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Tomografia Assiale Computerizzata (Computed Tomography)

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Presentazione sul tema: "Tomografia Assiale Computerizzata (Computed Tomography)"— Transcript della presentazione:

1 Tomografia Assiale Computerizzata (Computed Tomography)

2 Sommario Introduzione Descrizione del sistema –meccanica (gantry) –generazione di raggi X –rivelazione –trasmissione dati Ricostruzione Applicazioni

3 La Tomografia Computerizzata (CT o TAC) è una tecnica di medical imaging per la visualizzazione di sezioni del corpo del paziente Componendo le immagini tomografiche dei vari piani tale tecnica consente la ricostruzione tridimensionale delle informazioni anatomiche del paziente La CT fa uso di radiazioni ionizzanti (raggi-X) Tomografia in trasmissione Definizione

4 Principio di funzionamento Computed Tomography (CT) X-ray

5 CT Principio di funzionamento

6 X-ray CT Principio di funzionamento

7 X-ray CT Principio di funzionamento

8 X-ray proiezione 2D dati 2D CT Principio di funzionamento

9 Differenza con X-Ray convenzionali Chest X-ray ImageCross-sectional Image of Abdomen

10 Nuove possibilità 3D data

11 Tomografia in emissione PET Positron Emission Tomography

12 CT Scanner 1 st Generation 2 nd Generation

13 CT Scanner 3 nd Generation 4 th Generation

14 Confronto

15 V Generazione CT IMATRON electron beam CT system

16 Scansione elicoidale velocità di avanzamento del tavolo collimazione (apertura dei collimatori) a sezioni sovrapposte o disgiunte minor artefatti Scansione in una sola apnea

17 Evoluzione CT Singola Linea 2 a Evoluzione Volume Multi-Linea 1 a Evoluzione

18 Descrizione del sistema Gantry Lettino paziente

19 Descrizione del sistema Gantry Lettino paziente Tubo a raggi X

20 Descrizione del sistema Gantry Lettino paziente Tubo a raggi X Detector

21 Descrizione del sistema Gantry Lettino paziente Tubo a raggi X Detector Servizi: trasformatori, connessioni, sistema di trasmissione dati, slip ring, elaboratori

22 Rivelatori Rivelazione diretta –materiali fotoconduttori ad alto peso atomico sono usati per convertire direttamente i raggi X in coppie elettrone/lacuna: CZT (CdZnTe) -rivelatore a gas (alta efficienza di conversione): -cella chiusa, piena di Xenon ad alta pressione; radiazione ionizza le molecole di gas, gli ioni si depositano sul rispettivo elettrodo

23 Rivelazione indiretta –scintillatore (alta efficienza di assorbimento): assorbe i raggi-X riemettendo radiazione visibile, rivelata tramite un fotodiodo o un fotomoltiplicatore –Esempi: CsI, CdWO 4, leghe di ittrio e gadolinio Rivelatori

24 Rivelatori nel CT Gantry

25 Ricostruzione immagine Raysum misura fatta da ciascun rivelatore Proiezione insieme dei raysum relativo a ciascun angolo

26 Ricostruzione immagine

27 - raggi X poly Eindurimento del fascioartefatti - fan beam aumento della complessità di ricostruzione Caso reale: Ricostruzione immagine

28 Realizzare tante misure quanti sono i voxel (coefficienti di attenuazione): 512 x 512 pixel = voxel misura di raysum equazioni !!!! Ulteriore problema: Ricostruzione immagine

29 Tecnica algebrica Ricostruzione immagine

30 Back Projection semplice Artefatti: star pattern Scarsa qualità Ricostruzione immagine

31 Back Projection Filtrata Ottima qualità Eliminazione degli artefatti Velocità di ricostruzione Ricostruzione immagine

32 Trasmissione dati 3-5 rot/s proiezioni/rot 1000 pixel/proiezione 3 byte/pixel 3 kB/pro 6 MB/rot 20 MB/sdetector multilinea (64)1,2 GB/s bitVoxelpixel (8 bit = 1 byte) pixel

33 Parametri di unimmagine Risoluzione –più piccola dimensione delloggetto X-ray film: 0.05 mm (granulosità della pellicola) CT detector: 0.35 mm (dimensione del detector) Contrasto –minima differenza di luminosità tra parti contigue dellimmagime

34 Over-exposedUnder-exposed 8 mAs0.5 mAs2 mAs4 mAs16 mAs32 mAs63 mAs Pellicola raggi X: Contrasto

35 Numeri CT Unità di Hounsfield

36 CT numbers

37 typical usage Rivelatori: Contrasto Ottenere contrasti paragonabili diminuendo la dose!

38 Diagnostic Procedure Typical Effective Dose (mSv) 1 Number of Chest X rays (PA film) for Equivalent Effective Dose 2 Time Period for Equivalent Effective Dose from Natural Background Radiation 3 Chest x ray (PA film) days Skull x ray days Lumbar spine days I.V. urogram days Upper G.I. exam year Barium enema years CT head days CT abdomen years Dosi nelle differenti applicazioni 1. Effective dose in millisieverts (mSv). 2. Based on the assumption of an average "effective dose" from chest x ray (PA film) of 0.02 mSv. 3. Average "effective dose" from natural background radiation of 3 mSv per year in the United States.

39 Parametri dei rivelatori nella CT

40 Rivelatori a conversione indiretta Substrato di materiale ceramico Diffusione di lacune in 10 us

41 Circuito di lettura Convertitore corrente-frequenza, A/D converter

42 Nuovi trend nei circuiti di lettura Integrazione dei fotodiodi nei wafer

43 Nuovi trend nei circuiti di lettura Rivelatori a conteggio di fotoni per lanalisi energetica

44 Nuovi trend nei circuiti di lettura Rivelatori a conteggio di fotoni per lanalisi energetica –Necessità di calibrazione Conteggi fino a 10 5 ph/s per pixel

45 Applicazioni Radiologia Densitometria ossea Visualizzazione di tumori Progetto di protesi Pianificazioni di radioterapie

46 Application Head CT image that depicts the brain parenchyma and the fused spaces in the head (ventricular and subarachnoid space). CT scans are helpful in detecting abnormalities of the brain. Face (Sinus) CT is typically done to look for fractures or sinus disease.

47 Orbit CT scanning is performed to evaluate for disease in the orbits such as trauma or tumors. In this patient there is proptosis on the right side. Neck CT can be performed to look for lymph nodes associated with cancer, for traumatic injuries, and for inflammatory conditions such as an abscess spreading from the face down towards the neck Application

48 Three-dimensional Face CT

49 Visualize blood flow in arterial vessels throughout the body, from arteries serving the brain to those bringing blood to the lungs, kidneys, and the arms and legs. CT angiography (CTA)

50 Cisternogram Diagnosis of CSF (cerebrospinal fluid) leakage. In order to determine the position of the leak a contrast material is injected into the subarachnoid space via a lumbar approach. The patient is then tilted with the head down and a CT scan is performed to see where the CSF and the contrast is leaking out.

51 CT Guided Biopsy CT guided biopsies are done percutaneously when lesions are not palpable and cannot be done in the clinical setting. CT guided biopsies offer a noninvasive alternative to open surgical biopsies.The image to the right shows a needle placed inferior to the foramen ovale. The second case below shows an orbital lesion that was biopsied with a fine needle technique.

52 Cardio Computed Tomography

53 Acquisition Recon 1~2 min Post Processing CT Colonography TM Auto transfer Patient Prep Analyze ~3 min VR ~2 min Review/Bookmark mode ~6 min Cut Endoluminal view Analyze: Nav+ ~3 min CT Imaging Workflow ~2 min

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