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Strumentazione Biomedica 2 Tomografia computerizzata a raggi X - 2.

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Presentazione sul tema: "Strumentazione Biomedica 2 Tomografia computerizzata a raggi X - 2."— Transcript della presentazione:

1 Strumentazione Biomedica 2 Tomografia computerizzata a raggi X - 2

2 DEI - Univ. Padova (Italia) Sensori a semiconduttore Silicio (n) Silicio drogato (p) Giunzione p-n

3 DEI - Univ. Padova (Italia) Sensori a semicoduttore Movimento degli elettroni Movimento virtuale delle lacune - -

4 DEI - Univ. Padova (Italia) Sensori a semiconduttore Regione di svuotamento

5 DEI - Univ. Padova (Italia) Sensori a semiconduttore V10 μ m ΔV/Δx=10 4 [V/cm]

6 DEI - Univ. Padova (Italia) Sensori a semiconduttore V fotone X + -

7 DEI - Univ. Padova (Italia) Sensori a gas ionizzati ΔV fotone X Gas in pressione

8 DEI - Univ. Padova (Italia) Le quattro generazioni di tomografi I generazione III generazione II generazione IV generazione

9 DEI - Univ. Padova (Italia) La tomografia spirale

10 DEI - Univ. Padova (Italia) Tomografia spirale multistrato

11 DEI - Univ. Padova (Italia) Dimensione della sezione

12 DEI - Univ. Padova (Italia) Matrice di recettori Si possono avere elementi disposti in maniera quasi isotropa: 1mm x 1.25mm 20 mm

13 DEI - Univ. Padova (Italia) Recettori di dimensione variabile Il fascio conico introduce proietta dimensioni diverse dal centro alla periferia

14 DEI - Univ. Padova (Italia) Recettori di dimensione variabile

15 DEI - Univ. Padova (Italia) Collimazione del fascio Con una stessa collimazione, sono possibili diversi spessori delle sezioni

16 DEI - Univ. Padova (Italia) Scelta della dimensione della ricostruzione E possibile scegliere anche dopo lacquisizione come utilizzare i dati: Acquisizione: 4x2.5 mm 4x2.5 mm Ricostruzione 2x5.0 mm 1x10.0 mm

17 DEI - Univ. Padova (Italia) Risoluzione isotropica

18 DEI - Univ. Padova (Italia) Pitch nella tomografia multistrato Pitch x = Escursione lettino Larghezza fascio Pitch d = Escursione lettino Larghezza detettore

19 DEI - Univ. Padova (Italia) Tomografia Cardiaca Nelle acquisizioni cardio TC esistono attualmente due differenti approcci: ECG Axial Prospective Gating Le acquisizioni vengono effettuate in assiale in sincronia con il segnale ECG del paziente ECG Spiral Retrospective Tagging Viene eseguita una acquisizione In spirale registrando contemporaneamente il segnale ECG. I dati vengono poi ricostruiti in modo sincrono al segnale registrato

20 DEI - Univ. Padova (Italia) Modulazione della corrente Segnale ECG Corrente del tubo radiogeno Finestra di acquisizione

21 DEI - Univ. Padova (Italia) ECG gating: ricostruzione retrospettiva

22 DEI - Univ. Padova (Italia) ECG gating: ricostruzione prospettiva 16 x 1.5 mm Z Time 210 rotation

23 DEI - Univ. Padova (Italia) Gating vs non-gating Artefatti di movimento

24 DEI - Univ. Padova (Italia) Gating vs non-gating

25 DEI - Univ. Padova (Italia) Distribuzione della dose T Z axis D(z) Per lacquisizione di una singola sezione

26 DEI - Univ. Padova (Italia) Scattering Nellacquisizione di una di più sezioni si ha il contributo dovuto allo scattering Z axis D(z)

27 DEI - Univ. Padova (Italia) Dose media: Multiple Scan Average Dose (MSAD) Z axis D(z) Dose media: MSAD MSAD è definita come la dose media, ad una determinata profondità, dovuta a un numero elevato di acquisizioni

28 DEI - Univ. Padova (Italia) CT Dose Index CTDI è una stima di MSAD: Si definisce (secondo lo FDA) come la dose in ogni punto del paziente tenendo conto di 14 sezioni tomografiche

29 DEI - Univ. Padova (Italia) CT Dose Index CTDI si ottiene con un setup sperimentale che fa uso di un fantoccio di composizione e forma nota La dimensione è 16 cm (per misurare la CTDI della testa) o 32 cm (per misurare la CTDI del corpo)

30 DEI - Univ. Padova (Italia) CT Dose Index Le misure del CTDI sono eseguite al centro ed alla superficie del fantoccio e combinate:

31 DEI - Univ. Padova (Italia) Dose di radiazione per scansione spirale Sezioni 3x2mm Sezione 1x6mm

32 DEI - Univ. Padova (Italia) Fattori che influenzano il dosaggio: velocità Spessore nominale della sezione Velocità nominale del lettino Dose nominale Velocità del lettino X2 Dose dimezzata

33 DEI - Univ. Padova (Italia) Fattori che influenzano il dosaggio: pitch D(z) z axis Aumentando il pitch si diminuisce la dose

34 DEI - Univ. Padova (Italia) Fattori che influenzano il dosaggio: collimazione CT a sezione singola CT multistrato

35 DEI - Univ. Padova (Italia) Fattori che influenzano il dosaggio: dimensioni

36 DEI - Univ. Padova (Italia) Fattori che influenzano il dosaggio: mAs La dose aumenta linearmente con mAs del tubo radiogeno

37 DEI - Univ. Padova (Italia) Riduzione del dosaggio A A B B Attenuazione aumentata Attenuazione ridotta 100% ABABA 75% 50% 25% mA (rel) La corrente viene variata in base allattenuazione della rotazione precedente in modo da avere un segnale costante sui detettori La corrente cambia in tempo reale in base al distretto anatomico

38 DEI - Univ. Padova (Italia) Riduzione del dosaggio e qualità Diminuzione dei mAs: –Aumento del rumore Aumento del pitch –Peggiore ricostruzione Incremento del passo assiale –Introduzione di lacune nei dati

39 DEI - Univ. Padova (Italia) Artefatti: beam hardening Il fascio di raggi X non è monocromatico: Le componenti meno energetiche sono attenuate maggiormente, dunque si ha come risultato uno spettro con una frazione incrementata di raggi energetici. Caso monocromatico Caso policromatico

40 DEI - Univ. Padova (Italia) Artefatti: beam hardening Soluzioni: pre-elaborazione post-elaborazione acquisizione multispettro Caso ideale Caso reale (sperimentale) Misure di μ Spessore di un mezzo omogeneo

41 DEI - Univ. Padova (Italia) Artefatti: effetto di volume parziale Grosse sezioni tomografiche Strutture ad alto contrasto parzialmente incluse Sorgente di dimensione finita Campionamento discreto

42 DEI - Univ. Padova (Italia) Artefatti metallici I metalli bloccano quasi completamente i fotoni, Creando delle ombre nelle proiezioni

43 DEI - Univ. Padova (Italia) Artefatti da movimento θ=0 o Time varying phantom θ=90 o

44 DEI - Univ. Padova (Italia) Artefatti: effetto cono Un cono con asse perpendicolare al piano di scansione ha una sezione circolare Spirale Interpolazione Sezione ellittica simile al volume averaging

45 DEI - Univ. Padova (Italia) Artefatti: effetto cilindro Un cilindro angolato rispetto al piano di scansione ha una sezione ellittica. Spirale Interpolazione Distorsione Shift di attenuazione

46 DEI - Univ. Padova (Italia) Il rumore: elettronica Amplificatori Convertitori analogico/digitale Gaussiano Media nulla Indipendente dal segnale

47 DEI - Univ. Padova (Italia) Il rumore: conteggio dei fotoni Modello del conteggio di fotoni: processo di Poisson Meno fotoni ho maggiore è lerrore

48 DEI - Univ. Padova (Italia) Il rumore: conteggio dei fotoni Se μ=N la varianza è anchessa σ 2 =N Lerrore relativo diminuisce con N


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