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Leonardo Meomartino » 5.Pellicola-schermi e cassetta radiografica, sviluppo e fissaggio, camera oscura


Sistema Pellicola – Schermo di rinforzo

Nella radiologia convenzionale, la rivelazione dei raggi X (cioè, la visualizzazione del passaggio dei raggi X attraverso il corpo del paziente in una forma interpretabile clinicamente) si compie mediante il sistema pellicola radiografica-schermo di rinforzo.

Grazie a questo sistema si ha la registrazione dell’informazione su un supporto permanente costituito dalla pellicola.

Come vedremo, le due componenti di questo sistema, la pellicola e lo schermo di rinforzo, si condizionano a vicenda e ambedue condizionano la qualità dell’immagine radiografica.

Cassetta radiografica

Il sistema schermo-pellicola è contenuto nella cassetta radiografica.

La cassetta radiografica ha due principali scopi:

  • proteggere meccanicamente gli schermi e la pellicola;
  • proteggere dalla luce diretta la pellicola.

Esistono diversi formati di cassette radiografiche. Quelli più utilizzati hanno forma rettangolare e vengono definiti dalla lunghezza in centimetri dei lati maggiori (13×18; 18×24; 24×30; 30×40; 35×43).

Le cassette hanno due facce principali: una, radiotrasparente, viene rivolta verso il tubo radiogeno; l’altra, radioopaca, presenta un coperchio apribile.

Vari formati di cassette radiografiche

Vari formati di cassette radiografiche

Cassetta radiografica: a sinistra, il lato che si espone ai raggi X; a destra, il lato coperchio

Cassetta radiografica: a sinistra, il lato che si espone ai raggi X; a destra, il lato coperchio


Cassetta radiografica

La cassetta radiografica aperta presenta, sul lato radiotrasparente, un alloggiamento per la pellicola.

L’alloggiamento, oltre alla pellicola accoglie uno schermo di rinforzo ed è costituito da materiali rigidi ma allo stesso tempo radiotrasparenti (alluminio, bachelite, fibre di carbonio, ecc.).

Il coperchio può anch’esso portare uno schermo di rinforzo ed è radioopaco perché contiene piombo. Il lato coperchio della cassetta ha la funzione di attenuare i raggi X residui, non attenuati dagli schermi di rinforzo, e di impedire che raggi X diffusi, ad esempio provenienti dal pavimento, possano andare a impressionare la pellicola.

In alto, la pellicola e gli schermi (di colore bianco); in basso, la pellicola alloggiata nella cassetta

In alto, la pellicola e gli schermi (di colore bianco); in basso, la pellicola alloggiata nella cassetta


Pellicola radiografica

La pellicola radiografica è costituita da un sottile strato di emulsione sensibile ai raggi X e alla luce, spalmato su un supporto plastico trasparente e protetto da un sottilissimo strato di protezione. Le pellicole radiografiche sono sensibili alle luci delle lunghezze d’onda del blu, del verde o degli ultravioletti.

L’emulsione è costituita da un gel nel cui contesto sono sospesi i cristalli di bromuro d’argento che sono gli elementi sensibili ai raggi X e alla luce. I cristalli di bromuro d’argento sono appiattiti per massimizzare gli effetti dei raggi X o della luce e hanno un diametro variabile tra 0,1 e 2 μm. La grandezza dei cristalli influenza la velocità (sinonimi: efficienza o sensibilità) e il potere di risoluzione spaziale (grado di dettaglio) della pellicola.

L’emulsione radiografica può trovarsi su un solo lato del supporto plastico (pellicole monoemulsione) o su ambedue i lati (pellicole a doppie emulsione). Le pellicole monostrato sono più lente (sinonimi: meno efficienti o meno sensibili) ma forniscono immagini più dettagliate e per questo trovano applicazione nello studio di parti anatomiche piccole (estremità degli arti, soggetti di piccola taglia, volatili, rettili, ecc.). Le pellicole a doppio strato, utilizzate più comunemente, sono più veloci (sinonimi: più efficienti o più sensibili) ma presentano un maggiore grado di sfocatura e, quindi, un minore dettaglio.

Rappresentazione schematica della pellicola radiografica

Rappresentazione schematica della pellicola radiografica

Microfotografia dei cristalli di bromuro di argento dell’emulsione radiografica

Microfotografia dei cristalli di bromuro di argento dell'emulsione radiografica


Pellicola radiografica

Le pellicole radiografiche sono caratterizzate dalla velocità (sensibilità o efficienza) e dal grado di contrasto inerente o latitudine.

Graficamente, il grado di contrasto inerente (cioè, la capacità di annerimento di una pellicola) può essere rappresentato con una curva la cui parte bassa viene detta “piede” e rappresenta la zona in cui prevalgono i grigi chiari ed il bianco (zona della sottoesposizione), mentre la parte alta, detta “spalla“, comprende la zona in cui prevalgono i grigi scuri ed il nero (zona della sovraesposizione). Il tratto intermedio ha una pendenza molto elevata ed è la zona nella quale sono compresi tutti i grigi intermedi e, quindi, il contrasto radiografico. L’ampiezza di questo tratto della curva viene definita “latitudine della pellicola”.

Latitudine delle pellicole radiografiche

Latitudine delle pellicole radiografiche


Schermi di rinforzo

Gli schermi di rinforzo sono il secondo elemento del sistema rivelatore dei raggi X. Essi sono posti nella cassetta radiografica, su un solo lato, lato alloggiamento, oppure su ambedue i lati, sia sul lato alloggiamento sia su quello coperchio: la pellicola, in questo modo, si viene a trovare a stretto contatto con essi. Gli schermi di rinforzo contengono uno strato, più o meno spesso, di cristalli di “fosfori”, così detti non perché contenenti l’elemento Fosforo ma perché in grado di emettere una “fluorescenza” quando vengono colpiti da un raggio X (fenomeno dell’eccitazione). I cristalli, inoltre, contenendo elementi ad elevato numero atomico, attenuano la maggior parte dei raggi X: a parità di esposizione, quanti più raggi X vengono attenuati, tante più interazioni avvengono e, quindi, tanta più radiazione luminosa verrà prodotta. Fino agli inizi degli anni ‘70, si è utilizzato il tungstato di calcio. Successivamente, sono stati sviluppati i cosiddetti schemi di rinforzo a base di Terre Rare (gli elementi che nella sistema periodico vengono definiti “lantanidi”), che sono circa 4 volte più efficienti nel convertire i raggi X in luce. Gli schermi emettono una luce di determinate lunghezze d’onda, di solito verde, blu o nel campo dell’ultravioletto che come abbiamo detto sono le frequenze alle quali sono più sensibili le pellicole. Naturalmente, se si utilizza una pellicola sensibile al verde con uno schermo che emette una luce blu, si produce comunque un’immagine radiografica ma in maniera poco efficiente.

Rappresentazione schematica degli schermi di rinforzo

Rappresentazione schematica degli schermi di rinforzo

Fenomeno della fluorescenza degli schermi di rinforzo

Fenomeno della fluorescenza degli schermi di rinforzo


Schermi di rinforzo

Il processo di impressionamento della pellicola avviene soprattutto grazie all’azione degli schermi di rinforzo. Senza di essi sarebbero necessari kV e mA molto più elevati e tempi di esposizione estremamente lunghi. In pratica, gran parte della Radiologia, Veterinaria in particolare, non sarebbe possibile.

La velocità degli schermi dipende sia dalla grandezza dei cristalli di fosfori sia dallo spessore dello strato di fosfori. Ne consegue che più i cristalli sono grandi o più lo strato è spesso, più è intensa l’illuminazione della pellicola e, quindi, più è veloce lo schermo ma, contemporaneamente, meno dettagliata è l’immagine ottenuta.

La sensibilità o efficienza degli schermi e delle pellicole viene definita “velocità” ed è classificata con un numero in maniera simile alla classificazione ASA delle pellicole fotografiche.
Una velocità media è pari a 100. Uno schermo di 400 è 4 volte più efficiente (più veloce) rispetto ad uno di 100; uno schermo di 25 è 4 volte meno efficiente (più lento). Gli schermi più veloci producono immagini radiografiche meno dettagliate; quelli più lenti, invece, più dettagliate.

Dimostrazione schematica della funzione dello schermo di rinforzo

Dimostrazione schematica della funzione dello schermo di rinforzo

Sfocatura a seconda dello spessore e della velocità dello schermo di rinforzo

Sfocatura a seconda dello spessore e della velocità dello schermo di rinforzo


Pellicola e Schermo di rinforzo

La velocità influenza anche la latitudine inerente della pellicola: una pellicola a bassa velocità presenta una latitudine più ampia e, viceversa, una pellicola ad alta velocità presenta una latitudine più stretta.

Riepilogando, il potere di risoluzione del sistema dipende da una serie di fattori:

  • spessore dello schermo (maggiore è lo spessore maggiore è velocità ma minore è il dettaglio; viceversa, minore è lo spessore, minore è la velocità ma maggiore è il dettaglio);
  • dimensioni dei cristalli dei fosfori e del bromuro d’argento (maggiore è il diametro maggiore è velocità ma minore è il dettaglio; viceversa, minore è il diametro, minore è la velocità ma maggiore è il dettaglio);
  • pellicola monoemulsione (maggiore dettaglio ma minore sensibilità) o pellicola a doppia emulsione (minore dettaglio ma maggiore sensibilità);
  • schermo di rinforzo singolo (maggiore dettaglio ma minore sensibilità) o doppio (minore dettaglio ma maggiore sensibilità);
  • grado di contatto tra schermo e pellicola (maggiore è il contatto maggiore è il dettaglio).
Velocità e contrasto delle pellicole

Velocità e contrasto delle pellicole

Schermo-pellicola e risoluzione spaziale

Schermo-pellicola e risoluzione spaziale


Impressionamento, sviluppo e fissaggio

Dopo l’avvenuto assorbimento dei raggi X e, soprattutto, dei fotoni luminosi, sulla pellicola si forma un’immagine latente (impressionamento).

Per sviluppo si intende la reazione chimica che trasforma l’immagine latente in un’immagine radiografica. La soluzione di sviluppo riduce gli aggregati di sali di argento ionizzato in argento metallico. L’argento metallico è nero ed è, perciò, responsabile della densità del radiogramma.

I cristalli di argento non ionizzati vengono rimossi durante il risciacquo ed il successivo fissaggio.

Lo sviluppo radiografico può avvenire mediante due modalità: manuale e automatico.

Le tre tappe del processo di sviluppo e fissaggio della pellicola radiografica

Le tre tappe del processo di sviluppo e fissaggio della pellicola radiografica


Sviluppo manuale

Per lo sviluppo manuale si utilizza un apparecchio costituito da tre vasche separate, una contenente la soluzione di sviluppo, una l’acqua per il risciacquo e una la soluzione di fissaggio.

Come prima operazione, la pellicola impressionata deve essere tolta dalla cassetta e posizionata in un telaio.

Il telaio con la pellicola viene immerso nella vasca contenente la soluzione di sviluppo e qui mantenuto per un tempo sufficiente a garantire una densità radiografica adeguata. Durante il processo, si controlla frequentemente il grado di annerimento della pellicola. La durata del processo dipende dalla temperatura e dal grado di invecchiamento della soluzione. La soluzione di sviluppo tende ad invecchiare con l’uso e l’evaporazione. La sua attività deve essere mantenuta ricostituendo periodicamente il suo livello o sostituendola completamente.

Dopo lo sviluppo e prima di essere passata nella soluzione di fissaggio, la pellicola viene risciacquata nella vasca centrale contenente acqua per eliminare l’eccesso di soluzione di sviluppo.

Posizionamento della pellicola nel telaio

Posizionamento della pellicola nel telaio

Telaio immerso nella vasca dello sviluppo

Telaio immerso nella vasca dello sviluppo


Sviluppo manuale

I residui dell’emulsione rimasti sulla pellicola durante lo sviluppo devono essere fissati in maniera che lo sviluppo non proceda ulteriormente dopo una nuova esposizione alla luce o ai raggi X, perciò il telaio con la pellicola viene passato nella vasca del fissaggio.

Nelle soluzioni di fissaggio è di solito contenuto sodio tiosolfato che converte i cristalli di bromuro di Ag non sviluppati in composti solubili. Il fissaggio, inoltre, indurisce l’emulsione sviluppata permettendo una lunga durata ai radiogrammi.

Il risciacquo finale allontana completamente i residui di complessi di Ag non sviluppati e gli eccessi di soluzione fissante. La velocità del processo dipende dalla temperatura delle soluzioni; l’utilizzo di termostati può abbreviarne la durata.

Alla fine del processo di sviluppo e fissaggio, i radiogrammi vengono appesi con delle pinze per farli asciugare all’aria, lentamente.

Lo sviluppo manuale è, entro certi limiti, “aggiustabile” perché il grado di annerimento della pellicola può essere controllato continuamente durante il processo e, quindi, essere interrotto non appena lo si giudichi sufficiente. Questo permette di correggere, lo ripetiamo, entro certi limiti, errori di esposizione. Lo sviluppo manuale è, perciò, particolarmente indicato nel caso in cui si facciano radiografie sul campo oppure nelle piccole strutture dove si eseguano al massimo 4-5 esami al giorno.

Telaio immerso nella vasca del fissaggio

Telaio immerso nella vasca del fissaggio

Tempi indicativi di sviluppo e di fissaggio

Tempi indicativi di sviluppo e di fissaggio


Sviluppo automatico

L’altra procedura utilizzata per lo sviluppo delle pellicole radiografiche è lo sviluppo automatico.

Lo sviluppo automatico avviene mediante macchine specifiche dette, appunto, “sviluppatrici automatiche”.

Queste, come nello sviluppo manuale, presentano le tre vasche, una per la soluzione di sviluppo, una per il fissaggio e, infine, una per il risciacquo.

Le vasche sono connesse tra loro da una serie di rulli che con il loro movimento sincrono trascinano la pellicola facendole attraversare, in sequenza, le soluzioni di sviluppo e di fissaggio e, quindi, il risciacquo.

Alla fine, la pellicola passa attraverso una zona dove delle ventole e delle resistenze elettriche la asciugano rapidamente. Quindi, nel momento in cui fuoriesce dalla macchina, la pellicola è pronta per essere posta sul negativoscopio. La durata di tutto il processo dipende dal modello di sviluppatrice, tuttavia, mediamente è di 1-2 minuti.

La velocità del processo rende lo sviluppo automatico indispensabile in strutture dove vengano effettuati almeno 10-15 studi al giorno o nel caso si vogliano eseguire particolari esami contrastografici (mielografie, urografie, gastrografie, ecc.) che richiedono riprese ripetute a distanza di brevi intervalli le une dalle altre.

Schema di funzionamento della sviluppatrice automatica

Schema di funzionamento della sviluppatrice automatica

Un esempio di sviluppatrice automatica

Un esempio di sviluppatrice automatica


Confronto sviluppo manuale e automatico


Identificazione dei radiogrammi

Tutti i radiogrammi devono essere identificati in maniera univoca e permanente nel momento in cui vengono eseguiti, come parte di un registro medico.

Nelle cassette radiografiche vi è un angolo dove gli schermi di rinforzo sono assenti in una piccola area rettangolare. In questa zona la pellicola non resta impressionata e, perciò, può essere successivamente utilizzata per apporvi i dati relativi al paziente.

Esistono vari sistemi per identificare in maniera indelebile un radiogramma (lettere e numeri di piombo, pinze foratrici, pennarelli indelebili). Uno dei più diffusi, comunque, è il fototimbro, un attrezzo tenuto in camera oscura. Il fototimbro ha un piccolo riquadro rettangolare che, quando si schiaccia un interruttore temporizzato, si illumina per una brevissima frazione di secondo. In corrispondenza di questo riquadro viene posto l’angolo non impressionato della pellicola interponendovi un foglio sul quale, con inchiostro nero, siano scritte o stampate le informazione che si vogliono trasferire sulla pellicola. Durante la breve illuminazione, la luce passa dove il foglio è bianco mentre non passa dove c’è l’inchiostro. La pellicola si annerirà in corrispondenza delle parti bianche del foglio e rimarrà trasparente in corrispondenza delle scritte.

Fototimbro

Fototimbro

Zona della cassetta riservata al fototimbro

Zona della cassetta riservata al fototimbro


Identificazione dei radiogrammi

Sul radiogramma devono essere almeno presenti questi dati:

  1. nome della struttura in cui è stata eseguita;
  2. nome e/o numero identificativo del paziente;
  3. data di esecuzione.

Nel caso di radiogrammi di proiezioni assiali o abassiali del tronco, dello scheletro assiale o dello scheletro appendicolare, è necessario che siano presenti la lettera D, per destra, o S, per sinistra, che identifichi il lato del paziente o l’arto in esame.

RX dell’omero di un cane affetto da osteosarcoma. La lettera S indica che l’arto è il sinistro

RX dell'omero di un cane affetto da osteosarcoma. La lettera S indica che l'arto è il sinistro

Ingrandimento della zona della pellicola usata per l’identificazione

Ingrandimento della zona della pellicola usata per l'identificazione


Camera oscura

Sia l’identificazione della pellicola sia il processo di sviluppo avviene in un locale che non è illuminato da luce naturale: la “camera oscura”.

Comunque, questo locale non può essere completamente buio altrimenti tutte le operazioni che abbiamo precedentemente descritto sarebbero di difficile esecuzione.

Per avere un’illuminazione adeguata, si usa una luce di sicurezza (luce inattinica) emessa da lampade a bassa potenza (20-25 watt) di colore rosso o con filtri di colore rosso, la cui luce ha una lunghezza d’onda che non è in grado di impressionare la pellicola radiografica (> 600 nm), che come abbiamo detto in precedenza è sensibile alle frequenze dello spettro luminoso comprese tra 300-500 nm (luce blu-verde) o inferiori (ultravioletti).

Nella camera oscura, oltre alla identificazione e allo sviluppo della pellicola, viene effettuata la ricarica della cassetta radiografica, viene, cioè, inserita una pellicola vergine nella cassetta da cui è stata rimossa quella impressionata. Nella camera oscura, in genere, è possibile distinguere una zona secca, nella quale sono stoccate le scatole con le pellicole vergini e le cassette radiografiche, ed una zona umida, nella quale si trovano le vasche dello sviluppo manuale o la sviluppatrice automatica ed un lavello.

Luce inattinica nella camera oscura

Luce inattinica nella camera oscura

Organizzazione della camera oscura

Organizzazione della camera oscura


Prossima lezione

Ci occuperemo di Apparecchi radiografici – Intensificatore di brillanza – Supporti ancillari.


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