Garantia de qualidade em radiologia diagnóstica

Garantia de qualidade em radiologia diagnóstica

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Artigo de Revisão

Associação Brasileira de Física Médica91

Introdução

A radiologia diagnóstica tem como função principal diagnosticar patologias. Quando se utilizam imagens obtidas a partir da interação da radiação ionizante com o paciente, espera-se que esta apresente qualidade de modo a minimizar os erros de interpretação e identificação de estruturas, possibilitando diagnóstico mais preciso e com a menor dose. Uma imagem sem a qualidade adequada deve ser repetida e há alguns custos envolvidos neste processo que devem ser evitados, e o principal é a duplicação de dose em um mesmo paciente. Assim, a adoção de conceitos de qualidade em radiologia torna-se muito útil, uma vez que auxilia no controle do processo de

Garantia de qualidade em radiologia diagnóstica

Quality assurance in diagnostic radiology

Tânia A. C. Furquim1, Paulo R. Costa2

1 Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo (USP) – São Paulo (SP), Brasil. 2 Instituto de Física da USP – São Paulo (SP), Brasil.

Resumo As imagens radiológicas proporcionam informações importantes para a decisão dos futuros passos de um diagnóstico, um tratamento ou acompanhamento de um procedimento. Então, o nível necessário de qualidade de imagem para o correto diagnóstico tem que ser obtido na mais baixa dose de radiação possível ao paciente. Esses benefícios podem ser alcançados a partir da implementação de um rigoroso programa de garantia de qualidade. Como os avanços em tecnologia digital permitiram o rápido desenvolvimento de aplicações radiológicas, a transição de um sistema écran-filme a ambientes digitais tornou-se uma tarefa difícil, pois deve ser acompanhada de um processo de otimização de exposições e qualidade de imagem. Esse trabalho revisou alguns destes novos detetores e descreveu algumas questões associadas a um programa de garantia de qualidade dedicada a tecnologias como: radiologia digital e computadorizada, mamografia digital e computadorizada e tomografia computadorizada multidetetores. Assim, pretendeu-se enfatizar que a crescente complexidade destes novos equipamentos demanda uma nova competência técnica, o que implica educação continuada sistemática para os físicos médicos.

Palavras-chave: radiologia diagnóstica; garantia de qualidade; radiologia digital; mamografia digital.

Abstract X-ray images provide important information for the establishment of a diagnosis, treatment and follow-up procedure. Then, the necessary level of image quality for correct diagnosis has to be obtained at the lowest possible radiation dose to the patient. These benefits could be achieved by the implementation of rigorous quality assurance program. As advances in digital technology allowed the fast development of different detectors for radiological applications, the transition from a screen-film system to a digital environment became a difficult matter, and this should be accomplished with an optimization of exposures and image quality. This paper aimed to review some of the new digital detectors and describe some issues associated with a quality assurance program dedicated to technologies like digital and computed radiography, digital mammography or computed tomography multislice. Thus, it is intended to emphasize that the increasing complexity of radiological equipment demands a new technical competence and that systematic continuing education of medical physicists is necessary.

Keywords: diagnostic radiology; quality assurance; digital radiology; digital mammography; CT multislice.

obtenção de imagem com a redução de erros previsíveis. A norma IEC 61223-1 define os conceitos associados à qualidade que orientam a sua implementação em radiologia diagnóstica: • garantia de qualidade: ações sistemáticas e planejadas, necessárias para prover confiança adequada, assegurando que o produto ou serviço satisfaça exigências de qualidade; • programa de garantia de qualidade: instruções detalhadas para realizar ações de garantia de qualidade para cada componente do equipamento, sistemas de equipamentos ou instalações, incluindo elementos de gestão da qualidade e técnicas de controle de qualidade;

Correspondência: Tânia A. C. Furquim – Universidade de São Paulo, Instituto de Eletrotécnica e Energia – Av. Prof. Luciano Gualberto, 1289 – Cidade Universitária – 05508-010 – Sao Paulo (SP), Brasil – E-mail: tfurquim@iee.usp.br

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• controle de qualidade: técnicas operacionais e atividades que são utilizadas para atender exigência de qualidade; • testes de aceitação: testes iniciais que se realizam quando se compra um equipamento. Devem verificar todas as possibilidades de utilização do equipamento de acordo com o contrato de compra e venda; • testes de qualidade (constância): avaliação rotineira dos parâmetros técnicos de desempenho; • testes de estado: ‘fotografia’ do desempenho de um equipamento em um dado momento.

Ao se associar estes conceitos à radiologia diagnóstica, programas de garantia da qualidade (PGQ) devem ser compostos, ao menos, pelas seguintes atividades: • elaboração de memorial descritivo de proteção radiológica; • cálculo de barreiras;

• realização de levantamentos radiométricos;

• valores representativos de doses;

• implementação de padrões de qualidade de imagem;

• verificação dos procedimentos de rotina;

• treinamento de técnicos, tecnólogos, engenheiros, físicos e médicos envolvidos no processo de obtenção de imagem; • auditorias pelos titulares;

• otimização constante de doses e qualidade de imagem.

Porém, para vários dos passos acima, necessários para a implementação do PGQ, devem-se conhecer as tecnologias e fenômenos físicos envolvidos no processo de geração da radiação e formação da imagem médica.

Um pouco de história

São bastante imprecisas as origens históricas dos programas que, atualmente, chamamos de controle de qualidade em nosso país. No Brasil, tem-se notícia das iniciativas no desenvolvimento de técnicas e dispositivos para o controle de qualidade em Radiologia realizadas no Departamento de Física do Campus de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo (USP), desde meados da década de 1970, sob liderança do professor Thomaz Ghilardi Netto. O Professor Ghilardi, apoiado e estimulado pelo Professor John Cameron, desenvolveu uma série de dispositivos para a realização de testes de controle de qualidade em equipamentos radiológicos e, o que foi mais importante, iniciou a formação de pessoal especializado para o desenvolvimento de novas técnicas de avaliação. Esses novos profissionais rapidamente se espalharam em diferentes cidades do

Estado de São Paulo e também em outros Estados no país, dando início a programas de controle de qualidade locais, precursores dos programas atuais.

Na cidade de São Paulo, até o final da década de 1980 havia somente algumas poucas iniciativas para se estabelecer rotinas de controle de qualidade, ainda sem maiores preocupações com periodicidades e com o estabelecimento de critérios de avaliação de desempenho dos equipamentos de diagnóstico por imagens. Entre 1989 e 1990, profissionais do Instituto de Eletrotécnica e Energia da USP (IEE/USP) iniciaram um programa-piloto no Hospital Universitário do campus do Butantã que incluíam alguns testes de desempenho dos equipamentos de radiologia e de fluoroscopia, bem como a análise de rejeição de filmes. Algumas entidades de fomento – tais como a Financiadora de Estudos e Projetos, a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo e o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – passaram a apoiar projetos nesta área que permitissem o desenvolvimento de técnicas de controle de qualidade, não apenas de equipamentos radiológicos mais simples como também de outros tipos de tecnologias de imagens, tais como a tomografia computadorizada, a ultrassonografia, a ressonância magnética e as técnicas de radiologia intervencionista.

Os progressos vivenciados pelo programa de controle de qualidade desenvolvido no IEE/USP respondiam a uma demanda crescente de implementações de programas desta natureza em hospitais e clínicas das redes pública e privada. Este processo foi intensificado com a publicação da Resolução Estadual 625/942 que, entre outras coisas, estabelecia a obrigatoriedade de implementação desses programas em todo o Estado de São Paulo. Apesar da evidente geração de conflitos e resistências por parte de alguns profissionais da classe médica, pelo estabelecimento da obrigatoriedade de implementação, algumas das iniciativas tornaram-se casos de sucesso, demonstrando que, em médio prazo, o controle de qualidade traz benefícios a todos os elementos envolvidos. Dado o sucesso da implementação da Resolução 625/94 no Estado de São Paulo, quatro anos mais tarde a Portaria MS 453/983 ampliaria essa iniciativa a todo o país. Todo esse esforço de profissionais da área na época, tentando estabelecer critérios para implementar diversos PGQs cumpriu uma grande tarefa pioneira. Os PGQs previstos por estas publicações visavam a alcançar os serviços de radiologia convencional, odontológico, mamografia convencional, processadoras que deveriam ser controladas diariamente, equipamentos de fluoroscopia com intensificador de imagem e alguma iniciativa em tomografia computadorizada.

A Portaria tentou organizar um serviço em termos de se ter um memorial descritivo de proteção radiológica que deixasse os recursos de imagem do serviço o mais expostos possível. Foram estabelecidos alguns critérios de conformidade para parâmetros elétricos e geométricos dos equipamentos e periodicidade mínima de acompanhamento. Porém, apesar de ter oferecido pouco

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Garantia de qualidade em radiologia diagnóstica direcionamento em termos de controle de doses a pacientes e qualidade de imagem, foi de grande importância para se estabelecer o domínio sobre a irradiação de pacientes, uma vez que os equipamentos passaram a ser calibrados e a funcionar em ambientes melhor controlados, uma vez que houve um grande número de serviços que passou a ter cálculo de blindagens e a realizar levantamentos radiométricos. Com base na implementação da Portaria MS 453/98 e com testes dos exatos parâmetros dos equipamentos nela exigidos, a Figura 1 ilustra alguns resultados alcançados pelo IEE/USP, no período de 2000 a 2006.

Os parâmetros mais problemáticos para estes equipamentos de modelos com filme, e com cerca de dez anos de instalação, mostram que a frequência de problemas nos convencionais é maior que em outra modalidade. Por serem mais antigos, a calibração do tempo de exposição ainda era um problema, pois este ainda era selecionado no painel de controle. As doses sempre mostram que há espaço para otimização, principalmente em equipamentos fluoroscópicos comuns.

Nova etapa da história

Novos parâmetros de avaliação Com o passar dos anos, os avanços rápidos em tecnologia digital permitiram o desenvolvimento de detectores que capturam a imagem radiológica com propriedades que levam à avaliação de grandezas diferentes daquelas utilizadas em sistemas de écran-filme.

As imagens digitais são formadas por elementos de imagem chamados de pixels (picture element), que compõem uma matriz que possui um comprimento e uma largura, que dimensionam a imagem bi-dimensional. Assim, alguns parâmetros fundamentais da imagem vão depender do tamanho desta matriz, considerando-se o tamanho dos pixels e o espaçamento entre eles (pitch)4. A menor unidade da informação digital seria o bit, com dois possíveis estados: 0 ou 1. Assim, a profundidade do bit passa a ter importância na formação da imagem, pois a quantidade de bits é utilizada para codificar a intensidade do sinal (escala de cinza) de cada pixel de uma imagem. Uma vez formada a imagem, alguns parâmetros devem ser considerados para que se possa avaliar a qualidade da informação que traz, e alguns deles são discutidos a seguir.

A resolução de contraste é a habilidade de um sistema em distinguir dois objetos com diferentes intensidades de sinal. É afetada pela quantização e limitada pela profundidade de bit5.

A resolução espacial é definida como a habilidade em se distinguir pequenos objetos em alto contraste e é limitada pelo tamanho mínimo do pixel. Esta não é melhorada com o aumento da radiação aplicada ao detector; por outro lado, a radiação espalhada ou mesmo fótons de luz podem afetá-la, de maneira a reduzir a resolução4,5. De acordo com o Teorema de Nyquist, dado um tamanho de pixel x, a máxima resolução espacial alcançável seria x/2.

A função de transferência de modulação (modulation transfer function, ou MTF) proporciona a descrição mais completa da resolução espacial de um detector. A MTF descreve a eficiência com que variações senoidais no contraste do sinal, em diferentes frequências espaciais, são reproduzidos pelo sistema de obtenção de imagem6. É representada por um gráfico da porcentagem de contraste disponível versus a frequência espacial. Mais especificamente, a MTF tem a função de converter valores de contraste de objetos de diferentes tamanhos em níveis de intensidade de contraste na imagem.

A faixa dinâmica é a diferença em intensidade de sinal ou frequência, entre o maior e menor sinal que um sistema pode processar ou mostrar. A densidade ótica é a diferença entre as regiões úteis mais claras e mais escuras da imagem. Aumentando o número de bits por pixel, em uma imagem digital aumenta a faixa dinâmica da imagem5. Em radiologia de écran-filme, a resposta do filme à exposição é representada pela curva sensitométrica, cuja faixa dinâmica é definida como o intervalo linear da curva. Os detectores digitais apresentam uma resposta mais ampla e linear à exposição (Figura 2), ou seja, a função do detector digital melhora com o aumento da exposição.

Figura 2. Gráfico ilustrando a faixa dinâmica de sistemas écranfilme e equipamentos que produzem imagem digital.

Figura 1. Resultados de testes de qualidade em equipamentos previstos na Portaria MS 453/98, realizados pelo IEE/USP no período de 2000 a 2006. Os parâmetros foram analisados conforme os critérios da Portaria MS 453/983

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Porém, deve-se tomar cuidado com este comportamento uma vez que pode haver super exposição do paciente para obtenção de uma imagem que poderia ter qualidade diagnóstica com doses menores.

Em radiologia convencional, a análise da qualidade da imagem é voltada praticamente ao contraste e resolução espacial. Esses fatores são frequentemente tratados como se tivessem características absolutas7, desconsiderandose o ruído na imagem como um dos fatores principais. No caso de detectores digitais, tanto o ruído como a razão sinal-ruído (signal-noise ratio, ou SNR) passam a ter importância central na avaliação da qualidade da imagem. A imagem passa a ter tanto contraste quanto nitidez dinâmicos, devido a recursos de pós-processamento; porém, qualquer variação de apresentação da imagem é limitada pelo ruído nela contido. Assim, o parâmetro que passa a determinar a qualidade da imagem é a razão entre o sinal e o ruído, pois este está relacionado ao conteúdo de informação da imagem. Uma grandeza útil para caracterizar o desempenho do detector quanto ao sinal e o ruído é a eficiência de detecção quântica (detective quantum efficiency, ou DQE). A DQE é uma função da frequência espacial e descreve a eficiência de transferência da SNR (ao quadrado) contido no padrão de raios X incidente à saída do detector8. Como, em geral, a obtenção da imagem radiográfica efetiva depende da maximização da SNR e minimização da dose ao detector, pode-se dizer que7-10:

Equação 1 onde:

SNRentrada: razão sinal-ruído antes de entrar no detector; SNRsaída: razão sinal-ruído quando sai do detector.

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