La luminiscencia fotoestimulada ( PSL ) es la liberación de energía almacenada dentro de un fósforo mediante estimulación con luz visible, para producir una señal luminiscente. Los rayos X pueden inducir dicho almacenamiento de energía. Una placa basada en este mecanismo se llama placa de fósforo fotoestimulable (PSP) (o placa de imágenes ) y es un tipo de detector de rayos X utilizado en radiografía proyectual . Crear una imagen requiere iluminar la placa dos veces: la primera exposición, a la radiación de interés, "escribe" la imagen, y una segunda iluminación posterior (generalmente mediante un láser de longitud de onda visible ) "lee" la imagen. El dispositivo para leer dicha placa se conoce como fosforimager (ocasionalmente escrito fosfoimager , quizás reflejando su aplicación común en biología molecular para detectar proteínas y ácidos nucleicos fosforilados radiomarcados ).
La radiografía de proyección que utiliza una placa de fósforo fotoestimulable como detector de rayos X puede denominarse " radiografía con placa de fósforo " [1] o " radiografía computarizada " [2] (no debe confundirse con la tomografía computarizada que utiliza procesamiento por computadora para convertir múltiples radiografías proyectivas en una imagen 3D ).
En placas de fósforo fotoestimulable (PSP), la capa de fósforo suele tener un espesor de 0,1 a 0,3 mm. Después de la exposición inicial a la radiación electromagnética de longitud de onda corta (típicamente, rayos X ) , los electrones excitados en el material de fósforo permanecen "atrapados" en "centros de color" ("centros F") en 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 una pequeña cantidad de europio bivalente como centro de luminiscencia". [3] El europio es un catión divalente que reemplaza al bario para crear una solución sólida . Cuando los iones Eu 2+ son golpeados por radiación ionizante, pierden un electrón adicional para convertirse en iones Eu 3+ . Estos electrones entran en la banda de conducción del cristal y quedan atrapados en la red vacía del ion bromo del cristal, lo que da como resultado un estado metaestable que tiene mayor energía que la condición original.
Una fuente de luz de baja frecuencia que no tiene suficiente energía para crear más iones Eu 3+ puede devolver los electrones atrapados a la banda de conducción. Cuando estos electrones movilizados encuentran iones Eu 3+ , liberan una luminiscencia azul violeta de 400 nm. [4] Esta luz se produce en proporción al número de electrones atrapados y, por tanto, en proporción a la señal de rayos X original. A menudo se puede recolectar mediante un tubo fotomultiplicador , que se sincroniza con una resolución o frecuencia de captura de píxeles específica. De este modo, la luz se convierte en una señal electrónica y se amplifica significativamente. Luego, la señal electrónica se cuantifica a través de un ADC en valores discretos (digitales) para cada píxel y se coloca en el mapa de píxeles del procesador de imágenes.
Luego, las placas se pueden "borrar" exponiéndolas a luz blanca de intensidad ambiental . De este modo, la placa se puede utilizar una y otra vez. En teoría, las placas radiográficas pueden reutilizarse miles de veces si se manipulan con cuidado y en determinadas condiciones de exposición a la radiación. La manipulación de placas PSP en condiciones industriales suele provocar daños después de unos cientos de usos. Los daños mecánicos como rayones y abrasiones son comunes, así como la fatiga por radiación o las impresiones debido a aplicaciones de alta energía. Una imagen se puede borrar simplemente exponiendo la placa a una luz fluorescente a nivel de la habitación, pero se requiere un borrado completo y más eficiente para evitar el arrastre 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. Luego se puede reutilizar la placa de imagen.
Las placas de fósforo reutilizables son seguras para el medio ambiente, pero deben eliminarse de acuerdo con las normativas locales debido a la composición del fósforo, que contiene el metal pesado bario.
La radiografía computarizada se utiliza tanto para la radiografía industrial como para la radiografía médica de proyección . Los detectores de placas de imagen también se han utilizado en numerosos estudios de cristalografía . [5]
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 u objeto que se va a examinar y se realiza la exposición a los rayos X. Luego, la placa de imágenes pasa por un escáner láser especial, o lector CR, que lee y convierte la imagen en una radiografía digital . Luego, la imagen digital se puede ver y mejorar utilizando un software que tiene funciones muy similares a otros programas de procesamiento de imágenes digitales convencionales, como contraste, brillo, filtración y zoom. Las placas de imágenes CR (IP) se pueden adaptar a salas de examen existentes y usarse en múltiples sitios de rayos X, ya que las IP se procesan a través de un lector CR (escáner) que se puede compartir entre varias salas de examen. [6]
La radiografía con placa PSP a menudo se distingue de la radiografía directa (DR). La radiografía directa generalmente se refiere a la captura de imágenes en un detector de panel plano (FPD) de silicio amorfo o selenio, y los datos se pasan directamente electrónicamente a la computadora de procesamiento. En cambio, la radiografía con placa PSP utiliza un casete que contiene la placa de imagen, que almacena la imagen hasta que se lee y se carga en la computadora. Este paso adicional, que consiste en exponer el detector a una imagen digital visible, es la principal diferencia entre las dos técnicas. [7]
Las placas PSP y las FPD DR se utilizan normalmente para radiografías de proyección . Esto no debe confundirse con la fluoroscopia , donde hay un haz continuo de radiación y las imágenes aparecen en la pantalla en tiempo real, para lo cual no se pueden utilizar placas de PSP. [8]
Las placas PSP se utilizan comúnmente como detectores de rayos X para mediciones en física de alta densidad de energía. Los ejemplos incluyen imágenes de autoemisión de implosiones de fusión por confinamiento inercial , [9] microscopía radiográfica retroiluminada, [9] y espectroscopia de emisión de puntos cuánticos con resolución espacial . [10]
Fuji fue pionera en las placas de imagen para uso médico comercial en la década de 1980. [11]