La tomografia computerizzata (TC)

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1 La tomografia computerizzata (TC) La tomografia Computerizzata (TC) o Tomografia Assiale Computerizzata (TAC) è una tecnica di Diagnostica per Immagini che mediante l impiego di radiazioni ionizzanti consente di ottenere uno studio in sezioni del corpo umano. Fornisce infatti immagini tomografiche (cioè, di fette o strati corporei) disegnando i vari organi e tessuti sulla base della loro densità, rilevata grazie all attenuazione di un fascio di raggi X che attraversa il paziente da differenti punti di vista. Le immagini TC, inoltre, sono di tipo digitale, cioè, sono il frutto di miliardi di calcoli numerici eseguiti da un computer, che converte la densità dei tessuti attraversati dai raggi X in livelli di grigio. Uno strato più o meno sottile del corpo viene attraversato da un fascio di raggi X prodotto da un tubo che ruota intorno al paziente, ed è rilevati da un sistema di cristalli detettori. I dati relativi all attenuazione del fascio vengono inviati ad un elaboratore che, attraverso complessi algoritmi matematici, ricostruisce le immagini delle strutture anatomiche presenti nello strato considerato. La visualizzazione a strati delle strutture anatomiche elimina il problema della sovrapposizione presente invece nell esame radiografico. Ogni strato corporeo viene suddiviso dalla macchina in unità di volume elementari (VOlume x Element = Voxel). L attenuazione del fascio viene calcolata per ogni singolo voxel. Il voxel è il volume elementare costituente la matrice. A ciascun voxel corrisponde un determinato valore di attenuazione dei raggi X che hanno attraversato il corpo. Essendo infatti nota l intensità emessa (I0) e quella dell intensità misurata dai rivelatori (I) ( dell energia: dei raggi x!), è possibile calcolare il profilo di attenuazione che subisce il fascio di raggi X per ogni colonna di voxel attraversata. Il voxel è quindi un unità di misura nello spazio, costituita bidimensionamente dai pixel. Il pixel è il singolo punto dell immagine digitale, tutti i pixel sono disposti in una griglia (o matrice), maggiore è il numero dei pixel maggiore è il dettaglio dell immagine ottenuta: il numero di pixel infatti è direttamente proporzionale alla risoluzione spaziale, ovvero la minima distanza alla quale due punti contigui vengono distinti come separati. NB. ricorda anche la risoluzione di contrasto: minima variazione di intensità rilevabile tra due zone contigue. APPARECCHI DI TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA Gli apparecchi TC hanno subito incessanti processi di evoluzione dalla loro iniziale commercializzazione negli anni 70 del secolo scorso.tuttavia, la configurazione generale è rimasta invariata, costituita da: 1. il gantry; 2. il lettino portapaziente; 3. la consolle con il computer Possiamo distinguere gli apparecchi TC in due tipi: convenzionali (o sequenziali) e spirali. Per gli apparecchi convenzionali, l evoluzione tecnologica si caratterizza per la presenza di successive generazioni mentre per gli apparecchi spirali per il numero delle file di detettori ( monostrato o pluristrato ). Negli APPARECCHI TC CONVENZIONALI gli studi vengono effettuati mediante scansioni assiali (sequenziali): le fette vengono portate una dopo l altra;

2 il lettino portapaziente è fermo durante la scansione della fetta, quindi, effettua dei piccoli movimenti di avanzamento dopo ogni scansione. Come abbiamo detto, gli apparecchi TC convenzionali hanno subito un evoluzione tecnologica tale che si parla di prima, seconda, terza e quarta generazione. Prima generazione In questo primo tipo di apparecchi TC, il fascio era costituito da un sottile pennello di raggi X solidale con un singolo rivelatore. Essi si muovevano perpendicolarmente allo strato in esame (traslazione), quindi, ruotavano di 1 ed effettuavano di nuovo la traslazione. Questo processo veniva ripetuto un grado alla volta fino a 180. I tempi di scansione erano di 5 10 minuti per strato, pertanto, non erano possibili studi di parti in movimento (torace, addome). Seconda generazione Gli apparecchi di seconda generazione erano concettualmente simili a quelli di prima generazione. Quello che cambiava era il fascio di raggi X, che assumeva la forma di un ventaglio di ampiezza variabile da 3 a 20, perché aumentava il numero dei detettori, che da uno passavano a Ciò permetteva di diminuire il numero delle rotazioni, da una per ogni grado a una ogni 3 20, e, quindi, di ridurre il tempo necessario a completare ogni singola scansione a secondi. Terza generazione Gli apparecchi di terza generazione, ancora presenti in molti laboratori di Radiologia, presentano un fascio radiogeno a forma di ampio ventaglio (35 50 ) mentre i detettori sono e sono disposti ad arco, opposti e solidali al tubo radiogeno. Il tubo ed i detettori effettuano solo movimenti di rotazione (di ) non ci sono perciò movimenti di traslazione. I movimenti di rotazione sono limitati dalla presenza dei cavi di alimentazione elettrica, per cui vengono effettuati una volta in senso orario e, la successiva, in senso antiorario.il tempo di scansione può essere ridotto ad 1 2 secondi. Quarta generazione Gli apparecchi di quarta generazione sono, per certi versi, l estrema conseguenza del processo d incremento del numero dei detettori che, in effetti, aveva fino ad allora caratterizzato i cambiamenti rispetto alle prime generazioni. Un grande numero di detettori ( ) è disposto a formare una corona circolare completa intorno al paziente. Il tubo radiogeno ruota mentre i detettori rimangono fissi. I tempi di scansione possono essere ridotti a meno di un secondo. Gli apparecchi di 4a generazione, sebbene ve ne siano tuttora in circolazione, non hanno avuto molto successo principalmente per due motivi: il costo più elevato (a causa del numero di detettori) e la quasi contemporanea introduzione degli apparecchi di tipo spirale.

3 La TC TC SPIRALE (O ELICOIDALE) è un evoluzione delle apparecchiature di terza generazione: il sistema tubo detettori ruota continuamente intorno al paziente mentre, contemporaneamente, il lettino si muove. Ne risulta che le scansioni avranno una traiettoria elicoidale sul paziente. Questa evoluzione tecnologica è stata resa possibile dall introduzione della tecnologia a contatti striscianti (slip ring) per l alimentazione elettrica del tubo e dei detettori (negli apparecchi di terza generazione, come abbiamo detto, la rotazione è limitata dalla presenza dei cavi per cui deve essere effettuata in senso alternato).i tempi di scansione si riducono fino a 0,5. Gli apparecchi TC spirale hanno conosciuto un evoluzione caratterizzata dall aggiunta di più file di detettori: ad ogni rotazione, invece che un singolo strato, ne viene acquisito un numero multiplo. Agli inizi erano 4 strati, poi 8, quindi 16, 32 e, infine, per ora, 64 multistrato. L aumento degli strati acquisiti ha, perciò, reso possibile studi di ampi volumi corporei, riducendo ulteriormente gli artefatti da movimento (studi sul cuore e sull apparato gastro intestinale). La maggiore velocità di rotazione permette, inoltre, di ridurre la quantità di contrasto necessario, mentre la maggiore efficienza dei detettori permette di ridurre la quantità dei raggi X. La modalità di acquisizione spirale presenta diversi vantaggi rispetto a quella sequenziale. I principali sono: acquisizione di un volume e non solo di uno strato, tutto in un unica apnea respiratoria riduzione degli artefatti da movimento (anche da respito), grazie alla maggiore velocità di acquisizione; eliminazione del tempo di attesa tra scansioni successive, con aumento dell efficienza del tubo e dei detettori possibilità di effettuare studi in fase diamica dopo la somministrazione endovenosa di mezzi di contrasto. aumento risoluzione spaziale aumento risoluzione di contrasto multiplanarità indiretta : diverso da rm dove acquisisco direttamente l immagine dal piano, qui viene prima volume. Lo spessore della fetta può andare da 10 mm fino a 0,5 mm. Più è sottile la fetta, maggiore è il dettaglio (la risoluzione spaziale) dell esame. Più è spessa la fetta, maggiore è il volume studiato. Recentemente nell imaging cardiaco sviluppo di TC con doppio sistema tubo detettori: graziwe all introduzione del secondo complesso tubo detettori perpendicolare al sistema originale, la rotazione necessaria a generare immagini anatomiche è ridotta da 180 a 90 ed i tempi di scansione sono ridotti. lo svantaggio principale è l aumento della dose di radiazioni somministrata al pz.

4 ESECUZIONE DELL ESAME TC: 1.preparazione del paziente: E importante preparare il pc sul tip odi esame che verrà condotto ed avere il suo consenso. E importante che durante l esame il corpo rest fermo e che sia mantenuta una corretta apnea. E consigliabile eliminare tutti gli oggetti es metallici che potrebbero attenuare il fascio di fotoni. 2.Esecuzione dell esame L esame Tc inizia con l acquisizione i una immagine digitale guida a bassa dose di radiazioni chiamata scanogramma o topogramma ottenuta facendo scorrere il pazuebte sul lettino attraversoi l gantry, tale immagine è indispensabile per poter successivamente stabilire i limiti della scansione. 3.Acquisizione e ricostruzione delle immagini Acquisizione: Vengono impostati i parametri relativi all intensità del raggio, della velocità di rotazione del sistema tubo detettori, e il valore di collimazione dei detettori, che rappresenta il grado di apertura del detettore espresso in mm che influenza direttament lo spessore di strato che è possibile ricostruire. Ricostruzione: le informazioni digitali rilevate dai detettori vengono convertite in immagini anatomiche, durante questo processo possono essere modificati alcuni parametri come lo spessore dello strato, la larghezza del campo di vista, si possono lievemente sovrapporre gli strati per aumentare la risoluzione spaziale. Si aggiungono filtri duri o morbidi a seconda dei tessuti che si devono studiare ( rispettivamente t. osseo e t. molli.) Negli apparecchi multistrato è possibile otenere ricostruzioni u piani alternativi a quello assial come il coronale o il sagittale. (MPR = Multi Planar Reformation). Post processing: una serie di operazioni, dopo l acquisizione dei dati,come variazioni dei grigi rappresentati, misurazioni lineari, angolari, di densità, ricostruzioni planari, 3D, che permettono di fornire immagini specifiche per ciò che si ricerca e più comprensibili. La modalità di visualizzazione delle immagini TC quindi può essere variata ed aggiustata in maniera tale da esaltare o sopprimere informazioni presenti nelle immagini stesse. 4.Visualizzazione dell immagine TC : durante la visualizzazione dell immagine è possibile definire la finestra densitometrica, in base al tessuto che si vuole studiare. La DENSITÀ DEI TESSUTI infatti viene espressa da una scala di grigi costruita sulla base delle unità (o numeri) di Hunsfield (UH), così dette in onore dell inventore della TC. L unità di Hounsfield o numero TC è un valore adimensionale proporzionale alla densità del tessuto. Le UH sono riferite alla densità dell acqua che per convenzione è pari a 0. Al di sopra e al di sotto di tale valore si localizzano le densità dei diversi tessuti della materia vivente. La maggior parte dei tessuti molli e dei liquidi organici hanno una densità compresa tra +100 e 100 UH. Negli esami TC si parla di densità: gli organi ed i tessuti potranno essere iperdensi, ipodensi o isodensi in relazione ad un altro organo o tessuto o alla densità di riferimento dell acqua.

5 Su la base del relativo profilo di attenuazione, ad ogni voxel viene assegnato un numero di Hunsfield. Quindi, alla fine del processo, ad ogni pixel della matrice corrisponde un numero di Hunsfield. La scala dei grigi è simile a quella radiografica: maggiore attenuazione = bianco; minore attenuazione = nero. E importante sottolineare che, dietro alle variazioni cromatiche di una immagine TC, ci sono e restano dei numeri, numeri che possono essere letti in un qualsiasi momento e che possono dare delle informazioni quantitative oggettive sulla densità del tessuto considerato. Il range di rappresentazione dei grigi viene definito ampiezza della finestra (Window Width = WW). I livelli al di sopra ed al di sotto dei limiti della finestra sono rappresentati come è stretta, tra il bianco ed il nero ci bianco e nero. I livelli di grigio intermedi vengono distribuiti in maniera lineare all interno della finestra: se la finestra è ampia, molti livelli di grigio sono rappresentati; se la finestra saranno pochi livelli di grigio per cui saranno visibili anche lievi differenze di densità. Oltre a modificare l ampiezza della finestra, è possibile spostare il livello della finestra (Window Level = WL), cioè, il punto in cui, arbitrariamente, fissiamo il nostro centro al di sopra del quale stanno i tessuti più densi e al di sotto i tessuti meno densi della struttura che vogliamo studiare. Una finestra ampia (>1500) con centro su valori elevati (400; 800) viene utilizzata per la visualizzazione dei tessuti duri, mentre con il centro spostato su valori molto negativi ( 500; 700) viene usata per i tessuti aerati. Una finestra stretta (<500), con livelli compresi tra lo 0 dell acqua e UH, viene usata per i tessuti molli. L esame TC fornisce immagini tomografiche. Queste, di solito, sono assiali, cioè, tagliano perpendicolarmente l asse sagittale mediano. Esse, come abbiamo detto eliminano il problema della sovrapposizione tra le varie strutture anatomiche considerate. È così possibile discriminare anche piccole differenze di densità (fino a 0,5%) e rappresentarle con livelli di grigi differenti. Ciò si traduce in una maggiore risoluzione di contrasto rispetto all esame RX.