Modalidades de Imagem e Física
Modalidades de imagem e física é a área da anatomia radiológica que se ocupa dos princípios físicos pelos quais são produzidas imagens de corte transversal e de projeção do corpo vivo, e de como a escolha da modalidade molda a informação anatômica que pode ser visualizada. Abrange as modalidades de radiação ionizante (radiografia, fluoroscopia, tomografia computadorizada, medicina nuclear), ressonância magnética e ultrassom, cada uma das quais interroga o tecido através de um sinal físico diferente.
Definition
O diagnóstico por imagem compreende as técnicas que produzem representações visuais de estruturas internas do corpo, detectando como uma sonda física — raios-X, sinais de radiofrequência de spins nucleares, ultrassom de alta frequência ou radiação emitida por um traçador — interage com o tecido.
Scope
A área orienta o leitor sobre as famílias de exames de imagem diagnósticos utilizados para exibir a anatomia: como cada modalidade gera contraste, qual quantidade física ela mapeia e as compensações entre resolução espacial, contraste tecidual, tempo de aquisição e exposição do paciente. Trata essas modalidades como ferramentas para visualizar a anatomia normal e suas variantes, e não como um manual para a tomada de decisões clínicas.
Sub-topics
Core questions
- Que sinal físico cada modalidade detecta e qual propriedade do tecido esse sinal mapeia?
- Como a resolução espacial, o contraste, a velocidade de aquisição e a exposição à radiação se equilibram entre as modalidades?
- Qual modalidade exibe melhor uma determinada estrutura anatômica ou tipo de tecido?
- Como as intensidades da imagem são calibradas para que as medições sejam comparáveis entre scanners e centros?
Key concepts
- Contraste da imagem e sua origem física
- Resolução espacial e temporal
- Relação sinal-ruído
- Radiação ionizante versus não ionizante
- Atenuação e a escala Hounsfield
- Relaxamento tecidual e impedância acústica
- Imagem quantitativa e padronização
Mechanisms
Cada modalidade mapeia uma interação física distinta. A radiografia e a tomografia computadorizada medem a atenuação diferencial dos raios-X pelo tecido, com a TC reconstruindo um mapa de corte transversal da atenuação em unidades Hounsfield (Hounsfield, 1973). A ressonância magnética codifica o sinal de ressonância magnética nuclear espacialmente resolvido de núcleos de hidrogênio, explorando diferenças na densidade de prótons e nos tempos de relaxamento (Lauterbur, 1973). O ultrassom forma imagens a partir dos ecos de ultrassom de alta frequência em limites de impedância acústica. A medicina nuclear e o PET mapeiam a distribuição de um radiotraçador administrado, em vez da anatomia diretamente. Como o contraste surge de diferentes propriedades físicas, as modalidades são complementares, e muitos dos fundamentos físicos são resumidos em textos padrão de física médica (Bushberg et al., 2012).
Clinical relevance
A compreensão da física das modalidades sustenta a leitura radiológica da anatomia normal e suas variantes, porque a mesma estrutura aparece de forma diferente dependendo do sinal que está sendo detectado. A conscientização sobre a exposição à radiação ionizante, especialmente da tomografia computadorizada, informa como a imagem é usada como um recurso populacional (Brenner & Hall, 2007). Esta entrada descreve como as imagens da anatomia são geradas e não é uma base para decisões individuais de diagnóstico ou tratamento.
Epidemiology
A tomografia computadorizada, em particular, tornou-se uma fonte importante e crescente de exposição à radiação médica em muitos sistemas de saúde, o que tem impulsionado a atenção para a justificação e otimização da dose (Brenner & Hall, 2007). A imagem quantitativa — tratando as medições derivadas de imagens como biomarcadores — tem impulsionado padrões formais de metrologia para que os valores sejam comparáveis entre dispositivos e ao longo do tempo (Sullivan et al., 2015).
History
A radiografia de projeção seguiu a descoberta dos raios-X por Roentgen em 1895 e dominou a imagem anatômica por décadas. A imagem de corte transversal surgiu com a descrição da tomografia computadorizada por Hounsfield em 1973, e no mesmo ano Lauterbur demonstrou que a ressonância magnética nuclear espacialmente resolvida poderia formar imagens, fundando a ressonância magnética. O ultrassom e a imagem de medicina nuclear amadureceram no mesmo período, e as décadas posteriores adicionaram imagens quantitativas e padronizadas, codificadas em orientações de metrologia (Sullivan et al., 2015).
Key figures
- Godfrey Hounsfield
- Paul Lauterbur
- Allan Cormack
- Peter Mansfield
Related topics
Seminal works
- hounsfield-1973
- lauterbur-1973
Frequently asked questions
- O que distingue as modalidades de imagem umas das outras?
- Cada uma detecta um sinal físico diferente: atenuação de raios-X (radiografia, fluoroscopia, TC), o sinal de ressonância magnética de núcleos de hidrogênio (RM), ultrassom de alta frequência refletido (ultrassom) ou radiação emitida por um traçador (medicina nuclear e PET). O sinal determina qual propriedade do tecido é mapeada e, portanto, qual contraste é visto.
- Quais modalidades usam radiação ionizante?
- Radiografia, fluoroscopia, tomografia computadorizada e medicina nuclear (incluindo PET) usam radiação ionizante, enquanto a ressonância magnética e o ultrassom não.