Luminiscencia fotoestimulada

La luminiscencia fotoestimulada (PSL) consiste en la liberación de la energía almacenada en un fósforo mediante estimulación con luz visible, lo que produce una señal luminiscente. Los rayos X pueden inducir dicho almacenamiento de energía. Una placa basada en este mecanismo se denomina placa de fósforo fotoestimulable (PSP) (o placa de imagen) y es un tipo de detector de rayos X utilizado en radiografía de proyección. Para crear una imagen, la placa se ilumina dos veces: la primera, a la radiación de interés, la "escribe" y la segunda, (normalmente mediante un láser de longitud de onda visible), la "lee". El dispositivo para leer dicha placa se conoce como fosfoimager (a veces escrito como fosfoimager, quizás reflejando su aplicación común en biología molecular para detectar proteínas fosforiladas y ácidos nucleicos radiomarcados).La radiografía de proyección que utiliza una placa de fósforo fotoestimulable como detector de rayos X se puede denominar «radiografía de placa de fósforo» o «radiografía computarizada» (no debe confundirse con la tomografía computarizada, que utiliza procesamiento informático para convertir múltiples radiografías de proyección en una imagen tridimensional).

En las placas de fósforo fotoestimulable (PSP), la capa de fósforo suele tener un espesor de entre 0,1 y 0,3 mm. Tras la exposición inicial a radiación electromagnética de longitud de onda corta (normalmente, rayos X), los electrones excitados del material de fósforo quedan atrapados en los centros de color (centros F) de la red cristalina hasta que son estimulados por la segunda iluminación. Por ejemplo, el fósforo fotoestimulable de Fuji se deposita sobre un soporte de película de poliéster flexible con un tamaño de grano de aproximadamente 5 micrómetros y se describe como fluorobromuro de bario que contiene trazas de europio bivalente como centro de luminiscencia. El europio es un catión divalente que sustituye al bario para crear una solución sólida. Cuando los iones Eu²⁺ son alcanzados por la radiación ionizante, pierden un electrón adicional para convertirse en iones Eu³⁺. Estos electrones entran en la banda de conducción del cristal y quedan atrapados en la red cristalina vacía de iones bromo, lo que resulta en un estado metaestable con mayor energía que la condición original.

Una fuente de luz de baja frecuencia, con energía insuficiente para generar más iones Eu³⁺, puede devolver los electrones atrapados a la banda de conducción. Al encontrarse con estos electrones movilizados, liberan una luminiscencia azul-violeta de 400 nm. Esta luz se produce proporcionalmente al número de electrones atrapados y, por lo tanto, a la señal de rayos X original. A menudo, puede captarse mediante un tubo fotomultiplicador, sincronizado a una resolución o frecuencia de captura de píxeles específica. De este modo, la luz se convierte en una señal electrónica y se amplifica significativamente. Posteriormente, la señal electrónica se cuantifica mediante un convertidor analógico-digital (ADC) a valores discretos (digitales) para cada píxel y se introduce en el mapa de píxeles del procesador de imágenes.Posteriormente, las placas se pueden borrar exponiéndolas a luz blanca de intensidad ambiental. De esta manera, se pueden reutilizar una y otra vez. En teoría, las placas de imagen pueden reutilizarse miles de veces si se manipulan con cuidado y bajo ciertas condiciones de exposición a la radiación. La manipulación de placas PSP en condiciones industriales suele provocar daños después de cientos de usos. Son comunes los daños mecánicos, como arañazos y abrasiones, así como la fatiga por radiación o la impresión debido a aplicaciones de alta energía. Una imagen se puede borrar simplemente exponiendo la placa a una luz fluorescente de intensidad ambiental; sin embargo, se requiere un borrado completo más eficiente para evitar la transmisión de señal y los artefactos. La mayoría de los escáneres láser borran automáticamente la placa (la tecnología actual utiliza iluminación LED roja) una vez finalizado el escaneo láser. La placa de imagen puede entonces reutilizarse.Las placas de fósforo reutilizables son seguras para el medio ambiente, pero deben desecharse de acuerdo con las normativas locales debido a la composición del fósforo, que contiene bario, un metal pesado.

La radiografía computarizada se utiliza tanto para la radiografía industrial como para la radiografía médica de proyección. Los detectores de placa de imagen también se han empleado en numerosos estudios de cristalografía.En la radiografía con placa de fósforo, la placa de imagen se aloja en un casete especial y se coloca debajo de la parte del cuerpo o el objeto a examinar, donde se realiza la exposición a rayos X. Posteriormente, la placa se pasa por un escáner láser especial, o lector CR, que lee y convierte la imagen en una radiografía digital. La imagen digital puede visualizarse y mejorarse mediante un software con funciones muy similares a las de otros programas convencionales de procesamiento de imágenes digitales, como contraste, brillo, filtrado y zoom. Las placas de imagen CR (IP) pueden instalarse en salas de examen existentes y utilizarse en múltiples centros de radiología, ya que se procesan mediante un lector CR (escáner) que puede compartirse entre varias salas de examen.

La radiografía de placa PSP suele distinguirse de la radiografía directa (DR). La radiografía directa suele referirse a la captura de imágenes en un detector de panel plano (FPD) de silicio amorfo o selenio, y los datos se transmiten directamente electrónicamente al ordenador de procesamiento. La radiografía de placa PSP, en cambio, utiliza un casete que contiene la placa de imagen, que almacena la imagen hasta que se lee y se carga en el ordenador. Este paso adicional, al exponer el detector a una imagen digital visible, constituye la principal diferencia entre ambas técnicas.Las placas PSP y las placas de proyección de fase fija (FPD) de radiología de proyección (DR) se utilizan habitualmente para radiografía de proyección. Esto no debe confundirse con la fluoroscopia, donde se aplica un haz continuo de radiación y las imágenes aparecen en la pantalla en tiempo real, para lo cual no se pueden utilizar placas PSP.Las placas PSP se utilizan comúnmente como detectores de rayos X para mediciones en física de alta densidad energética. Algunos ejemplos incluyen la obtención de imágenes de autoemisión de implosiones de fusión por confinamiento inercial, la microscopía radiográfica retroiluminada y la espectroscopia de emisión con resolución espacial de puntos cuánticos.Las placas de imagen fueron desarrolladas por primera vez para uso médico comercial por Fuji en la década de 1980.

• Intensificador de imagen de rayos X
• Radioluminiscencia
• Spinthariscope
• Fluoroscopia
• Radiografía digital