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 denomina placa de fósforo fotoestimulable (PSP) (o placa de imagen ) y es un tipo de detector de rayos X utilizado en radiografía de proyección . La creación de una imagen requiere iluminar la placa dos veces: la primera exposición, a la radiación de interés, "escribe" la imagen, y una segunda iluminación posterior (normalmente mediante un láser de longitud de onda visible ) "lee" la imagen. El dispositivo para leer una placa de este tipo se conoce como phosphorimager (a veces escrito phosphoimager , tal vez reflejando su aplicación común en biología molecular para detectar proteínas fosforiladas y ácidos nucleicos radiomarcados ).
La radiografía de proyección que utiliza una placa de fósforo fotoestimulable como detector de rayos X puede denominarse " radiografía de placa de fósforo " [1] o " radiografía computarizada " [2] (que no debe confundirse con la tomografía computarizada que utiliza el procesamiento por computadora para convertir múltiples radiografías de proyección en una imagen 3D ).
En las placas de fósforo fotoestimulable (PSP), la capa de fósforo tiene típicamente de 0,1 a 0,3 mm de espesor. Después de la exposición inicial a la radiación electromagnética de longitud de onda corta (normalmente, 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 cantidad traza 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 la 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 de iones bromo del cristal, lo que da como resultado un estado metaestable con mayor energía que la condición original.
Una fuente de luz de frecuencia más baja que no tenga suficiente energía para crear más iones Eu 3+ puede devolver los electrones atrapados a la banda de conducción. A medida que 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 lo tanto, en proporción a la señal de rayos X original. A menudo, se puede recoger mediante un tubo fotomultiplicador , que está sincronizado a una resolución específica o frecuencia de captura de píxeles. 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 a valores discretos (digitales) para cada píxel y se coloca en el mapa de píxeles del procesador de imágenes.
Posteriormente, las placas se pueden "borrar" exponiéndolas a una luz blanca de intensidad ambiental . De este modo, la placa se puede utilizar una y otra vez. En teoría, las placas de imágenes se pueden reutilizar miles de veces si se las manipula con cuidado y en determinadas condiciones de exposición a la radiación. La manipulación de las placas de PSP en condiciones industriales suele provocar daños tras unos cientos de usos. Son habituales los daños mecánicos, como arañazos y abrasiones, así como la fatiga por radiación o la impresión debido a aplicaciones de alta energía. Se puede borrar una imagen simplemente exponiendo la placa a una luz fluorescente a nivel de la habitación, pero se requiere un borrado completo más eficiente para evitar la transmisión de señales 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. A continuación, la placa de imágenes se puede reutilizar.
Las placas de fósforo reutilizables son seguras para el medio ambiente, pero deben desecharse de acuerdo con las regulaciones 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 por 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 imágenes se aloja en un casete especial y se coloca debajo de la parte del cuerpo o del objeto que se va a examinar y se realiza la exposición a los rayos X. Luego, la placa de imágenes se 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 otro software de procesamiento de imágenes digitales convencional, como contraste, brillo, filtración y zoom. Las placas de imágenes CR (IP) se pueden adaptar a las 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 de placa PSP suele distinguirse de la radiografía directa (DR). La radiografía directa suele referirse a la captura de imágenes en un detector de panel plano (FPD) de silicio amorfo o selenio, y los datos se pasan directamente de forma electrónica a la computadora que los procesa. La radiografía de placa PSP, en cambio, utiliza un casete que contiene la placa de imágenes, 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 placas de proyección de fase fija DR se utilizan normalmente para la radiografía de proyección . 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 PSP. [8]
Las placas PSP se utilizan comúnmente como detectores de rayos X para mediciones en física de alta densidad energética. Algunos ejemplos incluyen imágenes de autoemisión de implosiones de fusión por confinamiento inercial , [9] microscopía radiográfica retroiluminada, [9] y espectroscopia de emisión con resolución espacial de puntos cuánticos . [10]
Las placas de imágenes fueron desarrolladas por primera vez para uso médico comercial por Fuji en la década de 1980. [11]