LA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA.
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- Bernardo Olivieri
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1 LA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA
2 PRINCIPI GENERALI DELLA TC La TC è un procedimento radiografico digitalizzato che permette di rappresentare sezioni assiali di spessore finito del corpo umano tramite immagini esenti da sovrapposizioni e da cancellazioni, con un elevatissima risoluzione contrastografica Lo strato viene suddiviso in singoli elementi di volume i cui valori di densità vengono tradotti in corrispondenti tonalità di grigio sull immagine Una mappa di valori di assorbimento viene misurata e trasformata in un mappa di grigi
3 PRINCIPI GENERALI DELLA TC (2)
4 PRINCIPI GENERALI DELLA TC (3) Nella ricostruzione dello strato, la sua superficie viene suddivisa in una matrice di elementi di dimensioni uniformi (pixels) e stabilendo lo spessore dello strato si definiscono elementi di volume di dimensioni uniformi (voxels)
5 PRINCIPI GENERALI DELLA TC (4) Principi di base del funzionamento della TC
6 PRINCIPI GENERALI DELLA TC (5) Principi di base del funzionamento della TC
7 PRINCIPI GENERALI DELLA TC (6) Principi di base del funzionamento della TC Sistema di misura tubo radiogeno + detettore, in posizione allineata e contrapposta tra loro 1. Il sistema di misura opera una scansione lineare sul piano tomografico lungo tutta la sezione trasversale interessata 2. Segue una rotazione del sistema di misura di circa 1 3. Segue una nuova scansione lineare ripetizione della sequenza fino ad una rotazione complessiva di almeno 180
8 PRINCIPI GENERALI DELLA TC (7) Principi di base del funzionamento della TC Durante l intero procedimento di scansione, il segnale di misura ottenuto da un pennello di raggi finemente collimato, viene campionato, digitalizzato e trasmesso ad un computer Il computer, a partire dai valori di misura, calcola la distribuzione bidimensionale dei valori di assorbimento dello strato in esame Si attua quindi un processo di tomodensitometria computerizzata Dopo la commutazione in segnale video, il computer permette di rappresentare l immagine della sezione sul monitor televisivo
9 PRINCIPALI COSTITUENTI DELL APPARECCHIATURA TC L apparecchio TC è costituita da: Gantry che contiene la sorgente delle radiazioni (tubo radiogeno) ed il sistema di rilevazione (detettori) Consolle in cui si impostano i parametri Computer che analizza i dati e ricostruisce le immagini Sistema di visualizzazione
10 PRINCIPALI COSTITUENTI DELL APPARECCHIATURA TC (2)
11 PRINCIPALI COSTITUENTI DELL APPARECCHIATURA TC (3) Il gantry è costituito da: Tubo radiogeno Collimatori Detettori Sistemi di raffreddamento I detettori: si trovano in posizione contrapposta al tubo radiogeno sono in grado di trasformare le radiazioni X in energia elettrica, che può essere facilmente quantizzata.
12 PRINCIPALI COSTITUENTI DELL APPARECCHIATURA TC (4)
13 EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE Il progresso tecnologico della TC è avanzato lungo le seguenti principali direzioni: sviluppo di nuovi sistemi con diversi principi di scansione al fine di abbreviare il tempo di raccolta delle misure sviluppo di nuovi componenti allo scopo di migliorare la qualità dell immagine e l efficienza operativa sviluppo di sistemi di calcolo più efficienti per ridurre il tempo di attesa dell immagine sviluppo di software applicativi per l esecuzione di esami funzionali e incrementare le possibilità di post-processing
14 EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (2) Nell intento di migliorare le prestazioni riducendo i tempi di acquisizione, sono stati progressivamente sviluppati e introdotti nell esercizio clinico tomografi computerizzati realizzati secondo quattro fondamentali principi di scansione
15 EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (3)
16 EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (4) TC di I generazione Impianto a scansione parallela per mezzo di un singolo pannello di raggi, che viene alternativamente traslato e ruotato sistema traslazione-rotazione con rivelatore singolo Concepito da Hounsfield e prodotto dal 1973 al 1975 Tale sistema utilizza soltanto una frazione esigua della radiazione emessa dal tubo radiogeno e richiede lunghi tempi di misura
17 EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (5) TC di I generazione
18 EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (6) TC di I generazione Il fascio radiante è costituito da un sottilissimo pennello di raggi X Il tubo radiogeno è solidale con il rilevatore e si muove perpendicolarmente allo strato in esame (traslazione) Il sistema ruota intorno al paziente e la traslazione viene ripetuta ogni grado fino a 180 gradi I tempi di scansione erano di 5-6 minuti per strato
19 EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (7) TC di II generazione Impianto a scansione parallela per mezzo di un singolo pannello di raggi, che viene alternativamente traslato e ruotato (stesso principio di acquisizione della TC di I generazione) sistema a traslazione-rotazione con catena di rivelatori Prodotto dal 1974 al 1979 Il tempo di di scansione risultava nettamente abbreviato in conseguenza della riduzione delle proiezioni elementari da effettuarsi
20 EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (8) TC di II generazione
21 EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (9) TC di II generazione Il fascio radiante è costituito da un ventaglio di ampiezza limitata, variabile da 3 a 20 gradi, che colpisce un sistema di 3-30 rilevatori allineati L acquisizione avviene mediante successivi movimenti di traslazione e rotazione, con passi angolari di 3-20 gradi Il tempo necessario per singola scansione è ridotto a secondi
22 EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (10) TC di III generazione Sistema a rotazione solidale del tubo radiogeno e dell arco detettore Sistema su cui si sono orientati negli ultimi anni la maggior parte dei grandi costruttori radiologici mondiali Introdotto nel 1975 Possibilità di raccogliere un grande numero di dati in tempi drasticamente ridotti, grazie all ottimale sfruttamento dell emissione del tubo ed alla semplificazione del movimento di scansione
23 EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (11) TC di III generazione
24 EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (12) TC di III generazione Il fascio radiogeno è costituito da un ampio ventaglio (35-50 gradi) in grado di inquadrare completamente un campo di misura di circa 50 cm di diametro I detettori sono , disposti ad arco di cerchio, opposti al tubo e centrati sul fuoco del tubo radiogeno, con il quale sono solidali Il sistema è caratterizzato da un movimento di rotazione sincrono della sorgente radiogena e dei rivelatori, per un angolo tipico di 360 gradi L acquisizione di un elevato numero di misure avviene con un tempo di scansione ridotto ad 1 secondo per singolo strato
25 EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (13) TC di IV generazione Sistema con detettore ad anello completo Soltanto la sorgente radiogena ruota, percorrendo una circonferenza concentrica interna a quella dei rivelatori Introdotto nel 1977 Tempi di scansione sostanzialmente sovrapponibili al sistema di III generazione Costi elevati
26 EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (14) TC di IV generazione
27 EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (15) TC di IV generazione Un grande numero di detettori ( ) è disposto lungo una completa corona circolare intorno al paziente Il tubo radiogeno ruota mentre i detettori rimangono fissi Il fascio radiante è costituito da un ventaglio di apterura tale da avvolgere tutto il campo di misura Il fascio, assumendo incidenze diverse rispetto all oggetto in esame, viene ad interessare via via rivelatori diversi fino al completamento della rotazione
28 EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (16) Le apparecchiature di III e IV generazione operano secondo la tecnica start-stop per ogni misura il sistema di scansione: 1. inizia a ruotare da fermo 2.accelera 3.effettua la misurazione a velocità angolare costante 4. frena e si arresta Ciò si rende necessario perché il tubo radiogeno è collegato per mezzo di cavi ad alta tensione al generatore mentre il sistema rivelatore è collegato all elettronica di misura
29 EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (17) Con il metodo start-stop si ottengono tempi di scansione medi di circa 2-5 secondi e l alta inerzia del sistema di misura impone pause di secondi tra scansioni successive Risoluzione spaziale soddisfacente, con possibilità di: visualizzazione di pixels di 0,5 x 0,5 mm strati di 1 mm di spessore possibilità di effettuare l indagine di voxels di 0,25 mm 2
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