LA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA · LA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA . ... sovrapposizioni e da...
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LA TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA
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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
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PRINCIPI GENERALI DELLA TC (2)
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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)
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PRINCIPI GENERALI DELLA TC (4)
Principi di base del funzionamento della TC
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PRINCIPI GENERALI DELLA TC (5)
Principi di base del funzionamento della TC
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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°
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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
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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
PRINCIPALI COSTITUENTI DELL’APPARECCHIATURA TC
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PRINCIPALI COSTITUENTI DELL’APPARECCHIATURA TC (2)
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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.
PRINCIPALI COSTITUENTI DELL’APPARECCHIATURA TC (3)
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PRINCIPALI COSTITUENTI DELL’APPARECCHIATURA TC (4)
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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
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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
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EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (3)
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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
Tale sistema utilizza soltanto una frazione esigua della radiazione emessa dal tubo
radiogeno e richiede lunghi tempi di misura
Concepito da Hounsfield e prodotto dal 1973 al 1975
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EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (5)
TC di I generazione
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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
EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (6)
TC di I generazione
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EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (7)
TC di II generazione
sistema a traslazione-rotazione con catena di rivelatori
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)
Il tempo di di scansione risultava nettamente abbreviato in conseguenza della riduzione
delle proiezioni elementari da effettuarsi
Prodotto dal 1974 al 1979
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EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (8)
TC di II generazione
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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 15-30 secondi
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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
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
Introdotto nel 1975
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EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (11)
TC di III generazione
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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 300-800, 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
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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
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EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (14)
TC di IV generazione
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Un grande numero di detettori (600-1200) 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
EVOLUZIONE DELLE APPARECCHIATURE (15)
TC di IV generazione
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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
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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 mm2
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