilidades de visión en los monitores (y capacidades del postprocesado). Cambios drásticos en las técnicas radiográficas o en los parámetros geométricos sin prestar atención a la dosis al paciente (la calidad de imagen es usualmente bastante buena con el post-procesado).

45 Radiografía digital: trampas iniciales (2) Antes de imprimir las imágenes, debe tomarse en consideración el criterio del radiólogo sobre la calidad de imagen La falta de visualización de una imagen previa en los monitores (por parte del radiólogo) podría dar lugar a una pérdida de información diagnóstica (contraste erróneo y selección de niveles de ventana hecha por el técnico) La calidad de la imagen a enviar (telerradiología) debe ser determinada adecuadamente, en particular cuando el reprocesado no es viable

46 Preguntas?