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Dispense per il corso di Strumentazione Biomedica 1 Tomografia Computerizzata Con il metodo tomografico, mettendo in movimento contrapposto la sorgente radiogena e il rivelatore, ed usando appositi algoritmi, si può fornire una mappa dei coefficienti di assorbimento di una sezione trasversale all'asse del corpo in esame, eliminando le tracce degli altri piani anatomici. Tale mappa viene ricostruita a partire da una serie di (idealmente) infinite proiezioni radiografiche del corpo stesso, eseguite per direzioni diverse, su un angolo di almeno 180 gradi. Per eseguire la TAC il paziente viene posizionato tra la sorgente radiogena e il sistema di rivelazione in un'apposita apertura circolare, in modo che il piano individuante lo strato da analizzare coincida con la sezione mediana di detta apertura. Lo spessore dello strato, dell'ordine di 3 - 10 mm, é determinato dallo stesso fascio di raggi X. Successivamente, il soggetto viene irradiato ed una serie di rivelatori rivela l’entità dei RX che lo raggiungono, dopo avere attraversato il corpo. In questo modo, scandendo in sequenza strati del corpo del soggetto, è possibile ricostruire l’intero corpo tramite le sue sezioni.

Tomografia Computerizzata · l’artefatto a stella è eliminato. A seconda del tipo di tessuti che si vogliono mettere in evidenza, è possibile scegliere una diversa funzione di

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Dispense per il corso di Strumentazione Biomedica

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Tomografia Computerizzata

Con il metodo tomografico, mettendo in movimento contrapposto la sorgente

radiogena e il rivelatore, ed usando appositi algoritmi, si può fornire una

mappa dei coefficienti di assorbimento di una sezione trasversale all'asse del

corpo in esame, eliminando le tracce degli altri piani anatomici.

Tale mappa viene ricostruita a partire da una serie di (idealmente) infinite

proiezioni radiografiche del corpo stesso, eseguite per direzioni diverse, su

un angolo di almeno 180 gradi.

Per eseguire la TAC il paziente viene posizionato tra la sorgente radiogena e

il sistema di rivelazione in un'apposita apertura circolare, in modo che il piano

individuante lo strato da analizzare coincida con la sezione mediana di detta

apertura.

Lo spessore dello strato, dell'ordine di 3 - 10 mm, é determinato dallo stesso

fascio di raggi X.

Successivamente, il soggetto viene irradiato ed una serie di rivelatori rivela

l’entità dei RX che lo raggiungono, dopo avere attraversato il corpo. In questo

modo, scandendo in sequenza strati del corpo del soggetto, è possibile

ricostruire l’intero corpo tramite le sue sezioni.

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La TAC trova applicazione nel caso di diagnosi di sospette lesioni alla

colonna ed al cranio (anche per ematomi o tumori intracranici), e per lesioni

gastrointestinali, addominali, epatiche, ed eventuali tumori relativi, per

l’apparato muscolo scheletrico o per esaminare i maggiori vasi sanguigni.

A partire dalle immagini degli strati successivi del corpo, è possibile, tramite

opportuni algoritmi, ottenere la ricostruzione 3D del corpo stesso, e

ripresentarla secondo varie “viste”.

Figura 2 Schema di principio del complesso tubo RX-rivelatore.

Tubo RX

Filtro

Collimazione Primaria Collimazione Secondaria

Rivelatore di riferimento

Oggetto

Strato Rivelatore di Misura

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Ricostruzione dell'immagine TAC

Gli elementi essenziali di un sistema TAC detto di prima generazione, sono

un fascio X a pennello e dei rivelatori (Fig. 2).

In questo sistema l'analisi completa dello strato, cioè la scansione, viene

ottenuta con movimenti traslatori e rotatori successivi della sorgente

radiogena e del rivelatore, meccanicamente solidali.

I metodi matematici di ricostruzione dell'immagine di un oggetto da una serie

di sue proiezioni sono stati affrontati da J. Radon, il quale dimostrò che per

ricostruire un qualsiasi oggetto a due o tre dimensioni é necessaria una serie

infinita di proiezioni.

Hounsfield (1968) suddivise l'oggetto in esame in un gran numero di piccoli

cubi, per i quali è possibile la misura del valor medio del coefficiente di

assorbimento quando vengono attraversati da un fascetto X.

Algoritmi di ricostruzione:

il metodo di ricostruzione algebrica o metodo iterativo, utilizzato dai primi

sistemi TAC, ed

il metodo di convoluzione attualmente l'algoritmo più utilizzato.

Il metodo di ricostruzione iterativo é un metodo di approssimazioni

successive, con cui viene scelta un'immagine di partenza caratterizzata da

valori arbitrari dei coefficienti di assorbimento, la quale viene via via

comparata con misurazioni effettive e corretta per ottenere l'immagine finale.

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Esempio semplificato, supponendo che lo strato in esame sia costituito da

quattro elementini, dimensionalmente uguali, ciascuno costituito da un mezzo

omogeneo, con µ uguale a 5, 7, 6, 2 rispettivamente.

Facendo attraversare lo strato in diverse direzioni da un fascetto X è possibile

misurare l'attenuazione totale del fascetto emergente nelle varie direzioni,

corrispondente alla somma delle attenuazioni dei singoli elementi. Tramite

iterazioni successive, il valore dell’attenuazione di ogni elementino viene

modificato, fino a raggiungere il valore dei coefficienti di assorbimento reali.

Inconvenienti:

• lentezza del calcolo dovuta all'elevato numero di iterazioni necessarie;

• il calcolo stesso può iniziare solamente dopo che tutti i dati sono stati

acquisiti, ossia al termine della scansione dello strato.

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Fig. 3 Schema di principio della ricostruzione iterativa

5

2

6

7

5.5

4.5

5.5

4.5

11 9

12

8

11-0 9-0

5

2

6

7

6.5

3.5

4.5

5.5 12-10

8-10

10 10

12

8

5

2

6

7

5

2

6

7

7 13 7-10 13-10

5

2

6

7

0

0

0

0

11 9 13

12

8

0 0

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Attualmente, i sistemi TAC utilizzano l'algoritmo di convoluzione lineare

(Convolution o Filtered Back-Projection).

Nel metodo di sovrapposizione lineare (Back-Projection) l'immagine che si

vuole ricostruire viene ottenuta punto per punto per retro-proiezione,

sommando le varie proiezioni dei raggi passanti per quel punto.

La sovrapposizione di tutte le proiezioni (P) dell'oggetto circolare omogeneo

(O) dà un'immagine (I) approssimata, la cui sezione diametrale S2 è

deformata rispetto all'originale S1 (“artefatti a stella” dovuti al metodo stesso).

Infatti, retroproiettando tutte le proiezioni sulla sezione, e ripartendo

uniformemente il valore dell’attenuazione misurata, vi è una “spalmatura”

dell’immagine anche in zone in cui non vi sono strutture.

L'algoritmo di convoluzione lineare introduce correzioni in ciascuna

proiezione prima di procedere alla retroproiezione. La funzione con cui le

proiezioni vengono convolute è tale da modificare le proiezioni in modo che la

loro somma comporti la presenza di termini sia positivi che negativi, e quindi

l’artefatto a stella è eliminato.

A seconda del tipo di tessuti che si vogliono mettere in evidenza, è possibile

scegliere una diversa funzione di convoluzione.

L’algoritmo è applicabile in tempo reale. Infatti, ogni volta che si acquisisce

una proiezione dello strato, si può immediatamente calcolare il profilo filtrato,

farne la retroproiezione e ricostruire l'immagine durante la scansione.

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Figura 4 Principio del metodo di ricostruzione detto di "sovrapposizione

lineare" (Back-Projection)

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Evoluzione dei sistemi TAC

Dalla comparsa della prima apparecchiatura commerciale (Emi Scanner

1971), limitata alla tomografia computerizzata della testa, le tecnologie

connesse alla ricostruzione delle immagini hanno registrato un impulso

straordinario, con perfezionamento sia nell'hardware che nel software.

Il tempo di esplorazione é stato ridotto di almeno un ordine di grandezza

estendendo la tecnica a sezioni dell'intero corpo del paziente, che é così in

grado di trattenere il respiro per la durata dell'intera operazione.

Processi fisiologici non sufficientemente stazionari, come il battito cardiaco e

le contrazioni peristaltiche, inseriscono impulsi spuri (motion artifacts)

nell'immagine ricostruita. In prototipi sono stati raggiunti tempi di esplorazione

dell'ordine dei 50 - 100 ms.

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I progressi nel software riguardano la sostituzione o il perfezionamento degli

algoritmi di ricostruzione nel senso di una precisione più spinta o di una

riduzione del tempo di calcolo.

Nella tecnologia del rivelatore, si é ormai affermata quella del fan-beam, cioè

un allineamento di sensori fermi rispetto alla sorgente che rivelano in

parallelo un numero discreto di cammini di un fascio divergente. La riduzione

del tempo di esplorazione é proporzionale all'ampiezza del fascio.

É in uso una classificazione cronologica in base a "generazioni" di macchine

TAC, anche se questa dizione si riferisce prevalentemente alla geometria del

fascio X, ai rivelatori ed al principio di acquisizione di dati.

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Sistemi di prima generazione (ormai da tempo abbandonati)

Il fascetto X é a "pennello" e si usa un solo rivelatore (oppure due rivelatori

affiancati nella direzione normale allo strato, nel caso di analisi simultanea di

due strati).

Il principio di acquisizione si basa su movimenti successivi di traslazione e di

rotazione della sorgente radiogena e del rivelatore, meccanicamente solidali.

L'angolo di scansione é di 180 gradi e i passi angolari sono di 1 o 2 gradi.

Eccessivo tempo di scansione, dell'ordine di 3 minuti per l'analisi di uno strato

craniale, dell'ordine di 5 minuti per uno strato dell'addome o del torace.

Sistemi di seconda generazione

Il fascetto X é a "ventaglio" con apertura da 3 a 20 gradi. Si effettuano

movimenti successivi di rotazione e di traslazione della sorgente radiogena e

del complesso dei rivelatori, a questa meccanicamente solidale.

Gli angoli di scansione sono di 180 gradi ed oltre con passi di scansione da 3

a 20 gradi. Al termine di ogni traslazione il complesso di acquisizione ruota di

un angolo adeguato e ricomincia la scansione.

Netta riduzione del tempo di scansione, poiché vengono simultaneamente

effettuate tante proiezioni elementari quanti sono i rivelatori (15-18 secondi

per uno strato del cranio e 25-30 secondi per uno strato del corpo).

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Fig. 5. Aspetto radiologico delle ricostruzioni TAC

I TAC delle due prime generazioni sono descritti come scanner a traslazione

– rotazione.

Un'ulteriore riduzione del tempo di scansione è possibile tramite la

soppressione del movimento di traslazione ed un più elevato numero di

rivelatori i quali vengono disposti in modo da coprire la totalità del campo di

scansione (macchine di terza e quarta generazione).

Sistemi di terza generazione

Il fascetto X é a "ventaglio" con apertura da 35 a 50 gradi, in modo da

inglobare interamente l'oggetto in esame in un campo di circa 50 cm; i

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rivelatori sono in numero molto elevato, da 300 a 1000, assemblati su un arco

di cerchio (gantry) centrato sul fuoco del tubo radiogeno.

L’ acquisizione consiste in un movimento di rotazione sincrono della sorgente

radiogena e dei rivelatori per un angolo normalmente di 360 gradi, talvolta

inferiore. Il paziente è così sempre completamente illuminato dai RX.

Si possono raggiungere tempi minimi di scansione dell'ordine di 1,5-3,5

secondi con possibilità di estensione a 6-12 secondi.

Durante l'acquisizione vengono fatte misure in ogni punto, secondo tutte le

incidenze.

Sistemi di quarta generazione

Il fascetto X é a "ventaglio" con un'apertura da 40 a 50 gradi, che congloba

interamente l'oggetto in esame; il numero dei rivelatori é elevato, da 600 a

5000, disposti lungo una corona circolare completa, in posizione fissa attorno

all'oggetto. Solo la sorgente radiogena ruota all'interno della corona dei

rivelatori ed intorno al centro di questa, che corrisponde al centro del campo

di misura.

Il gantry risulta così più leggero e semplificato, e per angoli di rotazione di

360 gradi si raggiungono tempi minimi di scansione dell'ordine del secondo

con possibilità, ovviamente, anche di acquisizioni con tempi più lunghi.

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Durante la rotazione della sorgente radiogena, un raggio del fascio X

emergente va a colpire un rivelatore ed esplora tutto il campo di misura,

formando una proiezione conica comparabile a quella del sistema

precedentemente esposto.

In genere, questi sistemi si accoppiano con la tecnica a slip ring.

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Sistemi spiral scan

Con la tecnica a “slip ring” (contattori ad anello) si semplifica il sistema di

cablaggio e connessione e si evita la necessità di fermare il movimento dei

rivelatori e/o del sistema di emissione alla fine di ogni rotazione e di invertire il

verso di rotazione, per non intrecciare i cavi. Questo sistema di connessione

è costituito da un insieme di contatti su cui corrono una serie di spazzole

conduttive, in modo da non richiedere il cambio di verso durante la rotazione

continua.

E’ così possibile utilizzare la tecnica di scansione a spirale, in cui i rivelatori

e/o il tubo a RX ruotano con continuità mentre il tavolo trasla (con velocità

fino a 20 mm/s), introducendo il paziente nel gantry, e sottoponendo così

all’esame sempre nuove sezioni del corpo da cui vengono acquisiti i dati.

Vantaggi/Svantaggi:

• più ridotti tempi di scansione complessivi (da 15 – 30 a 5 – 10 minuti)

• minori movimenti del paziente durante l’esame;

però ….

• generatori RX più potenti e con maggiore capacità di dissipare calore.

Le sezioni acquisite possono esser ricostruite in un qualsiasi momento

durante la scansione. Si riesce a realizzare sezioni con spessore dell’ordine

del millimetro, dato il movimento continuo, con una minore dose di radiazioni,

minori artefatti da movimento e miglior contrasto.

I sistemi TAC a spirale trovano applicazione anche nell’angiografia TAC, per

ottenere immagini di vasi sanguigni (aneurismi, carotidi, arterie renali etc.).

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Rappresentazione dell’immagine di una TAC

Rispetto alle radiografie tradizionali, la TAC fornisce un’immagine chiara e

dettagliata delle parti molli che altrimenti compaiono come un grigiore diffuso.

La ricostruzione spaziale, rispetto alle radiografie tradizionali, è modesta,

mentre si possono distinguere piccole variazioni di densità (fino all’ordine

dello 0.3%), ad esempio la variazione tra sostanza bianca e grigia nel

cervello o la differenza tra sangue normale e grumi sanguigni.

La TAC della regione toracica ed addominale permette di discernere strutture

scheletriche e connettive, lesioni e coaguli.

Lo strato analizzato viene suddiviso in tanti elementini di volume o "voxel" di

dimensioni fissate, per ciascuno dei quali viene calcolato un numero che può

essere assimilato, in una scala arbitraria, al coefficiente di attenuazione

medio dei tessuti ivi compresi.

Con la TAC vengono così ricostruite immagini numeriche di strati anatomici

trasversi, essendo le immagini stesse rappresentabili sotto forma di una

matrice di numeri le cui dimensioni, per un dato campo di scansione,

definiscono le dimensioni dell'elemento di immagine o "pixel", indice del

potere di risoluzione del sistema stesso.

I valori numerici elaborati dal sistema per ogni strato possono quindi

assumere un significato clinico, dal momento che possono essere distinte

strutture normali da modificazioni patologiche. Questi numeri possono venire

rappresentati in unità di misura fisiche (cm-1) nelle quali si considera uguale

a zero il coefficiente di attenuazione dell'aria, oppure in unità arbitrarie, nelle

quali si considera convenzionalmente uguale a zero il coefficiente di

attenuazione dell'acqua.

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Attualmente si utilizza la scala Hounsfield in unità arbitrarie che va da -1000

(aria), a 0 (acqua), a +1000 ed oltre (osso compatto). Il numero di Hounsfield

(HU) si ottiene a partire dalla mappa di attenuazione tramite la:

µ(HU) = 1000.[µ – µ(H2O)]/µ(H2O)

Da un punto di vista informatico la scala utilizzata é caratterizzata da un

numero totale di livelli (o dal logaritmo in base 2 di questo numero, che

permette di sapere quante cifre binarie sono necessarie per definire il valore

del coefficiente TAC calcolato per ogni elemento di volume dello strato).

Un numero elevato di bits permette una buona precisione, anche se aumenta

la dimensione dell'immagine da archiviare.

Le macchine attuali utilizzano fino a 12 bits, ossia 4096 valori densitometrici

(scala che va da -1000 a +3000).

Un’immagine numerica è rappresentata in forma matriciale, caratterizzata

dalle sue dimensioni (in genere matrici quadrate) e dal numero di bits per

punto: ad esempio una matrice di (256*256) punti, ciascuno di 12 bits, può

anche essere indicata come (256*256*12).

Al termine di ogni scansione, l'immagine numerica dello strato viene sia

immagazzinata che visualizzata su un monitor televisivo in una opportuna

scala di grigi, producendo una distribuzione di intensità luminose determinate

dai valori numerici della matrice.

Poiché i tubi televisivi standard (l'immagine viene visualizzata su un monitor

televisivo) o anche i supporti per hard copy, possono differenziare solo un

limitato numero di livelli di grigio, nella conversione dell'immagine numerica in

immagine visibile, non si avrebbe una risoluzione sufficiente per l'esame dei

fini dettagli e la discriminazione dei bassi contrasti.

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Quindi si visualizzano in scala di grigi solo una gamma limitata dei 2000

coefficienti numerici, quella corrispondente alle strutture che interessano.

Questa gamma é determinata da una finestra (W) e da un numero medio (M);

la larghezza della finestra rappresenta il numero dei coefficienti densitometrici

da visualizzare ed il numero medio il punto rispetto al quale tali valori sono

centrati.

Numero medio e finestra (window/level technique) sono quindi scelti in base

ai tipi di tessuto che si vogliono esaminare, e possono essere variati in

qualsiasi momento.

Questa pratica non rappresenta una limitazione nell’esame TAC poiché i

numeri di attenuazione dei tessuti occupano una gamma di valori

relativamente ridotti.

In ogni caso, il sistema può selezionare la finestra di osservazione delle

densità su tutta la scala dei valori di grigio, adattandosi quindi alle densità

nella zona di interesse.

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Presentazione/Elaborazione dell’immagine TAC

Le unità di visualizzazione rappresentano su televisore le immagini dei vari

strati esaminati, e ne consentono il trattamento, le misure geometriche e

quantitative. I trattamenti di immagine danno come risultato un'immagine

elaborata, mentre le misure forniscono risultati riferentesi all'immagine

visualizzata. Si possono effettuare:

• trattamenti puntuali: modificano il valore di ciascun punto dell'immagine in

funzione del proprio valore quali variazione della finestra e del valor medio,

o l'inversione del contrasto (variazione bianco/nero);

• trattamenti locali: modificano ciascun punto (o ne creano nuovi) in funzione

dei punti vicini. quali i filtraggi, operazioni che modificano le frequenze

spaziali dell'immagine al fine di aumentarne la risoluzione spaziale o in

densità; o i cambiamenti di dimensioni quali gli ingrandimenti di immagine.

Questi sono realizzati aumentando il numero di punti della matrice con la

ripetizione di ciascun punto e quindi di ciascuna riga, nello stesso

rapporto, oppure aggiungendo punti intermedi per interpolazione;

• ricostruzioni 3D, utili per meglio visualizzare la situazione di un distretto

anatomico (chirurgia ricostruttiva maxillo-facciale, valutazioni di strutture

osse, valutazioni post-operatorie). Alcuni SW consentono anche di ruotare

l’immagine, per ottenere un miglior punto di visuale. E’ possibile passare

dalle immagini ottenute tramite le proiezioni ad altre immagini, secondo i

diversi piani di interesse (sagittale, coronale, obliquo) in modo da

migliorare la leggibilità delle immagini stesse.

• misure geometriche: ossia misura della distanza tra due punti, misure di

aree e di regioni di interesse sull'immagine, misure di angoli in direzioni

prefissate. Tali misure aiutano ad esempio nelle biopsie, in cui è

necessario misurare posizioni ed orientazioni degli aghi da biopsia.

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• misure quantitative: ossia misure numeriche che esprimono la densità

radiologica dei pixels dell'immagine, la densità media di regioni di

interesse; il tracciato di profili densitometrici riferentisi a segmenti

individuati sull'immagine stessa; il tracciato di istogrammi, indicanti la

ripartizione del numero di pixels in funzione della densità lungo un

segmento o una regione di interesse.

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Qualità dell’immagine, risoluzione e dose erogata al paziente

La qualità complessiva dell’immagine TAC dipende da diversi fattori, quali la

dose fornita, il numero di misure di attenuazione prese, gli algoritmi di

ricostruzione, le dimensioni della matrice di immagine, gli artefatti

eventualmente presenti.

Un’immagine TAC consente una migliore discriminazione di densità rispetto

ai RX (differenza di densità 0.3%) ma presenta una minore risoluzione (circa

1 mm nel piano della sezione, mentre la RX raggiunge valori di circa 0.2 mm).

In genere questa minore risoluzione non è un problema, a meno che non si

vogliano indagare strutture di piccole dimensioni.

La discriminazione tra zone adiacenti con contrasto limitato (attenuazione di

poco differente) può migliorare aumentando la dose di radiazioni, e quindi

riducendo il rumore sull’immagine. In tal modo è come se si avesse un

aumento della risoluzione spaziale.

Anche la scelta di un diverso filtro di ricostruzione dell’immagine può

modificare sia la risoluzione che la discriminazione dell’attenuazione

nell’immagine.

Pertanto, occorre specificare le prestazioni del sistema, come tensione di

picco, milliampere x secondo, dose e algoritmi di ricostruzione quando si

voglia indicarne in maniera esauriente le prestazioni come risoluzione

spaziale.

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Elementi che peggiorano la risoluzione e/o la determinazione dei coefficienti

di assorbimento sono:

• gli artefatti da movimento (che peggiorano i risultati degli algoritmi di

convoluzione). Le striature sono più evidenti in corrispondenza alle

brusche variazioni di densità (da tessuto ad osso, ad esempio)

• il fascio X in uscita da un tubo radiogeno, oltre ad avere dimensioni finite

non è monoenergetico. Si ha un errore nella determinazione del

coefficiente di attenuazione, poiché i fotoni a minor energia vengono

assorbiti più degli altri (“indurimento del fascio”, beam hardening). Di

conseguenza, un oggetto di maggiori dimensioni appare meno assorbente

di uno più piccolo, anche se con le stesse caratteristiche di attenuazione.

E quindi, per pazienti di differenti dimensioni (un adulto o un bambino), i

risultati possono esser diversi (un organo interno apparirà più assorbente

per un bambino, in quanto di dimensioni più ridotte), a meno che questo

effetto non venga corretto. Analogamente, una porzione del corpo più

spessa apparirà meno densa di una più sottile, con notevoli possibilità di

errori sulla diagnosi. Una correzione di questo effetto si può fare tramite un

filtro a forma di “cravattino a farfalla” attraverso il quale risulta irraggiato il

corpo del paziente. L’attenuazione del filtro crescente nelle varie sezioni

verso i bordi del filtro compensa l’attenuazione del corpo del paziente,

minore verso i bordi del corpo, in modo che l’errore è corretto.

• La dose erogata al paziente dipende da diversi fattori. Dapprima la

collimazione dei RX, che in linea di principio sono limitati allo strato

irradiato, anche se gli strati adiacenti ricevono comunque una certa dose.

La dose normalmente erogata per esami normali arriva a 2 rad, ma nel

caso di procedure speciali, con sezioni molto sottili, si arriva a valori di 10

rad.

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Struttura tipica di una TAC

Le componenti principali di una apparecchiatura TAC sono le seguenti:

• Gantry (anello porta rivelatori e tubo)

• Tavolo portapaziente

• Complesso radiogeno

• Generatore

• Sistema di detettori

• Computer

• Memoria di massa

• Consolle di comando

• Sistema di riproduzione di immagini

Il gantry è la struttura meccanica a cui sono rigidamente fissati il tubo

radiogeno ed i detettori. Consente la rotazione del sistema tubo-detettori

durante la scansione e comprende il tunnel dentro il quale viene inserito il

paziente per l’esame.

Il tavolo portapaziente è il lettino su cui si distende il paziente per l’esame.

Consente movimenti verticali e longitudinali (velocità fino a 20 mm/s), di solito

servoassistiti, per l’inserimento nel tunnel e per l’esatto posizionamento.

Il complesso radiogeno è costituito da un tubo a raggi X ad anodo rotante,

con o senza griglia, ad emissione pulsata o continua. Nei sistemi pulsati una

singola emissione ha una durata dell’ordine di alcuni millisecondi e ad essa

corrisponde una vista dell’oggetto in esame. Sono richieste alta capacità di

smaltimento del calore e stabilità nell’intensità della radiazione.

Il generatore e’ un generatore ad alta tensione con elevata stabilità (ripple

minore dell’1%) per l’alimentazione del tubo radiogeno.

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Per i detettori esistono due tipologie costruttive. La prima è basata su

rivelatori a stato solido (soprattutto ioduro di cesio, CsI, e tungstato di

cadmio) che producono radiazione luminosa se irradiati a RX, combinati con

fotomoltiplicatori o fotodiodi.

La seconda è basata su camere a ionizzazione con gas ad alta pressione

(xenon). I detettori con gas ad alta pressione (dai 600 ai 2500 kPa, per

aumentare l’efficienza di rivelazione) producono una corrente in uscita

proporzionale all’intensità della radiazione che ionizza gli atomi di xenon, ed

hanno un’efficienza di detezione relativamente bassa e stabilità non molto

elevata.

In alcuni modelli di TAC, il fotomoltiplicatore è stato sostituito da un fotodiodo

allo stato solido che consente la costruzione di un complesso di rivelatori di

dimensioni ridotte (detettori allo stato solido). In tali sistemi è possibile

modificare via software il guadagno dei fotodiodi.

Le prestazioni dei due tipi di rivelatori sono globalmente equivalenti, poiché i

rivelatori a stato solido hanno un’efficienza maggiore di quelli a ionizzazione

che però possono esser realizzati con dimensioni minori, in modo da favorire

un loro maggior compattamento.

I computer utilizzati sono in genere “general purpose”, con funzioni di

comando e controllo di stato, interfacciato ad uno o piu’ microprocessori

dedicati all’acquisizione e visualizzazione dell’immagine.

La memoria di massa per la conservazione delle immagini digitali è costituita

da Hard Disk, memorie magnetiche, dischi ottici etc..

Page 24: Tomografia Computerizzata · l’artefatto a stella è eliminato. A seconda del tipo di tessuti che si vogliono mettere in evidenza, è possibile scegliere una diversa funzione di

Dispense per il corso di Strumentazione Biomedica

24

La consolle di comando è solitamente costituita da due monitors (uno per i

comandi ed uno per la visualizzazione dell’immagine) con una tastiera

alfanumerica ed una con i comandi pre-programmati. E’ utilizzata

principalmente per la conduzione dell’esame e per il trasferimento

dell’immagine in archivio. A volte è disponibile una seconda consolle

utilizzabile solo per la refertazione degli esami.

Sistema di riproduzione delle immagini: dopo essere stata visualizzata sul

monitor e memorizzata, una immagine TAC può venire riprodotta su una

lastra radiografica mediante camera multiformato tradizionale o riproduttore

laser.