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eBook for Undergraduate Education in Radiology

CAPÍTULO: Radiografia Convencional

e-Book Educação em

Radiologia na Graduação

eBook for Undergraduate Education in Radiology

Título original The eBook for Undergraduate Education in Radiology Tradução Precise Editing Tradução e Edição de Textos Ltda Revisão da tradução Dr. Dante Luiz Escuissato Professor associado do Departamento de Clínica Médica da UFPR; Médico Radiologista da Clínica DAPI / Curitiba; Membro Titular do CBR Coordenação Geral Dr. Ronaldo Hueb Baroni Professor da Faculdade Israelita de Ciências da Saúde Albert Einstein; Gerente Médico do Departamento de Imagem do Hospital Israelita Albert Einstein; Diretor Científico do CBR Realização Colégio Brasileiro de Radiologia e Imagem Créditos Conteúdo Princípios da Radiografia Produção de Raios X Feixe de Raios X Formação de Images Radiológicas Quantidades Dosimétricas Qualidade de Imagem Mensagens Finais Referências Teste Seus Conhecimentos

Capítulo:

Radiografia Convencional

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eBook for Undergraduate Education in Radiology

Conventional X-ray Imaging Copyright e Termos de Uso Este trabalho está licenciado sob Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4. International License. É permitido:

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• Sem derivações – Se você reescrever, transformar, ou recriar o material, você não poderá distribuir o material modificado.. Como citar este trabalho: European Society of Radiology, Pascal Monnin, Marta Sans Merce (2023) e-book—Educação em Radiologia na Graduação: Radiografia Convencional. DOI 10.26044/esr-undergraduate-ebook- 15 Conteúdo Princípios da Radiografia Produção de Raios X Feixe de Raios X Formação de Images Radiológicas Quantidades Dosimétricas Qualidade de Imagem Mensagens Finais Referências Teste Seus Conhecimentos

Capítulo:

Radiografia Convencional

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Conventional X-ray Imaging Hyperlinks Conhecimentos Essenciais Conhecimentos Adicionais Compare Perguntas Referências Atenção Conteúdo Princípios da Radiografia Produção de Raios X Feixe de Raios X Formação de Images Radiológicas Quantidades Dosimétricas Qualidade de Imagem Mensagens Finais Referências Teste Seus Conhecimentos

Capítulo:

Radiografia Convencional

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Conventional X-ray Imaging Conteúdo

• Princípios da Radiologia
• Produção de Raios X
  • Tubo de Raios X
  • Espectros de Raios X
  • Configuração de parâmetros ▪ Tamanho do foco ▪ Voltagem ▪ Produto Corrente-Tempo ▪ Filtração
• Feixe de Raios X
  • Interação dos raios X com a Matéria ▪ Efeito Fotoelétrico ▪ Efeito Compton ▪ Efeito Rayleigh
  • Atenuação de raios X ▪ Coeficiente de Atenuação Linear ▪ Camada Semirredutora (CSR)
  • Fração de espalhamento
    • Formação de Imagens Radiológicas
      • Rejeição da Dispersão da Radiação ▪ Grade Antiespalhamento ▪ Air Gap
      • Projeção ▪ Magnificação ▪ borramento geométrico
      • Detectores Digitais de Raios X
      • Controle Automático de Exposição (CAE)
    • Quantidades Dosimétricas
      • Índice de Exposição (IE)
      • Kerma no Ar do Feixe de Raios X
      • Dose de Entrada na Pele (DEP)
      • Produto Área-Dose (PAD)
      • Níveis de Referência Diagnóstica (NRD) Conteúdo
• Qualidade de Imagem
• Contraste
• Relação Sinal-Ruído
• Resolução Espacial
• Mensagens Finais
• Referências
• Teste seus Conhecimentos Princípios da Radiografia Produção de Raios X Feixe de Raios X Formação de Images Radiológicas Quantidades Dosimétricas Qualidade de Imagem Mensagens Finais Referências Teste Seus Conhecimentos

Capítulo:

Radiografia Convencional

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Conventional X-ray Imaging Conteúdo A radiografia é uma importante técnica de diagnóstico baseada nas interações dos raios X em um corpo para produzir imagens de órgãos e tecidos. Três modalidades de imagem obtidas com raios X são usadas:

• Radiografia de projeção
• Fluoroscopia
• Tomografia computadorizada (TC) Conforme mostrado na Fig. 1 , essas três técnicas de imagem são baseadas em:
• Produção de radiação em um tubo de raios X
• Transmissão de um feixe de raios X através de um paciente
• Detecção dos fótons transmitidos em um detector
• Processamento da imagem Fig. 1 – Princípio da imagem por raios X

Princípio da Imagem por Raios X

Princípios da Radiografia Produção de Raios X Feixe de Raios X Formação de Images Radiológicas Quantidades Dosimétricas Qualidade de Imagem Mensagens Finais Referências Teste Seus Conhecimentos

Capítulo:

Radiografia Convencional

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Conventional X-ray Imaging Conteúdo Os raios X são ondas eletromagnéticas de alta frequência produzidas em um tubo de raios X quando elétrons altamente energéticos interagem com a matéria. Os principais componentes são (Fig. 3 ):

1. Cátodo: eletrodo negativo composto por um emissor de elétrons e taça focalizadora_._
2. Cátodo: eletrodo negativo composto por um emissor de elétrons e copo focalizador
3. Rotor/estator
4. Ampola de vidro ou metal
5. Cúpula do tubo revestida internamente de chumbo Fig. 3 – Tubo de raios x Princípios da Radiografia Produção de Raios X Tubo de Raios X Feixe de Raios X Formação de Imagens Radiológicas Quantidades Dosimétricas Qualidade de Imagem Mensagens Finais Referências Teste Seus Conhecimentos

Tubo de Raios X

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Radiografia Convencional

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Conventional X-ray Imaging Conteúdo

Cátodo (Fig. 4 ):

• O cátodo geralmente contém filamentos de tungstênio eletricamente conectados ao gerador de raios X
• A maioria dos tubos de raios X são chamados de tubos de foco duplo porque possuem dois filamentos: um filamento grande e um filamento pequeno.
• O filamento pequeno ou o grande podem ser selecionados manual ou automaticamente, dependendo da voltagem (kV) e do produto corrente-tempo (mAs).
• O filamento é aquecido por uma resistência elétrica.
• Uma nuvem de elétrons estática é formada ao redor do filamento.
• Quando a voltagem é aplicada, os elétrons do filamento são acelerados em direção ao ânodo.
• O fluxo de elétrons corresponde à corrente do tubo de raios X. Princípios da Radiografia Produção de Raios X Tubo de Raios X Feixe de Raios X Formação de Imagens Radiológicas Quantidades Dosimétricas Qualidade de Imagem Mensagens Finais Referências Teste Seus Conhecimentos

Tubo de raios X

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Conventional X-ray Imaging Conteúdo Fig. 4 – Desenho com imagem lateral do tubo de rádios X de Coolidge original, onde elétrons são produzidos pelo aquecimento de um filamento de tungstênio por corrente elétrica. C: filamento/cátodo (-); A: ânodo (+); Win e Wout: entrada e saída de água do dispositivo de refrigeração. Uh: potencial de voltagem para aquecimento do cátodo; Ua: potencial de voltagem entre ânodo e cátodo. Os elétrons produzidos pelo cátodo são acelerados no tubo de vácuo em direção ao ânodo. X: Raios X produzidos pelo ânodo. Imagem reproduzida de: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:WaterCooledXrayTube.svg Princípios da Radiografia Produção de Raios X Tubo de Raios X Feixe de Raios X Formação de Imagens Radiológicas Quantidades Dosimétricas Qualidade de Imagem Mensagens Finais Referências Teste Seus Conhecimentos

Tubo de raios X

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Conventional X-ray Imaging Conteúdo

• Os raios X são produzidos através de dois processos: frenagem e radiações características.
• Raios X de frenagem são emitidos do ânodo em uma faixa contínua de energias, sendo a energia máxima determinada pela voltagem do tubo (Fig. 5 ).
• Os elétrons podem ejetar outros elétrons das camadas internas dos átomos no ânodo. Essas vacâncias são preenchidas quando os elétrons descem de níveis de energia mais elevados e emitem raios X característicos (Fig. 4 ).
• Raios X característicos têm energias bem definidas determinadas pela diferença entre os níveis de energia atômica dos átomos do ânodo.
• Um filtro de alumínio colocado na saída do tubo remove raios X de baixa energia, o que aumentaria a dose de radiação no paciente, mas nunca alcançaria a dose de saída no paciente nem no detector. Fig. 5 – Espectro típico de raios X Princípios da Radiografia Produção de Raios X Espectros de Raios X Feixe de Raios X Formação de Imagens Radiológicas Quantidades Dosimétricas Qualidade de Imagem Mensagens Finais Referências Teste Seus Conhecimentos

Espectros de raios X

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Conventional X-ray Imaging Conteúdo

Produto corrente-tempo

• A corrente elétrica no tubo de raios X é a carga de elétrons por unidade de tempo (mA)
• O produto corrente-tempo representa a carga elétrica que vai do cátodo para o ânodo

durante o tempo de exposição.

Filtração (Fig. 9 )

• A filtração do tubo de raios X absorve os raios X de baixa energia, pois eles apenas produzem

irradiação para o paciente e não atingem o detector.

• Filtragem inerente resulta da composição do tubo e da cúpula.
• Filtração adicional consiste em placas de alumínio ou cobre de diferentes espessuras

colocadas entre a janela e o colimador que podem ser inseridas ou removidas dependendo

do protocolo de imagem.

• Filtração total é a soma de todas as filtrações.

A filtração total é expressa em milímetros equivalentes de alumínio e

deve ser de pelo menos 2 , 5 mm de alumínio

Princípios da Radiografia Produção de Raios X Configuração de parâmetros Produto corrente- Tempo Filtração Feixe de Raios X Formação de Imagens Radiológicas Quantidades Dosimétricas Qualidade de Imagem Mensagens Finais Referências Teste Seus Conhecimentos

Configuração de parâmetros

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Conventional X-ray Imaging Conteúdo Há 3 desfechos da passagem dos raios X pela matéria (Fig. 7 ): o T: Transmissão (sem interação) o A: Absorção o S: Espalhamento Fig. 7 – Interações dos raios X com a matéria T A^ S

• A absorção dos raios X é causada pelo efeito fotoelétrico.
• O efeito fotoelétrico produz o contraste na imagem radiológica.
• Constitui a base da imagem de raios X.
• Há dois mecanismos para a produção de radiação espalhada: o Espalhamento incoerente: efeito Compton o Espalhamento coerente: efeito Rayleigh
• A radiação espalhada não produz contraste na imagem radiológica. É um “efeito indesejado”. Princípios da Radiografia Produção de Raios X Feixe de Raios X Interação dos Faios X com a Matéria Efetio Fotoelétrico Formação de Imagens Radiológicas Quantidades Dosimétricas Qualidade de Imagem Mensagens Finais Referências Teste Seus Conhecimentos

Interação dos Raios X com a Matéria

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Conventional X-ray Imaging Conteúdo

No espalhamento Compton (espalhamento

inelástico)

• Um raio X atinge um elétron que é ejetado do átomo (átomo ionizado) (Fig. 9 ).
• Um raio X espalhado é emitido em um ângulo diferente em relação ao fóton incidente.
• O raio X espalhado tem energia reduzida devido à transferência de energia para o elétron.
• O raio X espalhado pode sofrer interações subsequentes, como espalhamento Compton ou Rayleigh, ou absorção fotoelétrica.
• O espalhamento Compton é a principal interação dos raios X com tecidos moles na faixa de energia diagnóstica. Fig. 9 – Efeito Compton

Os raios X espalhados degradam

o contraste da imagem e a relação

sinal-ruído.

Cortesia de Frank Gaillard, https://radiopaedia.org/articles/compton-effect Princípios da Radiografia Produção de Raios X Feixe de Raios X Interação dos Raios X com a Matéria Espalhamento Compton Formação de Imagens Radiológicas Quantidades Dosimétricas Qualidade de Imagem Mensagens Finais Referências Teste Seus Conhecimentos

Interação dos Raios X com a Matéria

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Conventional X-ray Imaging Conteúdo No espalhamento Compton (espalhamento inelástico)

• Nas energias de raios X utilizadas em imagens diagnósticas ( 15 - 150 keV), a energia de raios X incidente é transmitida principalmente para o raio X espalhados.
• O ângulo médio de espalhamento diminui à medida que a energia do raio X aumenta (Fig. 10 ).
• O ângulo de espalhamento do elétron ejetado não pode exceder 90 °, enquanto o ângulo do raio X espalhado pode ser de qualquer valor, incluindo um retroespalhamento de 180 °.
• Diferentemente do raio X espalhado, o elétron ejetado é geralmente reabsorvido próximo ao local de espalhamento. Fig. 10 – Desvio do ângulo do raio X espalhado e do elétron emitido em função da energia do raio X incidente Cortesia: https://en.wikipedia.org/wiki/Compton_scattering
• A probabilidade de espalhamento Compton é o praticamente independente de Z o aproximadamente proporcional à densidade do material Princípios da Radiografia Produção de Raios X Feixe de Raios X Interação dos Raios X com a Matéria Espalhamento Compton Formação de Imagens Radiológicas Quantidades Dosimétricas Qualidade de Imagem Mensagens Finais Referências Teste Seus Conhecimentos

Interação dos Raios X com a Matéria

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