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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 Ricostruzione
meccanica (gantry) generazione di raggi X rivelazione trasmissione dati Ricostruzione Applicazioni

3 Definizione 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

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

5 Principio di funzionamento
X-ray CT

6 Principio di funzionamento
X-ray CT

7 Principio di funzionamento
X-ray CT

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

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

10 Nuove possibilità 3D data

11 Tomografia in emissione
PET Positron Emission Tomography

12 CT Scanner 1st Generation 2nd Generation

13 CT Scanner 3nd Generation 4th Generation

14 Confronto

15 V Generazione CT IMATRON electron beam CT system
Focus coil Deflection coils Detector ring/amplifier Data acquisition system Tungsten target ring Translating couch Scanning electron beam Electron gun

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

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

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 Rivelatori Rivelazione indiretta
scintillatore (alta efficienza di assorbimento): assorbe i raggi-X riemettendo radiazione visibile, rivelata tramite un fotodiodo o un fotomoltiplicatore Esempi: CsI, CdWO4, leghe di ittrio e gadolinio

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 Ricostruzione immagine
Caso reale: - raggi X poly E indurimento del fascio artefatti - fan beam aumento della complessità di ricostruzione

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

29 Ricostruzione immagine
Tecnica algebrica 14 5 4 1 9 9 3 6.5 9- 9.5 10 10- 9.5 5 6 13 6- 13- 14-9.5 2.75 6.25 3.25 6.75 5 4 1 9 5-9.5

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

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

32 Trasmissione dati Voxel pixel pixel 17-18 bit 3-5 rot/s
(8 bit = 1 byte) 3-5 rot/s proiezioni/rot 1000 pixel/proiezione 3 byte/pixel 6 MB/rot 3 kB/pro 1,2 GB/s detector multilinea (64) 20 MB/s

33 Parametri di un’immagine
Risoluzione più piccola dimensione dell’oggetto 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 dell’immagime

34 Pellicola raggi X: Contrasto
0.5 mAs 2 mAs 4 mAs 8 mAs 16 mAs 32 mAs 63 mAs Under-exposed Over-exposed

35 Numeri CT Unità di Hounsfield

36 CT numbers

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

38 Dosi nelle differenti applicazioni
Diagnostic Procedure Typical Effective Dose (mSv)1 Number of Chest X rays (PA film) for Equivalent Effective Dose2 Time Period for Equivalent Effective Dose from Natural Background Radiation3 Chest x ray (PA film) 0.02 1 2.4 days Skull x ray 0.07 4 8.5 days Lumbar spine 1.3 65 158 days I.V. urogram 2.5 125 304 days Upper G.I. exam 3.0 150 1.0 year Barium enema 7.0 350 2.3 years CT head 2.0 100 243 days CT abdomen 10.0 500 3.3 years 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 l’analisi energetica

44 Nuovi trend nei circuiti di lettura
Rivelatori a conteggio di fotoni per l’analisi energetica Necessità di calibrazione Conteggi fino a 105 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 Application 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

48 Three-dimensional Face CT

49 CT angiography (CTA) 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.

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

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