Fisica Basica Da Tomografia Computadorizada

8/8/2019 Fisica Basica Da Tomografia Computadorizada

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Fsica bsica da tomografia computadorizadaDra. Claudia da Costa Leite, Dr. Edson Amaro Jnior, Dra. Maria Garcia Otaduy

Principios da Formao de Imagem em TomografiaComputadorizada

Godfrey Hounsfield que desenvolveu esta tcnica deobteno de imagens em 1972. Na verdade os princpios fsicos datomografia computadorizada so os mesmos da radiografiaconvencional. Para a obteno de imagens so utilizados os raios-x.Enquanto na radiografia convencional ou simples o feixe de raio-x piramidal e a imagem obtida uma imagem de projeo, na

tomografia computadorizada o feixe emitido por uma pequenafenda e tem a forma de leque.

Na tomografia computadorizada o tubo de raio-x gira 360o emtorno da regio do corpo a ser estudada e a imagem obtida tomogrfica ou seja fatias da regio do corpo estudada so obtidas.Em oposio ao feixe de raios-x emitidos temos um detector deftons que gira concomitantemente ao feixe de raios-x. Como naradiografia convencional as caractersticas das imagens vo

depender dos ftons absorvidos pelo objeto em estudo.

Dessa forma, os ftons emitidos dependem da espessura doobjeto e da capacidade deste de absorver os raios-x. Os detectoresde ftons da tomografia computadorizada transformam os ftonsemitidos em sinal analgico (quanto mais Rx chega, maior adiferena de potencial, ou voltagem que cada detector fornece aocomputador) e depois digital (o computador converte os valores devoltagem, contnuos, em unidades digitais, vistas abaixo).

Como dito anteriormente, para a formao da imagem detomografia computadorizada a emisso do feixe de raio-x feita emdiversas posies, posteriormente as informaes obtidas soprocessadas utilizando uma tcnica matemtica chamada deprojeo retrgrada, ou outras, como a transformada de Fourier.


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Um tomgrafo formado por um tubo no interior do qual hum anel no qual esto localizados em posies opostas o emissor dofeixe de raio-x e os detectores, sendo que este conjunto gira 360graus para a obteno da imagem.

Atualmente h vrios tipos de tomgrafo: convencional ousimplesmente tomografia computadorizada, tomografiacomputadorizada helicoidal, tomografia computadorizada multi-slicee tomgrafos mais sofisticados, como ultra-fast e cone-beam. Natomografia helicoidal alm do tubo de raio-x e os detectores girarem,a mesa tambm deslocada e a trajetria do feixe de Rx ao redor docorpo uma hlice (ou espiral, senso lato).

fonte detectores

Figura 1: esquema da fonte e detectores de um tomgrafo


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Caractersticas das Imagens Tomogrficas

Entre as caractersticas das imagens tomogrficas destacam-se os pixels, a matriz, o campo de viso (ou fov, field of view), aescala de cinza e as janelas.

O pixel o menor ponto da imagem que pode ser obtido. Assimuma imagem formada por inmeros pixels. O conjunto de pixelsest distribudo em colunas e linhas que formam a matriz. Quantomaior o nmero de pixels numa matriz melhor a sua resoluoespacial, o que permite um melhor diferenciao espacial entre asestruturas.

O campo de viso (FOV) representa o tamanho mximo doobjeto em estudo que ocupa a matriz, por exemplo, uma matriz pode

ter 512 pixels em colunas e 512 pixels em linhas, e se o campo deviso for de 12 cm, cada pixel vai representar cerca de 0,023 cm (12cm/512). Assim para o estudo de estruturas delicadas como o ouvidointerno o campo de viso pequeno, como visto acima enquantopara o estudo do abdmen o campo de viso maior, 50 cm (se tiveruma matriz de 512 x 512, ento o tamanho da regio que cada pixelrepresenta vai ser cerca de 4 vezes maior, ou prximo de 1 mm).

Em relao s imagens, existe uma conveno para traduzir os

valores de voltagem detectados em unidades digitais. Dessa forma,temos valores que variam de 1000, onde nenhuma voltagem detectada: o objeto no absorveu praticamente nenhum dos ftonsde Rx, e se comporta como o ar; ou um valor muito alto, algo como+1000 ou mais, caso poucos ftons cheguem ao detector: o objetoabsorveu quase todos os ftons de Rx. Essa escala onde 1000


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mais escuro, 0 um cinza mdio e +1000 (ou mais) bem claro.Dessa forma quanto mais Rx o objeto absorver, mais claro ele naimagem. Outra vantagem que esses valores so ajustados deacordo com os tecidos biolgicos.

A escala de cinza formada por um grande espectro derepresentaes de tonalidades entre branco, cinza e o preto. Aescala de cinzas que responsvel pelo brilho de imagem. Umaescala de cinzas foi criada especialmente para a tomografiacomputadorizada e sua unidade foi chamada de unidade Hounsfield(HU), em homenagem ao cientista que desenvolveu a tomografiacomputadorizada. Nesta escala temos o seguinte:

-zero unidades Housfield (0 HU) a gua,

-ar -1000 (HU),-osso de 300 a 350 HU;-gordura de 120 a -80 HU;-msculo de 50 a 55 HU.

Janelas so recursos computacionais que permitem que aps aobteno das imagens a escala de cinzas possa ser estreitadafacilitando a diferenciao entre certas estruturas conforme anecessidade. Isto porque o olho humano tem a capacidade de

diferenciar uma escala de cinzas de 10 a 60 tons (a maioria daspessoas distingue 20 diferentes tons), enquanto na tomografia nomnimo, como visto acima h 2000 tons. Entretanto, podem serobtidos at 65536 tons o que seria intil se tivessemos queapresent-los ao mesmo tempo na imagem, j que no poderamosdistingui-los. A janela na verdade uma forma de mostrar apenasuma faixa de tons de cinza que nos interessa, de forma a adaptar anossa capacidade de viso aos dados obtidos pelo tomgrafo.

Numa janela define-se a abertura da mesma ou seja qual ser

o nmero mximo de tons de cinza entre o valor nmerico em HU dobranco e qual ser o do preto. O nvel definido como o valor (emHU) da mdia da janela.

O uso de diferentes janelas em tomografia permite por exemploo estudo dos ossos com distino entre a cortical e a medular sseaou o estudo de partes moles com a distino, por exemplo, no


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crebro entre a substncia branca e a cinzenta. A mesma imagempode ser mostrada com diferentes ajustes da janela, de modo amostrar diferentes estruturas de cada vez. No possvel usar um sajuste da janela para ver, por exemplo, detalhes sseos e de tecidoadiposo ao mesmo tempo.

As imagens tomogrficas podem ser obtidas em 2 planosbsicos: o plano axial (perpendicular ao maior eixo do corpo) e oplano coronal (paralelo a sutura coronal do crnio ou seja umaviso frontal). Aps obtidas as imagens, recursos computacionaispodem permitir reconstrues no plano sagital (paralelo a suturasagital do crnio) ou reconstrues tri-dimensionais.

Como na radiografia convencional o que est sendo analisadoso diferenas de densidade, que podem ser medidas em unidadesHounsfield.

Para descrever diferenas de densidades entre dois tecidos utilizada uma nomeclatura semelhante utilizada naultrassonografia: isoatenuante, hipoatenuante ou hiperatenuante.Isoatenuante utilizada para atenuaes tomogrficas semelhantes.Hipoatenuantes para atenuaes menores do que o tecido

considerado padro e hiperatenuante para atenuaes maiores queo tecido padro (geralmente o rgo que contm a leso considerado o tecido padro, ou quando isto no se aplica, o centroda janela considerado isoatenuante).

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