Intensificador de imágenes de rayos X

Un intensificador de imágenes de rayos X (XRII) es un intensificador de imágenes que convierte los rayos X en luz visible a mayor intensidad que las pantallas fluorescentes más tradicionales. Estos intensificadores se utilizan en sistemas de imágenes de rayos X (como fluoroscopios) para permitir que los rayos X de baja intensidad se conviertan en una salida de luz visible convenientemente brillante. El dispositivo contiene una ventana de entrada de baja absorbencia/dispersión, típicamente de aluminio, una pantalla fluorescente de entrada, un fotocátodo, óptica electrónica, una pantalla fluorescente de salida y una ventana de salida. Todas estas piezas están montadas en un entorno de alto vacío dentro de vidrio o, más recientemente, de metal/cerámica. Por su efecto intensificador, permite al espectador ver más fácilmente la estructura del objeto que se está fotografiando que las pantallas fluorescentes solas, cuyas imágenes son tenues. El XRII requiere dosis absorbidas más bajas debido a una conversión más eficiente de cuantos de rayos X en luz visible. Este dispositivo se introdujo originalmente en 1948.

Operación

La función general de un intensificador de imágenes es convertir los fotones de rayos X incidentes en fotones de luz de intensidad suficiente para proporcionar una imagen visible. Esto ocurre en varias etapas. La ventana de entrada tiene forma convexa y está hecha de aluminio para minimizar la dispersión de los rayos X. La ventana tiene 1 mm de espesor. Una vez que los rayos X pasan a través de las ventanas de aluminio, encuentran fósforo de entrada que los convierte en fotones de luz. El espesor del fósforo de entrada oscila entre 300 y 450 micrómetros, alcanzando un compromiso entre la eficiencia de absorción de los rayos X y la resolución espacial. El fósforo de entrada más espeso tiene una mayor eficiencia de absorción pero una mala resolución espacial y viceversa. El yoduro de cesio activado con sodio se utiliza normalmente debido a su mayor eficiencia de conversión gracias a su alto número atómico y coeficiente de atenuación de masa, en comparación con el sulfuro de zinc-cadmio. El fósforo de entrada está dispuesto en pequeños tubos para permitir que los fotones pasen a través del tubo sin dispersarse, lo que mejora la resolución espacial. Luego, los fotones de luz se convierten en electrones mediante un fotocátodo. El fotocátodo está compuesto de antimonio y cesio, que debe coincidir con los fotones producidos a partir del fósforo de entrada, maximizando así la eficiencia de la producción de fotoelectrones. El fotocátodo tiene un espesor de 20 nm con una eficacia de absorción del 10 al 15%.

Una diferencia de potencial (25-35 kilovoltios) creada entre el ánodo y el fotocátodo acelera estos fotoelectrones mientras las lentes de electrones enfocan el haz hasta el tamaño de la ventana de salida. La ventana de salida suele estar hecha de sulfuro de zinc-cadmio activado por plata y convierte los electrones incidentes nuevamente en fotones de luz visible. En los fósforos de entrada y salida, el número de fotones se multiplica por varios miles, de modo que en conjunto se produce una gran ganancia de luminosidad. Esta ganancia hace que los intensificadores de imágenes sean muy sensibles a los rayos X, de modo que se pueden utilizar dosis relativamente bajas para procedimientos fluoroscópicos.

Historia

Los intensificadores de imágenes de rayos X estuvieron disponibles a principios de la década de 1950 y se observaban a través de un microscopio.

La visualización de la producción se realizaba a través de espejos y sistemas ópticos hasta la adaptación de los sistemas de televisión en la década de 1960. Además, la salida se pudo capturar en sistemas con una cámara de película cortada de 100 mm utilizando salidas pulsadas de un tubo de rayos X similar a una exposición radiográfica normal; la diferencia es que el II, en lugar de un casete de pantalla de película, proporcionó la imagen para grabar la película.

Las pantallas de entrada varían entre 15 y 57 cm, siendo las más comunes las de 23 cm, 33 cm y 40 cm. Dentro de cada intensificador de imágenes, el tamaño real del campo se puede cambiar utilizando los voltajes aplicados a la óptica electrónica interna para lograr una ampliación y un tamaño de visualización reducido. Por ejemplo, los 23 cm comúnmente utilizados en aplicaciones cardíacas se pueden configurar en un formato de 23, 17 y 13 cm. Debido a que la pantalla de salida permanece fija en tamaño, la salida parece "ampliar" la imagen de entrada. La digitalización de alta velocidad con señal de vídeo analógica surgió a mediados de la década de 1970, y la fluoroscopia pulsada se desarrolló a mediados de la década de 1980 aprovechando tubos de rayos X de conmutación rápida y dosis bajas. A finales de la década de 1990, los intensificadores de imágenes comenzaron a ser reemplazados por detectores de panel plano (FPD) en máquinas de fluoroscopia, lo que compitió con los intensificadores de imágenes.

Aplicaciones clínicas

"Arco en C" Las máquinas de fluoroscopia móviles a menudo se denominan coloquialmente intensificadores de imágenes (o II); sin embargo, estrictamente hablando, el intensificador de imágenes es sólo una parte de la máquina (es decir, el detector).

La fluoroscopia, que utiliza una máquina de rayos X con un intensificador de imágenes, tiene aplicaciones en muchas áreas de la medicina. La fluoroscopia permite ver imágenes en vivo para que la cirugía guiada por imágenes sea factible. Los usos comunes incluyen ortopedia, gastroenterología y cardiología. Las aplicaciones menos comunes pueden incluir la odontología.

Configuraciones

Un sistema que contiene un intensificador de imágenes puede utilizarse como equipo fijo en una sala de detección exclusiva o como equipo móvil para su uso en un quirófano. Una unidad de fluoroscopia móvil generalmente consta de dos unidades, el generador de rayos X y el detector de imágenes (II) en un arco en C móvil, y una unidad de estación de trabajo separada que se utiliza para almacenar y manipular las imágenes. El paciente se coloca entre los dos brazos, normalmente sobre una cama radiotransparente. Los sistemas fijos pueden tener un brazo en C montado en un pórtico de techo, con un área de control separada. La mayoría de los sistemas dispuestos como arcos en C pueden tener el intensificador de imágenes colocado encima o debajo del paciente (con el tubo de rayos X debajo o arriba respectivamente), aunque algunos sistemas estáticos en la habitación pueden tener orientaciones fijas. Desde el punto de vista de la protección radiológica, es preferible el funcionamiento debajo del sofá (tubo de rayos X), ya que reduce la cantidad de radiación dispersa sobre los operadores y trabajadores. Más pequeño "mini" También hay disponibles arcos en C móviles, que se utilizan principalmente para obtener imágenes de las extremidades, por ejemplo, para cirugías menores de la mano.

Detectores de panel plano

Los detectores planos son una alternativa a los intensificadores de imágenes. Las ventajas de esta tecnología incluyen: menor dosis para el paciente y mayor calidad de imagen porque los rayos X siempre son pulsados y sin deterioro de la calidad de la imagen con el tiempo. A pesar de que el FPD tiene un coste mayor que los sistemas II/TV, los notables cambios en el tamaño físico y la accesibilidad para los pacientes merecen la pena, especialmente cuando se trata de pacientes pediátricos.

Comparación de funciones de los sistemas II/TV y FPD