TOMOGRAFIA COMPUTERIZATA:PRINCIPII FIZICE

ISTORIE

1971: primul examen tomodensitometric cerebral1974: primul aparat pentru corp1979: premiul Nobel in medicina decernat lui Allan Mac Leod si lui Godfrey N. Hounsfield pentru punerea la punct a primului CT1989: achizitie helicoidala1992: achizitia a doua cupe simultane prin rotatie1998: achizitie multislice

TOMOGRAFIA COMPUTERIZATA

Definiţie: reprezintă o metodă de imagistică în care, cu ajutorul unui fascicol colimat de raze X, se produce imaginea unui plan selectat din regiunea de interes.

Principiul metodei:

măsurarea atenuării unui fascicol de raze X care străbat un corp şi calculul coeficientului de absorbţie, deci a densităţii.reconstrucţia imaginii unui obiect în funcţie de diversele sale proiecţii.

Aparatura:Gantry-ul: se poate bascula înainte-înapoi cu un unghi variind între 15-39 ˚Masa pentru bolnav: viteza / preciziaTubul: anoda rotatorie, focar fin, emisie continuaGenerator de inalta tensiuneCircuitele de răcire: ulei-apă / ulei-aerColimatorulDetectorii ! dist. focar – detectori (mA)Computerul:reconstruieşte /stochează imagineaConsola

Colimare primara: in functie de grosimea cupei doritalimiteaza radiatia inutila

Colimare secundaralimiteaza razele difuzate de pacient

COLIMAREA

DETECTORIICamere de ionizare (cu iodură de cesiu sau cu xenon presurizat)

randament redustransforma direct energia razelor X in semnal electric

Solizi(cristale de scintilatie)randament crescutenergie raze X-fotoni luminosi – semnal electricremanenta micatimp de reactie foarte scurt

CTmultislice: detectorii pot fi combinati, simetrici / asimetrici

Aparatura:

GENERATII:

I. sistem rotaţie-translaţie cu detector unic

II. sistem rotaţie-translaţie cu detectori multiplii

III. sistem rotator cu detectori mobili

IV. sistem de rotaţie cu detectori staţionari

secventialrapid (fast CT, dynamic scanner)spiral (spiral CT, ultrafast CT)multislice (multicoupes)

Formarea imaginiiScanarea: fascicolul de raze X străbate structura de examinat făcând o rotaţie de 360 în jurul bolnavuluiin fiecare pozitie a detectorului se inregistreza o valoare a energiei fascicolului atenuat si se calculeaza absorbtia globala asectorului traversat fiecare detector efectueaza peste 1000 de masuratori de densitatirezulta profile de atenuare

2. Reconstrucţia imaginii:

computerul procesează datele obţinute şi formează o imagine numerică a secţiunii, coeficienţii de atenuare fiind organizaţi în matrice in funcţie de valoarea coeficientului de atenuare si pozitia in spatiu, fiecare structură internă va putea fi recunoscută

A. faza de calcule = transformari Fourier, stabilindu-se densitatea radiologica a fiecarui punct din sectorul scanatnecesita organizarea intr-o matrice

B. obtinerea imaginiiinlocuirea cifrelor din matrice cu nuante de gri

Formarea imaginii

Formarea imaginiiImaginea CT este o matrice de elemente individualeO matrice este un tablou rectangular cu m coloane şi n linii care are m x n pătrate elementare.Volumul studiat este descompus în mici elemente de volum numite voxeli = volumul elementar.Mărimea unui voxel depinde de:

câmpul de reconstrucţie (FOV –field of view)mărimea matricei (64, 128, 256, 512, 1024 elemente)grosimea secţiunii (1-20mm)

Pixelul= imagine elementara

Mărimea unui pixel= FOV/ mărimea matricei

cunoscandu-se suma cifrelor unei matrice de-a lungul tuturor axelor se deduc toate cifrele corespunzatoare fiecarui voxelmarimea matricei si volumul tisular influenteaza rezolutia spatiala

Formarea imaginii3. Vizualizarea imaginii

din coeficientul de atenuare a luat naştere unitatea de densitate=UH.

: este obţinută după o conversie digital-analogică ce permite ca unei valori numerice sa-i corespundă un anumit nivel de gri pe un monitor TVApa = 0 UHAer = - 1000 UHos = + 1000 UH

Fereastra

= intervalul de densităţi reprezentate de totalitatea scării de gri-uri a monitorului.

fereastră largă: imagine cu contrast moderatfereastră îngustă: contrast foarte bunnivelul ferestrei trebuie adaptat la valoarea medie a densităţii structurii studiate

necesara deoarece ochiul si monitorul nu pot da reprezentare ptr. toate valorile U.H.

Indici de performanta ai CT

Rezoluţia spaţială = distanţa minimă la care 2 elemente geometrice matriceale, puncte sau linii pot fi percepute corect (separat):

în CT: 0,5-1,5 mmîn radiografia standard: 0,2-0,4 mmîn mamografie: 0,1mm

Rezoluţia de densitate = diferenţa de densitate a 2 ţesuturi care să poată fi observate separat.

în radiografia convenţională: 10%în CT: 0,25-0,5%

Avantajele CT

poate discrimina densitati radiologice putin diferite intre ele

realizarea de cupe transversale (axiale) inaccesibile radiologiei standard

iradierea pacientului este limitata pe zona studiata (fata de tomografia conventionala in care pentru fiecare sectiune este iradiat tot segmentul respectiv)

INCONVENIENTELE CT secvential

numar limitat de cupe, ce dau doar o imagine fragmentara (nu avem “vederea de ansamblu” din Rx)

exclusiv cupe axiale (cu exceptia craniului unde se pot efectua si cupe coronale directe)

AVANTAJELE CT spiral si multislice:

• rapiditate (mai fin, mai mult, mai repede!)• scanarea intregului volum, fara a “sari” • tehnici de reconstructie MPR, 3D avansate• investigatie de electie a vaselor si vascularizatiei parenchimelor dupa adm. s.c.

ARTEFACTE

Volum partialArtefacte metaliceArtefacte de durizare a fascicoluluiArtefacte de miscareRing artefact