LA TOMOGRAFIA LA TOMOGRAFIA ASSIALE ASSIALE COMPUTERIZZATA COMPUTERIZZATA (TC) (TC) Istituto di Radiologia – Università di Parma
LA TOMOGRAFIA LA TOMOGRAFIA ASSIALE ASSIALE
COMPUTERIZZATA COMPUTERIZZATA (TC)(TC)
Istituto di Radiologia – Università di Parma
LA TOMOGRAFIA ASSIALE LA TOMOGRAFIA ASSIALE COMPUTERIZZATACOMPUTERIZZATA
Tecnica radiologica digitale che consente di acquisire
sezioni assiali o parassiali di spessori definiti del
corpo umano.
LA TOMOGRAFIA ASSIALE LA TOMOGRAFIA ASSIALE COMPUTERIZZATACOMPUTERIZZATA
UTILIZZA RADIAZIONI IONIZZANTI
TCTC
La TC si basa sulla rilevazione del La TC si basa sulla rilevazione del fascio di raggi X attenuato fascio di raggi X attenuato
mediante un sistema di detettori mediante un sistema di detettori che ne traduce l’intensità in un che ne traduce l’intensità in un
segnale elettrico di segnale elettrico di corrispondente valorecorrispondente valore
TOPOGRAMMATOPOGRAMMA
• Definire il livello superiore Definire il livello superiore e inferiore della scansione e inferiore della scansione tomograficatomografica
• Valutare l’inclinazione da Valutare l’inclinazione da conferire al piano di conferire al piano di sezione per adattarlo sezione per adattarlo all’orientamento della all’orientamento della struttura in studiostruttura in studio
FUNZIONAMENTO DELLA TCFUNZIONAMENTO DELLA TC
detettore
oggetto
raggi x
tubo radiogeno
FUNZIONAMENTO DELLA TCFUNZIONAMENTO DELLA TC
detettore
oggetto
raggi x
tubo radiogeno
RAGGI X:RAGGI X: attraversano l’oggetto in esame attraversano l’oggetto in esame venendo attenuati con modalità strettamente venendo attenuati con modalità strettamente dipendenti dalle caratteristiche dell’oggetto stessodipendenti dalle caratteristiche dell’oggetto stesso
FUNZIONAMENTO DELLA TCFUNZIONAMENTO DELLA TC
detettore
oggetto
raggi x
tubo radiogeno
DETETTORE:DETETTORE:trasforma l’energia radiante del trasforma l’energia radiante del fascio di raggi X attenuato in un impulso fascio di raggi X attenuato in un impulso elettrico misurabile.elettrico misurabile.
10°
0°
20°
20°
Si analizza l’attenuazione del fascio di Raggi X in infinite Si analizza l’attenuazione del fascio di Raggi X in infinite
traiettorie attraverso lo strato corporeo in studiotraiettorie attraverso lo strato corporeo in studio
FORMAZIONE DELL’IMMAGINEFORMAZIONE DELL’IMMAGINE
• Il computer suddivide lo strato in un elevato Il computer suddivide lo strato in un elevato numero di volumi elementari: voxel (volume numero di volumi elementari: voxel (volume element)element)
• Si determina l’attenuazione nei singoli voxelSi determina l’attenuazione nei singoli voxel
FORMAZIONE DELL’IMMAGINEFORMAZIONE DELL’IMMAGINE
Ad ogni voxel corrisponde sull’immagine Ad ogni voxel corrisponde sull’immagine bidimensionale un pixel (elemento unitario bidimensionale un pixel (elemento unitario
dell’immagine) con valore di attenuazione dipendente dell’immagine) con valore di attenuazione dipendente dalla composizione chimica del voxel in esamedalla composizione chimica del voxel in esame
L’insieme dei pixel ordinati per righe e per colonne L’insieme dei pixel ordinati per righe e per colonne viene definito viene definito matricematrice
La TC fa riferimento ad una MATRICE, nella quale l’immagine è scomposta in un numero finito di
unità elementari di superficie, quadrate, chiamate PIXEL.
Tanto più piccoli sono i pixel, tanto più dettagliata è l’immagine.
Nelle prime TC la matrice era di 128x128 pixel, mentre nelle più recenti è di 512x512 o anche di
1024x1024.
PIXEL
MATRICE
142
142 3860
142 3860 8412
142 3860 8412 7056
142 38608412 7056 6784
142 3860 8412 7056 6784 94
3860
8412 7056 6784 94142
3860
8412 7056 6784 94142
118
3860
8412 7056 6784 94142
118
106
4512
69066321
7321
3860
8412 7056 6784 94142
118
106
4512
69066321
7321
3860
8412 7056 6784 94142
118
106
4512
69066321
7321
14
2
3860
8412 7056 6784 94142
118
106
4512
69066321
7321
21
81
42
39
30
79
86
63
44
89
84
0 8 8 0 0
52
542
668
64
0
56
432
564
62
0
974
1244
1414
890
0
1164
1364
1676
8
1448
876
1766
2046
8
880
978
1266
1064
0
0
2414
94142 3860 7056 67848412
218142
3930
7986
6344
8984
106
1184512
69066321
7321
10 1 7 1 0 1 7 1 4 4 5 3 7 1 1 1 1 101 1 1 15 0 15 1 7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 111 1 7 6 15 6 1 1 1 6 1 1 1 5 1 3 1 1 121 1 1 1 1 7 1 7 1 6 1 1 1 5 1 1 1 1 121 1 1 1 1 1 1 7 1 1 1 1 5 1 1 1 1 1 111 1 1 7 1 7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 111 1 1 1 1 3 4 4 3 6 1 1 1 1 1 3 1 1 111 1 1 1 1 1 2 3 5 6 1 1 1 4 4 4 1 1 101 1 2 1 1 2 1 1 5 7 1 1 1 3 5 4 1 1 10
1 4 3 1 1 1 3 1 1 100 1 1 1 1 12 1 7 1 1 1 1 1 1 2 3 1 1 109 8 8 1 6 7 6 7 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 101 9 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 001 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 010 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 000 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 00
1 1 1 1 1 1 1 1 4 4 1 1 1 1 5 1 0 1 101 1 1 1 2 1 1 1 1 7 1 1 1 1 1 0 1 1 10
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 10
0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 00
9 9 9999
12 0 15 9099 9 9
789101112131415
6543210
10 1 7 1 0 1 7 1 4 4 5 3 7 1 1 1 1 101 1 1 15 0 15 1 7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 111 1 7 6 15 6 1 1 1 6 1 1 1 5 1 3 1 1 121 1 1 1 1 7 1 7 1 6 1 1 1 5 1 1 1 1 121 1 1 1 1 1 1 7 1 1 1 1 5 1 1 1 1 1 111 1 1 7 1 7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 111 1 1 1 1 3 4 4 3 6 1 1 1 1 1 3 1 1 111 1 1 1 1 1 2 3 5 6 1 1 1 4 4 4 1 1 101 1 2 1 1 2 1 1 5 7 1 1 1 3 5 4 1 1 10
1 4 3 1 1 1 3 1 1 100 1 1 1 1 12 1 7 1 1 1 1 1 1 2 3 1 1 109 8 8 1 6 7 6 7 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 101 9 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 001 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 010 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 000 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 00
1 1 1 1 1 1 1 1 4 4 1 1 1 1 5 1 0 1 101 1 1 1 2 1 1 1 1 7 1 1 1 1 1 0 1 1 10
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 10
0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 00
9 9 9999
12 0 15 9099 9 9
789101112131415
6543210
RICOSTRUZIONE PER ITERAZIONE:RICOSTRUZIONE PER ITERAZIONE: I valori ottenuti I valori ottenuti vengono elaborati con un algoritmo che permette di vengono elaborati con un algoritmo che permette di
ricostruire i valori di attenuazione dei pixel, costituenti lo ricostruire i valori di attenuazione dei pixel, costituenti lo strato in esame, partendo dai valori noti di una funzione strato in esame, partendo dai valori noti di una funzione
matematica rilevata all’esterno del sistemamatematica rilevata all’esterno del sistema
TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATATOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA
Si realizza infine un “display” visivo su monitor TV dei valori numerici ottenutiSi realizza infine un “display” visivo su monitor TV dei valori numerici ottenuti
SCALA HOUNSFIELDSCALA HOUNSFIELD
Non essendo possibile analizzare il Non essendo possibile analizzare il corpo umano “guardando” un corpo umano “guardando” un
tabulato di numeri, è stato tabulato di numeri, è stato necessario rappresentare ciascun necessario rappresentare ciascun
valore di densità dei voxels in valore di densità dei voxels in corrispondenti tonalità di grigio corrispondenti tonalità di grigio
riprodotte sul monitor del computerriprodotte sul monitor del computer
SCALA HOUNSFIELDSCALA HOUNSFIELD
Valori di attenuazione di alcuni organi e tessuti normali
2000 VALORI DI ATTENUAZIONE
2000 TONALITA’ DI GRIGIO
FINESTRAFINESTRA• L’occhio umano distingue 15-20 tonalità di L’occhio umano distingue 15-20 tonalità di
grigiogrigio
• Se venisse rappresentata tutta la scala Se venisse rappresentata tutta la scala Hounsfield le piccole variazioni di densità Hounsfield le piccole variazioni di densità sfuggirebbero all’operatoresfuggirebbero all’operatore
• Il computer consente di “espandere” tutta la Il computer consente di “espandere” tutta la scala dei grigi in un ristretto intervallo di scala dei grigi in un ristretto intervallo di densità: densità: FINESTRA che l’operatore sceglieFINESTRA che l’operatore sceglie
• Si amplifica la differenza di luminosità anche Si amplifica la differenza di luminosità anche per minime variazioni di densità (esaltazione per minime variazioni di densità (esaltazione risoluzione di contrasto)risoluzione di contrasto)
LA FINESTRALA FINESTRA
Viene impostata stabilendo un CENTRO e un AMPIEZZA
CONTRASTOCONTRASTOCentro: grigio medio
Densità > Limite superiore: bianco
Densità < Limite inferiore: nero
Valori intermedi: gradazioni crescenti dal
grigio chiaro al grigio scuro
LA FINESTRALA FINESTRA
FINESTRA PER IL FINESTRA PER IL PARENCHIMAPARENCHIMA
FINESTRAFINESTRA PER PER IL MEDIASTINOIL MEDIASTINO
GENERAZIONI TCGENERAZIONI TC
Vari tipi di accoppiamento sorgente-detettori e diversi Vari tipi di accoppiamento sorgente-detettori e diversi tipi di movimento reciproco: progressivo tipi di movimento reciproco: progressivo
miglioramento della velocità di scansione e riduzione miglioramento della velocità di scansione e riduzione dello spessore minimo di stratodello spessore minimo di strato
EVOLUZIONE DELLA TCEVOLUZIONE DELLA TC
TC convenzionale TC spirale TC spirale monostrato multistrato TC convenzionale TC spirale TC spirale monostrato multistrato
SLIP-RING TECHNOLOGY
TC SPIRALETC SPIRALE• O volumetricaO volumetrica• Sorgente di Raggi X ruota in modo continuoSorgente di Raggi X ruota in modo continuo• I dati sono acquisiti mentre il tavolo si muoveI dati sono acquisiti mentre il tavolo si muove• Tempo/scansione: circa 1 secTempo/scansione: circa 1 sec• Scansione in un’unica apneaScansione in un’unica apnea• Meno artefattiMeno artefatti• Miglior rilevamento lesioniMiglior rilevamento lesioni• Minor consumo mdcMinor consumo mdc• MPR, MIP, 3D, endoscopia virtualeMPR, MIP, 3D, endoscopia virtuale
TC SPIRALE MULTISTRATOTC SPIRALE MULTISTRATO
• Più file di detettoriPiù file di detettori
• Più strati per singola rotazione del tuboPiù strati per singola rotazione del tubo
• Notevole riduzione del tempo d’esameNotevole riduzione del tempo d’esame
• TC cardiaca e coronaricaTC cardiaca e coronarica
• Studi vascolariStudi vascolari
• Studi di perfusioneStudi di perfusione
EVOLUZIONE DELLA TCEVOLUZIONE DELLA TC
20 cm20 cm
1 sec. 1 sec. 120 sec. 120 sec.
1 sec. 1 sec. 40 sec. 40 sec.
0,5 sec. 0,5 sec. 5 sec. 5 sec.
METODICHE DI INDAGINE RADIOLOGICA
Istituto di Radiologia – Università di Parma
VANTAGGI:
Minor tempo dell’esame
Acquisizioni dinamiche
Acquisizione volumetrica
TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA SPIRALE
MEZZO DI CONTRASTO IN TCMEZZO DI CONTRASTO IN TC
Iniezione endovenosa di mezzo di contrasto iodato:
quantità variabile in funzione del peso corporeo
(1-3 cc/kg di peso)
velocità: in TC spirale sempre a bolo: 2-5 cc/sec, a seconda :
- del tipo di esame
- delle indicazioni cliniche
- accesso venoso
MEZZI DI CONTRASTO IN TCMEZZI DI CONTRASTO IN TC
1.1. Aumentano il contrasto tra organi e tessuti che Aumentano il contrasto tra organi e tessuti che presentano una densità simile: presentano una densità simile: contrast contrast enhancementenhancement
2.2. Enhancement elevato: tessuto molto vascolarizzatoEnhancement elevato: tessuto molto vascolarizzato
3.3. Permettono la visualizzazione del lume dei vasiPermettono la visualizzazione del lume dei vasi
4.4. Permettono la caratterizzazione di lesioniPermettono la caratterizzazione di lesioni
5.5. Permettono lo studio dell’ apparato urinario in Permettono lo studio dell’ apparato urinario in quanto vengono eliminati per via renalequanto vengono eliminati per via renale
6.6. per os:per os: opacizzazione anse (anche acqua) opacizzazione anse (anche acqua)
ROTTURA DI ANEURISMA DISSECANTE DELL’AORTA DISCENDENTE
MEZZO DI CONTRASTO IN TCMEZZO DI CONTRASTO IN TC
Senza contrastoSenza contrasto
Dopo contrastoDopo contrasto
MEZZO DI CONTRASTO IN TCMEZZO DI CONTRASTO IN TC
Senza contrastoSenza contrasto
Dopo contrastoDopo contrasto
ANALISI DELL’IMMAGINEANALISI DELL’IMMAGINE
• Analisi morfologicaAnalisi morfologica
• Analisi densitometrica (grasso, liquido, Analisi densitometrica (grasso, liquido, parenchima…)parenchima…)
• Contrast enhancementContrast enhancement
VALORE DI ATTENUAZIONEVALORE DI ATTENUAZIONE
OSSO: elevato valore di attenuazione
MDC: elevato valore di attenuazione
GRASSO: basso valore di attenuazione
Tessuto adiposo: -30-150 UH
Liquido: 0-20 UH
Parenchimi: circa 60 UH
ELABORAZIONE DELLE IMMAGINI TCELABORAZIONE DELLE IMMAGINI TC
Analisi planimetriche - MPR (Multi Planar Reformatting)
- 3 piani spaziali (trasversale, coronale, sagittale)
- piani obliqui
- piani irregolari (strutture anatomiche)
Analisi volumetriche
- MIP (Maximum Intensity Projection) o Minip
- Surface Rendering o SSD (Shaded Surface Display)
- Volume Rendering