Tomografia Assiale Computerizzata (Computed Tomography)

Documenti analoghi
Lezione 25 Radiazioni Ionizzanti. Rivelatori di Particelle 1

FISICA delle APPARECCHIATURE per MEDICINA NUCLEARE

Strumentazione Biomedica 2. Tomografia computerizzata a raggi X - 1

La tomografia computerizzata (TC)

L acquisizione e l elaborazione delle immagini di Medicina Nucleare

Corso di Master Universitario di I livello in VERIFICHE DI QUALITA IN RADIODIAGNOSTICA, MEDICINA NUCLEARE E RADIOTERAPIA

SCHEDA TECNICA PARTICOLARE Tomografia Assiale Computerizzata

Laboratorio di Fisica Biomedica

PET: caratteristiche tecniche e funzionamento

Scintillatori. Stage Residenziale 2012

TECNICHE E TECNOLOGIE DI RIVELAZIONE DI RAGGI X PER APPLICAZIONI MEDICHE

Collimatore lato sorgente (pre collimatore)

La ricostruzione di immagini da strumentazione TAC

surriscaldato e compresso bollicine

Controllo di qualità giornaliero in mammografia digitale con tomosintesi

Tomografia Computerizzata (TC) Principi della TC a raggi X Scanner per la TC a raggi X Rivelatori di raggi X per la TC Scan assiale Qualità dell immag

PET demonstrator. (Realizzazione e test iniziali di un prototipo PET)

Dipartimento di Fisica a.a. 2004/2005 Fisica Medica 2 Radiazioni X 11/3/2005

Test and calibration of hard X-ray detectors

I vantaggi dell'imaging Cone Beam volumetrico per gli esami ortopedici degli arti

Le tecnologie per l acquisizione delle immagini digitali

Radioscopia e radiografia

MEDICINA NUCLEARE. Diagnostica Scintigrafia SPECT PET TAC Convenzionale (RX) RMI. Liceo scientifico Don Bosco Medicina nucleare pag.

Parte I - LE RADIAZIONI IONIZZANTI E LE GRANDEZZE FISICHE DI INTERESSE IN DOSIMETRIA

LA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA.

Elenco aggiornato a Febbraio 2016 delle norme CEI in corso di validità.

SPECT (Gamma Camera)

Caratterizzazione di un rivelatore Broad Energy Germanium (BEGe) per l esperimento GERDA.

MISURA LA DOSE ASSORBITA Gy = J Kg -1 (UNITA S.I.) MISURA DEL DANNO Sv = J Kg -1 (UNITA S.I.)

Produzione di un fascio di raggi x

Imaging CB CT In Odontoiatria: istruzioni per l uso

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BARI

Alleanza per l uso sicuro delle Radizioni nell'imaging Radiologico Pediatrico. Campagna Image Gently

Fisica delle Apparecchiature per Radioterapia, lez. III RADIOTERAPIA M. Ruspa 1

INTERAZIONI DELLE RADIAZIONI CON LA MATERIA

Limite di risoluzione di un microscopio D N. sin

PET. Radionuclidi più utilizzati nella PET. Elemento prodotto T 1/2 in minuti primi B5 20 C6 10 N7 2 F 9 O8 110

LEZIONE 4 INTERAZIONE DEI RAGGI X E GAMMA CON LA MATERIA

Fotorivelatori. Dispositivi che convertono un segnale ottico in segnale elettrico. termopile bolometri cristalli piroelettrici

Contributo della TC NRPB

I rivelatori. Osservare il microcosmo. EEE- Cosmic Box proff.: M.Cottino, P.Porta

Evoluzioni e applicazioni

Radiografia a raggi X Tomografia Assiale Computerizzata (T.A.C.)

Aspetti Fisici dell Adroterapia al CNAO

ANALISI PER IMMAGINI ED ELEMENTI DI DOSIMETRIA

FULL BODY SCANNERS TECHNOLOGY REPORT

Dall invisibile al visibile: le immagini diagnostiche in medicina

Caratterizzazione dosimetrica e di qualità immagine del tomografo Philips Brilliance ict 256-slice

andate, insegnate, guarite.

Le dinamiche di mercato attuali: scenario - Crisi economica - Mercato competitivo e globale - Margini ridotti - Nuovi prodotti - Nuovi materiali - Nuo

Imaging con raggi X e rivelatori a microstrip

Gli acceleratori e i rivelatori di particelle

Avanzamento tecnologico della moderna radioterapia

Test and calibration of hard X-ray detectors

TOMOGRAFIA TIPI DI TOMOGRAFIA

L unità di misura della dose nel S.I. è il Gray

1/9/2005 A.Di Bartolomeo Master in Verifiche di Qualità in Radiodiagnostica, Medicina Nucleare e Radioterapia.

Radioattivita (radiazioni ionizzanti) e salute. 2a parte

Nuovi strumenti diagnostici CT-PET per le indagini morfologiche e fisiologiche in simultanea

SISTEMA DI MISURAZIONE, SISTEMA DI RICOSTRUZIONE, SISTEMA DI VISUALIZZAZIONE

Intensificatore. Master: Verifiche di Qualità in Radiodiagnostica, Medicina Nucleare e Radioterapia Lezione n. 6

SPECT OBIETTIVI. Sorgenti radioattive

TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA

III. Problematiche della tecnologia CBCT

Tomografia Assiale Computerizzata

ESAME PET :CARATTERISTICHE TECNICO PRATICHE

STRUMENTAZIONE BIOMEDICA II

TECNICHE RADIOCHIMICHE

OSTEOPOROSI: DIAGNOSTICA PER IMMAGINI

TC CONE BEAM IN PEDIATRIA

Allegato C al Disciplinare di gara. Questionario Tecnico

Qualita dell immagine

Università degli Studi di Napoli Federico II. C.d.L specialistico in Ingegneria Biomedica

DECADIMENTO RADIOATTIVO

Radiazione: propagazione di energia senza che vi sia né. Radiazioni ionizzanti radiazioni che hanno energia sufficiente per produrre la ionizzazione.

Tavolo di comando. È la parte dell impianto radiologico che pone l operatore in contatto con le restanti porzioni del sistema.

Corso integrato di Metodologia Medico-scientifica II Fisica ed Epistemologia

Tomografia computerizzata

FEDERAZIONE ITALIANA RICERCHE SULLE RADIAZIONI

Le radiazioni in medicina. Dott.ssa Rossella Vidimari Fisico dirigente di I livello Struttura Complessa di Fisica Sanitaria A. O. U.

GLAST-LAT: risultati delle calibrazioni su fascio

Banco Educazionale Arra MT 1

ALLEGATO A2.2 TOMOGRAFO COMPUTERIZZATO

Sistemi di Elaborazione delle Informazioni

Alma Mater Studiorum Università di Bologna. Scuola di Scienze Corso di Laurea Magistrale in Fisica

Strumentazione Biomedica 2. Tomografia computerizzata a raggi X - 2

La radioattività. La radioattività è il fenomeno per cui alcuni nuclei si trasformano in altri emettendo particelle e/ radiazioneni elettromagnetiche.

Indice. 1.3 Velocità di propagazione delle onde Velocità delle onde nei fluidi Velocità delle onde nei solidi

SYNCHRO MN8/MN12/MN25 Specifiche tecniche

Breast CT. Progetto Breast CT. Sedi partecipanti: Napoli, Cagliari. Resp. Nazionale: Prof. Paolo Russo

Esercizio8: il lavoro di estrazione per il tungsteno é 4.49 ev. Calcolare la lunghezza d onda massima per ottenere effetto fotoelettrico [275.6 nm].

L appropriatezza diagnostica tra evidenze e buon senso. Diagnostica per immagini: tra abuso e radioprotezione

Applicazioni industriali ad alto contenuto tecnologico

Processi radiativi. Assorbimento Emissione spontanea Emissione stimolata. Gli stati eccitati sono instabili (il sistema non è in equilibrio)

Valenza didattica (aggiunta e principale) Individuazione della grandezza da misurare. Misure ccomplementari/alternative

Rivelatori a gas. In situazione di equilibrio il gas si comporta come isolante e non c è passaggio di corrente elettrica

Foto stroboscopica di una palla lasciata cadere da ferma (palla rossa) nello stesso istante in cui un altra (palla gialla) è sparata orizzontalmente

Metrologia Tridimensionale a Raggi X

Transcript:

Tomografia Assiale Computerizzata (Computed Tomography)

Sommario Introduzione Descrizione del sistema meccanica (gantry) generazione di raggi X rivelazione trasmissione dati Ricostruzione Rivelatori Applicazioni

Definizione La Tomografia Computerizzata (CT o TAC) è una tecnica di medical imaging per la visualizzazione di sezioni del corpo del paziente Componendo le immagini tomografiche dei vari piani tale tecnica consente la ricostruzione tridimensionale delle informazioni anatomiche del paziente La CT fa uso di radiazioni ionizzanti (raggi-x) Tomografia in trasmissione

Principio di funzionamento X-ray Computed Tomography (CT)

Principio di funzionamento X-ray CT

Principio di funzionamento X-ray CT

Principio di funzionamento X-ray CT

Principio di funzionamento X-ray proiezione 2D CT dati 2D

Differenza con X-Ray convenzionali Chest X-ray Image Cross-sectional Image of Abdomen

Nuove possibilità 3D data

Tomografia in emissione PET Positron Emission Tomography

CT Scanner 1 st Generation 2 nd Generation

CT Scanner 3 nd Generation 4 th Generation

Confronto

V Generazione CT IMATRON electron beam CT system Data acquisition system Focus coil Deflection coils Electron gun Tungsten target ring Translating couch Scanning electron beam Detector ring/amplifier

Scansione elicoidale Scansione in una sola apnea velocità di avanzamento del tavolo collimazione (apertura dei collimatori) minor artefatti a sezioni sovrapposte o disgiunte

Evoluzione CT 2 a Evoluzione Volume 1 a Evoluzione Multi-Linea Singola Linea

Descrizione del sistema Gantry Lettino paziente

Descrizione del sistema Gantry Lettino paziente Tubo a raggi X

Descrizione del sistema Gantry Lettino paziente Tubo a raggi X Detector

Descrizione del sistema Gantry Lettino paziente Tubo a raggi X Detector Servizi: trasformatori, connessioni, sistema di trasmissione dati, slip ring, elaboratori

Rivelatori nel CT Gantry

Rivelatori Rivelazione diretta materiali fotoconduttori ad alto peso atomico sono usati per convertire direttamente i raggi X in coppie elettrone/lacuna: CZT (CdZnTe) - rivelatore a gas (alta efficienza di conversione): - cella chiusa, piena di Xenon ad alta pressione; radiazione ionizza le molecole di gas, gli ioni si depositano sul rispettivo elettrodo

Rivelatori Rivelazione indiretta scintillatore (alta efficienza di assorbimento): assorbe i raggi-x riemettendo radiazione visibile, rivelata tramite un fotodiodo o un fotomoltiplicatore Esempi: CsI, CdWO 4, leghe di ittrio e gadolinio

Ricostruzione immagine Raysum misura fatta da ciascun rivelatore Proiezione insieme dei raysum relativo a ciascun angolo

Ricostruzione immagine I I0 exp( 1 ) I I exp( x ) 1 x n 0 i 1 i

Ricostruzione immagine ln I I 0 n x i 1 i Caso reale: - raggi X poly E indurimento del fascio artefatti - fan beam aumento della complessità di ricostruzione

Ricostruzione immagine Realizzare tante misure quanti sono i voxel (coefficienti di attenuazione): 512 x 512 pixel = 262144 voxel Ulteriore problema: misura di 262144 raysum 262144 equazioni!!!!

Tecnica algebrica Ricostruzione immagine 14 5 5 4 1 9 9 10 0 0 0 0 3 6.5 3 6.5 6 13 6-013-0 9-9.5 10-9.5 14-9.5 5-9.5 2.75 6.25 3.25 6.75 5 4 1 9

Ricostruzione immagine Back Projection semplice Artefatti: star pattern Scarsa qualità

Ricostruzione immagine Back Projection Filtrata Eliminazione degli artefatti Ottima qualità Velocità di ricostruzione

Trasmissione dati Voxel pixel pixel 17-18 bit (8 bit = 1 byte) 3-5 rot/s 1200-2400 proiezioni/rot 1000 pixel/proiezione 3 byte/pixel 3 kb/pro 6 MB/rot 1,2 GB/s detector multilinea (64) 20 MB/s

Numeri CT Unità di Hounsfield N i i w 1000 w

CT numbers

Rivelatori: Contrasto typical usage Ottenere contrasti paragonabili diminuendo la dose!

Dosi nelle differenti applicazioni Diagnostic Procedure Typical Effective Dose (msv) 1 Number of Chest X rays (PA film) for Equivalent Effective Dose 2 Time Period for Equivalent Effective Dose from Natural Background Radiation 3 Chest x ray (PA film) 0.02 1 2.4 days Skull x ray 0.07 4 8.5 days Lumbar spine 1.3 65 158 days I.V. urogram 2.5 125 304 days Upper G.I. exam 3.0 150 1.0 year Barium enema 7.0 350 2.3 years CT head 2.0 100 243 days CT abdomen 10.0 500 3.3 years 1. Effective dose in millisieverts (msv). 2. Based on the assumption of an average "effective dose" from chest x ray (PA film) of 0.02 msv. 3. Average "effective dose" from natural background radiation of 3 msv per year in the United States.

Parametri dei rivelatori nella CT

Rivelatori a conversione indiretta Substrato di materiale ceramico Diffusione di lacune in 10 us

Circuito di lettura Convertitore corrente-frequenza, A/D converter Rate up to 10000 fps At 2500 fps electronic noise 2pA

Nuovi trend nei circuiti di lettura Integrazione dei fotodiodi nei wafer

Nuovi trend nei circuiti di lettura Integrazione dei fotodiodi con l amplificatore di corrente

Coefficiente di assorbimento Dipende da: Composizione chimica (andamento della curva) Massa (ampiezza) Energia della radiazione

Detector a lettura di corrente Svantaggi: Range dinamico è limitato dal rumore Minimo segnale rivelabile è limitato dal rumore Si perde l informazione sull energia Detector a conteggio di fotoni

Nuovi trend nei circuiti di lettura Rivelatori a conteggio di fotoni per l analisi energetica

Nuovi trend nei circuiti di lettura Small-pixel effect Voltage 100-500V t d 100-200ns Small-pixel effect t ind 3-10ns Conteggi fino a 10 6 ph/s per pixel

Fotoconduttori utilizzati

Applicazioni Radiologia Densitometria ossea Visualizzazione di tumori Progetto di protesi Pianificazioni di radioterapie

Cardio Computed Tomography