Detectores, multidetectores, dupla energia e contagem de fótons

Os detectores são o "filme" do tomógrafo: medem a intensidade dos raios X que atravessaram o paciente em cada direção. Da sua eficiência depende quanta radiação é necessária para obter uma imagem com ruído aceitável; do seu tamanho depende a espessura mínima de corte; da sua organização em fileiras depende a cobertura por rotação. Esta aula explica como os detectores funcionam e como a sua evolução levou aos tomógrafos multidetectores, de dupla energia e de contagem de fótons.

2.2.1O que se espera de um detector de TC

Um bom detector de TC deve reunir as seguintes características:

• Alta eficiência de detecção: capturar a maior fração possível dos fótons que chegam, para que nenhuma dose seja desperdiçada.
• Ampla faixa dinâmica: medir com precisão tanto feixes quase sem atenuação (bordas do paciente) quanto feixes muito atenuados (através da pelve ou dos ombros).
• Resposta rápida e baixa persistência do sinal (afterglow): o tomógrafo registra milhares de projeções por segundo, e o sinal de uma projeção não pode contaminar a seguinte.
• Estabilidade: todos os elementos devem responder da mesma forma ao longo do tempo. Diferenças entre elementos vizinhos produzem artefatos em anel.

2.2.2Detectores de gás e detectores de estado sólido

Muitos tomógrafos das décadas de 1980 e 1990 usavam detectores de gás xenônio sob pressão: os fótons ionizavam o gás e a corrente gerada era medida. Eles eram estáveis e baratos, mas tinham eficiência limitada e não se adaptaram bem às múltiplas fileiras.

Os tomógrafos atuais usam detectores de estado sólido de cintilação, que trabalham em duas etapas:

1. um cintilador cerâmico (por exemplo, à base de oxissulfeto de gadolínio ou de outros compostos de terras-raras) absorve o fóton de raios X e emite luz visível em quantidade proporcional à energia depositada;
2. um fotodiodo acoplado ao cintilador converte essa luz em sinal elétrico.

Os elementos são separados por finos septos refletores, que impedem a luz de um elemento de vazar para o vizinho. Esse tipo de detector é chamado de conversão indireta, pois os raios X são primeiro convertidos em luz. Ele mede a energia total depositada em cada intervalo de tempo, sem distinguir fótons individuais.

O sinal de cada elemento segue para o sistema de aquisição de dados (DAS, de data acquisition system), que amplifica o sinal, converte-o em valor digital e transmite os dados, pelos anéis deslizantes, ao computador de reconstrução.