Strumentazione Biomedica 2 Tomografia computerizzata a raggi X - 1

Radiologia convenzionale DEI - Univ. Padova (Italia)

Radiologia convenzionale DEI - Univ. Padova (Italia)

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)

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

Tomografia convenzionale DEI - Univ. Padova (Italia)

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)

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

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)

Tomografia Assiale Computerizzata Scansione sub-secondo Primo Sistema TC Prima TC Spirale Slip-ring 1 sec. Sistema TC 16-slice Dual-slice TC 72 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 Scansione 0.5 sec Sistema TC Quattro-slice DEI - Univ. Padova (Italia)

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

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

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)

Tomografia a raggi X Vantaggi TC a raggi X: immagini di strati trasversi di piccolo spessore (1 - 10 mm) elevata risoluzione in densità (diff. 0.2 – 0.5%) ottimizzazione dose DEI - Univ. Padova (Italia)

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

Principio di funzionamento DEI - Univ. Padova (Italia)

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

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

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

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)

Geometrie di scansione: II generazione Sorgente + n rivelatori (es. 10) Fascio collimato a pennelli multipli su 3º-20º Traslazione + rotazione Tacq cranio: 15-20 s Tacq addome: 25-30 s DEI - Univ. Padova (Italia)

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

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: 1.5-3 s DEI - Univ. Padova (Italia)

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

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

Geometrie di scansione: IV generazione Sorgente + anello rivelatori (es. 600-2000) su 360º statico Fascio collimato a ventaglio 40º-50º (geometria fan beam) Rotazione sola sorgente Tacq: ≈ 1 s DEI - Univ. Padova (Italia)

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)

CT elicoidale (spiral CT) rotazione tubo + trasl. lettino continui interpolazione dati Ttot ≈ 20-80 s Vantaggi CT elicoidale: “Tslice“ molto ridotto risol. in z molto migliore (interpol.) no artefatti movimento DEI - Univ. Padova (Italia)

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)

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

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

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)

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)

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

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)

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)

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

Principali componenti DEI - Univ. Padova (Italia)

Principali componenti DEI - Univ. Padova (Italia)

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

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)

Sensori DEI - Univ. Padova (Italia)