Pesquisa desenvolve método mais rápido para testar o ponto focal de tubos de Raios X com precisão
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Título para divulgação do texto
Pesquisa desenvolve método mais rápido para testar o ponto focal de tubos de Raios X com precisão
Título original da pesquisa
Metodologia de Determinação das Dimensões de Ponto Focal de Tubos de Raios X Médicos - Exemplo de uma Aplicação Prática
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Resumo
Neste estudo, foi testado o uso de um dispositivo digitalizador de imagens como método alternativo ao filme de exposição direta.
O que é a pesquisa?
Os métodos usuais para avaliação das dimensões do ponto focal de tubos de raios X usam imagens obtidas a partir de câmaras de micro-orifício (chamadas pinhole), câmaras de abertura à fenda (chamadas slit) e padrões de mira estelar (star pattern). Estes dispositivos estão ilustrados nas figuras anexas.
Normas internacionais propõem o uso de uma câmara de abertura à fenda e de um filme de exposição direta para a determinação do tamanho do ponto focal.
Em trabalhos da equipe do Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo, IEE-USP, e do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares da Comissão Nacional de Energia Nuclear (IPEN/CNEN) foi testado o uso de um dispositivo digitalizador de imagens como método alternativo ao filme de exposição direta.
O sensor utilizado foi um detector do tipo CCD (charge-coupled device, que é um sistema digital de captura de imagem), desenvolvido para digitalização direta de radiografias intra-orais (isto é, para digitalizar e exibir em tempo real, num monitor, para dentistas, radiografias de dentes).
Esse detector foi utilizado para alinhar o sistema de Raios X e adquirir as imagens, posteriormente analisadas por meio de uma planilha computacional (um programa de cálculo por computador) especialmente desenvolvida.
Normas internacionais propõem o uso de uma câmara de abertura à fenda e de um filme de exposição direta para a determinação do tamanho do ponto focal.
Em trabalhos da equipe do Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo, IEE-USP, e do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares da Comissão Nacional de Energia Nuclear (IPEN/CNEN) foi testado o uso de um dispositivo digitalizador de imagens como método alternativo ao filme de exposição direta.
O sensor utilizado foi um detector do tipo CCD (charge-coupled device, que é um sistema digital de captura de imagem), desenvolvido para digitalização direta de radiografias intra-orais (isto é, para digitalizar e exibir em tempo real, num monitor, para dentistas, radiografias de dentes).
Esse detector foi utilizado para alinhar o sistema de Raios X e adquirir as imagens, posteriormente analisadas por meio de uma planilha computacional (um programa de cálculo por computador) especialmente desenvolvida.
Como é feita a pesquisa?
Para garantir o alinhamento exigido pelas normas foi desenvolvido um sistema mecânico para suporte do padrão fenda (veja figura do dispositivo) e do sensor digital.
O sistema é composto por uma base de 32 x 32 x 2 centímetros, confeccionada em alumínio, com um corte de forma cilíndrica.
Uma segunda base, também confeccionada em alumínio, é encaixada no corte cilíndrico da primeira base, permitindo rotação de 360 graus. A segunda base é composta por dois blocos que deslizam um sobre o outro, um na direção X e outro na direção Y.
Fixado acima da segunda base e no seu centro, está o suporte para o sensor digital (CCD). Quatro hastes, confeccionadas em aço inox, estão fixadas nesta base e permitem a variação da altura entre o sensor e o suporte do padrão fenda.
Assim, várias magnificações (ampliações) podem ser implementadas de acordo com os tamanhos de pontos focais a serem avaliados, conforme exigências das normas.
Para o alinhamento, foi utilizado um dispositivo de acrílico, formado por cinco esferas de tungstênio. Quatro delas estão posicionadas como vértices de um quadrado em uma das faces, e a quinta, na outra face, centralizada em relação àquelas.
A imagem do dispositivo de alinhamento é adquirida pelo sensor digital (CCD) acoplado ao equipamento de Raios X e analisada utilizando-se outra planilha computacional especialmente desenvolvida. Nesta planilha a imagem das cinco esferas é segmentada, extraindo-se apenas as regiões das esferas.
O centro de cada uma é localizado em relação ao número de linha e coluna da matriz computacional (isto é, a localização de cada esfera é marcada digitalmente pela planilha de cálculo, com grande precisão) e, em seguida, as distâncias entre os centros das esferas são calculadas por geometria.
O cálculo das distâncias entre as quatro esferas externas verifica se elas estão eqüidistantes. As distâncias entre as quatro esferas nos vértices e a quinta central são as que quantificam o grau de desalinhamento do sistema.
A planilha computacional indica o deslocamento que deve ser ajustado na segunda base do sistema mecânico, nas direções X e Y.
Uma nova imagem do dispositivo de alinhamento deve ser obtida e analisada; o sistema é considerado alinhado quando as distâncias entre as quatro esferas externas e a quinta central forem eqüidistantes, dentro de uma variação máxima de meio grau para mais ou para menos, de acordo com as normas internacionais.
O dispositivo de alinhamento é então substituído pela fenda, que é posicionada paralelamente ao eixo do tubo de raios X.
Uma imagem da fenda é adquirida nesta posição e então se gira o conjunto formado pela segunda base, hastes e suporte do padrão fenda, em 90 graus, deixando a fenda perpendicular. Adquire-se nova imagem.
As imagens da fenda nas duas posições são então analisadas pela planilha computacional para determinar as dimensões do ponto focal sob avaliação.
O sistema é composto por uma base de 32 x 32 x 2 centímetros, confeccionada em alumínio, com um corte de forma cilíndrica.
Uma segunda base, também confeccionada em alumínio, é encaixada no corte cilíndrico da primeira base, permitindo rotação de 360 graus. A segunda base é composta por dois blocos que deslizam um sobre o outro, um na direção X e outro na direção Y.
Fixado acima da segunda base e no seu centro, está o suporte para o sensor digital (CCD). Quatro hastes, confeccionadas em aço inox, estão fixadas nesta base e permitem a variação da altura entre o sensor e o suporte do padrão fenda.
Assim, várias magnificações (ampliações) podem ser implementadas de acordo com os tamanhos de pontos focais a serem avaliados, conforme exigências das normas.
Para o alinhamento, foi utilizado um dispositivo de acrílico, formado por cinco esferas de tungstênio. Quatro delas estão posicionadas como vértices de um quadrado em uma das faces, e a quinta, na outra face, centralizada em relação àquelas.
A imagem do dispositivo de alinhamento é adquirida pelo sensor digital (CCD) acoplado ao equipamento de Raios X e analisada utilizando-se outra planilha computacional especialmente desenvolvida. Nesta planilha a imagem das cinco esferas é segmentada, extraindo-se apenas as regiões das esferas.
O centro de cada uma é localizado em relação ao número de linha e coluna da matriz computacional (isto é, a localização de cada esfera é marcada digitalmente pela planilha de cálculo, com grande precisão) e, em seguida, as distâncias entre os centros das esferas são calculadas por geometria.
O cálculo das distâncias entre as quatro esferas externas verifica se elas estão eqüidistantes. As distâncias entre as quatro esferas nos vértices e a quinta central são as que quantificam o grau de desalinhamento do sistema.
A planilha computacional indica o deslocamento que deve ser ajustado na segunda base do sistema mecânico, nas direções X e Y.
Uma nova imagem do dispositivo de alinhamento deve ser obtida e analisada; o sistema é considerado alinhado quando as distâncias entre as quatro esferas externas e a quinta central forem eqüidistantes, dentro de uma variação máxima de meio grau para mais ou para menos, de acordo com as normas internacionais.
O dispositivo de alinhamento é então substituído pela fenda, que é posicionada paralelamente ao eixo do tubo de raios X.
Uma imagem da fenda é adquirida nesta posição e então se gira o conjunto formado pela segunda base, hastes e suporte do padrão fenda, em 90 graus, deixando a fenda perpendicular. Adquire-se nova imagem.
As imagens da fenda nas duas posições são então analisadas pela planilha computacional para determinar as dimensões do ponto focal sob avaliação.
Qual a importância da pesquisa?
Vários trabalhos já mostraram que o tempo dedicado ao alinhamento de equipamentos de Raios X e à determinação do ponto focal é grande e tedioso, principalmente se for usado um filme como receptor de imagem, pois deve-se ainda somar o tempo de revelação.
Nesta nova forma de determinação do ponto focal concilia-se rapidez de operação com resultados compatíveis com os obtidos por outros métodos. De fato, os resultados obtidos indicam boa aproximação com os valores calculados pelo demais métodos.
As diferenças registradas se deveram ao uso intensivo do tubo de raios X testado, pois o constante bombardeio de elétrons tende a alargar as pistas focais dos tubos de raios X, aumentando o tamanho dos pontos focais. Isto leva à perda de resolução do sistema, o que pode comprometer o diagnóstico clínico.
Como o equipamento de raios X avaliado é utilizado para ensaios de laboratório em calibração de instrumentos, este fato não é muito importante. Porém, a continuidade deste trabalho prevê a avaliação de equipamentos radiológicos utilizados em diagnósticos.
Com a implementação desta metodologia em mais equipamentos, espera-se aprimorar a planilha de análise das imagens e obter resultados ainda mais precisos.
Nesta nova forma de determinação do ponto focal concilia-se rapidez de operação com resultados compatíveis com os obtidos por outros métodos. De fato, os resultados obtidos indicam boa aproximação com os valores calculados pelo demais métodos.
As diferenças registradas se deveram ao uso intensivo do tubo de raios X testado, pois o constante bombardeio de elétrons tende a alargar as pistas focais dos tubos de raios X, aumentando o tamanho dos pontos focais. Isto leva à perda de resolução do sistema, o que pode comprometer o diagnóstico clínico.
Como o equipamento de raios X avaliado é utilizado para ensaios de laboratório em calibração de instrumentos, este fato não é muito importante. Porém, a continuidade deste trabalho prevê a avaliação de equipamentos radiológicos utilizados em diagnósticos.
Com a implementação desta metodologia em mais equipamentos, espera-se aprimorar a planilha de análise das imagens e obter resultados ainda mais precisos.
Área do Conhecimento
Ciências da Saúde
Palavras-chave – Entre 3 a 5 palavras
Portuguesa
Método
Portuguesa
Raio-X
Portuguesa
Tubo
Portuguesa
Medida
ODS
ODS 9: Indústria, Inovação e Infraestrutura
ODS 12: Consumo e Produção Responsáveis
Referência da Pesquisa Original
NERSISSIAN, Denise Yanikian Nersissian; COSTA, Paulo Roberto Costa; CALDAS, Linda Viola Ehlin. Metodologia de Determinação das Dimensões de Ponto Focal de Tubos de Raios X Médicos - Exemplo de uma Aplicação Prática. 2003.
Data da publicação do texto de divulgação
October 26, 2003