LA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA: LA TECNOLOGIA SLIP RING LA TECNOLOGIA SPIRALE E LA TC MULTISTRATO.

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1 LA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA: LA TECNOLOGIA SLIP RING LA TECNOLOGIA SPIRALE E LA TC MULTISTRATO

2 INTRODUZIONE Le prestazioni della TC precedentemente illustrate non sono ben rispondenti alle esigenze dell esame TC per i distretti soggetti ai movimenti respiratori e per gli esami TC funzionali Sono stati sviluppati TC di nuova concezione che attuando una rotazione continua del complesso di misura, si sono superate gradualmente le limitazioni del sistema startstop Due fasi dello sviluppo tecnico: miglioramento di qualità e operatività dell esame TC (acquisizione discontinua ma con pacchetti di sezioni singole quanto più finemente intervallate nello spazio e nel tempo) introduzione dell acquisizione volumetrica continua di tutto il distretto interessato (TC spirale nuove prospettive diagnostiche)

3 TC RAPIDA Basata su un sistema di rotazione continua con fascio a ventaglio

4 TC RAPIDA (2) Un sistema di misura che ruota in modo continuo garantisce una rapida ed ininterrotta acquisizione dei dati Inizio e fine di ogni scansione sono determinati soltanto da un segnale elettronico, indipendentemente da alcuna posizione geometrica, senza fasi di accelerazione decelerazione durante le sequenze di scansione minimi stress di tipo meccanico alte velocità di rotazione brevi tempi di scansione

5 TC RAPIDA (3) Il sistema di misura ruota tipicamente a velocità angolare costante di 360 /secondo Assenza di qualunque collegamento a mezzo di cavi con le parti fisse del gantry, né per l alimentazione elettrica del tubo radiogeno né per la trasmissione dei dati misurati dal sistema rivelatore Scansioni su sezioni singole (durata 1-2 sec.) o successive (nell acquisizione volumetrica discontinua) vengono elaborate parallelamente e presentate in tempo reale

6 TC RAPIDA (4) La realizzazione pratica ha presentato importanti problemi tecnici, in particolare in relazione alla trasmissione elettrica e quella dei dati, alla capacità termica dei tubi radiogeni ed alla capacità computazionale del sistema di elaborazione del sistema. Introduzione della tecnologia Slip-Ring Gantry

7 TC RAPIDA (5) TECNOLOGIA SLIP-RING

8 TC RAPIDA (6) TECNOLOGIA SLIP-RING Anelli rotanti solidali con sistema di misura vengono posti in collegamento con la parte fissa del gantry, in modo da permettere: per strisciamento, l alimentazione elettrica del tubo radiogeno e delle parti di controllo per via optoelettronica la trasmissione al computer dei dati misurati Sono stai contemporaneamente prodotti tubi radiogeni ad altissima capacità termica (adatti all esercizio continuato senza pause di raffreddamento)

9 TC RAPIDA (7) TECNOLOGIA SLIP-RING Possibilità di ottenere immagini ad elevata risoluzione spaziale in assenza di artefatti da movimento Gli esami dinamici presentano un alta risoluzione temporale, fino ad intervalli di 0,1 secondi tra immagini successive per esami su sezioni singole

10 La TC convenzionale, nonostante l introduzione di sistemi a rotazione continua, presenta comunque alcune notevoli limitazioni: il tempo di esame risulta notevolmente più lungo del tempo effettivo di scansione (in quanto sono richiesti intervalli di interscansione per consentire gli avanzamenti della tavola e per i comandi respiratori) importanti conseguenze negli esami con somministrazione di Mezzo di Contrasto, in quanto è possibile acquisire soltanto poche sezioni durante la fase di massima intensificazione del contrasto rischio di non rilevare la presenza di piccole lesioni o di rilevarla in modo non corretto per la variazione dei livelli respiratori o di altri movimenti del paziente

11 TC SPIRALE Nel 1989 fu ideata la tecnica TC Spirale, allo scopo di eseguire nel più breve tempo possibile la scansione continua di un intero volume anatomico Nel 1990 la TC Spirale fu introdotta nell esercizio clinico, ed è attualmente rappresenta il metodo di ruotine per l acquisizione TC volumetrica

12 TC SPIRALE (3) Principio di scansione della TC Spirale

13 TC SPIRALE (4) La scansione continua del volume viene effettuata mediante l acquisizione continua dei dati ottenuti attraverso: molteplici rotazioni del sistema tubo radiogeno-detettore intorno al Paziente contemporaneamente a movimento continuo longitudinale del Paziente attraverso il foro del gantry movimento a spirale cilindrica del fuoco della sorgente radiogena

14 TC SPIRALE (5) I parametri di scansione sono simili a quelli della TC convenzionale L unico parametro aggiuntivo è rappresentato dall avanzamento in mm del tavolo per 360 di rotazione del sistema di misura, tipicamente variabile tra 1mm e 10mm PITCH Rapporto tra l avanzamento corrispondente a 360 di rotazione e lo spessore dello strato collimato

15 TC SPIRALE (6) Il rapporto ottimale, in termini di qualità dell immagine, è rappresentato da un Pitch = 1 (si ottiene ad esempio con l avanzamento di 5mm/360 ed uno spessore di strato di 5mm) In genere, valori di Pitch > 1,5 rappresentano una soluzione di compromesso tra la necessità di una grande estensione di spirale e di una qualità di immagine accettabile L esame TC volumetrico può essere condotto mediante una sola TC spirale oppure con una combinazione di diversi segmenti successivi di spirali che possono anche diversificarsi nei parametri Vengono successivamente ricostruite sezioni transassiali liberamente posizionabili, con intervalli di ricostruzione arbitrari e con possibilità di sovrapposizione

16 TC SPIRALE (7) Da processi di post-elaborazione è possibile ottenere immagini multiplanari o in 3D

17 TC SPIRALE (8)

18 TC SPIRALE (9) Sulla base della TC Spirale è stato introdotto un nuovo approccio all imaging vascolare: la tecnica Angio-TC consiste nell acquisizione volumetrica continua tramite TC Spirale effettuata contemporaneamente alla somministrazione endovenosa in bolo di Mezzo di Contrasto Per la valutazione diagnostica è in genere necessario disporre di immagini ottenute mediante processi di post-elaborazione (ad es. MIP)

19 TC SPIRALE (10) Da processi di post-elaborazione è possibile ottenere immagini 3D-MIP

20 TC MULTISTRATO Rappresentano l ultima evoluzione nella realizzazione di Tomografi Computerizzati, che hanno come caratteristiche principali: velocità massima di rotazione intorno al Paziente di 0,5 sec/360 acquisizione di molteplici strati per ciascuna rotazione spessore di strato minimo e risoluzione temporale minima estremamente ridotti

21 TC MULTISTRATO (2) Un apparecchiatura TC MultiSlice, si basa sullo stesso principio della TC spirale, con la differenza che ad ogni giro del sistema tubodetettori, vengono acquisiti più strati contemporaneamente

22 TC MULTISTRATO (3)

23 TC MULTISTRATO (4) I sistemi MultiStrato si suddividono sostanzialmente in 3 tipologie costruttive: sistemi con rivelatori a Matrice Fissa sistemi con rivelatori a Matrice Adattabile sistemi con rivelatori a Matrice ibrida

24 TC MULTISTRATO (5) SISTEMI A MATRICE FISSA Sono ottenuti dividendo un detettore in parti uguali, in modo da poter poi suddividere ogni singolo strato acquisito, in strati più sottili sempre uguali tra loro fig 28.45

25 TC MULTISTRATO (6) SISTEMI A MATRICE FISSA

26 TC MULTISTRATO (7) SISTEMI A MATRICE ADATTABILE Presentano detettori più sottili al centro e detettori di dimensioni progressivamente maggiori ai lati

27 TC MULTISTRATO (8) SISTEMI A MATRICE ADATTABILE

28 TC MULTISTRATO (9) SISTEMI A MATRICE ADATTABILE I detettori a matrice adattabile presentano una elevata precisione nell acquisizione un tomografo computerizzato ha infatti una risoluzione più alta nel centro del campo di scansione e più bassa lateralmente, a causa dell effetto di allargamento del fascio (effetto particolarmente evidenziato nelle TC MultiStrato, in cui vi è una forte componente dovuta all effetto cono) L effetto cono è relativo a tutti i sistemi MultiStrato e consiste nel fatto che lo spessore di collimazione impostato al detettore non corrisponde allo spessore di strato esaminato il fascio emesso dal tubo radiogeno è un fascio a ventaglio sia sugli assi x ed y sia sull asse z (cranio-caudale)

30 TC MULTISTRATO (11) SISTEMI A MATRICE IBRIDA Presentano detettori più sottili (di dimensione costante) al centro e detettori di dimensioni maggiori (di dimensione costante) ai lati

31 TC MULTISTRATO (12) Una delle caratteristiche esclusive dei Tomografi MultiStrato è quella di poter ricostruire immagini assiali, a partire dallo stesso volume acquisito, con spessori di strato differenti lo spessore di ogni singolo strato non è regolato strettamente da una collimazione meccanica, ma dal numero di strati di detettori che vi si assegnano ogni strato avrà quindi uno spessore pari al numero degli strati assegnati moltiplicato per la dimensione di ogni singolo strato di detettori

33 TC MULTISTRATO (14) Con la TC MultiStrato è possibile risparmiare una considerevole quantità di dose al Paziente ad esempio l esame può essere condotto con spessore di strato di 4mm (4 x 1mm) e le immagini possono così essere ricostruite prima a 4mm e in un secondo momento a 1mm (senza ripetere l acquisizione)

35 TC MULTISTRATO (16) Vantaggi principali: Aumento della risoluzione temporale Aumento della risoluzione spaziale sull asse z Aumento della concentrazione di contrasto nel lume vascolare Diminuzione del rumore (per la possibilità di aumentare la dose) Diminuzione degli artefatti nelle immagini Maggiore efficienza nello sfruttamento del tubo radiogeno La velocità può essere sfruttata per coprire un volume maggiore o per coprire lo stesso volume con fette più sottili