Eletrônica

Criado o substituto do filme de raio-X

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/10/2003

Pesquisadores anunciaram a construção de uma nova película de selênio amorfo (a-Se) capaz de oferecer uma imagem clara do interior do corpo humano, utilizando apenas uma fração da dose de radiação hoje necessária. A nova película permite a construção de um detector plano de raios-X com conversão direta, que deverá substituir os filmes de raios-X tradicionais.

O novo material foi desenvolvido conjuntamente por três empresas japonesas (Shimadzu, Sharp e Shindengen). As empresas irão inicialmente direcionar a aplicação prática do selênio amorfo para a construição de um detector de raios-X de conversão direta de 17 polegadas, capaz de gerar imagens de partes maiores do corpo humano.

A tecnologia atual

Sensores convencionais de raios-X utilizam um método de conversão indireta, por meio do qual os raios-X são primeiramente convertidos em luz e então transformados em imagens. Estas imagens têm baixa qualidade devido à dispersão da luz. Há várias propostas vislumbrando um sensor de alta eficiência que transforma diretamente os raios-X em sinais elétricos, mas até hoje ninguém conseguiu construí-lo.

Os raios-x têm sido utilizados na medicina praticamente desde sua descoberta, no final do século XIX. Mas, particularmente em radiografias do tórax e do sistema gastrointestinal, que devem apresentar alta definição, a digitalização de imagens de raios-x não apresentou progressos significativos pela falta de sensores que fossem sensíveis o suficiente.

Nos anos recentes, com a disseminação das tecnologias digitais, a comunidade científica já apostava no surgimento de detectores diretos de alta resolução como a saída para os problemas apresentados pela tecnologia tradicional.

A nova tecnologia

Um filme conversor de raios-x feito de selênio amorfo (a-Se) é montado sobre um detector e converte os raios-X que atravessam o corpo do paciente em sinais elétricos. Uma matriz de transistores TFT ("Thin-Film Transistor") colocada na base do filme de selênio coleta os sinais de cada pixel de forma muito parecida com a tecnologia utilizada nos CCD das câmeras fotográficas digitais, passando-os para a digitalização e reconstrução das imagens.

A tecnologia do selênio amorfo permite que o processo de conversão de raios-X em sinais elétricos seja encurtado. Além disso, o novo painel de conversão direta produz imagens claras e de alta resolução com menor deterioração de sinal e ruído reduzido, quando comparado com os métodos atuais de conversão indireta.

E, o que é mais significativo, o detector à base de selênio amorfo é muito mais sensível do que os filmes convencionais de raios-X, produzindo imagens iguais ou melhores mesmo reduzindo-se a carga de radiação a um terço daquela normalmente utilizada, diminuindo dramaticamente a exposição dos pacientes à radiação.

O efeito prático mais visível da introdução da nova tecnologia na área médica será a digitalização das imagens de raios-X. Isto permitirá a aceleração dos diagnósticos: a imagem poderá ser gerada e imediatamente enviada via rede para o computador do médico. Será possível também o diagnóstico remoto, uma vez que a imagem pode ser enviada a especialistas trabalhando em qualquer local do planeta de forma imediata. Para os pacientes, o principal benefício será a redução da exposição à radiação.

A cooperação entre as três empresas criou um produto novo que integra perfeitamente capacidades distintas de cada uma delas, num exemplo de esforço conjunto que deverá ficar para a história da gestão da inovação. A empresa Shimadzu detinha a tecnologia para utilização do selênio na conversão de raios-X em sinais elétricos. A Shindengen possuía a tecnologia para criar filmes ou películas de selênio amorfo. A Sharp, por sua vez, possuía tecnologia de cristal líquido baseada em transistores TFT de alto desempenho. Ao se reunirem, as três empresas desenvolveram tecnologia para coletar sinais elétricos de cada pixel da matriz LCD recoberta por filme de selênio, utilizando uma enorme matriz de transistores TFT.

Um filme de selênio típico possui cerca de 50 micrômetros de espessura. Como o sensor de raios-X deve ser altamente sensível para aplicações na área médica, as empresas tiveram que produzir novos filmes de 1.000 micrômetros ou cerca de 20 vezes mais grosso do que os filmes convencionais, mantendo a mesma qualidade, e com a capacidade de converter raios-x em sinais elétricos de forma estável.

Um substrato TFT, geralmente utilizado para saída de vídeo em monitores de cristal líquido (LCD), foi utilizado como uma seção de entrada para os sinais elétricos no painel detector de conversão direta. O maior desafio com que os cientistas se depararam foi a redução de ruído para imagens de alto contraste. Uma redução substancial do ruído foi conseguida a partir da tecnologia LCD da Sharp, o que otimizou o processo do TFT e o design do circuito.