Fluoroscopía convencional.

Las primeras técnicas fluoroscópicas los rayos X que emergen del paciente incidían directamente sobre una pantalla fluorescente. La luz emitida por la pantalla en respuesta a la razón de energía depositada por los rayos X, era visualizada por el radiólogo desde una distancia de entre 25 y 40 cm, a través de una delgada placa de vidrio plomado para proteger al radiólogo de la radiación emitida por la pantalla. La imagen percibida era muy tenue y con una pobre visibilidad de los detalles. Posteriormente se diseñaron elementos ópticos que evitaban que el radiólogo observara el haz directamente, pero aún presentaban muchas dificultades. Los estudios tratando de mejorar la débil iluminación de las pantallas fluoroscópicas condujeron al desarrollo del intensificador de imagen. En la actualidad con el uso de los intensificadores de imagen ha mejorado considerablemente la imagen fluoroscópica.

Un intensificador de imagen en un sistema de imagen de fluoroscopia, elimina los defectos de la imagen fluoroscópica mencionados anteriormente como la falta de brillo, nitidez y contraste en la imagen. Estos dispositivos permiten la intensificación electro-óptica de la imagen fluoroscópica y de esta manera poder manipular la brillantez de la imagen, nitidez y

contraste de manera individual.

La fluoroscopia es un proceso dinámico en el cual se han de observar imágenes en salas de examen iluminadas débilmente, por lo que el radiólogo debe adaptarse no sólo al mo- vimiento de las imágenes, sino también a la visión de imágenes tenues en condiciones de baja iluminación. La principal ventaja de los equipos de fluoroscopia provistos de intensificador sobre los convencionales es el mayor brillo de la imagen que ofrecen.

- Sistemas de fluoroscopía. Es el conjunto formado por los elementos que reciben la porción

del haz útil transmitida a través del paciente para la formación de la imagen, mediante una pantalla fluorescente o bien en una película, junto con los dispositivos para su soporte mecánico, más los intensificadores de imagen y cámaras de televisión usados en fluoroscopia, tal como se muestra en la figura 2.57. En un equipo de fluoroscopia moderno se puede ver que el tubo de rayos X está debajo de la mesa de tratamiento y encima de la misma, se sitúan el intensificador de imagen y otros dispositivos de detección. La parte más importante en un sistema de fluoroscopía es el tubo intensificador de imagen (TII), pues permiten una gran flexibilidad en la manipulación de la información fluoroscópica, ya que la misma puede ser observada por un sistema óptico que la aumenta hasta aproximadamente el mismo tamaño que el original o ser transmitida a otros sistemas de visualización como cámaras o TV y, de este modo, el radiólogo dispone de varias opciones para visualizar la imagen, figura 2.57.

La introducción del monitor de TV como sistema receptor de imagen, permitió además que el operador no estuviera junto al paciente durante el estudio, pudiendo encontrarse protegido por la cabina blindada o incluso en una sala adjunta, donde dirige el movimiento de la mesa y regula los colimadores, salvo de cuando se trata de exploraciones intervencionistas,

Figura 2.57 Esquema que muestra el uso de un intensificador de imagen con diferentes accesorios para realizar una fluoroscopia y otros tipos de exámenes.

como angiografías y cateterismos, que sí requieren de su presencia en la sala. Debido al largo tiempo de exposición necesario para visualizar el movimiento de los líquidos y estructuras, las dosis que recibe el paciente son muy elevadas, mucho más que en el examen radiográfico.

- Tubo intensificador de imagen. El TII tiene las siguientes partes: a) carcasa metálica

protectora, b) tubo de vidrio al vacío, c) elemento fosforescente de entrada, d) fotocátodo e) elemento fosforescente de salida y f) lentes electrostáticos. A continuación explicaremos cada uno de ellas.

El tubo de vidrio es de una longitud de 50 cm y está al vacío. Para su instalación se monta dentro de un contenedor metálico que lo protege del trato brusco, figura 2.2. Uno de los extremos del tubo de vidrio es una superficie convexa la cual está revestida interiormente con una delgada capa de fósforo o material fosforescente, que convierte los rayos X en luz visible, al igual que en las pantalla intensificadoras. Detrás de este revestimiento de fósforo, se encuentra el fotocátodo, que es una capa metálica unida directamente al fósforo de entrada mediante una capa adhesiva fina y transparente de cesio y antimonio. Los rayos X de la fuente que atraviesan el paciente, penetran a través de su envoltura de vidrio y chocan con la pantalla fosforescente formada por la capa de material fosforescente depositada en el interior de la pantalla de entrada que absorbe entre el 60 y el 70 % de los rayos X que inciden en ella, convirtiendo su energía en luz visible.

La luz producida por el material fluorescente es absorbida por el fotocátodo, el cual emite electrones de baja energía dentro del tubo al vacío en proporción directa a la intensidad del haz de radiación. El fotocátodo consta de una fina capa de compuestos de cesio y antimonio que emiten electrones cuando son estimulados con luz. Este proceso se conoce por fotoemisión y se dice que el fotocátodo es una superficie fotoemisora.

Este término se asemeja al de emisión termoiónica, que denota la emisión de electrones por estimulación térmica En la fotoemisión también se emiten electrones, pero la estimulación está producida por luz. El número de electrones emitidos por el fotocátodo es directamente proporcional a la cantidad de rayos X incidentes sobre el mismo. En una absorción típica de un fotón de rayos X se emiten alrededor de 100 electrones. Estos se aceleran en dirección al ánodo al otro lado del tubo, donde se encuentra el elemento fosforescente de salida formado por cristales de sulfuro de cadmio y cinc con el que, al impactar los electrones producen luz. Si queremos que esta imagen sea precisa, los electrones deben seguir un camino determinado desde el fotocátodo hasta el elemento fosforescente de salida. La diferencia de potencial mediante la que son acelerados los electrones dentro del tubo es de 25 000 V. Los electrones llegan al elemento fosforescente de salida con una energía cinética alta y contiene la imagen del elemento fosforescente de entrada en formato reducido de unos 3 cm de diámetro. El ánodo es una placa circular con un orificio en su centro que permite el paso de los electrones hacia el fósforo de salida.

Para obtener una señal máxima para una exposición dada, la pantalla fosforescente debe ser lo suficientemente gruesa como para que absorber la mayoría de los rayos X que llegan a ella y lo suficientemente delgada para asegurar que la luz de la pantalla no diverja demasiado antes de alcanzar el fotocátodo. Esto se soluciona con una pantalla construida mediante el crecimiento de cristales de CsI directamente en la superficie interior del tubo, el inserto en la figura 2.58 muestra una fotografía de un mosaico de tales cristales. La estructura de estos cristales en forma de aguja evita que la luz se disperse pues son como “conductos” que llevan la luz hasta el fotocátodo, o sea resultan canalizaciones microluminosas que presentan baja

dispersión y al mismo tiempo estos cristales se pueden crecer lo suficientemente gruesos como para absorber la mayoría de la radiación, entonces con este diseño se logra baja dispersión y una resolución espacial excelente. Los cristales de CsI se desarrollan a modo de agujas minúsculas y están concentrados en capas de dimensiones 100 x 200 µm.

Figura 2.58 Tubo intensificador de imagen. El inserto muestra una fotografía de la capa de CsI. Esta capa está formada por cristales que conducen la luz como en un “conducto” a través de los cuales se propaga la luz, evitando que la luz se disperse y la dirigen al fotocátodo.

El elemento fosforescente de salida suele estar constituido por cristales de sulfuro de cadmio y cinc (ZnCdS). Cuando estos electrones de alta energía interaccionan con el fósforo de salida se produce una considerable cantidad de luz. Los electrones deben ser enfocados para formar una imagen precisa de gran brillantez en la pantalla de salida fluorescente o pantalla de visualización del intensificador. Esta imagen del órgano examinado es idéntica a la imagen original que se formó a la entrada excepto que es una imagen espejo y en tamaño más reducido y de alrededor de decenas de miles de veces más brillante que la imagen en la pantalla fluorescente de entrada. Por ejemplo, para un elemento fosforescente de salida de 2.5 cm (sus tamaños estándar varían entre 2.5 y 5 cm) y un tamaño del elemento fosforescente de entrada de 25 cm (sus tamaños estándar varían entre 10 y 35 cm) la brillantez de la imagen salida es más brillante alrededor por dos razones fundamentales:

1. La imagen debe ser reducida de un diámetro de 25 cm a 2.5 cm lo que representa un factor de 10 para esta dimensión y para el área representa un factor de 100 y como el número de electrones que alcanza la pantalla de salida fluorescente es igual al número que abandona la pantalla fluorescente de entrada, el número de electrones por unidad de área que choca con la pantalla de salida será incrementado por 100.

Esto es conocido como ganancia de reducción, que es igual al cociente al cuadrado entre el diámetro del elemento fosforescente de entrada y el de salida. En el ejemplo tratado es, (25/2.5)2 = 100.

2. Los electrones serán acelerados a una alta energía dentro del tubo mediante una diferencia de potencial de 25 kV y como resultado al chocar con la pantalla de salida supongamos que cada uno producirá

luz de los que fueron necesarios para crearlo. El número de fotones de luz que se produce en el elemento fosforescente de salida por cada fotoelectrón que se produce en el elemento de entrada se denomina

Entonces la ganancia total en brillantez es de alrededor de 100x100=10000. capacidad del tubo intensificador para aumentar el brillo se llama

producto de la ganancia de reducción por la ganancia de flujo, o sea el aumento de iluminación de la imagen se debe al incremento de fotones de luz producidos en el elemento fosforescente de salida, comparado con el número de fotoelectrones del el

entre el elemento fosforescente de entrada y el de salida. La ganancia de brillo de los TII es de 5 000 a 20 000 y disminuye con la edad del tubo.

Ejemplo 13. ¿Cuál es la ganancia de brillo de un TII de 17 cm que tiene

de 120 y un elemento fosforescente de salida de 2.5 cm?

El fotocátodo debe ser un convertidor eficiente de luz de la pantalla en fotoelectrones mientras que la pantalla de visualización debe ser un eficiente emisor de luz que pueda ser detectada eficientemente por el ojo humano o por la cámara de TV bajo el bombardeo de electrones. La pantalla de visualización puede ser observada por un sistema óptico que la aumenta hasta aproximadamente el mismo tamaño que el original o ser transmitida a otros sistemas de visualización como cámaras o TV.

flexibilidad considerablemente supe

cadores multicampo son de uso normalizado. Los tubos de doble foco se fabrican en múltiples tamaños, si bien el más habitual es el de 25

tubos trifoco de 25/17/12 o 23/15/10.

Estas dimensiones numéricas se refieren al diámetro del elemento fosforescente de entrada del tubo intensificador de imagen. En la figura

tubo multifoco 25/17. En modo 25 cm, los fotoelectro

entrada son acelerados en dirección al fósforo de salida. Si se cambia a modo 17 cm se aumenta

Figura 2.59 El tubo intensificador de imagen 25/17 produce, en el modo 17 cm, una imagen aumentada

Los electrones serán acelerados a una alta energía dentro del tubo mediante una diferencia de potencial de 25 kV y como resultado al chocar con la pantalla de salida

mos que cada uno producirá aproximadamente unas 100 veces más fotones de luz de los que fueron necesarios para crearlo. El número de fotones de luz que se produce en el elemento fosforescente de salida por cada fotoelectrón que se produce en

entrada se denomina ganancia de flujo, en este ejemplo es 100. Entonces la ganancia total en brillantez es de alrededor de 100x100=10000. capacidad del tubo intensificador para aumentar el brillo se llama ganancia de brillo

producto de la ganancia de reducción por la ganancia de flujo, o sea el aumento de iluminación de la imagen se debe al incremento de fotones de luz producidos en el elemento fosforescente de salida, comparado con el número de fotoelectrones del elemento de entrada, y a la reducción entre el elemento fosforescente de entrada y el de salida. La ganancia de brillo de los TII es de 5 000 a 20 000 y disminuye con la edad del tubo.

. ¿Cuál es la ganancia de brillo de un TII de 17 cm que tiene de 120 y un elemento fosforescente de salida de 2.5 cm?

(17/2.5)2 x120= 46 x 120 = 5 520

El fotocátodo debe ser un convertidor eficiente de luz de la pantalla en fotoelectrones la pantalla de visualización debe ser un eficiente emisor de luz que pueda ser detectada eficientemente por el ojo humano o por la cámara de TV bajo el bombardeo de electrones. La pantalla de visualización puede ser observada por un sistema óptico que la aumenta hasta aproximadamente el mismo tamaño que el original o ser transmitida a otros sistemas de visualización como cámaras o TV.

Al tubo intensific

se le añadieron un número de electrodos en su interior que posibilitan enfocar menores áreas de la pantalla de entrada sobre 2 cm de la pantalla fluorescente de salida, con ganancia en la resolución pero con pérdidas en la brillantez. Los fabricantes dan al usuario las opciones de 2 o 3 tamaños de campos discretos y recientemente existen intensificadores que permiten la variación continua en el tamaño del campo hasta un máximo de 35 cm. Ya en su mayoría, los intensificadores de imagen son multicampo y ofrecen una flexibilidad considerablemente superior en todos los exámenes fluoroscópicos; estos intensifi cadores multicampo son de uso normalizado. Los tubos de doble foco se fabrican en múltiples tamaños, si bien el más habitual es el de 25 cm - 17 cm (25/17). También se utilizan a menudo

de 25/17/12 o 23/15/10.

Estas dimensiones numéricas se refieren al diámetro del elemento fosforescente de entrada del tubo intensificador de imagen. En la figura 2.3 se ilustra el funcionamiento

tubo multifoco 25/17. En modo 25 cm, los fotoelectrones que se producen en el fósforo de dos en dirección al fósforo de salida. Si se cambia a modo 17 cm se aumenta

El tubo intensificador de imagen 25/17 cm, una imagen aumentada.

Los electrones serán acelerados a una alta energía dentro del tubo mediante una diferencia de potencial de 25 kV y como resultado al chocar con la pantalla de salida

aproximadamente unas 100 veces más fotones de luz de los que fueron necesarios para crearlo. El número de fotones de luz que se produce en el elemento fosforescente de salida por cada fotoelectrón que se produce en

, en este ejemplo es 100.

Entonces la ganancia total en brillantez es de alrededor de 100x100=10000. De aquí, la ganancia de brillo y es el producto de la ganancia de reducción por la ganancia de flujo, o sea el aumento de iluminación de la imagen se debe al incremento de fotones de luz producidos en el elemento fosforescente emento de entrada, y a la reducción entre el elemento fosforescente de entrada y el de salida. La ganancia de brillo de los TII es de 5

. ¿Cuál es la ganancia de brillo de un TII de 17 cm que tiene una ganancia de flujo

El fotocátodo debe ser un convertidor eficiente de luz de la pantalla en fotoelectrones, la pantalla de visualización debe ser un eficiente emisor de luz que pueda ser detectada eficientemente por el ojo humano o por la cámara de TV bajo el bombardeo de electrones. La pantalla de visualización puede ser observada por un sistema óptico que la aumenta hasta aproximadamente el mismo tamaño que el original o ser transmitida a otros Al tubo intensificador de imagen añadieron un número de electrodos en su interior que posibilitan enfocar menores áreas de la pantalla de entrada sobre 2 cm de la pantalla fluorescente de con ganancia en la resolución pero con pérdidas en la brillantez. Los bricantes dan al usuario las opciones de 2 o 3 tamaños de campos discretos y recientemente existen intensificadores que permiten la variación continua en el tamaño del campo hasta un máximo de 35 cm. Ya en su mayoría, los intensificadores ticampo y ofrecen una rior en todos los exámenes fluoroscópicos; estos intensifi- cadores multicampo son de uso normalizado. Los tubos de doble foco se fabrican en múltiples

7 cm (25/17). También se utilizan a menudo Estas dimensiones numéricas se refieren al diámetro del elemento fosforescente de 3 se ilustra el funcionamiento de un nes que se producen en el fósforo de dos en dirección al fósforo de salida. Si se cambia a modo 17 cm se aumenta

el potencial de las lentes electrostáticas, lo que hace que el punto focal de los electrones se separe del fósforo de salida. En consecuencia, sólo los fotoelectrones de la parte central de 17 cm de diámetro del fósforo de entrada inciden en el de salida. Como resultado de este cambio de punto focal se reduce el campo y se obtiene un aumento de la imagen. Un tubo 25/17 en modo 17 cm producirá una imagen 1.5 veces mayor que la que se obtiene trabajando a 25 cm, de este modo el empleo de la dimensión menor en un tubo intensificador de imagen multicampo, siempre produce una ampliación de la imagen, con un factor de aumento directamente proporcional al cociente de los diámetros de los tubos.

La obtención de la imagen ampliada tiene su contrapartida. Cuando se trabaja en modo aumentado, la ganancia de reducción disminuye y al elemento fosforescente de salida llegan menos fotoelectrones. Como resultado se obtiene una imagen más tenue. Para mantener el nivel de brillo se incrementa automáticamente la corriente instantánea del tubo de rayos X, lo que eleva la dosis que recibe el paciente. El aumento de esta dosis equivale aproximadamente a la proporción del área del fósforo de entrada utilizado, o a (2,5/17)2 = 2.2 veces la dosis obtenida si se emplea el modo de campo mayor. Este aumento de la dosis que recibe el paciente produce una mejora en la calidad de la imagen, pues la dosis es mayor porque se utilizan más fotones por unidad de superficie para formar la imagen. El resultado es una reducción del ruido y un aumento de la resolución de contraste.

Ejemplo 14. Si se usa un tubo intensificador de imagen de 23/15/10 en modo 10 cm, ¿en qué

medida aumenta la dosis de radiación que recibe el paciente con respecto al modo de funcionamiento de 23 cm?

(23/10)2 = 5,3 veces más

Los rayos X que pasan a través del paciente inciden en la pantalla fluorescente del intensificador de imagen y como ya conocemos se forma una imagen visible muy intensa en la pantalla fluorescente S. El radiólogo puede ver esta imagen sin necesidad de adaptar sus ojos a la oscuridad y de muchas maneras diferentes, bien directamente por un sistema de espejos o bien indirectamente a través de una cámara de TV que forma parte de un circuito cerrado de