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  • Principios generales de Tomografa

    Computarizada (CT)

    Curso de refresco: Proteccin Radiolgica en Tomografa Computarizada

  • Describir los sistemas de diagnstico basados en

    imgenes tomogrficas con rayos X.

    Explicar los principios de formacin de las imgenes

    de CT y los parmetros principales que las

    caracterizan.

    Objetivos

  • Introduccin El CT, presentado en 1972, fue considerado una de las 5 ms

    grandes innovaciones mdicas de los ltimos 30 aos

    El CT Helicoidal y los CT multicortes fueron las ms

    importantes evoluciones de las ltimas dcadas.

    Sin Slipring Con Slipring

  • Principios Bsicos

    Reconstruccin de la imagen de una fina seccin transversal

    del cuerpo a partir de mltiples proyecciones de los rayos X

    Basada en las mediciones de atenuacin del haz de rayos X.

  • 22/04/2015 5

    Colimadores

    CT presenta varios colimadores, filtros, blindajes, que permiten la filtracin del espectro de Rayos X, la definicin de los cortes y la proteccin de los detectores contra la radiacin dispersa.

    Pueden variar de un modelo a otro, pero la funcin es la misma

  • 22/04/2015 6

    Primera Colimacin: abertura en la propia carcasa del tubo, que define el haz (cono o abanico).

    Colimador fijo: define el ancho mximo permitido

    Colimador Ajustable: define el espesor de corte deseado (monocortes)

    Colimador Ajustable pos-paciente: reducir las zonas de penumbra debido al tamao finito del punto focal.

    Colimador fijo pos-paciente: Enfrente de los detectores, ancho de la colimacin mxima, minimiza la radiacin dispersa.

    Colimadores

  • 22/04/2015 7

    Filtracin

    Filtracin Inherente del tubo: ~ 3 mm Al

    Filtracin Plana (Flat): hojas de espesor de 0,1 a 0,4 mm Cu

    desva el espectro hacia el rango de energas ms altas

    Filtracin en forma de bow-tie Material de bajo Z

    (Ej. Tefln) Atena la radiacin en el centro y fuertemente en la

    periferia. Busca disminuir las diferencias del espectro entre el

    centro y la periferia, que se producen por el haz en abanico y el

    endurecimiento del haz.

  • 22/04/2015 8

    Filtracin en forma de bow-tie

    Asegura una seal ms

    constante en todos los

    detectores

    El efecto de endurecimiento

    del haz es tambin ms

    constante Seal constante en todos los detectores

    Filtro

    Atenuacin en el

    centro por el

    paciente

    Haz mas intenso

    en centro

  • Tipos de detectores

    Gaseosos

    Xenn presurizado

    Ionizacin

    Seal (corriente)

    Estado slido

    Centelleo

    Captura de fotones

    Luz

    Foto diodo

    Seal (corriente)

  • Numero de proyecciones y detectores

    Tpicamente se emplean entre 650 y 900 detectores por fila (en

    los equipos multicortes).

    Mayor cantidad de detectores permite obtener mayor resolucin

    espacial en el plano XY.

    Nmero de detectores

    Entre 1000 y 4000 por rotacin, dependiendo de la resolucin del

    protocolo.

    Mayor cantidad de proyecciones = Mayor resolucin espacial en

    el plano XY.

    Nmero de proyecciones

    Doble punto focal duplica la

    cantidad de proyecciones

  • Principios fsicos de la

    formacin de imagen

  • Principios fsicos de formacin de la imagen

    Un detector, compuesto por un arreglo de 300 a 800 canales

    convierte la radiacin atenuada IT en una seal analgica de salida.

    El Sub-sistema de Adquisicin de Datos (DAS) acondiciona y

    cuantifica esta seal analgica convirtindola en una seal digital.

    Adquisicin de datos

    Io

    IT

  • Atenuacin La intensidad del haz de rayos X se atena cuando pasa a travs de un objeto uniforme

    debido a los procesos de absorcin.

    El grado de atenuacin depende del

    espectro de energa de los rayos X, de la

    distancia atravesada (espesor del objeto), y

    de la densidad del objeto y es posible

    describirla matemticamente por la Ley de

    Lambert-Beer.

    x-e oT II donde:

    IT intensidad del haz transmitido

    Io intensidad del haz incidente

    e constante de Euler (2.718)

    coeficiente de atenuacin lineal

    x espesor del objeto

  • Desarrollando la ecuacin anterior:

    | :Io

    | ln

    x

    oT eII

    x

    o

    T eI

    I

    xI

    Iln

    T

    o

    AtenuacinII To lnln

    Atenuacin

  • Sin embargo, en la anatoma humana, el haz de

    rayos X atraviesa zonas de diferentes densidades.

    Cada objeto tiene diferentes tamaos x y

    coeficientes de atenuacin . nn332211 x...xxx

    oT eII

    nn332211

    T

    o x...xxxI

    Iln

    AtenuacinII To lnln

    Atenuacin

    Existe un cierto nmero de objetos en el trayecto del haz de rayos X

    (Ej. 512)

    Cada objeto tiene el mismo tamao

    Para calcular los coeficientes de atenuacin se hacen las siguientes

    consideraciones:

  • Para ello se considera que:

    Cada haz de rayos X atraviesa 512 voxels de la regin a visualizar.

    Dentro de cada voxel el coeficiente de atenuacin es constante.

    Atenuacin

    Se conforma una Matriz: arreglo de filas y columnas (tpicamente

    512x512) donde se almacenan los coeficientes de atenuacin en

    correspondencia con la posicin de cada voxel.

  • En una imagen Tomogrfica, cada pxel

    corresponde a una regin especifica del paciente.

    Supongamos que cortamos y sacamos

    del paciente una fina rebanada o lasca

    de determinado espesor.

    Cortamos dicha lasca en pequeos

    elementos del tamao de un pxel.

    Cada elemento es irradiado

    individualmente y en dependencia de la

    cantidad de radiacin que absorbe, se le

    asigna un valor numrico.

    Posteriormente a ese valor numrico se

    le asigna un nivel de gris.

    Puesto que el corte (Slice) tiene

    determinado espesor, entonces cada

    pxel de la imagen representa un

    pequeo volumen o voxel.

    Espesor de corte

    Elemento de imagen (PIXEL)

    Elemento de volumen (VOXEL)

    512 PIXELS

  • 22/04/2015 18

    Qu se nos presenta en la Imagen de CT?

    Valor del Pxel: medida de la atenuacin de los rayos X en el

    correspondiente elemento de volumen (voxel)

    Profundidad del voxel es igual al espesor de corte (0.5-10 mm)

    Voxel Pixel

    w

    Adquisicin de la Imagen

  • Unidades Hounsfield

    Cada sistema CT trabaja con radiaciones de diferente energa (kV).

    Para evitar que los coeficientes de atenuacin de un objeto difieran

    de un equipo a otro, y del empleo de un kV a otro en el mismo

    equipo, entonces se calculan coeficientes de atenuacin relativos.

    De este modo se determina la diferencia entre los coeficientes de

    atenuacin del objeto y el de un material de referencia.

    Como material de referencia se utiliza el agua, debido a que su

    atenuacin es similar a los tejidos del cuerpo humano.

    Los coeficientes de atenuacin

    dependen de la energa de la

    radiacin utilizada.

  • El diagrama muestra los diferentes

    valores de los coeficientes de

    atenuacin para los tejidos y

    huesos. Dos atenuaciones tienen

    valores fijos:

    Agua = 0 HU

    Aire = -1000 HU

    El resto de las atenuaciones se

    calculan con relacin a estas.

    Escala

    Unidades Hounsfield

  • Escala

    Unidades Hounsfield

  • Reconstruccin de la Imagen

  • Principios fsicos de la formacin de la imagen

    Durante la adquisicin Durante la reconstruccin

    El perfil de atenuacin correspondiente a cada proyeccin,

    es sumado en la matriz de reconstruccin en la misma

    direccin (mismo ngulo) en que fue adquirido

    Reconstruccin de la imagen

  • La imagen obtenida por la retroproyeccin produce sombras grises

    que se extienden desde el centro del pin de forma similar a las

    puntas de una estrella.

    Da como resultado una imagen borrosa debido a que cada objeto

    influye en toda la imagen en su conjunto .

    Este tipo de artefacto de estrella es producido por la retroproyeccin

    y no es posible corregirlo procesando un mayor nmero de

    proyecciones.

    Retroproyeccin

  • Convolucin

    Para eliminar los inconvenientes

    de la retroproyeccin simple, se

    filtra matemticamente cada

    perfil de atenuacin con un filtro

    (tambin conocido como Kernel).

    A este procedimiento

    matemtico se le conoce como

    Convolucin.

    La retroproyeccin de los

    perfiles convolucionados,

    tambin conocida como

    Retroproyeccin filtrada, reduce

    considerablemente el artefacto

    de estrella provocado por la

    retroproyeccin simple.

  • Diferentes filtros pueden ser aplicados de acuerdo al

    propsito del diagnstico:

    Filtros suaves para ver tejidos blandos

    Filtros paso altos (corte abrupto) para ver imgenes

    de alta resolucin

    Convolucin

  • Imgenes reales

    La desventaja de la retroproyeccin simple es que da

    como resultado una imagen borrosa debido a que

    cada objeto influye en toda la imagen en su conjunto .

    Con convolucin Sin convolucin

  • Reconstruccin: Mtodo iterativo

  • Reconstruccin: Mtodo i