ÉCRANS DE TERRAS RARAS

- Imagem latente = é uma imagem que ainda não foi revelada.- Imagem real= é uma imagem que já está revelada.

Obs: O termo “Terras Raras” descreve elementos minerais pouco encontrados na natureza:

Oxibrometo de Lanthanum; Oxisulfato de Lanthanum térbio ativado; Oxisulfato de Gadolinum térbio ativado; Oxisulfato de Ytrium térbio ativado;

Emulsão:

Constitui-se de substâncias sensíveis à luz em suspensão em gelatina. Entre as substâncias sensíveis à luz, os "HALETOS DE PRATA" são mais usados, porque possuem as melhores qualidades para se deixar impressionar pela luz.

Introdução:

Os fótons de raios X que formam a imagem radiográfica não podem ser vistos pelo olho humano. Então se fez necessário usar receptores os quais convertam a radiação (informação) em imagem visível. Podemos usar dois métodos:

1) Uma película fotográfica pode ser exposta diretamente aos raios X.2) A energia dos raios X é convertida em luz visível para então serem convertidas em imagem (ou impulso elétrico ou exposição na chapa).

Os raios X por terem um grande poder de penetração tornam-se difíceis de serem registrados. Uma folha de filme radiológico absorve de 1 à 2% apenas do feixe do raios X. Assim introduziu-se os ÉCRANS (os quais convertem os raios X em luz visível) que permitem reduzir a dose ao paciente bem como o tempo de exposição, minimizando o movimento do paciente.

Écrans Fluorescentes:

Os raios X tem a habilidade de fazer que certas substâncias (fósforos) emitam luz e radiação ultravioleta.

Luminescência:

É definida como a habilidade de uma substância absorver radiação de comprimento onda curta, e convertê-la em radiação de comprimento de onda mais larga no espectro visível, assim como no ultravioleta.

Fluorescência:

É a forma de luminescência na qual a luz que é emitida para tão logo quanto a radiação excitante deixa de se expor ao material.

Fosforescência:

É quando a emissão de luz continua, por um tempo, depois de se remover a radiação excitante. Nos ÉCRANS este é um efeito não desejado já que produz imagens múltiplas e até velar partes do filme. Existem impurezas (killers) que são introduzidas na estrutura do fósforo para controlar as áreas do cristal responsáveis pelo efeito fosforescente.

Fósforo:

Específico aos ÉCRANS: O fósforo é um sólido cristalizado natural ou artificial que exibe a propriedade de luminescência quando exposto aos raios X. De acordo como o dicionário de ciências, é uma substância que emite luz a temperaturas abaixo da temperatura na qual exibiria incandescência.

Classes de Fósforo:

Por muito tempo, os cristais de fósforo de maior uso nos ÉCRANS eram de Tungstato de Cálcio (CaWO4), devido a sua emissão em ultravioleta e no azul do espectro, aonde a sensibilidade natural do material que compõe a película (AgBr) é muito alta. Avanços recentes na tecnologia resultaram na introdução de fósforos novos para os ÉCRANS. As terras raras como o Lântano, Gadolínio, Itérbio, etc., são os novos elementos que se usa nos ÉCRANS.

Construção de um ECRAN:

Consiste de três capas diferentes:1) Um suporte feito de cartão ou plástico;2) Uma capa de fósforo microcristalino, fixo com uma cola apropriada, que é aplicado uniformemente;3) Uma capa protetora (plástico) a qual é aplicada sobre o fósforo para prevenir a eletricidade estática, proteção física e permite a limpeza sem danificar a capa de fósforo.

Como Trabalha um ÉCRAN:

Um ÉCRAN opera seguindo um processo de 3 passos:1- Absorção: os fótons incidentes de raios X são absorvidos no fósforo pelo Efeito Compton o que resulta na emissão de elétrons livres;2- Conversão: a energia que se obtém deste elétron é então convertida em fótons de luz através do processo de Luminescência;3- Emissão: os fótons produzidos pelo processo acima mencionado saem do fósforo e expõe a película.

Intensificação:

Quando um fósforo absorve um fóton de raios X, emitem um resplendor de luz, isto acontece aos milhões em cada milímetro quadrado da área do ÉCRAN. Dessa forma, quanto maior for a intensidade dos raios X, maior será a intensidade de luz emitida. Assim sobre a superfície inteira do ÉCRAN, as diferenças na intensidade dos raios X são convertidas em diferença na intensidade da luz, a qual a película é sensível.

Os ÉCRANS intensificam o efeito fotográfico da radiação X porque, conforme já vistos, estes são mais grossos e absorvem mais que as películas e a absorção de um único fóton de raios X resulta em uma emissão de centenas de fótons de luz, os quais são facilmente absorvidos pela película. A combinação dos ÉCRANS com as películas permitem que a exposição seja reduzida por fatores 50 à 150 vezes menores, comparada a uma exposição direta sem ÉCRAN.Então podemos concluir que fator de intensificação é o coeficiente de uma exposição requerida sem ÉCRAN por uma requerida com ÉCRAN.

Os ÉCRANS também contém:

Uma capa fina entre o fósforo e o suporte. Pode ser uma capa para refletir ou absorver a luz; Pigmentos ou tinta na capa de fósforo, aos quais, incorporados à cola da capa de fósforo, absorvem luz. Ele(s) reduz(em) a borrosidade da imagem na película e, por suposição, também reduzem a intensidade da luz.

Intensificação dos ÉCRANS:

Já sabemos que o ÉCRAN é capaz de converter os poucos fótons de raios X que são absorvidos, em muitos fótons de luz. A eficiência com que o fósforo executa esta conversão é chamada de eficiência intrínseca. Para o Tungstato de Cálcio este valor é cerca de 5%. Se a energia do fóton de raios X, o comprimento de onda da luz emitida e a eficiência intrínseca do material são conhecidas, torna-se fácil conhecer o número de fótons de luz gerados. Por exemplo: uma radiação de 50 KeV é absorvida em um ÉCRAN de Tungstato de Cálcio que emite a maior parte de sua luz em um comprimento de onda de +/- 430nm (nanômetros):

(nm) = 1,24 / (KeV)430 = 1,24 / (KeV)KeV = 1,24 / 430KeV = 0,003eV = 3

Se a eficiência intrínseca do Tungstato de Cálcio fosse de 100%, um fóton de raios X de 50 KeV produzirá cerca de: 50.000 / 3 = 17.000 ou seja, 17.000 fótons de luz de 3 eV.A eficiência intrínseca do Tungstato de Cálcio é de apenas 5%, sendo assim: (17.000 x 5) / 100 = 180. Então temos na realidade 850 fótons de luz emitidos quando 1 fóton de raios X de 50 KeV é absorvido.

Velocidade dos ÉCRANS:

Vários fatores determinam a velocidade de um ÉCRAN. E podemos dizer que sua velocidade é um produto da absorção e conversão:

Eficiência = Absorção x Conversão

A eficiência é um fator do:

1. Tipo de fósforo: Maior número atômico significa maior absorção de raios X; -2. Espessura do fósforo: Se a quantidade de fósforo for aumentada tornando mais grossa sua capa, a absorção de raios X e a produção de luz aumentará por igual; -3. Qualidade do feixe de raios X: Está relacionada à: Kv, filtros, parte do corpo (geração de raios dispersos), uso de grades; -4. Tamanho dos cristais do fósforo: É comprovado que a emissão fluorescente aumenta com o aumento do tamanho do cristal;-5. A tinta absorvedora de luz: Os fótons de luz gerados a partir dos raios X que são absorvidos, são emitidos em todas as direções. Uma tinta, ou pigmento, na cola da capa reduz a difusão lateral e a intensidade da luz emitida pelo ÉCRAN. Dependendo do material absorvente utilizado, estes ÉCRANS tem a tinta rosada ou amarelada;-6. Capa refletora de luz: Os fótons de luz gerados pelos raios X que são absorvidos são emitidos em todas as direções. Cerca de metade destes vão até a parte traseira do ÉCRAN. Se a capa entre o fósforo e o suporte contém um material refletor, a luz será redirigida; isto aumenta a intensidade da luz que sai do ÉCRAN para expor a película;-7. Temperatura: Os ÉCRANS fluorescem melhor em baixas temperaturas. Sem erro, podemos dizer que, na maioria das salas radiológicas, a variação da temperatura é muito pequena para afetar significativamente a emissão do ÉCRAN.

Tipos de ÉCRAN:

São frequentemente divididas em três categorias dependendo de sua velocidade: -*Lentas: de detalhe, de alta resolução, de ultra detalhe, standard;*Médias: universais, velocidade média, gerais, promédio, velocidade par;*Rápidas: rápidas, alta velocidade, muito rápidas.

Qualidade dos ECRANS:

Apesar dos grandes benefícios do uso do ECRAN, temos também uma maior borrosidade nas imagens radiográficas. Esta resulta da difusão da luz quando transita do cristal do fósforo à película aonde é registrada. Os mesmos fatores que aumentam a velocidade do fósforo aumentam, também, esta borrosidade. Isto inclui: Espessura da capa do fósforo: Uma capa mais grossa aumenta a eficiência e a difusão da luz. Esta é a maneira principal de aumentar a velocidade de um ECRAN à Tungstato de Cálcio, podemos então deduzir que existe uma relação entre velocidade (ECRAN grosso) e nitidez (delgado).

Exceção:

Há uma exceção importante quanto a esta relação entre a velocidade do ECRAN e a difusão da luz. As terras raras possibilitam aumentar a absorção dos raios X e a velocidade do ECRAN, sem aumentar a difusão da luz. Isto faz as terras raras mais requeridas que o Tungstato de Cálcio.

Nova Tecnologia dos Fósforos:

Os ECRANS de terras raras surgiram devido a grande necessidade de uma redução substancial na dose de radiação. Esta terminologia apareceu devido a dificuldade de separar estes elementos da terra e entre eles mesmos, não porque eles são “raros”.

As quinze terras raras tem dois elétrons externos. Na penúltima orbital tem oito ou nove elétrons. A maior diferença está na órbita N. as terras raras são quase tão idênticas que sua separação pode envolver milhares de passos. Os ECRANS originais de terras raras emitiam no verde do espectro com uma emissão a freqüência de comprimento de onda por volta de 540nm, até surgir a nova geração, os quais emitem no azul e ou ultra violeta, nos quais são sensíveis as películas convencionais de raios X. -A eficiência de conversão dos raios X à luz nestes ECRANS é significativamente maior que nos de Tungstato de Cálcio (5%), já que são por volta de 20%. O aumento da absorção em um fósforo de Tungstato de Cálcio é devido principalmente porque é usado uma capa mais grossa. O aumento de absorção nos de terras raras é o resultado da melhoria nas características da absorção do fósforo. Esta absorção se deve principalmente ao efeito Fotoelétrico , o qual é mais propenso a ocorrer quando: -1. Usa-se elementos com número atômico alto. Um fósforo com número atômico mais alto tenderia a uma maior absorção. CaWO4 (Z=74), está quase ao final da tabela periódica, de maneira que o potencial de melhoria é limitado. Já os terras raras tem um número atômico menor: Lantânio (La57) ou Gadolínio (Gd64). -2. Quando a energia dos fótons de raios X e a energia de ligação dos elétrons da órbita K são quase iguais. Consideremos a interação de um fóton de raios X com estes elétrons: energia de ligação para o tungstênio 69,5KeV, Gadolínio

50,2KeV, Lantânio 38,9KeV.O ECRAN absorve cada vez menos com o aumento da energia de radiação, até que chega à 69,5KeV (camada K do Tungstênio). Até os 40KeV, o Tungstênio e o Lantânio, por exemplo, absorvem quase o mesmo, mas a 38,9KeV o Lantânio mostra uma vantagem em relação ao tungstênio que se estende até a borda K deste, 70Kev. A borda K das terras raras está muito próxima (como Lantânio) deste feixe primário dos raios X. -Esta é a razão principal destes fósforos terem uma maior absorção dos raios X utilizados na radiologia diagnóstica, comparada ao Tungstato de Cálcio.

Conclusão:

Os ECRANS são usados porque reduzem a dose de raios X a que é exposto o paciente e porque ele permitiu a redução do tempo de exposição, reduzem também a borrosidade produzida pelo movimento. O Tungstato de Cálcio era o fósforo mais usado na maioria dos ECRANS, devido a necessidade de reduzir a dose de radiação surgiu os ECRANS de terras raras. -A velocidade dos ECRANS de Tungstato de Cálcio está determinada pela espessura da capa de fósforo, o que resulta na maior dispersão da luz.A velocidade dos ECRANS de terras raras está determinada por sua mais alta absorção (elétrons de órbita K) e por sua melhor conversão, sem aumento da difusão da luz.