O primeiro fantoma de coração construído foi radiografado em uma projeção ântero- posterior com um equipamento de raios X móvel e receptor de imagem com dimensões 18 por 24cm, empregando-se os parâmetros técnicos de exposição 40kVp e 2mAs. Durante a aquisição o fantoma foi posicionado em contato com o receptor de imagem, sendo que a distância foco receptor de imagem utilizada foi de 1m e a colimação acompanhou as bordas do receptor de imagem. O posicionamento do fantoma para a radiografia está apresentado na Figura 28. A imagem radiográfica e sua análise são apresentadas no Capítulo 4.
Figura 28: Posicionamento para a realização da radiografia do primeiro fantoma.
Fonte: Autoria própria.
A partir dos resultados obtidos no experimento com os raios X convencional, foi observado que seria necessário uma espessura maior das paredes de látex do fantoma, para que este pudesse ser melhor visualizado nos testes com o equipamento de tomografia
computadorizada. Sendo assim, foi construído o segundo fantoma, semelhante ao primeiro, porém com o dobro da espessura nas paredes e com o sistema eletrônico para sua movimentação. O segundo fantoma foi testado em um equipamento de fluoroscopia para verificar a passagem de fluido pelas câmaras, cânulas e válvulas. O equipamento utilizado permitiu a realização de imagens radiográficas digitais e imagens de fluoroscopia, com protocolo semelhante ao utilizado para exame de Esôfago, Estômago e Duodeno (EED), pois este era o protocolo mais similar ao de estudo da região cardíaca disponível no equipamento. As imagens foram adquiridas em pulsos com velocidade de 30 pulsos por segundo, sendo o tempo de duração de cada um igual a 4ms. Ao todo foram injetados 40ml de contraste iodado não iônico no interior do fantoma. O equipamento possibilitava a inclinação da mesa, mas a obtenção das imagens ocorreu com a mesa no sentido horizontal e o simulador cardíaco foi posicionado perpendicularmente ao feixe. A distância da fonte ao intensificador de imagem foi de 1,15m. Os valores de 84kVp e 0,1mAs foram selecionados automaticamente pelo equipamento. Foi colocado um lençol em baixo da placa de madeira para que caso o contraste extravasasse não manchasse a mesa de exames.
A Figura 29 apresenta a placa de madeira com o fantoma cardíaco e o sistema eletrônico ao entorno posicionado sobre a mesa do fluoroscópio para aquisição das imagens.
Figura 29: Segundo fantoma posicionado para o experimento na fluoroscopia. Os motores e componentes eletrônicos podem ser vistos ao redor do fantoma posicionado sobre a mesa do equipamento de fluoroscopia para aquisição das imagens dinâmicas da passagem de contraste iodado pelo interior das câmaras cardíacas.
Fonte: Autoria própria.
Finalmente, foram realizados três experimentos com o terceiro fantoma construído em um equipamento de tomografia computadorizada helicoidal de 64 canais com recurso
smartprep, que possibilita monitorar a densidade radiográfica em um ponto e assim, quando este recurso identifica o valor da densidade do contraste, ele interpreta que este já foi injetado e assim inicia os cortes axiais da estrutura. O tempo de rotação do tubo de raios X no interior do gantry é equivalente a 0,058ms e a resolução temporal efetiva é de 29 segundos, o que permite a rápida aquisição de imagens e com alta resolução. O posicionamento do fantoma para os três experimentos na tomografia computadorizada foi o mesmo e a frequência inicial de batimentos cardíacos simulados foi de 60 bpm. Os três experimentos foram realizados com o fantoma preenchido com água para que o ar não dificultasse ou mesmo impedisse o fluxo do fluido injetado.
Para os experimentos na tomografia computadorizada, o fantoma foi posicionado sobre a mesa de exames de forma que este ficasse no centro da mesa e aquela fosse movida horizontalmente para conduzir o fantoma até o interior do gantry do equipamento. A mesa também foi movida verticalmente até que o fantoma ficasse no centro do gantry. Para garantir o alinhamento foi utilizado o laser de posicionamento do equipamento.
Em cada experimento foi feito o scout, que é uma imagem bidimensional semelhante a uma radiografia e é utilizada para o planejamento da aquisição das imagem axiais. Em seguida foi realizada uma varredura inicial sem a injeção de contraste para verificar as câmaras cardíacas e a estrutura interna, assim como nos exames de pacientes é realizada uma varredura inicial sem contraste para avaliação da região cardíaca. Posteriormente foram realizadas as demais varreduras com injeção de contraste iodado e soro fisiológico, por meio de uma bomba de infusão de duas vias, para avaliar o preenchimento das câmaras e a passagem dos fluidos no interior das mesmas. Ao final as imagens foram gravadas em um DVD para armazenamento e uma posterior análise. A seguir estão descritos os detalhes da aquisição das imagens em cada experimento.
No primeiro experimento no tomógrafo foi utilizado o protocolo para estudo do tórax e a visualização foi feita com nível de brilho e contraste adequados para estudo do mediastino. A varredura foi em blocos de imagens, sendo adquiridas 68 imagens em cada bloco. A espessura de corte foi de 5mm, 120kVp e a carga foi determinada pelo controle automático de exposição. Não houve inclinação do gantry. A orientação para aquisição dos cortes ficou “feet first” e “supine”, pois a posição do fantoma seria equivalente a um paciente com os pés voltados para o gantry e deitado em decúbito dorsal. Na primeira parte do experimento a aquisição foi feita sem a injeção de contraste, somente com o fantoma preenchido com água. A frequência de batimentos empregada foi de 60 bpm.
Na segunda parte do experimento, com a injeção de contraste, foi utilizado o comando “smartprep” para dar início aos cortes, ou seja, quando o equipamento detectou a presença do contraste na porção da cânula conectada ao átrio começou a aquisição dos dados. O volume de contraste iodado não iônico empregado neste teste foi de 10ml e mais 40ml de soro fisiológico. Estes fluidos foram injetados separadamente por uma bomba de infusão, sendo que o contraste foi injetado antes durante 2 s e o soro foi injetado logo em seguida durante 7 s. A frequência de batimentos foi de 60 bpm também.
A Figura 30 apresenta o simulador cardíaco posicionado na mesa do equipamento de tomografia para aquisição das imagens. Durante o experimento a alimentação do Arduino e dos motores foi feita por meio das fontes. Na imagem é possível notar que os ventrículos estão mais próximos ao gantry o que justifica a seleção da opção “feet first” para aquisição dos cortes. A bomba injetora pode ser vista ao lado da mesa próxima ao equipamento com as duas seringas próprias encaixadas, sendo uma para cada fluido injetado.
Figura 30: Terceiro fantoma posicionado sobre a mesa do equipamento de tomografia para realização dos experimentos. A seta em vermelho indica o gantry do tomógrafo e a seta em amarelo indica a bomba injetora de duas vias.
A Figura 31 apresenta o alinhamento do laser em relação à posição do fantoma de coração. A mesa de exames foi elevada até que o laser estivesse incidindo no centro do fantoma, dessa forma é garantido que o objeto esteja no centro da imagem e que nenhuma estrutura seja excluída da imagem.
Figura 31: Posição do laser de alinhamento centrado no fantoma de coração colocado sobre a mesa de exames.
Fonte: Autoria própria.
No segundo experimento realizado no tomógrafo foi utilizado um equipamento de ECG sincronizado ao protocolo de tomografia disponível no equipamento para exames de coronária. O ECG disponível no local dispunha da função de simulação de leitura de batimentos cardíacos que era empregada na calibração deste equipamento, assim, esta função foi utilizada para auxiliar no momento da aquisição das imagens em somente uma parte do ciclo cardíaco, a diástole, e reduzir os possíveis artefatos de movimento.
A frequência de batimentos programada no ECG era de 55 bpm. Com isso, para realizar a sincronia com a frequência cardíaca do fantoma, o tempo de atraso para rotação dos servomotores no código foi alterado para 12 ms e dessa forma a frequência de batimentos do fantoma também ficou em 55 bpm. A sincronia por meio dos eletrodos, como é feita com pacientes, não foi possível, pois não há passagem de corrente elétrica pelo material do fantoma e assim não havia sinal elétrico para ser transmitido. No entanto, em trabalhos futuros é possível
gerar um sinal simulado de ECG pelo Arduino, de forma a permitir a sincronização de diferentes frequências cardíacas.
O protocolo utilizado foi o mesmo empregado em estudo de artérias coronárias. A espessura dos cortes foi de 0,625mm, a varredura foi feita em um bloco, o FOV foi correspondente à região cardíaca, o início da injeção de contraste deu-se com auxílio do “smartprep” e a tensão aplicada foi de 120kVp.
Neste segundo experimento foram parafusados quatro suportes de madeira ao lado dos servomotores que faziam a compressão das câmaras, para que estes permanecessem mecanicamente estáveis.
A Figura 32 apresenta o simulador, preenchido com água, posicionado para realização do segundo experimento na tomografia. O contraste foi injetado por uma bomba de infusão com duas seringas sendo que por uma delas foi injetado 30ml de soro fisiológico e em seguida 30ml de contraste, ambos com velocidade de 8ml/s. O fantoma foi colocado na mesa de exames com o ventrículo voltado para o gantry e alinhado ao centro do laser de posicionamento. Ao lado do gantryé possível observar o equipamento de ECG indicando a frequência cardíaca de 55 bpm.
Figura 32: Posicionamento do fantoma para o segundo experimento na tomografia. O laser indica o alinhamento do fantoma de coração no centro do gantry. Ao lado é possível observar o equipamento de ECG.
Para o terceiro experimento na tomografia computadorizada o fantoma foi posicionado da mesma forma como nos experimentos anteriores. Os parâmetros utilizados foram os mesmos do primeiro experimento, porém foram feitas três varreduras com frequência de batimentos cardíacos diferentes. A primeira varredura com 60 bpm, a segunda com 80 bpm e a terceira com 40 bpm. O volume de contraste e a velocidade de injeção foram os mesmos do primeiro experimento.
4 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Neste capítulo são apresentados os resultados obtidos a partir dos experimentos realizados com os simuladores cardíacos construídos, descritos no Capítulo 3, e a discussão acerca desses resultados.