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maria-lucia-lima-soares
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O tomógrafo
Componentes, Hardware,Software,Geração dos
Tomógrafos
Ah,não… física outra vez ?outra vez ?
O QUE É UM TOMÓGRAFO ?
Um aparelho de raios X que cria imagens seccionais do corpo
Básicamente : um portal e uma mesa móvel
Produção dos RXTubo
Detectores
Gerador
Detecção dos RX
Sistemas de computação
Reconstrução
Conversão AD
Exibição e formatação
Impressão
Arquivo
O PORTAL (“GANTRY”)
Portal
Parte mais imponente do sistema
a. Cabeçote com ampola de RX
b. Detectores na margem oposta ao cabeçote
c. Engrenagens e motores elétricos – rotação
d. Motores hidráulicos - inclinação
Portal
Whizzo CT Company Tubo RX
ImPACT Course: Mar-07
cabeamento detectores
feixeabertura
Tubo
Abertura
Cabos
Feixe
ImPACT Course: Mar-07
Detectores
Sistema de cabos
• Permite rotação máxima de 360 graus
Gira 360 graus para Gira 360 graus para
volta a posição inicial
SISTEMA DE RX (DENTRO DO PORTAL)
Componentes do sistema de Raios X
1. Gerador
2. Tubo
3. Filtros3. Filtros
4. Colimadores
1.Gerador
• Trifásico de alta frequencia
– Relativamente pequeno
• O suficiente para girar com o tubo• O suficiente para girar com o tubo
• Cabe dentro do portal
2.Cabeçote (tubo)
• Funcionamento contínuo produz
1000 a 10 000 vezes mais calor que o RX convencional (calor gerado continuamente sem esfriamento entre os cortes)esfriamento entre os cortes)
• Sistema eficiente de refrigeração e dissipação de calor
• Ampolas dimensionadas para suportar até 1 milhão de Unidades Calóricas (HU)
• Anodo giratório com maior diâmetro
ANODO
SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO
Estabilizador do anodo
Funcionamento ideal
• “Aquecer” o tubo de RX no início do dia
• Evitar superaquecimento
– Redução da miliamperagem
– Número de cortes e aquisições– Número de cortes e aquisições
– Os sistemas são protegidos – a aquisição não inicia se a temperatura do tubo está além do limite
** Tubo de alta performance ~ U$ 50 000
Redução no mAs pôde ser feita sem comprometer a qualidade do diagnóstico, proporcionando redução de até 20% na dose média dos exames de crânio em adultos e de até 45% em crianças com idade de 0 a 6 meses; pacientes com menos de 50 kg tiveram redução de aproximadamente 37% na dose média de radiação para os exames de abdome superior; para o exame de tórax de rotina a redução chegou a 54%. O aquecimento do tubo de raios X para os exames de crânio, abdome superior e tórax teve redução estimada em aproximadamente 13%, 23% e 41%, respectivamente. CONCLUSÃO: Alteração nos protocolos dos exames descritos acarretará diminuição significativa na dose de radiação e aumento na vida útil do tubo de raios X, sem comprometer o diagnóstico.comprometer o diagnóstico.
Redução de dose e aumento na vida útil do tubo de raios X em tomografia computadorizadaMarconato,José Augusto; Mazzola,Alessandro A.; Sanvitto,Paulo César; Carvalho,Antonio Carlos Pires; Vasques,Márcio Vieveger
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-39842004000500009
3.Filtros
• Endurecem o feixe– Removem fótons de baixa
energia
• Reduzem a exposição do paciente
Pacientepaciente
• Tentativa de produzir um feixe uniforme
Filtro
4.Colimação
• Pré-colimadores
– Entre tubo e paciente Tubo
Detector
• Pos-colimadores
- Entre paciente e detectores
Pre-Colimação
• Limita a extensão do feixe
• Reduz radiação espalhada
• Desenhado para minimizar a divergência do feixedo feixe
Tubo
Detector
Pre-colimação
Pos-Colimação
• Ajuda a definir a espessura de corte
• Reduz a radiação espalhada que alcança os detectores
TuboTubo
Detector
Pos-colimação
Detectores
DetectoresWhizzo CT Company
ImPACT Course: Mar-07
DETECTORES
Detectores
• Componente Críticos– Transformam a absorção de RX em sinal elétrico– Determinantes na qualidade de imagem e dose para o
paciente
ImPACT Course: Mar-07
paciente
• Tipos– Xenonio– Estado sólido
Estado Sólido
Cintilador Fóton capturado
RX
Os cristais são atingidos diretamente pelo feixe de RX, produzindo energia luminosa, cujos fótons
ImPACT Course: Mar-07
Sinal Elétrico
Foto-diodo
capturadoluminosa, cujos fótons dirigem-se para o diodo sensível a luz que converte a luz em sinal elétrico
Câmara de ionização
• Converte os RX diretamente em sinal elétrico
Ar
Raios X
Câmara ionização
Sinal Elétrico-+
+ -
Câmara de ionização
Câmara de pressão
Placas
Câmara preenchida por gás comprimido (geralmente Xenônio) na pressão de 30 atmpor dois motivos:
• aumentar a energia das moléculas de gás facilitando a liberação de elétrons quando
Amplificador Sinal
Alta Tensão
facilitando a liberação de elétrons quando incidir o RX • aumentar a quantidade de átomos do gás disponível para interagir com o feixe.
A câmara é compartimentalizada através de lâminas de Tungstênio que coletam os íons liberados. Este tipo de detector tem eficência quântica menor se comparado ao de estado sólido.
Tecnologia de detectores
• Alta eficiência
• Resposta rápida
• Alta amplitude dinâmica (dynamic range) –intervalo entre o maior e o menor sinal intervalo entre o maior e o menor sinal detectável (1 000 000 : 1)
• Estabilidade
** Segredo industrial…..
Detectores – fundamentais para a geração das imagens
• Escaneamento: produz dados captados pelosdetectores ( RX → sinal elétrico)
• Conversão analógico-digital (reconstrução):
sinal elétrico (analógico) → sinal digital
• Conversão digital-analógica• Conversão digital-analógica
TRANSMISSÃO DE ENERGIA E DADOS
Whizzo CT Company
TUBO DE RX
ENERGIA&
DADOS
ImPACT Course: Mar-07
DETECTORES
DADOS
Rotação do portal
• O sistema de cabos requerrotação de ida e volta– roda - para - volta
• Séries de rotações nos
Cabos
ImPACT Course: Mar-07
• Séries de rotações nossentidos horário e anti-horário
Rotação
Rotação contínua
ImPACT Course:Mar-07
Energia
Sinais dos detectores
Anéis deslizantes - 1990
– Cabos conectados a anéis estáticos– Energia e sinais transmitidos para / do portal através de escovas
estacionárias que deslizam sobre os anéis– Permite rotação contínua– Não necessita rodar e parar– Tempo de escaneamento ~ 0.3 s– Tempo de escaneamento ~ 0.3 s
Tomografo Espiral
• Só foi possível com a tecnologia de anéis deslizantes
• O tubo gira continuamente em torno do paciente
Tubo
Fiação interconectora
torno do paciente
• A mesa move-se simultâneamente
• Não existem cabos
DetectorAnéis deslizantes
GERAÇÃO DOS TOMÓGRAFOS
Raio
• Parte do feixe que incide sobre um único detector• É atenuado pelo corpo do paciente• Gera sinal elétrico
Raio
Vista
• Somatória de informações coletadas pelo conjunto de “raios” que compõem o feixe
Geometria do feixe de RX
• Lápis
• Leque
• Espiral
• O conjunto tubo-detectores gira da esquerda para a direita e realiza medidas de atenuação do feixe de RX de grau em grau (180 medidas por corte)
• A cada 45º executa um movimento de translação 1o
Primeira Geração – feixe em “lápis”
Tubo
Detector
Primeira Geração
Feixe em lápis
* Detector único* Surgiu em 1972* Surgiu em 1972* Rotação/translação* Rotação linear(1°)
* Tempo de corte: 5min * Matriz: 80 x 80 * Vóxel: 3mm x 3mm x 13 mm
* Apenas exames de encéfalo
Segunda Geração – feixe em “leque”
Feixe em leque estreito – angulo de abertura do “leque” de 10º
* Surgiu em 1974 * Rotação/translação* Maior ângulo de rotação* Múltiplos ângulos de aquisição em cada posição
Tubo
Detectores
* Múltiplos ângulos de aquisição em cada posição * Imagens de corpo inteiro * 30 detectores * Tempo de corte: 10 a 90 seg
Terceira Geração
Feixe em leque largo envolvendo toda a circunferencia do paciente
* Surgiu entre 1975-1977 * Centenas de detectores (500 a 1000) * Tempo de corte: 2 a 10 seg * Rotação de 360º / Múltiplos ângulos de aquisição em cada posição
4747
Tomógrafos de Terceira Geração
• Tubo & detectores– Giram em torno do paciente
colhendo dados
Rotação
RotaçãoRotação--RotaçãoRotaçãoo o desenhodesenho modernomoderno
UKRC 2007
Rotação
Quarta Geração
Feixe “em leque”, largo
* Surgiu em 1981* Rotação do tubo* Múltiplos detectores fixos (até 2000) circundando completamente o pacientecircundando completamente o paciente* Tempo de rotação mais curto – até 0.5 segundos
Paciente
Paciente
Tubo
Detector
Tubo
Detectores
Paciente
Tomógrafos Espirais – “5ª Geração”
• Utilizam feixes de elétrons que são defletidos e focalizados em anéis de alvo com grande diametro posicionados no portal
• Extremamente rápidos – dezenas de • Extremamente rápidos – dezenas de milisegundos por corte
• A mesa move-se simultâneamente ao tubo que gira em torno dela
• Sistemas de detector único e múltiplos detectores
Tomografia Helicoidal
• Final dos anos 80
• Tecnologia de anéis deslizantes
5252
Tomografia Computadorizada Helicoidal
• Rotação continua do tubo e detectores simultânea ao movimento da mesa
• Movimento “espiral” em torno do paciente– Forma imagens axiais
UKRC 2007
xy planez axis
QUE TIPO DE TOMÓGRAFOS TEMOS HOJE?
TC Convencional (não espiral)
• Tubo gira uma vez ao redor do paciente– A mesa para
– São colhidos os dados para este corte
• A mesa “anda” o equivalente à espessura de corte + incremento
• O tubo gira no sentido contrário• O tubo gira no sentido contrário
Escaneamento passo a passo
• Os cabos sópermitem rotação de 360 graus
• Passos do escaneamento:
1. O conjunto tubo/detectores deve ser acelerado
2. Os dados são adquiridos com velocidade2. Os dados são adquiridos com velocidadeconstante
3. O conjunto desacelera para parar após 360 graus
4. Mesa & Paciente movem-se para a próximaposição
•• RetardoRetardo entre entre osos cortescortes : : aumentaaumenta o tempo de o tempo de exameexame
Escaneamento passo a passo
• O paciente tem que prender a respiração a cada corte (quando indicado)
– A respiração varia de um corte a a outro
• Lesões pequenas podem não ser vistas• Lesões pequenas podem não ser vistas
Escaneamento helicoidal
• Outros nomes
– TC espiral
– Escaneamento volumétrico
• Dados coletados de forma contínua
• A mesa move-se contínuamente
• O tubo e detectores descrevem uma espiral
TC helicoidal de múltiplos detectores (“multislice”)
• Multislice – rotação ultra-rápida e multíplas filas de detectores
5959
Tomógrafo multislice
Espessura coberta pelo feixe
UKRC 2007
TCMS
Eixo Zdireção de escaneamento
10 mm 40 mm
até 64 filas de detectores
TCDU
QUE DIFERENÇA FAZ SER UM TOMÓGRAFO PASSO A PASSO OU HELICOIDAL?
Aquisição de dados
• Passo a passo
– Um corte por vez
• Aquisição volumétrica
– São colhidos dados do volume todo
– Durante o escaneamento o paciente move-se – Durante o escaneamento o paciente move-se junto com a mesa e o tubo faz um movimento espiral
Vantagem da aquisição espiral
• Não existe intervalo entre os cortes
– Os cortes podem ser reformados em qualquerposição
• Não há variação em função da respiração• toda uma região pode ser examinada em uma• toda uma região pode ser examinada em umaúnica apnéia
• Melhor rendimento do contraste EV• aquisição rápida, concentração uniforme do contraste
• Aquisição volumétrica• maior acurácia da reformação multiplanar e 3D
Redução dos artefatos de movimento
Menor volume de contraste EV
• Permite avaliar múltiplas fases da passagem do contraste EV
Fase córtico-medular
Fase nefrográfica
Fase excretora
Permite Reformação Multiplanar
Uma grande extensão pode ser examinada com cortes contíguos - 175mA / 8Os
MIP – pixels de intensidade máxima
Reformação intraluminal (endoscopia virtual)
Mudança da espessura de corte
Reformação 3D de alta resolução
Coração
ULTIMO CONCEITO: PITCH
A mesa move-se durante o escaneamento
movimento da mesa a cada giro de 360 graus
Pitch (passo) = -----------------------------------------------------------------------espessura de corte
♦ Espessura de corte determinada pela colimação
♦ O quanto a mesa move-se a cada giro de 360 graus é determinado pela velocidade da mesa
♦ Extensão total: espessura de corte x número de giros de 360 graus
Espessura de corte
Incremento da mesa
Pitch = 1
♦ Pitch = 1 significa um corte atrás do outro
movimento da mesa a cada giro de 360 graus
Pitch (passo) = -----------------------------------------------------------------------espessura de corte
Pitch >1
♦ Pitch > 1 significa espaço entre os cortes
movimento da mesa a cada giro de 360 graus
Pitch (passo) = -----------------------------------------------------------------------espessura de corte
Pitch <1
♦ Pitch < 1 significa superposição de cortes
♦ Pode melhorar a visibilização depequenas partes da anatomia
movimento da mesa a cada giro de 360 graus
Pitch (passo) = -----------------------------------------------------------------------Pitch (passo) = -----------------------------------------------------------------------espessura de corte
A DOSE É ALTAMENTE DEPENDENTE DO PITCH
Pitch = 1
• Equivale a TC passo a passo
Pitch >1
• Menor dose para TC espiral se o incremento da mesa for MENOR que a espessura do corte
Pitch <1
• Maior dose para TC espiral se o incremento da mesa for MENOR que a espessura cocorte
Futuro
• Abertura
mais ampla