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HISTORIA DA RADIOLOGIA

INTRODUÇÃO
Em 8 de novembro de 1895, um professor de Física teórica, o Doutor Wilhelm Conrad Roentgen , descobriu os raios X, em Wurzburg (Alemanha) , a partir de experiências com ampolas de Hittorf (Johann Wilhelm Hittorf - físico alemão) e Crookes( William Crookes- físico e químico inglês). Ao anoitecer do dia 8 de novembro de 1895, Roentgen escolheu um dos tubos Hittorf- Crookes de que dispunha em uma estante de seu laboratório, recobriu-o, com cuidado, usando uma cartolina preta , escureceu totalmente o laboratório e ligou o tubo aos eletrodos da bobina de Ruhmkorff. Ao passar a corrente de alta tensão através do tubo, verificou que nenhuma luz visível atravessara a cartolina preta que o revestia. Preparava-se para interromper a corrente de alta tensão quando percebeu que, a cerca de 1 metro do tubo, havia uma luz fraca. Sem entender o que se passava, Roentgen acendeu um fósforo e, com surpresa, verificou que a forma da misteriosa luz era um pequeno écran de platinocianeto de bário deixado sobre um banco. Roentgen sabia que a luz do écran não provinha dos raios catódicos e que pela distância , seria ela algum tipo de radiação. Sem saber qual a radiação, deu-lhe o nome de raios X.

Wilhelm Conrad Röntgen (1845--1923)

Wilhelm Conrad Röntgen (1845--1923)
Em 22 de dezembro de 1895, Roentgen fez a primeira radiografia da História, de uma das mãos de Anna Bertga Ludwig Roentgen, sua mulher (cerca de 15 minutos de exposição).

Fig-1.2 Primeira radiografia da História (uma das mãos de Anna Bertha Ludwig Roentgen)

Fig-1.2 Primeira radiografia da História (uma das mãos de Anna Bertha Ludwig Roentgen)
Primeira radiografia da História (uma das mãos de Anna Bertha Ludwig Roentgen)
Em 23 de janeiro de 1896, Roentgen proferiu a primeira e única conferência científica a respeito de sua descoberta, na Sociedade Físico- Médica de Wurzburg. Nessa conferência, fez a radiografia da mão do anatomista Albert von Koelliker. Em 1901, recebeu o prêmio Nobel de Física pela descoberta. Os instrumentos reunidos por Roentgen e pelos primeiros eletrorradiologistas (operadores de raios x) resultaram em uma cadeia emissora de raios X de baixo rendimento (1 a 2mA), fazendo com que a radiografia da mão necessitasse de vários minutos de exposição, e a do crânio, cerca de 1 hora. Adaptação da descoberta de Roentgen para fins médicos foi feita por eletrorradiologistas e engenheiros.


Ambrose e Hounsfield, em 1972 apresentaram um novo método de utilização da radiação para medir descontinuidade de densidades, obtendo imagens, inicialmente do cérebro, com finalidades diagnósticas. Nesse método cujo desenvolvimento transcorria há 10 anos, seriam feitas diversas medidas de transmissão dos fótons de raios X , em multiplos ângulos e, a partir desses valores, os coeficientes de absorção pelos diversos tecidos seriam calculados pelo computador e apresentados em uma tela como pontos luminosos, variando do branco ao preto, com tonalidades internediárias de cinza. Os pontos formariam uma imagem correspondende á seção axial do cérebro, que poderia ser estudada ou fotografada para avaliação posterior. Hounsfield acreditava que um feixe de raios X continha mais informações do que aquela que seria possivel capturar com o filme, e pensou que um computador talves pudesse ajudar a obtê-las.
A Tomografia Computadorizada médica começa a desenvolver-se nos anos de 1960, de forma lenta, por falta de apoio matemático. A mais prematura demonstração foi feita pelo neurologista William Oldendorf, que, em 1961, construiu manualmente um sistema de construção de uma seção transversal de um objeto constituído de argolas de ferro e aluminio. Embora inventivo, o estudo experimental usou um método considerado tosco de uma retroprojeção simples. O invento resultante, patenteado, era considerado impraticável porque necessitava de extensa análise.
A contribuição matemática fundamental para o problema da reconstrução foi feita em 1963 e 1964, por Allan Cormack, físico e matemático. Ele estudava a distribuição dos coeficientes de atenuação do corpo para que o tratamento por radioterapia pudesse ser bem direcionado para tumor-alvo. Além disso, também estava desenvolvendo um algoritmo matemático para reconstrução trimensional da distribuição da concentração de radionuclídeos a partir dos dados coletados de um equipamento de "câmara- pósitron", desenvolvido em 1962.
Nesse momento surge a figura de Hounsfield (Fig- 2.5). Engenheiro, experiente com radares, particularmente interessado em computadores, e com total liberdade da EMI para realizar suas pesquisas, foi o criador do primeiro computador totalmente transistorizado da Inglaterra. E já tinha idéias de estudar o interior de objetos tridimensionais a partir da rconstrução obtida pela absorção heterogênea de radiação pelos diferentes componentes. Criou o protótipo e inicialmente, usou uma fonte de amerício- 241, emissora de raios gama. O tempo de aquisição da imagem foi de 9 dias, e o computador levou 150 minutos para processar uma simples imagem. A seguir, Hounsfield (Fig-2.6) adquiriu um tubo e uma gerador de raios X, provavelmente porque os raios X tinham suas propriedades bem conhecidas, sendo uma fonte confiável de informação. Assim, o tempo de aquisição das imagens foi reduzido para 9 horas.


Protótipo de Hounsfield

Protótipo de Hounsfield
Protótipo de Hounsfield

Desenho esquemátizado do protótipo de Hounsfield pode ser visto na figura anterior, situado na pare

Desenho esquemátizado do protótipo de Hounsfield pode ser visto na figura anterior, situado na pare
Desenho esquemátizado do protótipo de Hounsfield pode ser visto na figura anterior, situado na parede atrás dele.
Após várias imagens experimentais com peças e animais, foi feita a primeira imagem diagnóstica, em uma paciente, selecionada pelo Drº Ambrose, com suspeita de tumor, no lobo frontal esquerdo, ainda não confirmado, a imagem obtida, mostrando a lesão causou euforia em Hounsfield e na equipe. Essas primeiras imagens foram monstradas no Congresso Anual do British Institute of Radiology, em 20 de abril de 1972. As reações foram de empolgação. Curiosamente, Hounsfield havia mostrado imagens seccionais de peças de cadáveres e de animais no congresso europeu realizado em Amsterdã no ano anterior, sem despertar nenhum interesse. A comunidade médica ali reunida não precebeu nem teve noção da revolução que se aproximava.
Em 1973, após 18 meses de uso do primeiro equipamento construído com finalidade clínica, Hounsfield e Ambrose apresentaram os resultados e sua experiência em artigos publicados.
O primeiro tomógrafo do Brasil foi instalado em São Paulo, no Hospital da Real e Benemérita Sociedade Portuguesa de Beneficiência, em 1977. Logo depois, o primeiro aparelho do Rio de Janeiro iniciou funcionamento, em 28 de julho de 1977, na Santa Casa da Misericórdia. A tecnologia não parou de evoluir, criando os aparelhos chamados de segunda, terceira e quarta gerações, os modelos helicoidais, cada vez mais rápidos, com imagem mais refinada, tempo de realização do exame mais curto e custo de produção menor, reduzindo acentuadamente os preços dos equipamentos e dos exames. Atualmente já existem, na prática médica , os tomógrafos multidetectores de 64,128 e 320 canais, o que transformou o estudo cardíaco pela radiologia. Esses exames fazem os exames em apnéia de aproximadamente 6 segundos. Surgindo em um momento no qual se pensava que a tomografia computadorizada não tinha mais pra onde evoluir, a aquisição volumétrica foi patenteada em 1976 e, em junho de 1980, imagens tridimensionais com resolução de 1.200x1.200 pixels foram obtidas e exibidas quase em tempo real.

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Radiologia Convencional e Digital


RADIOLOGIA CONVENCIONAL

Na radiologia convencional o aparelho de raios-x fica restrito a uma sala onde a ampola fica presa sobre trilhos no teto ou no chão. A simplicidade, rapidez e o baixo custo têm feito dos exames de raios-x uma ferramenta importante no pré-diagnóstico de várias enfermidades.

A SALA DE RAIOS-X CONVENCIONAL

A sala de Raios-X é composta por:
  • Uma ou mais mesas;
  • Estativa;
  • Comando;
  • Gerador;  
  • Tubo (onde possui a ampola de raios-x).



O COMANDO CENTRAL DO APARELHO

Possui botões de regulagem e ajustes do kv (kilovoltagem), mA (miliamperagem), mAs (miliamperagem por segundo), e outros. 

O TUBO DE RAIOS-X

O Tubo de Raios-X é formado por uma ampola (Tubo de vidro a vácuo, no seu interior, há filamentos de tungstênio e tório(Catodo), um alvo de tungstênio e tório (Anodo).

O Catodo tem carga Negativa e o Anodo carga positiva.



A ESTATIVA

Possui os mesmos recursos de uma mesa de Raios-X, com uma linha central (LCE) gaveta e uma grade difusora. 








O GERADOR
Tem como função fornecer a alta voltagem que o aparelho de raios-x necessita. Transforma a baixa corrente em alta corrente, interligando-se ao tubo de Raios-X através de cabos de alta resistência.

 
A mesa pode ser do tipo: 
Tampo fixo
Tampo Flutuante
Tampo basculante; 
 
OS CHASSIS RADIOGRÁFICOS

São compartimentos onde se inserem os filmes virgens que serão irradiados.
Composto por duas placas que se aclopam.

  • Parte Inferior do chassi é composta por alumínio e revestida por chumbo (por onde os Raios-X não conseguirão transpor).

  • Parte superior é composta por alumínio e permite que os Raios-X o atravessem.

Os tamanhos mais comuns no mercado são:
            
1.    13 X 18
2.    15 X 30
3.    18 X 24
4.    24 X 30
5.    30 X 40
6.    30 X 35
7.    35 X 43
8.    35 X 91








Radiologia Digital

Radiografia direta via detector plano

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SAIBA O QUE É PACS E DICOM
Com o surgimento da Tomografia Computadorizada no inicio dos anos 70 iniciou-se o uso de imagens digitais no diagnóstico e, com o desenvolvimento tecnológico diversas modalidades diagnósticas passaram a se utilizar de imagens digitais.

Um Sistema de Informação Hospitalar (SIH) contém um grande conjunto de informações digitais, as quais incluem dados financeiros, gerenciais, informações de paciente (PEP – Prontuário Eletrônico de Paciente e RIS– Radiology Information System). Devido ao tipo de tecnologia empregada, as imagens médicas são consideradas como um sistema à parte, e são organizadas em um sistema de transmissão e arquivamento de imagens médicas chamado PACS.

O PACS é um sistema que proporciona o armazenamento e comunicação de imagens geradas por equipamentos médicos que trabalham com imagens originadas em equipamento de TC, RNM, US, RX, MN, PET, etc., de uma forma normalizada possibilitando que as informações dos pacientes e suas respectivas imagens digitalizadas e, armazenadas em mídia eletrônica sejam compartilhadas e visualizadas em monitores de alta resolução, distribuídos em locais fisicamente distintos.

Os principais elementos a serem observados na estrutura do PACS são:

· Dispositivos de entrada (RX, RNM, TC, US, MN, PET, etc.)

· Rede de computadores

· Servidor de DICOM

· Integração com o RIS e HIS

· Dispositivos de saída (monitores, impressoras, gravadoras)


Os equipamentos de aquisição de imagem, TC, RNM, CR, US, MN, PET, em sua maioria já produzem imagens em formato digital. O Raio-X convencional ou simplesmente radiografia, continua sendo o principal método de imagem utilizado para o diagnóstico e, no Brasil, quase que em sua totalidade ainda são adquiridos em equipamento que produzem imagem analógica (filme).

É imperativa a inserção da imagem radiológica simples no universo digital. Inicialmente de qualidade questionável (particularmente nos exames de mamografia) hoje apresentam grande evolução em sua qualidade diagnóstica, e estudos demonstram que a imagem digital permite acurácia semelhante e em alguns casos superiores às imagens analógicas convencionais.

As formas de aquisição de uma imagem radiográfica digital são duas:

· Radiografia Digital – DR (do inglês: Digital Radiology) - Imagens adquiridas por aparelhos de raios-X que, ao invés de utilizar filmes radiográficos, possuem uma placa de circuitos sensíveis aos raios X que gera uma imagem digital e a envia diretamente para o computador na forma de sinais elétricos.

· Radiografia Computadorizada – CR (do inglês Computerized Radiology) - Neste processo, utilizam-se os aparelhos de radiologia convencional (os mesmo utilizados para produzir filmes radiográficos), porém substituem-se os “chassis” com filmes radiológicos em seu interior por “chassis” com placas de fósforo (Figuras 2, 3 e 4).

Figura 2 - Chassis com placas de fósforo(Fonte: NDT - Fuji).



Figura 3 - Equipamento para leitura de placas de fósforo e produção de imagem digital
(Fonte: NDT - Fuji)


Os sistemas de imagem radiográfica convencionais registram e mostram seus dados numa forma analógica. Têm freqüentemente exigências de exposição muito rígidas devido à gama estreita de profundidade de brilho dos filmes e hipóteses muito reduzidas de processamento de imagem. Os sistemas de radiografias digitais oferecem a possibilidade de obtenção de imagens com exigências de exposição muitas menos rigorosas do que os sistemas analógicos. No sistema de aquisição convencional as imprecisões em termos de exposição provocam normalmente o aparecimento de radiografias demasiado escuras, demasiado claras ou com pouco contraste, são facilmente melhoradas com técnicas digitais de processamento e exibição de imagem.

As vantagens dos sistemas de radiografia digitais, que são também extensíveis às demais modalidades diagnósticas, podem ser divididas em quatro classes:

1º) Facilidade de exibição da imagem – Na radiografia digital a imagem vai ser mostrada em um monitor de vídeo, em vez do processo tradicional de expor o filme contra a luz.

2º) Redução da dose de raios-X – Ajustando-se a dose para que a imagem tenha uma relação sinal ruído conveniente, consegue-se uma diminuição real da radiação absorvida pelo paciente.

3º) Facilidade de processamento de imagem – O aumento do contraste ou a equalização por histograma são técnicas digitais que podem ser usadas. A técnica de subtração de imagens pode remover grande parte da arquitetura de fundo não desejado, melhorando assim a visualização das características importantes da radiografia.

4º) Facilidade de aquisição, armazenamento e recuperação da imagem – Armazenamento em bases de dados eletrônicas, facilitando a pesquisa de dados e a transmissão para longas distâncias, usando redes de comunicações de dados.



PADRONIZAÇÃO DE IMAGENS MÉDICAS

Para a comunicação de dados computacionais entre diferentes sistemas é necessária a padronização da linguagem utilizada. O uso crescente dos computadores em aplicações clínicas por fabricantes de equipamentos, gerou a necessidade de um método padrão para arquivamento e transferência de imagens e informações entre os dispositivos com origem de fabricantes diferentes.

Inicialmente os equipamentos produziam formatos diferentes de imagem digital (gif, jpeg, bmp, entre outros).

·O American College Of Radiology (ACR) e a National Eletrical Manufacturers Association (NEMA), sediados nos EUA, deram origem a um comitê comum em 1983 para desenvolver um padrão de imagem cujos principais objetivos são: promover a comunicação de informações de imagens digitais; padronização dos diversos fabricantes de aparelhos que geram imagens médicas; facilitar o desenvolvimento e expansão dos sistemas PACS e permitir a criação de uma base de dados de informações de diagnósticos que possam ser examinadas por uma grande variedade de aparelhos distribuídos em uma rede em um ou em vários estabelecimentos de saúde (NEMA, 2005).

O DICOM - Digital Imaging and Communications in Medicene é o padrão desenvolvido por este comitê que publicou a primeira versão em 1985, chamada de ACR-NEMA 300-1985 ou (ACR-NEMA Version 1.0) e a segunda versão em 1988, chamada de ACR-NEMA 300-1988 ou (ACR-NEMA Version 2.0). A terceira versão do padrão, que recebeu então o nome de DICOM 3.0 foi apresentado em 1993.

O padrão de DICOM é um padrão em permanente desenvolvimento e mantêm-se de acordo com os procedimentos do comitê de padrões de DICOM. As sugestões para atualizações são propostas pelos membros do comitê de DICOM, estas propostas são consideradas para inclusão nas edições futuras do padrão. Uma exigência para que a proposta de atualização seja considerada é de que o padrão deve manter a compatibilidade eficaz com edições precedentes.

Atualmente o DICOM é gerido por um comitê composto por praticamente todos os grandes fabricantes de equipamentos para imagem diagnóstica e, por grandes instituições médico-cientificas em todo o mundo, totalizando aproximadamente 50 membros, entre eles: Agfa, Kodak, Toshiba, Philips, Siemens, American College of Radiology, Societe Fraçaise de Radiolgie, Societa Italiana di Radiologia Medica, Korean PACS Standard Committee, entre outros (NEMA, 2005).