Strumentazione Biomedica 2

Presentazione sul tema: "Strumentazione Biomedica 2"— Transcript della presentazione:

1 Strumentazione Biomedica 2
Tomografia computerizzata a raggi X - 1

2 Radiologia convenzionale
DEI - Univ. Padova (Italia)

3 Radiologia convenzionale
DEI - Univ. Padova (Italia)

4 Radiografia Convenzionale: Limitazioni
La radiografia è una proiezione 2D di una struttura 3D: Molti piani sono sovrapposti nell’immagine L’informazione sulla profondità è persa Piccole lesioni o strutture risultano invisibili Scarsa risoluzione in densità (min diff. 10%) Parte della dose persa per diffusione in paziente DEI - Univ. Padova (Italia)

5 Radiografia Convenzionale: Limitazioni
Non è possibile distinguere i varii tessuti molli Non è possibile avere informazioni densimetriche quantitative DEI - Univ. Padova (Italia)

6 Tomografia convenzionale
DEI - Univ. Padova (Italia)

7 Tomografia convenzionale: limitazioni
Risolve solo l’aspetto della sovrapposizione di strati Non migliora la risoluzione I punti fuori fuoco aumentano il rumore Non risolve l’indistinguibiltà tra tessuti molli DEI - Univ. Padova (Italia)

8 Radiologia e Tomografia Convenzionali
DEI - Univ. Padova (Italia)

9 Tomografia Assiale Computerizzata
Principio base: Radon 1917 (ricostruzione di un oggetto da sue proiezioni) Idea di un tomografo: Cormack 1960 Primo scanner: Hounsfield 1973 DEI - Univ. Padova (Italia)

10 Tomografia Assiale Computerizzata
Scansione sub-secondo Primo Sistema TC Prima TC Spirale Slip-ring 1 sec. Sistema TC 16-slice Dual-slice TC Scansione 0.5 sec Sistema TC Quattro-slice DEI - Univ. Padova (Italia)

11 Tomografia a raggi X scanner raggi X
elaboratore per ricostruzione immagine (“no fotografia”) DEI - Univ. Padova (Italia)

12 Tomografia a raggi X TUBO RADIOGENO APERTURA RIVELATORI
DEI - Univ. Padova (Italia)

13 Tomografia a raggi X Una serie di raggi che attraversano il paziente sullo stesso piano formano una proiezione di uno strato trasverso DEI - Univ. Padova (Italia)

14 Tomografia a raggi X Vantaggi TC a raggi X:
immagini di strati trasversi di piccolo spessore ( mm) elevata risoluzione in densità (diff. 0.2 – 0.5%) ottimizzazione dose DEI - Univ. Padova (Italia)

15 Principio di funzionamento
Sistema TC DEI - Univ. Padova (Italia)

16 Principio di funzionamento
DEI - Univ. Padova (Italia)

17 Principio di funzionamento
Fasci paralleli (pencil beam) Fasci a ventaglio (fan beam) DEI - Univ. Padova (Italia)

18 Principio di funzionamento
Profilo di assorbimento (proiezione) con traslazione Proiezioni multiple con rotazione Algoritmi di ricostruzione da proiezioni DEI - Univ. Padova (Italia)

19 Principio di funzionamento
proiezione retroproiezione DEI - Univ. Padova (Italia)

20 Geometrie di scansione: I generazione
Sorgente + singolo rivelatore Fascio collimato a pennello Traslazione + rotazione (1º-2º) Tacq cranio: 3-5 min Tacq addome: 5-10 min DEI - Univ. Padova (Italia)

21 Geometrie di scansione: II generazione
Sorgente + n rivelatori (es. 10) Fascio collimato a pennelli multipli su 3º-20º Traslazione + rotazione Tacq cranio: s Tacq addome: s DEI - Univ. Padova (Italia)

22 Geometrie di scansione: II generazione
DEI - Univ. Padova (Italia)

23 Geometrie di scansione: III generazione
Sorgente + array rivelatori (es. 1000) in movimento sincrono Fascio collimato a ventaglio 30º-50º (geometria fan beam) Solo rotazione Tacq: s DEI - Univ. Padova (Italia)

24 Geometrie di scansione: III generazione
DEI - Univ. Padova (Italia)

25 Geometrie di scansione: III generazione
Artefatto d’anello Rivelatore danneggiato DEI - Univ. Padova (Italia)

26 Geometrie di scansione: IV generazione
Sorgente + anello rivelatori (es ) su 360º statico Fascio collimato a ventaglio 40º-50º (geometria fan beam) Rotazione sola sorgente Tacq: ≈ 1 s DEI - Univ. Padova (Italia)

27 CT convenzionale: limitazioni
Limitazioni CT convenzionale meccanica start-stop: Tscan ≈ 1s, Tslice ≈ 4-6s no esami con dinamica mezzo di contrasto artefatti movimento (es. respirazione inter-slice) risol. spaziale lungo z peggiore rispetto x,y. DEI - Univ. Padova (Italia)

28 CT elicoidale (spiral CT)
rotazione tubo + trasl. lettino continui interpolazione dati Ttot ≈ s Vantaggi CT elicoidale: “Tslice“ molto ridotto risol. in z molto migliore (interpol.) no artefatti movimento DEI - Univ. Padova (Italia)

29 CT elicoidale (spiral CT)
Aspetti tecnologici: contatti slip-ring per alimentazione e dati tubo radiogeno con funzionamento “in continua” riduzione dose per evitare riscaldamento sensori ad alta efficienza (dose ridotta) stato solido alta densità (12-18 per grado) alte velocità di rotazione (fino a 120 rpm) algoritmi di interpolazione lineare spline DEI - Univ. Padova (Italia)

30 CT elicoidale (spiral CT): slip ring
DEI - Univ. Padova (Italia)

31 CT elicoidale (spiral CT): interpolazione
DEI - Univ. Padova (Italia)

32 CT elicoidale (spiral CT): pitch
Il pitch è un parametro importante nelle scansioni elicoidali: Pitch<1: le acquisizioni si sovrappongono (ma >dose) Pitch>1: alcune sezioni non vengono acquisite (ma <dose) DEI - Univ. Padova (Italia)

33 CT elicoidale (spiral CT)
Replacement arthroplasty utilizing a Swanson Silastic Total Hinge Joint implant. This collage shows an abdominal aortic stent (metal wire support): outer view (left), inner view (lower right) and original axial CT image (upper right). DEI - Univ. Padova (Italia)

34 Caratterizzazione: SSP
Slice Sensitivity Profile (SSP): Larghezza della sezione nell’immagine Influenza dei dettagli sulla formazione dell’immagine DEI - Univ. Padova (Italia)

35 Caratterizzazione: SSP
Pitch=1.0 Slice Sensitivity Profile Pitch=2.0 Dimensione nominale della sezione Interpolazione a 180° Interpolazione a 360° DEI - Univ. Padova (Italia)

36 Tomografia a fascio elettronico
Difficoltà esami cardiaci Eliminazione tutti i movimenti meccanici CVCT: CardioVascular Computed Tomography EBT: Electron Beam Tomography 50 ms per slice DEI - Univ. Padova (Italia)

37 Tomografia a fascio elettronico
DEI - Univ. Padova (Italia)

38 Principali componenti
DEI - Univ. Padova (Italia)

39 Principali componenti
DEI - Univ. Padova (Italia)

40 Principali componenti
Percorso dei raggi X DEI - Univ. Padova (Italia)

41 Sensori Sensori digitali (conteggio fotoni) Stato solido
cristallo scintillatore (NaI(Tl), BGO) fotodiodo o PMT A gas camera di ionizzazione Xenon ad alta pressione DV tra piastre DEI - Univ. Padova (Italia)

42 Sensori DEI - Univ. Padova (Italia)