Dalla Radiologia Tradizionale alla Radiologia Digitale!

....Posto un articolo molto interessante trovato in rete....

DALLA RADIOLOGIA TRADIZIONALE ALLA RADIOLOGIA DIGITALE:
EVOLUZIONE DELLA SPECIE

TSRM G. DIPAOLA - M. URBANO
ASL BA2 - BARLETTA



Il progresso tecnologico di quest’ultimi decenni ha rappresentato anche per la Radiologia, e quindi per noi TSRM, una evoluzione senza precedenti.
Il concetto e il termine stesso di “Radiologia” ormai è modificato in “Diagnostica per Immagini”.
L’immagine radiologica tradizionale si evolve in Immagine Digitale.
Angiografia Digitale, TC e RM rappresentano gli esempi di metodiche già entrate pienamente nell’uso clinico, ma il futuro ci riserva la sostituzione completa delle metodiche classiche analogiche da parte di quelle digitali.
I sistemi tradizionali, costituiti da pellicole e sviluppi fotografici, vengono abbandonati e sostituiti dall’impiego della diagnostica su video assistita dal computer.

Il TSRM non parlerà più di fissaggio, sviluppo, schermi di rinforzo, camera oscura, ma e soprattutto di telecamere, convertitori analogico-digitale, computer, memorie, matrici di ricostruzioni, ecc.
Il suo lavoro sarà orientato verso le ricostruzioni delle immagini: sarà il tecnico dell’IMAGING.
Il passaggio dalla Radiologia Tradizionale alla Radiologia Digitale mantiene la fonte di esposizione (RX) e il risultato finale (Immagine) come elementi fissi; ciò che si rinnova è il Processo Intermedio (Acquisizione, Elaborazione e Riproduzione). Proprio questo processo caratterizza l’evoluzione.
L’Imaging digitale negli ultimi anni ha subito una continua evoluzione che ha portato ad ottenere immagini sempre migliori e in grado di competere con quelle tradizionali ( immagini analogiche). Queste ultime sono caratterizzate dal fatto che il rilevatore del segnale proveniente dal paziente è anche, allo stesso tempo, il supporto sul quale direttamente l’immagine si forma e che ne consente la visualizzazione.
L’esempio più diffuso di supporto dell’immagine analogica è rappresentato dalla Pellicola.

Nella Radiologia Tradizionale la pellicola funge sia da rilevatore che da mezzo di visualizzazione rispondendo all’esposizione solo in un certo intervallo energetico e secondo una curva di conversione unica e definita.
Da ciò deriva che, mentre nella Radiologia Tradizionale, la Risoluzione di Contrasto è un’entità fissa legata alle caratteristiche del sistema, nella Radiologia Digitale il contrasto può essere manipolato a piacere per essere adeguato a specifiche esigenze diagnostiche.

Ora cerchiamo di capire qual’è il sistema di rivelazione della Radiologia Digitale:

l’Imaging Plate o piastra al fluoroalogenuro di bario attivata all’europio o piastra a fosfori fotostimolabili.

L’Imaging Plate è composto da uno strato di fini granuli di fluoroalogenuro di bario attivato all’europio dispersi in elevata concentrazione in un supporto di resina acrilica, flessibile, resistente e protetto da uno strato trasparente.
L’Imaging Plate è immesso in una cassetta simile a quelle usate per la radiologia convenzionale e viene esposto usando le apparecchiature radiogene tradizionli.

I fosfori a memoria sono fisicamente molto simili agli Schermi di Rinforzo convenzionali.

Infatti, allo stesso modo di questi ultimi, quando vengono colpiti da Rx emettono luce, solo che le piastre sono in grado di immagazzinare al loro interno una parte dell’Esposizione dei fotoni X che costituisce l’Immagine Latente.
L’I.P. è costituito da uno strato energetico di base detto Banda di valenza in cui si trovano gli elettroni in condizione di quiete e da una banda di conduzione che si trova ad un livello di energia più elevato.
Se esponiamo l’I.P. ai Rx gli elettroni dei fosfori allo stato di quiete vengono eccitati e dallo stato energetico di base in cui si trovano (B.di Valenza) essi passano per ionizzazione nella Banda di conduzione.

Così come avviene negli schermi di rinforzo, alcuni elettroni perdono subito l’energia acquistata emettendo luce e ritornano nella B. di Valenza.

Una parte degli elettroni eccitati, invece resta intrappolata nella B. di conduzione nelle cosiddette Lacune, dette anche Centri di Colore. Ed è proprio grazie a questo fenomeno che si forma l’immagine latente.

Questo, però, è un sistema instabile poiché se non si va a processare l’I.P. contenente l’immagine latente nel giro di alcune ore, si ha una perdita di informazioni.

La luce laser (laser elio-neon) colpisce gli elettroni intrappolati rompendone i legami formatisi e permettendo loro di tornare al livello energetico più basso mediante emissione di luce in un processo chiamato Luminescenza Fotostimolata.

La luce emessa viene rilevata dai fotodetettori, inviata ai fotomoltiplicatori che la convertono in segnale elettrico analogico e quindi ad un convertitore analogico digitale che provvede alla trasformazione dei segnali elettrici in dati numerici.

Fra i vari sistemi studiati negli ultimi anni troviamo anche la “Piastra a Ossido di Selenio”.

Gli innumerevoli piccoli cristalli di ossido di selenio vengono globalmente caricati elettrostaticamente in un apposito apparecchio.

L’esposizione al fascio di Rx determina una riduzione della carica suddetta in modo inversamente proporzionale all’attenuazione dei fotoni da parte dell’oggetto attraversato: si realizza, in questo modo, un’immagine latente di tipo elettrico.

Anche con questo metodo si provvede poi alla lettura della carica residua mediante una scansione punto per punto con digitalizzazione dei valori riscontrati e trasmissione a un computer che provvede alle necessarie elaborazioni.

Una volta proceduto alla esposizione ed alla lettura dello schermo, il sistema digitale rende visibile al TSRM l’Indice di Esposizione.
L’Indice di Esposizione è un valore ricavato dal computer attraverso il calcolo della media dei valori di densità ottica presenti nell’aria di interesse del radiogramma.

Se ne deduce quindi che questo valore è direttamente proporzionale al valore di kV e mAs erogati durante l’esposizione paziente, ma dipende anche dalla quantità di aree bianche (zone di sottoesposizione) ed aree nere (zone di sovraesposizione) presenti nel radiogramma.

Oltre all’esposizione dei giusti parametri espositivi, al fine di evitare sovradosaggi inutili al paziente bisognerà evitare il più possibile di creare sul radiogramma ampie zone di sottoesposizione non utili alla refertazione (vedi incidenza dell’area addominale nell’esame del torace o la presenza della spalla nell’esame della colonna cervicale in laterale).

La lettura definitiva dell’I.P. è preceduta da una pre-lettura mediante un’istogramma che ha il compito di correggere eventuali errori di esposizione ottimizzando la conversione analogico-digitale in funzione della regione anatomica esaminata.

Da ciò derivano due dei più grandi vantaggi della Radiologia Digitalizzata:

1) la possibilità di ridurre la dose di esposizione al Paziente del 50% senza che venga sacrificata la qualità diagnostica dell’immagine (generalmente riducento i mAs e aumentando i kV di circa 10% rispetto ai dati utilizzati in Radiologia Tradizionale).

2) quello di evitare le esposizioni ripetute grazie all’ampia Latitudine di esposizione dell’I.P.

che risulta 10.000 volte superiore alla pellicola tradizionale.

Per questi motivi, col sistema CR, a differenza della RT, la possibilità di dover ripetere un esame a causa di un errata esposizione è praticamente nulla grazie all’ampia latitudine di esposizione dell’I.P.

Le differenze tra Analogico e Digitale nell’effettuazione del radiogramma sono:

- in caso di sovraesposizione: nell’Analogico si ha un annerimento eccessivo della pellicola, con perdita di informazioni cliniche, nel Digitale l’immagine rimane pressoché invariata e leggermente più chiara.

- in caso di sottoesposizione: nell’Analogico si avrà un radiogramma di bassa intensità ottica e in ogni caso non utile ai fini dello studio clinico, nel Digitale l’immagine risulterà più scura ma non perderà dettagli anatomici, mentre vi sarà un forte aumento della granularità che inciderà negativamente sulla definizione dell’immagine.

La pellicola radiografica presenta, invece, una risposta non lineare ed una minore latitudine di esposizione con i conseguenti problemi di sovra e sotto-esposizione.

La curva dell’I.P. è rettilinea e non esiste quindi la zona di sovra e sottoesposizione (piede e spalla) propria del sistema schermo-pellicola; ne consegue che nella Radiologia Digitale la Risoluzione Spaziale è inferiore di circa 1/3 rispetto alla Radiologia Tradizionale, ma ha un Range Dinamico maggiore di circa 20 volte e una Risoluzione di Contrasto di circa 4 volte superiore.

Sch./Pell. Rad. Dig.

Ris. Spaz 5-15 2,5-5

Ris. Contr. 2% 0,5%

Range Din. 1: 500 1: 10.000



Un notevole vantaggio della RD è quello di avere per un’unica esposizione due versioni: una immagine simile a quella tradizionale (“gray scale image”) ed una simil-xerografica (“edge enhancement image”)in cui vengono messi in evidenza i contorni.

Ma i vantaggi della Radiologia Digitale sono molteplici. In particolare ricordiamo:

· risparmio di dose radiante rispetto alle pellicole tradizionali

· possibilità di modificare “a posteriori” le caratteristiche iconografiche delle immagini, principalmente la densità e il contrasto, senza dover ripetere l’esame

· scomparsa dell’utilizzo dei liquidi (Sviluppo- Fissaggio).

· archiviazione rapida in minimo spazio (CD-ROM) e recupero in tempi brevissimi

· possibilità di teletrasmissione via cavo o Internet in maniera molto semplice, realizzando consultazioni e discussioni di casi da parte di esperti a distanza (“teleradiologia”)



Il TSRM ha la possibilità di elaborare in post-processing l’immagine mediante diverse funzioni:

1) Filtering per la riduzione del rumore.

2) Rendering per le ricostruzioni.

3) Windowing variare l’ampiezza e il livello della finestra dei grigi.

4) Zooming per l’ingrandimento.

Proprio grazie a queste funzioni le immagini digitali consentono, anche in presenza di una minore risoluzione spaziale una pari o maggiore efficienza diagnostica rispetto alle immagini analogiche.

Gli svantaggi della Radiologia Digitale rispetto alla RT, sono davvero minimi se non nulli. Infatti, l’unico, ma minimo svantaggio, che gli si può attribuire è, come abbiamo gia innanzi detto, una ridotta risoluzione spaziale che viene però compensata da un’elevata risoluzione di contrasto.

L’evoluzione tecnologica ha trasformato la radiologia anche nell’archiviazione e nella trasmissione dei dati. Infatti, all’interno di un ideale sistema informativo integrato per la radiologia, dovrebbero essere presenti le seguenti funzionalità:

· acquisizione in formato digitale delle immagini fornite dalle diverse apparecchiature diagnostiche e dei dati ad esse associati;

· elaborazione ed archiviazione di informazioni relative ai diversi momenti della storia clinica del paziente;

· condivisione in rete di tutte le informazioni di utilità clinica del paziente.

Attualmente esistono tre sistemi informativi sanitari:

· Sistema Informativo Ospedaliero (HIS)

· Sistema Informativo Radiologico (RIS)

· Sistema Informativo per l’Archiviazione e la Comunicazione delle Immagini (PACS).

Il Sistema Informativo Ospedaliero (HIS) è formato dai vari reparti e dai Sistemi informativi di tipo Amministrativo-Sanitario, in pratica tutta l’attività della Direzione Amministrativa e quella Sanitaria (Uff.Ticket Centralizzato, Uff.Accettazione, Uff. Statistiche, Uff.Ragioneria, etc.)

Il Sistema Informativo Radiologico (RIS), che più ci riguarda, automizza le funzioni di un reparto di radiologia.

Tali funzioni possiamo dividerle in:

FRONT-END (FFE) che racchiudono tutte le operazioni che il personale del reparto svolge coinvolgendo il paziente (Prenotazione, Accettazione, Refertazione)

BACK-END (FBE) funzioni che vengono svolte nei reparti senza coinvolgimento diretto del paziente. Ossia funzioni di Servizio, Gestione magazzino, Funzioni di ricerca scientifica, Censimenti Tematici,etc.

Il Sistema per l’Archiviazione e la Comunicazione delle Immagini (PACS): tale sistema sostituisce il tradizionale archivio clinico di pellicole, e facilita la trasmissione delle immagini a distanza.

Infine dobbiamo ricordare che requisiti indispensabili per il corretto funzionamento di un sistema di teleradiologia sono rappresentati da:

- rapidi tempi di trasmissione di dati ed immagini,

- dall’elevata qualità delle immagini stesse e

- da un accurato sistema di sicurezza che protegge l’integrità dei dati trasmessi e la privacy dei pazienti.