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TECNOLOGIA EM RADIOLOGIA Tomografia Material didático compilado e adaptado de outras fontes por PAULO ROBERTO PREVEDELLO com o objetivo único de orientar o estudo dos alunos do 6º período da disciplina de Tomografia 2014 – 2º Semestre Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 2 DEFINIÇÃO Do grego tome, corte + graphein, escrever. Tomografia significa imagem em tomos ou em planos. É um método de diagnostico por imagem que combina o uso de raios-x obtidos por tubos de alta potencia com computadores especialmente adaptados para processar grande volume de informação e produzir imagens com alto grau de resolução. Uma imagem de Raios X normal é plana, sendo que o paciente fica posicionado entre o tubo ou ampola que emite Raios X e o filme fotográfico que receberá esses raios. O que se obtém é uma projeção em duas dimensões do interior do corpo do paciente. Imagens: Merrill Atlas Posiciones Radiograficas Procedimientos Radiologicos Nas máquinas de tomografia a ampola que emite os Raios X gira totalmente em volta do corpo do paciente e à medida que gira, emite Raios X em 360° graus, ou seja, fazendo uma circunferência completa em torno do paciente. Na TC os Raios-X são concentrados num feixe estreito que passa apenas por uma pequena parte (fatia) do corpo. Ao contrário da tomografia linear, onde a imagem de um corte fino é criada mediante borramento da informação de regiões indesejadas, a imagem da TC é construída matematicamente usando dados originados apenas da seção de interesse. A reconstrução da imagem final pode ser realizada em qualquer plano: axial, coronal e sagital. Im ag em : I n te rn e t Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 3 VANTAGENS EM RELAÇÃO À RADIOGRAFIA CONVENCIONAL A TC tem três vantagens gerais importantes sobre a radiografia convencional. A primeira é que as informações tridimensionais são apresentadas na forma de uma série de cortes finos na estrutura interna da parte em questão. Como o feixe de raios-x está rigorosamente colimado para aquele corte em particular, a informação resultante não é superposta por anatomia sobrejacente. A segunda é que o sistema é mais sensível na diferenciação de tipos de tecido quando comparado com a radiografia convencional, de modo que diferenças entre tipos de tecidos podem ser mais claramente delineadas e estudadas. A radiografia convencional pode mostrar tecidos que tenham uma diferença de pelo menos 10% em densidade, enquanto a TC pode detectar diferenças de densidade entre tecidos de 1% ou menos. Uma terceira vantagem é a habilidade para manipular e ajustar a imagem após ter sido completada a varredura, como ocorre de fato com toda a tecnologia digital. Essa função inclui características tais como ajustes de brilho, realce de bordos e zoom (aumentando áreas especificas). http://bucomaxilofacialdabahia.blogspot.com.br/2011/06/sinais-clinicos-e-tomograficos-de.html Im ag en s: In te rn et http://bucomaxilofacialdabahia.blogspot.com.br/2011/06/sinais-clinicos-e-tomograficos-de.html Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 4 HISTÓRICO DA TOMOGRAFIA Tomografia linear: A tomografia computadorizada foi desenvolvida a partir da tomografia linear ou planigrafia, que consistia em obter as radiografias durante um movimento sincronizado do tubo e do chassi. Como o fulcro, ou ponto de interesse, ficava fixo, tínhamos o “borramento” das imagens adjacentes, isolando desta forma a área a ser examinada. O princípio básico: Enquanto as técnicas radiológicas convencionais produzem imagens somadas de um objeto, varredores tomográficos giram para dividir um objeto e organizá-lo em seções de imagens paralelas e espacialmente consecutivas (cortes axiais). Simplificadamente, o tomograma é gerado a partir de um feixe de raios X estreito e um detector montado no lado diametralmente oposto. Como o cabeçote e o detector estão conectados mecanicamente, eles se movem de forma síncrona. Im ag en s: In te rn et Im ag en s: In te rn et Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 5 Já no final da década de 1950, os componentes para a construção de um TC estavam disponíveis para médicos e engenheiros. Porém, somente em 1967, o processo tomográfico como um todo foi apresentado pelo engenheiro britânico Godfrey Hounsfield. Em 1972 Hounsfield, construiu o primeiro aparelho médico comercial de tomografia computadorizada de raios X para a companhia EMI Ltda. sob a forma de um scanner somente de cabeça com um tubo de raios X convencional e um sistema de detectores em dupla fileira, movendo-se em torno do paciente. Ele conseguiu adquirir 12 cortes, cada um com uma espessura de corte de 13 mm, e reconstruir as imagens com uma matriz de 80 x 80 pixel em aproximadamente, 35 minutos. Outro que ajudou no desenvolvimento do tomógrafo computadorizado foi o sul-africano Allan M. Cormack, que desenvolveu a matemática necessária para a reconstrução das imagens tomográficas. Quando o conjunto cabeçote-detector faz uma translação ou rotação em torno do paciente, as estruturas internas do corpo atenuam o feixe de raios X de acordo com a densidade e número atômico de cada tecido. No final da translação ou rotação o conjunto cabeçote-detetor retorna para a posição inicial, a mesa com o paciente se movimenta em alguns milímetros, e o tomógrafo começa uma nova varredura. Este processo é repetido inúmeras vezes, gerando uma grande quantidade de dados. Os dados obtidos, intensidade de raios X ou valores de atenuação, a posição da mesa e a posição do cabeçote na obtenção dos dados, são armazenados num computador. Através de equações matemáticas aplicadas sobre estes valores, torna possível a determinação de relações espaciais entre as estruturas internas de uma região selecionada do corpo humano. O tomograma calculado, ou seja, a imagem apresentada na tela consiste-se numa matriz de valores de atenuação. Visualmente, para o diagnóstico, os valores de atenuação são apresentados na forma de tons de cinza, criando assim uma imagem espacial do objeto varrido. Hounsfield Cormack Im a g e n s : In te rn e t Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 6 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO DO CONTEÚDO 1. Conceitue o termo Tomografia: 2. Quais as três principais vantagens da tomografia em relação à radiologia convencional? 3. Descreva o princípio básico da tomografia linear ou planigrafia: 4. Qual o nome do engenheiro britânico idealizador do tomógrafo computadorizado e do matemático sul africano que desenvolveu o algoritmo matemático para a reconstrução das imagens? 5. Qual a principal lei da física usada na tomografia computadorizada. RESPOSTAS 1. – Tomografia significa imagem em tomos ou em planos. É um método de diagnostico por imagem que combina o uso de raios-x obtidos por tubos de alta potencia com computadores especialmente adaptados para processar grande volume de informação e produzir imagens com alto grau de resolução. 2. - 1ª vantagem: a imagem final não apresenta superposição de estruturas. - 2ª vantagem: maior sensibilidade na diferenciação dos tecidos e estruturas. - 3ª vantagem: facilidade de manipular e alterar a imagem, mesmo após a varredura. 3. – As radiografias são obtidas durante um movimento sincronizado do tubo e do chassi, em redor de um ponto ou fulcro fixo, ocorrendo o borramento das imagens adjacentes. 4. – O engenheiro britânico chama-se Hounsfield e o matemático sul africanochama-se Cormack. 5. – O índice ou coeficiente de atenuação da radiação ao atravessar as estruturas. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 7 SISTEMAS DE VARREDURA Após o desenvolvimento do primeiro tomógrafo sua evolução foi medida de acordo com o progresso dos scanners e cada fase passou a ser chamada de geração. Vejamos a seguir uma descrição do modelo padrão que representa cada geração que marcou a evolução dos aparelhos de tomografia computadorizada. 1ª Geração: Foram fabricados pela EMI, empresa a qual Hounsfield pertencia e possuía uma ampola de anodo fixo com feixe linear de RX, um detector por corte e faziam movimento solidário de translação-rotação do conjunto ampola-detector, com tempo de varredura de 5 minutos para reunir informações suficientes para um corte. Assim, um exame com 10 cortes demorava 50 minutos, no mínimo. O feixe de radiação era muito bem colimado e estreito com e a finalidade de atingir unicamente a área do detector, por isto chamado de feixe tipo “lápis”. O objeto era posicionado entre o tubo e o detector, a primeira varredura era realizada coletando informações de 160 feixes distintos. Após a primeira varredura, o tubo sofria uma rotação de 01 grau e se iniciava nova varredura com a coleta de outros 160 feixes na nova projeção. O processo era repetido 180 vezes e a cabeça envolvida em uma bolsa de água. Como era muito difícil fazer com que o objeto permanecesse imóvel durante todo esse tempo, ocorria grande numero de artefatos em imagens de abdome e tórax, inviabilizando estes exames. A qualidade de imagem era muito ruim, não só pelo número restrito de pixels que compunha a matriz com pouca resolução espacial como também a baixa qualidade dos programas de reconstrução, com poucas ferramentas de compensação de artefatos. Esse modelo inicial trouxe como grande novidade a possibilidade de observar a anatomia interna dos tecidos cerebrais de forma não invasiva. Im a g e n s : In te rn e t Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 8 2ª Geração: Já passaram a ser fabricados por diversas empresas, possuíam ampola de anodo rotatório, com feixe de RX em leque e cerca de 30 detectores alinhados em uma reta, movimento solidário de translação-rotação de 30º. As varreduras são feitas em passos de 10° que correspondem ao ângulo de abertura do leque e não mais de 1° como na geração anterior. Estes avanços propiciaram uma redução do número de posicionamentos de 180 necessários nos aparelhos de primeira geração para apenas seis posicionamentos, reduzindo o tempo de varredura para 10 a 90 segundos, dependendo do exame. O feixe em forma de leque gerou a necessidade de algoritmos de reconstrução da imagem bem mais complexos que os algoritmos utilizados nos aparelhos de primeira geração. Embora o tempo de varredura tenha sido reduzido o tempo de processamento aumentou consideravelmente tendo em vista que os novos algoritmos de reconstrução terem de levar em conta a inclinação do feixe em relação aos detectores, e a qualidade de imagem que continuava ruim com necessidade de grandes compensações dos artefatos. Porém, ainda assim, somente de maneira precária se conseguia fazer estudos de abdome e tórax. Nos aparelhos mais lentos era impossível manter a apnéia durante o corte, limitando o estudo ao SNC. Esta tecnologia está com seu uso proibido no mercado tendo em vista usar taxas de doses não compatíveis com os níveis permissíveis. Im a g e n s : In te rn e t Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 9 3ª Geração: A terceira geração de tomógrafos foi desenvolvida em 1974, pela empresa Artronix, mas só foi colocada em prática em 1975 pela General Elétric (GE) e em 1977 a Philips introduziu o conceito de “geometria enlargement” ou seja geometria distendida ou alargada que deu origem as técnicas de alta resolução dos aparelhos subsequentes. O scanner de terceira geração inclui um banco de até 960 detectores em oposição ao tubo de raios X, que rodam em conjunto ao redor do paciente em um ciclo de 360° completo para criar um corte de dados de tecidos. O paciente e a mesa são então movimentados através da abertura do Gantry, e o tubo e os detectores rodam um ciclo de 360° completo na direção oposta para criar um segundo corte de dados de tecidos. Os tempos de varredura foram novamente reduzidos significativamente. Além disso, varreduras de 1 segundo são utilizadas para a maioria dos modernos scanners de terceira geração. Uma abertura maior do Gantry permite a varredura de todo o corpo, que não era possível com os scanners antigos. A partir desta geração os exames tomográficos do tórax e do abdome são possíveis tendo em vista a diminuição dos tempos de varredura e avanços consideráveis no processo de reconstrução matemática da imagem. O tempo de processamento das imagens pós-varredura também foi reduzido para algo em torno de 01 e 04 segundos por corte. A engenharia de construção dos equipamentos da terceira geração é a mais utilizada atualmente tendo em vista a relação custo/beneficio. I m a g e n s : In te rn e t Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 10 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO DO CONTEÚDO 1. Como a comunidade científica mediu a evolução da tomografia computadorizada e como cada fase passou a ser? 2. Por que o feixe de raios usados nos tomógrafos da 1ª geração é chamado de “feixe em lápis”? 3. Qual o tempo necessário para obter um corte tomográfico utilizando-se um tomógrafo da 1ª geração 4. Quantos detectores eram usados nos tomógrafos da 2ª geração e como eram dispostos no Gantry? 5. Se o tempo de varredura dos tomógrafos da 2ª geração reduziu para valores entre 10 e 90 segundos, porque eles ainda eram considerados lentos? 6. Qual o ano do surgimento dos tomógrafos de 2ª geração? 7. Qual a principal característica dos tomógrafos de 3ª geração? 8. A partir de que geração de computadores foi possível o exame do tórax e do abdome, e por quê? RESPOSTAS 1. – A evolução da tomografia foi medida pelo avanço dos scanners e cada fase foi chamada de geração. 2. – O feixe de raios usados nos tomógrafos da 1ª geração é chamado de “feixe em lápis”, tendo em vista a grande colimação o deixar semelhante a um lápis. 3. – O tempo necessário para obter um corte tomográfico utilizando-se um tomógrafo da 1ª geração era de aproximadamente 05 minutos 4. – Os tomógrafos da 2ª geração usavam 30 detectores com movimento solidário ao tubo e dispostos em uma reta. 5. – Embora o tempo de varredura na 2ª geração tenha sido reduzido, o tempo de processamento aumentou consideravelmente tendo em vista que os novos algoritmos de reconstrução ter de levar em conta a inclinação do feixe em relação aos detectores, e a qualidade de imagem que continuava ruim com necessidade de grandes compensações dos artefatos. 6. – A 2ª geração de tomógrafos surgiu no ano de 1974. 7. – A principal característica dos tomógrafos de 3ª geração foi a presença de até 1000 detectores e giro de 360° do tubo ao redor do paciente. 8. – O exame tomográfico do tórax e do abdome com boa qualidade diagnóstica só foi possível a partir da 3ª geração devido a uma maior abertura do Gantry e melhores algoritmos de reconstrução. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 11 4ª Geração: Os scanners de quarta geração se desenvolveram durante a década de 1980 e possuem um anel fixo de até 4800 detectores, que circundam completamente o paciente em um círculo completo dentro do Gantry. Um tubo de raios X único roda através de um arcode 360° durante a coleta de dados. Através de todo o movimento rotatório contínuo, pequenas rajadas de radiação são fornecidas por um tubo de raios X pulsado com ânodo rotatório com feixes em leque que fornece tempos de varredura menores, reduzindo o tempo de exame para 1 minuto num exame de cortes múltiplos (semelhante a um scanner de terceira geração). Em todo equipamento de TC, o chamado corte circular é realizado com o paciente parado, deitado na mesa de exame. Terminado o corte, o paciente é deslocado e o corte seguinte é realizado. Rotineiramente o plano de estudo é axial, podendo ser feito corte coronal nas extremidades e no crânio. A espessura do corte é dada pela abertura do colimador e varia de 01 mm (ouvido, sela túrcica, etc.) a 10 mm (abdome, cérebro, etc.). Espessuras intermediárias são usadas em seios da face, órbita, fossa posterior, coluna, adrenais, etc. O deslocamento da mesa determinará se vai ocorrer intervalo entre os cortes, superposição ou nenhum dos dois. Assim se usarmos cortes de 10 mm e deslocarmos o paciente 10 mm, os cortes serão contíguos. Se cortarmos com 10 mm e deslocarmos 15 mm haverá intervalo de 05 mm entre os cortes. Se cortarmos com 05 mm e deslocarmos 03 mm teremos superposição. A rotina são os cortes contíguos, mas usamos intervalos nos longos exames de triagem de neoplasia, com estudo combinado de tórax e abdome, por exemplo. A superposição é usada quando precisamos de alto detalhe em reconstruções nos planos sagital ou coronal, por exemplo. Antes de iniciar os cortes, se faz uma radiografia digital, na qual se planeja o estudo. São traçadas linhas na topografia de cada corte, servindo estas como base. Im a g e n s : In te rn e t Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 12 Evolução da 4ª Geração (Às vezes erroneamente chamada de 5ª geração): Anteriormente o movimento do tubo de raios X era restrito por cabos de alta tensão fixados, e limitado a uma rotação de 360° em uma direção compreendendo um corte, seguida por outra rotação de 360° na direção oposta, criando um segundo corte com o paciente movendo um incremento entre os cortes (incremento de mesa). Os equipamentos eram obrigados, pelos cabos utilizados na transmissão de energia elétrica, a fazer um movimento de ida e voltar ao ponto de partida antes de fazer outro movimento de ida. O grande progresso que ocorreu entre a segunda e a terceira geração de tomografia foi a passagem do movimento linear para o giro de 360º. Agora, outro progresso importante ocorreu: a passagem do giro de 360º para o giro contínuo. Como vimos, anteriormente, na terceira geração houve o desenvolvimento de anéis de deslizamento para substituir os cabos de raios X de alta tensão. Permitindo a rotação contínua do tubo. Durante os primeiros anos da década de 1990, um novo tipo de scanner foi desenvolvido, chamado scanner de TC por volume. Com esse sistema, o paciente é movido de forma contínua através da abertura durante o movimento circular de 360° do tubo de raios X e dos detectores, criando um tipo de obtenção de dados helicoidal ou “em mola espiral”. I m a g e n s : In te rn e t Im a g e n s : In te rn e t Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 13 Dessa forma, um volume de tecido é examinado e dados são coletados, em vez de cortes individuais como em outros sistemas. (Helicoidal e espiral são termos específicos de fabricantes para scanners do tipo de volume.) Nesta técnica a ampola gira e emite RX ao mesmo tempo em que a mesa é deslocada, sendo a imagem obtida a partir de uma espiral ao invés de um círculo. Continuamos a fotografar uma fatia circular. O que ocorre é que o computador interpola parte da imagem de uma espiral com parte da seguinte, formando uma imagem como a do corte circular. Fator Pitch: Com a tomografia helicoidal é introduzido um novo parâmetro: o “Pitch” que é a razão entre o deslocamento da mesa pela espessura do corte (largura do colimador). Nas aquisições das imagens helicoidais com pitch de 1 (1:1), observamos que a mesa se desloca na mesma proporção da espessura do corte em cada revolução. Assim, se os cortes forem de 10 mm, para cada imagem a mesa de deslocará 10 mm. Se alterarmos a relação do pitch para 2:1, a mesa se deslocará numa distância equivalente ao dobro da espessura do corte por resolução. Nessas circunstâncias podemos concluir que o tempo necessário para a aquisição de 20 imagens será de 10 segundos. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 14 O que muda então com a técnica espiral? Primeiro existe um ganho em velocidade. Segundo, existe um ganho ao se realizar uma série de cortes durante uma apnéia, pois, não havendo movimento respiratório a reconstrução é muito melhor. Imagine a reconstrução sagital ou coronal como uma pilha de moedas (os cortes axiais) que podemos “cortar” de cima para baixo. Na técnica helicoidal não existe desalinhamento entre os cortes, provocados pelas pausas respiratórias. Assim as reconstruções são muito melhores, em especial a dos vasos. Tecnologia Helicoidal Multislice ou multicorte Depois da introdução da tecnologia de tomografia espiral na prática clínica em 1998- 1999, as vantagens de ser capaz de varrer áreas maiores de anatomia em uma única apneia rapidamente se tornaram evidentes (Mori, 1989; Kalender et al.,1990). Entretanto, em razão da limitada largura de detector disponível nos aparelhos de TC helicoidal convencionais, tinha que ser usada uma espessura de corte de 5-10 mm, resultando em imagens reconstruídas multiplanares com resolução muito pior, em comparação com imagens axiais. A solução foi configurações de multidetectores consistindo em várias fileiras ao longo do eixo longitudinal do paciente, melhorando dramaticamente a resolução espacial com o benefício adicional de tempos mais curtos de varredura (Kopka et al,2002; Baum et al, 2000). Uma vez que o ângulo do cone de raios X é proporcional ao tamanho do detector, um aumento adicional na largura do detector foi durante muito tempo considerado quase impossível em decorrência das limitações de hardware e dos algoritmos de reconstrução. O scanner de TC de 320 fileiras de detectores (sistema de TC de volume dinâmico), introduzido para aplicação clínica em 2007, tem uma largura de detector de 16 cm, resultando em um ângulo de cone de 15,2°, contra um ângulo de 3,05° presente nos scanners de 64 fileiras de detectores. Isto oferece novas opções de estudo por imagens para uma variedade de órgãos. Im a g e n s : In te rn e t Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 15 Resumindo: Single Slice (SDCT): nome dado a tecnologia do arco-detector com apenas uma fileira de detectores, fazendo a aquisição de dados de apenas um corte por volta completa do tubo em volta do paciente. Multi Slice (MDCT): nome dado a tecnologia do arco detector com mais de uma fileira de detectores, fazendo a aquisição de dados de mais de um corte simultaneamente por volta completa do tubo em torno do paciente. Imagens: http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 16 5ª geração (Sistema de canhão de elétrons) Este modelo de tomógrafo é o mais moderno que existe e utiliza-se de um conceito diferente na geração de raios X. Conhecido como Electronic Beam Computed Tomography – EBCT (Tomografia Computadorizada por Canhão de Elétrons), este tipo de aparelho se destaca por não possuir tubo de raios X ou ampola. São capazes de obter imagens do coração praticamente sem movimento,pois conseguem adquirir imagens em 50 milissegundos minimizando assim artefatos de movimento, inerentes às imagens cardíacas. Imagens: http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br A geração do feixe de fótons é realizada ao ar livre, sem confinamento, a partir de um canhão de elétrons, que faz às vezes do cátodo. Os elétrons são acelerados pelo canhão e desviados por um conjunto de bobinas ao longo do trajeto em direção ao alvo. O alvo, ou o ânodo, a ser atingido é um dos vários anéis de tungstênio que circundam o paciente na metade inferior do equipamento (parte inferior da mesa). Quando os elétrons atingem o alvo com energia suficiente ocorre o fenômeno de geração de raios X pela transferência de energia dos elétrons para o átomo de tungstênio. Este fenômeno é idêntico àquele que ocorre dentro de uma ampola comum de raios X. Os anéis são desenhados para que as "pistas anódicas" neles contidas produzam um feixe de fótons com direção conhecida e precisa. A direção do feixe é a dos sensores de raios X, que estão posicionados diametralmente opostos aos anéis-alvo. No caminho entre os anéis e os sensores, o feixe de fótons interage com o paciente que está sobre a mesa. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 17 Imagens: Internet A – Canhão de elétrons: permite até 640 mA de potência de raios X. B – Feixe de elétrons: pode ser gerado com tempos da ordem de milissegundos (ms). C – Sistema de refrigeração: retira todo o calor gerado nos anéis, permitindo longos tempos de exames. D – Sistema de aquisição de dados: permite uma aquisição contínua de dados. E – Anéis alvos: construído de alvos múltiplos na forma de semi anéis, permitindo cortes simples e cortes múltiplos. F – Mesa de exames: com movimentos precisos e rápidos permitindo a varredura de volumes. Principais vantagens do aparelho de TC de quinta geração: A vantagem deste tipo de tecnologia está principalmente no fato de não existirem partes móveis, o que sempre é um fator de limitação na velocidade de geração de imagens nos tomógrafos giratórios. Todo o processo de geração do feixe de raios X é estacionário e está incorporado à arquitetura do aparelho. Além disso, há uma grande melhora na dissipação de calor gerado pela produção de raios X, já que a "pista anódica" possui área muito maior e fica um tempo muito menor recebendo o impacto dos elétrons acelerados. C300 EBT Imatron Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 18 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO DO CONTEÚDO 1. Qual a foi principal evolução tecnológica apresentada pela 4ª geração de scanners de TC? 2. Com a tomografia helicoidal é introduzido um novo parâmetro: o “Pitch” defina-o: 3. O que significa Single Slice (SDCT)? 4. O que significa Multi Slice (MDCT)? 5. Cite duas características dos equipamentos de 5ª geração que os diferenciam tanto dos anteriores: 6. Cite duas vantagens apresentadas pelos scanners de 5ª geração: RESPOSTAS 1. – A principal evolução tecnológica apresentada pela 4ª geração de scanners de TC foi a aquisição de dados em forma helicoidal ou em espiral obtida através do movimento continuo da mesa durante a emissão da radiação, com isto temos o exame em volumes. 2. – O “Pitch” é a razão entre o deslocamento da mesa pela espessura do corte (largura do colimador). 3. – Single Slice (SDCT) é o nome dado a tecnologia do arco-detector com apenas uma fileira de detectores. 4. – Multi Slice (MDCT) é o nome dado a tecnologia do arco detector com mais de uma fileira de detectores. 5. – As duas principais características dos equipamentos de 5ª geração que os diferenciam tanto dos anteriores é o fato de não possuir partes móveis em sua arquitetura e dispensar o uso de tubos na produção dos raios X. 6. – Maior rapidez na obtenção das imagens consequência de não possuir partes móveis. – Melhor dissipação do calor gerado pela produção de raios X, já que a "pista anódica" possui área muito maior. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 19 TOMÓGRAFOS MÓVEIS OU TRANSPORTÁVEIS A Philips comercializa desde 1998 o Tomoscan M, um tomógrafo móvel, dividido em três partes: Gantry, mesa de acomodação do paciente e console de comando, todas construídas sobre rodas, o que permite o seu transporte para qualquer dependência do hospital ou clínica. O Gantry pesa 450 Kg, a mesa de acomodação do paciente pesa 135 Kg. E suas dimensões permitem passar por portas de 90 cm de largura, podendo ser transportado em elevadores. Possui um sistema elétrico que funciona com 04 baterias recarregáveis em uma tomada de 220 V. O Tomoscan M fornece imagens que auxiliam no transoperatório, sendo muito usado em ressecções de tumores cerebrais, ou em procedimentos de hemodinâmica. Paciente operado sobre a mesa do tomógrafo em Viena, Baterias sendo carregadas e paciente sendo atendido no apartamento. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 20 Pronto atendimento do Centro Médico da Universidade de Maryland (EUA) A empresa NeuroLógica lançou no mercado em 2011 o BodyTom, um tomógrafo móvel multislice de 32 canais ou fileiras de detectores, com abertura de gantry de 85 cm. Também dividido em três partes construídas sobre rodas e alimentado com baterias recarregáveis com autonomia de até 12 horas. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 21 SUBSISTEMAS DOS APARELHOS DE TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA Um aparelho de tomografia computadorizada pode ser subdividido em quatro subsistemas principais: I – O subsistema eletroeletrônico II – O subsistema mecânico III – O subsistema gerador de raios X IV – O subsistema de informática Subsistema eletroeletrônico Composto pelo bloco de alimentação do aparelho e dispositivos de controle de movimentação, como os motores da mesa, do Gantry, do arco detector, os detectores, as fontes de alimentação etc. Subsistema mecânico Composto pela estrutura externa do aparelho, os dispositivos pneumáticos, as engrenagens de movimentações, os dispositivos de troca de calor etc. Subsistema gerador de raios X É responsável pela geração do feixe de raios X, com tubo de raios X específico de alta potência, com sistema de refrigeração específico. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 22 Subsistema de informática Responsável pelo controle automático do processo, a aquisição dos dados, a geração e armazenamento e impressão das imagens. Estes subsistemas estão distribuídos nas diversos componentes que compõem o aparelho e são instalados em três módulos separados: Design de dois equipamentos de TC (CT Gantries) em 1975 e 2005 (Philips Medical). Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 23 O Gantry Trata-se da estrutura principal do equipamento de tomografia, pois em seu interior encontram-se instalados: o tubo gerador do feixe de raios X, os detectores de radiação responsáveis pela captação da radiação que ultrapassa o objeto, os colimadores de feixe, conversores analógico digitais, fontes e componentes mecânicos necessários para as movimentações de varredura que possibilitam a aquisição de dados. Na parte externa, localizam-se os comandos para movimentar a mesa e inclinar o próprio gantry em aplicações específicas, além do sistema laser para orientar o correto posicionamento do paciente em relação ao isocentro do equipamento no plano x-y (axial), plano x-z (coronal) e plano y-z (sagital). Imagem:http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/ Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 24 O Gantry possui uma abertura circular que vara de 60 cm a 85 cm na qual o paciente, após devidamente acomodado na mesa, é introduzido e posicionado em relação à linha de passagem do feixe de raios X emitido pelo tubo. Existe ainda um sistema de megafonia que permite ao operador da aquisição de imagens, instruir o paciente durante o exame e ou comunicar-se com ele, se necessário. 85 cm Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 25 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO DO CONTEÚDO 1. Qual a principal vantagem de um tomógrafo móvel ou transportável? 2. Em que ano foi lançado o primeiro TC móvel? 3. Quais são os quatro subsistemas principais de um TC? 4. Estes subsistemas estão distribuídos nas diversos componentes que compõem o aparelho e são instalados em três módulos, quais são estes módulos? 5. Qual é a estrutura principal do equipamento de tomografia, que contem em seu interior instalado: o tubo gerador do feixe de raios X, os detectores de radiação responsáveis pela captação da radiação que ultrapassa o objeto, os colimadores de feixe, conversores analógico digitais, fontes e componentes mecânicos necessários para as movimentações de varredura que possibilitam a aquisição de dados? RESPOSTAS 1. – A principal vantagem de um tomógrafo móvel ou transportável é a possibilidade de realizarmos a tomografia no transoperatório, em pronto atendimento trauma ortopédico e no próprio apartamento do paciente. 2. – O primeiro TC móvel foi comercializado em 1998 pela Philips, o Tomoscam M. 3. I – O subsistema eletroeletrônico II – O subsistema mecânico III – O subsistema gerador de raios X IV – O subsistema de informática 4. – O Gantry – A mesa de acomodação do paciente – A sala ou console de comando 5. – A estrutura principal do equipamento de tomografia é o Gantry ou portal. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 26 GERADORES OU TRANSFORMADORES Os primeiros equipamentos de tomografia operavam com geradores trifásicos de baixa frequência (60 Hz) que se conectavam ao tubo de raios X por meio de longos cabos de alta tensão (Figura a). Esses cabos impediam que o tubo girasse continuamente. (sistemas não helicoidais). Os circuitos atuais são de alta frequência (3000 Hz) e funcionam transformando a baixa tensão de entrada da rede elétrica em alta tensão que alimenta o tubo de raios X para produção da radiação. Por serem pequenos, todos os circuitos que compõem o gerador ficam dentro do gantry e giram ao redor do paciente (Figura b). Nestes geradores, aplica-se a tecnologia dos anéis deslizantes (slip rings) que permitem a rotação contínua do tubo. O tubo gerador do feixe de raios X O funcionamento de um tubo de raios X utilizado na tomografia computadorizada segue os mesmos princípios de um tubo da radiologia convencional (figura abaixo). Ele é composto pelo catodo e anodo inseridos em um invólucro de vidro a vácuo. Imagens: http://www.canalciencia.ibict.br/ Devido às necessidades da tomografia helicoidal e de multidetectores, que permitem a aquisição de imagem de grandes extensões do corpo de forma contínua por tempos de até 60 s de irradiação com altas correntes, estes tubos necessitam de uma Os tubos dos aparelhos de raios X permanecem estáticos durante a geração do feixe, já nos aparelhos de TC o tubo está em movimento circular no interior do Gantry durante seu funcionamento. http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/index.php/radiologia-convencional/tecnologia-e-funcionamento-dos-equipamentosrx/geradores#tipos-de-geradores http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/index.php/radiologia-convencional/tecnologia-e-funcionamento-dos-equipamentosrx/tubo-de-raios-x Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 27 Os tubos convencionais de vidro (borosilicatados), que garantiam o bom isolamento térmico e elétrico, deram lugar a tubos com revestimento metálicos e isolantes cerâmicos entre o anodo e catodo. Com isso, anodos mais espessos e maiores - diâmetro de 200 mm comparados aos 120 mm dos anodos convencionais - foram construídos, melhorando a relação de troca de calor. Outra inovação foi a utilização de novos materiais para o anodo, a antiga composição possuía um base de titânio, zircônio e molibdênio, com uma pista de ponto focal contendo 10% de rênio e 90% de tungstênio. Porém, todo este conjunto era muito pesado e foi substituído por uma base de grafite, que tem uma capacidade dez vezes maior que o tungstênio para dissipar o calor e por ser mais leve, pode ser utilizado na tomografia helicoidal, a pista do ponto focal permaneceu a mesma. Por trabalharem continuamente por um tempo muito maior, os tubos de raios X dos aparelhos de TC geram e acumulam muito mais calor, necessitando de um sistema de refrigeração bem desenvolvido que utiliza líquido refrigerante com circulação forçada, além de um sistema de radiador para a transferência do calor retirado pelo líquido refrigerante do tubo para o meio externo. Os tubos de raios X para TC apresentam anodos giratórios com rotação acima de 10.000 RPM para auxiliar na dissipação de calor. Em virtude do aumento da velocidade de circulação do tubo no interior do gantry, visando diminuir o tempo de aquisição de dados, ouve necessidade de aumentar a intensidade do feixe de raios X, tendo como consequência um aumento na potência dos tubos. Este aumento de potência implica uma geração de maior número de fótons X por unidade de tempo, ou seja, um aumento no fluxo de fótons e, para que isso ocorresse, foi preciso aumentar a quantidade de elétrons que atinge o anodo giratório em um mesmo período de tempo. Enfim o aumento de potência implica numa maior geração de calor no prato do anodo, tornando-se necessário um sistema de troca de calor mais eficiente. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 28 A capacidade térmica de um tubo de raios X para tomografia é da ordem de 08 MHU (Mega Heat Units, Mega unidades de calor) e a taxa de dissipação é de 1 MHU/min. Mega (M) é um prefixo do Sistema internacional de unidades que indica que a unidade padrão foi multiplicada por um milhão. A vida útil de um tubo com essa tecnologia pode variar de 10 mil a 40 mil horas, dependendo dos cuidados com sua utilização, enquanto os tubos convencionais duram aproximadamente mil horas. Tubos Picker: Tubos General Eletric (GE) Tubos Philips Tubo Shimadzu Tubo Siemens http://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_internacional_de_unidades Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 29 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO DO CONTEÚDO 1. Cite três características dos circuitos geradores de energia para os novos aparelhos de TC: 2. Devido às necessidades da tomografia helicoidal e de multidetectores, que permitem a aquisição de imagem de grandes extensões do corpo de forma contínua por tempos de até 60 s de irradiação com altas correntes, qual deve ser a principal qualidade de um tubo gerador de raios X de um TC? 3. Diferencie os tubos de raios X utilizados nos aparelhos de TC em relação àqueles utilizados em aparelhos convencionais de raios X: 4. Caracterize o sistema de refrigeração dos tubos de aparelhos de TC: 5. Quais as consequências técnicas a serem consideradas em virtude do tubo de um aparelho de TC girar em torno do paciente num movimento contínuo e rápido? RESPOSTAS 1. – Os circuitos atuais são de alta frequência (3000 Hz) e funcionam transformando a baixatensão de entrada da rede elétrica em alta tensão que alimenta o tubo de raios X. – Por serem pequenos, todos os circuitos que compõem o gerador ficam dentro do gantry e giram ao redor do paciente. – Nestes geradores, aplica-se a tecnologia dos anéis deslizantes (slip rings) que permitem a rotação contínua do tubo. 2. – Possuir uma capacidade térmica maior, tanto no armazenamento, quanto na dispersão do calor produzido no processo de geração dos raios X. 3. – Os tubos dos aparelhos de raios X permanecem estáticos durante a geração do feixe, já nos aparelhos de TC o tubo está em movimento circular no interior do Gantry durante seu funcionamento. – Os anodos dos aparelhos de TC são mais espessos e maiores - diâmetro de 200 mm comparados aos 120 mm dos anodos convencionais. – Os aparelhos convencionais possuem uma base de titânio, zircônio e molibdênio, com uma pista de ponto focal contendo 10% de rênio e 90% de tungstênio, já os tubos dos aparelhos de TC tem uma base de grafite. 4. – O sistema de refrigeração dos tubos dos aparelhos de TC utiliza líquido refrigerante com circulação forçada, além de um sistema de radiador para a transferência do calor retirado pelo líquido refrigerante do tubo para o meio externo. 5. – Em virtude do aumento da velocidade de circulação do tubo no interior do gantry, visando diminuir o tempo de aquisição de dados, ouve necessidade de aumentar a intensidade do feixe de raios X, tendo como consequência um aumento na potência dos tubos. Este aumento de potência implica uma geração de maior número de fótons X por unidade de tempo, ou seja, um aumento no fluxo de fótons e, para que isso ocorresse, foi preciso aumentar a quantidade de elétrons que atinge o anodo giratório em um mesmo período de tempo, aumentando a produção de calor. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 30 FILTROS Assim como em radiologia convencional, o feixe de raios X na tomografia é policromático ou poli energético, isto é, a radiação emitida pelo tubo é composta por fótons (pacotes de energias) de várias energias. O significado disto é o seguinte: considere um sistema que tenha sido acionado com 120 kV de tensão, isto produzirá fótons com energias entre 0 e 120 keV em uma distribuição contínua da radiação (radiação de freamento - bremsstralung). Para garantir que as imagens sejam reconstruídas de forma adequada, é necessário “uniformizar” os fótons provenientes do feixe e que interceptarão o paciente e depois atingirão os detectores para formação da imagem. Assim, os fabricantes utilizam um filtro com formato geométrico semelhante a uma gravata borboleta (bow tie filter) posicionado entre o tubo e o paciente. A geometria deste filtro consiste em ser mais espesso nas extremidades que na região central para poder compensar o formato elíptico o corpo humano. Imagem: http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/ Com isso, as regiões centrais do corpo, que são mais espessas, recebem uma quantidade maior de radiação que as regiões periféricas (mais finas) e o fluxo de radiação que atingirá os detectores será mais uniforme. Como os filtros alteram os fótons que compõem o feixe de radiação X, um dos resultados observados é tornar este feixe mais penetrante, isto é, capaz de atravessar espessuras maiores ou com de maior densidade do corpo do paciente. O termo adotado para este efeito é endurecimento do feixe. Cabe lembrar que isto favorece o paciente, pois reduz a dose de radiação eliminando os fótons de baixa energia que seriam absorvidos por ele antes de atingir os detectores. Porém, verificou-se nas primeiras gerações de equipamentos, que estes filtros causavam artefatos provenientes do endurecimento do feixe, ou seja, o sistema detector não conseguia responder adequadamente a esse efeito na varredura de objetos circulares. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 31 Atualmente, os equipamentos de tomografia possuem recursos em seus softwares de reconstrução das imagens que minimizam tal artefato. COLIMADORES Devido à característica de propagação difusa do feixe de raios X e à necessidade de utilizar um feixe de espessura muito delgada é que existem dois sistemas de colimação do feixe: Pré-paciente ou pré-colimador, fica posicionado entre o tubo de raios X e o paciente e define a espessura do feixe emitido pelo tubo de raios X, tem a mesma função do colimador da radiologia convencional, ou seja, reduzir a dose no paciente e melhorar a qualidade da imagem. Pós-paciente, pós-colimador ou pré-detector, fica posicionado entre o paciente e os detectores, com a finalidade de minimizar a radiação espalhada pelo paciente permitindo que o feixe primário que ultrapassa o paciente atinja os detectores. Desta maneira grande parte da radiação secundária é impedida de atingir os detectores, minimizando ruídos e melhorando a qualidade da imagem. A abertura do Gantry O tamanho da abertura do gantry influencia significativamente as características do tubo de raios X. Quanto maior a abertura do gantry, maior a distância entre o foco do feixe de raios X e os arcos detectores. Imagem: Mourão, Arnaldo Prata, Tomografia Computadorizada, SP, Ed Difusão, 2007. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 32 Como a quantidade de radiação que deve chegar aos detectores, para ser convertida em informação, deve ser a mesma, independente da distância entre o foco do feixe e o arco de detectores, e como a densidade de fótons do feixe diminui com a distância do foco de forma quadrática, os feixes para gantry com maiores aberturas requerem a geração de feixes de raios X mais intensos. Um feixe que apresente maior intensidade implica um tubo gerador de raios X que demanda maior potência elétrica da rede de alimentação. Consequentemente, este tubo gera uma maior quantidade de calor no prato do anodo durante o processo de geração do feixe de raios X. Esta maior quantidade de calor implicará a utilização de um sistema de refrigeração mais eficiente para que o processo ocorra sem superaquecimento. Outro fator importante é que, se o feixe de raios X inicial é mais intenso, depositará maior quantidade de energia no paciente. Imagens: Siemens Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 33 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO DO CONTEÚDO 1. Como é feita a “uniformização” dos fótons provenientes do feixe e que interceptarão o paciente e depois atingirão os detectores para formação da imagem? 2. Qual a principal vantagem deste formato do filtro em forma de borboleta? 3. Por que os aparelhos de TC usam dois colimadores? 4. Quais são estes dois colimadores? 5. Por que o gantry de abertura maior demanda um tubo de raios X de maior potência? RESPOSTAS 1. – A “uniformização” dos fótons provenientes do feixe e que interceptarão o paciente e depois atingirão os detectores para formação da imagem é feita com o uso de filtros no formato de borboleta. 2. – Por ser mais espesso nas extremidades que na região central o filtro compensa o formato elíptico o corpo humano, permitindo que as regiões centrais do corpo, que são mais espessas, recebem uma quantidade maior de radiação que as regiões periféricas (mais finas). 3. – Os aparelhos de TC usam dois colimadores devido a característica de propagação difusa do feixe de raios X e à necessidade de utilizar um feixe de espessura muito delgada. 4. – Pré-paciente ou pré-colimador, fica posicionado entre o tubo de raios X e o paciente e define a espessura do feixe emitido pelo tubo de raios X. – Pós-paciente, pós-colimador ou pré-detector, fica posicionado entre o paciente e os detectores, com a finalidade de minimizara radiação espalhada pelo paciente. 5. – Por que a densidade de fótons do feixe diminui com a distância do foco de forma quadrática, desta forma quanto maior a abertura, maior a distância foco detector, e maior deverá ser a potência para compensar esta diminuição de densidade do feixe. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 34 DETECTORES Após interagir com o paciente, os fótons de radiação sensibilizarão os detectores no equipamento de tomografia e serão quantificados e processados por um sistema eletrônico associado a estes detectores. Queremos apresentar algumas características importantes dos detectores e descrever alguns tipos utilizados em tomografia computadorizada. Para isso, começaremos falando algumas destas características intrínsecas: - Estabilidade: é a constância ou consistência com a qual um detector responde. Nos processos de interação da radiação com os detectores, serão necessárias calibrações frequentemente se não houver estabilidade do sistema; - Eficiência: é a capacidade que um sistema detector tem para capturar, absorver e converter os fótons de raios X em sinais elétricos; - Faixa dinâmica: descreve a razão entre o maior e o menor sinal capaz de ser medido pelo sistema detector, por exemplo, em tomografia esta razão é de 1 milhão para 1, o que significa que estes detectores são capazes de diferenciar sinais de 1 mA e de 1 nA; - Tempo de resposta: refere-se à rapidez com a qual o detector consegue diferenciar dois eventos (duas interações) da radiação de forma distinta, isto é perceber uma interação, quantificá-la e se recuperar para um novo processo. Esses tempos são necessariamente muito curtos (milissegundos) para evitar problemas de emissão pós-luminescência e empilhamento. São dois os tipos de detectores associados aos equipamentos de tomografia computadorizada: detectores a gás e detectores cintiladores. O primeiro tipo foi utilizado na terceira geração dos equipamentos de tomografia, mas atualmente não são mais encontrados. Resumidamente, os detectores a gás convertem a radiação incidente diretamente em sinais elétricos, enquanto que os cintiladores convertem a radiação em luz e depois esta luz é convertida em sinal elétrico. Imagens: http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/ http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/images/fisicatomo/fig19-1.png http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/images/fisicatomo/fig19-1.png Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 35 Conhecendo um pouco mais sobre os tipos de detectores: - Detectores a gás: Utilizados na 3a geração de equipamentos de tomografia, compostos por câmaras individuais, preenchidas com gás xenônio, altamente pressurizado (30 atmosferas). Sua configuração básica pode ser observada na figura, consistindo de câmaras de ionização separadas por finas placas de tungstênio, que funcionavam com placas coletoras dos íons gerados no processo de interação da radiação com os átomo de xenônio da cavidade. Uma tensão de polarização correta precisava ser aplicada ao conjunto detector para garantir que as placas coletassem os elétrons (e-) e íons positivos de xenônio (Xe+). Geralmente, esta tensão era mantida em 500 V, de forma que se minimiza a possibilidade de recombinação destes pares de íons, garantido que a quantidade de ionização fosse linearmente proporcional à quantidade de energia absorvida pelos fótons de raios X. Uma das maneiras de se avaliar o desempenho de um detector é a verificação de quantos fótons de raios X incidentes são atenuados ou detectados pelo conjunto de detectores. Este parâmetro é chamado de Eficiência Quântica Detectável (do inglês: Detective Quantum Efficiency). Sob este aspecto, os detectores a gás apresentavam uma baixa eficiência devido à baixa densidade do gás xenônio - alguns fótons de raios X passavam pelo detector sem interagir com ele e, portanto, não eram contados. Assim, constatou-se que uma eficiência de apenas 50 % a 60 % neste tipo de detector, isto é, apenas metade dos fótons que atingiam o conjunto detector interagia por meio da ionização do gás no interior da cavidade. Funcionamento de um detector a gás ilustrando antes e depois da irradiação: Imagens: http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/ http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/images/fisicatomo/fig20.png http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/images/fisicatomo/fig20.png Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 36 - Detectores cintiladores: A configuração de um sistema deste tipo consiste em um material cintilador como o tungstato de cádmio (CdWO4) coberto por um material refletor e acoplado a fotodiodos. Ao atingirem o material cintilador, os fótons de raios X são convertidos em fótons de luz por meio de interações fotoelétricas e podem ocorrer dois fenômenos que precisam ser entendidos: emissão primária (devido ao decaimento intrínseco do emissor) e a emissão pós- luminescência, o segundo processo compete com a cintilação e diminui a eficiência de detecção. Assim, ao longo do desenvolvimento dos equipamentos de tomografia, vários materiais foram estudados com a finalidade de se encontrar um tipo de cintilador em que tais efeitos não fossem significativos e atendessem propriedades relacionadas à qualidade de imagem que serão explicadas posteriormente. Outro item importante no processo de detecção deste sistema é o material refletor. Seu papel é o de direcionar os fótons de luz, que foram gerados em todas as direções na interação da radiação com o material cintilador, para o fotodiodo, porém, como ocorrerão várias reflexões e absorções no cintilador, apenas uma parte destes fótons de luz será utilizada na produção dos sinais elétricos. Analisando a Eficiência Quântica Detectável (do inglês: detective quantum efficiency - DQE) dos detectores cintiladores encontram-se níveis entre 98 % e 99,5 %. Funcionamento de um detector cintilador: Imagem: http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/ http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/images/fisicatomo/fig21.png http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/images/fisicatomo/fig21.png Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 37 Para facilitar a compreensão relativa à eficiência destes tipos de detectores, veja a figura que ilustra a diferença de Eficiência Quântica Detectável entre ambos. Vamos dizer que temos 10 fótons de radiação incidindo sobre ambos os tipos de detectores. Na figura a, o detector do tipo cintilador será capaz de detectar, pelo menos, 90 % dos fótons incidentes e na figura b, o detector a gás apresentará uma eficiência de detecção de apenas 50%. Comparação da eficiência de detecção entre detectores cintiladores e detectores a gás: Resumindo: Os detectores de radiação são responsáveis pela captação da radiação que ultrapassa o objeto, transformando esta informação em sinal elétrico que, após digitalizado, pode ser reconhecido pelo computador. São de dois tipos: os detectores de câmara de ionização que utilizam gás inerte pressurizado, como o xenônio, e os detectores de estado sólido. Imagem: http://www.foroswebgratis.com/tema-casos_de_tomografia_computarizada. Armação metálica que Contém as fileiras de detectores http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/images/fisicatomo/fig22.png http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/images/fisicatomo/fig22.png Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 38 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO DO CONTEÚDO 1. Qual é a função dos detectores em um aparelho de TC? 2. Quais os tipos de detectores utilizados em TC? 3. Caracterizeos detectores á gás ou de câmara de ionização: 4. Caracterize os detectores sólidos ou cintiladores? 5. Qual a principal diferença na forma de captar a interação da radiação com a matéria entre os dois tipos de detectores? RESPOSTAS 1. – A função dos detectores em um aparelho de TC é a de captar a radiação que ultrapassa o objeto, transformando essa informação em um sinal elétrico que será digitalizado e reconhecido pelo computador. 2. – São dois os tipos de detectores utilizados em TC: os detectores de câmara de ionização ou a gás e os detectores de estado sólido ou cintiladores. 3. – Utilizados na 3a geração de equipamentos de tomografia, compostos por câmaras individuais, preenchidas com gás xenônio, altamente pressurizado (30 atmosferas). A radiação que atinge o gás gera sua ionização, esta ionização gera um pulso de corrente captado pelos detectores. Não se usa mais atualmente este tipo de detector. 4. – Os detectores de estado sólido ou cintiladores são construídos em um conjunto cintilador-detector. Ao atingirem o material cintilador, os fótons de raios X são convertidos em fótons de luz por meio de interações fotoelétricas estes fótons de luz serão captados pelos detectores. 5. – A principal diferença entre os dois tipos é que os detectores a gás convertem a radiação incidente diretamente em sinais elétricos, enquanto que os cintiladores convertem a radiação em luz e depois esta luz é convertida em sinal elétrico. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 39 CONTROLE AUTOMÁTICO DE EXPOSIÇÃO: Pensando em prover maneiras de diminuir a dose de radiação nos exames de tomografia, os fabricantes desenvolveram um sistema capaz de ajustar o valor da corrente (mA) dependendo do: Imagem: http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/ Tamanho do paciente: Para se garantir uma boa qualidade de imagem, é esperado que uma quantidade suficiente de fótons chegue ao sistema detector. Tal quantidade depende das interações dos fótons com o paciente. Portanto, espessuras maiores atenuam mais fótons que espessuras menores e assim, uma menor quantidade de fótons chegam ao detector. Com este conceito podemos concluir que um paciente pequeno pode ser irradiado com uma corrente menor que um paciente grande, consequentemente reduzindo a dose nestes pacientes. Imagem: http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/ http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/images/fisicatomo/aec2.png http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/images/fisicatomo/aec2.png http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/images/fisicatomo/fig23.png http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/images/fisicatomo/fig23.png Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 40 Tipo de material (tecido): Outro conceito diz respeito à densidade do material (tecido) que está sendo irradiado. Sabemos que o ar dentro dos pulmões é menos denso que os ossos, produzindo as imagens escuras (pouco atenuadas pelo ar) e as imagens claras (muito atenuadas nos ossos), respectivamente. Por meio do topograma (scout), o equipamento de tomografia registra a posição de cada região anatômica sob estudo associada à posição da mesa (eixo z), considerando os níveis de atenuação em cada uma delas. Durante a realização da aquisição das imagens para o exame, o equipamento diminui o valor da corrente de irradiação quando passa por regiões de menor atenuação e, consequentemente, aumenta a corrente quando se trata de tecidos mais densos. Ângulo de irradiação: Há ainda uma terceira maneira de se controlar as alterações da corrente de irradiação. Também utilizando o topograma, agora com duas direções de aquisição, uma anteroposterior (AP) e outra lateral (LAT), verifica-se a espessura do paciente em cada ângulo de irradiação. Quando o conjunto fonte-detector está na posição 0o, o equipamento irradia com menor corrente, pois os fótons precisam atravessar uma espessura menor daquele paciente, já quando está na posição 90o irradia com uma corrente maior, devido a maior espessura do paciente. Imagem: http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/ http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/images/fisicatomo/fig24.png http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/images/fisicatomo/fig24.png http://rle.dainf.ct.utfpr.edu.br/hipermidia/images/fisicatomo/fig25-1.png Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 41 A MESA DE ACOMODAÇÃO DO PACIENTE A mesa de exames de um tomógrafo é o local onde há o posicionamento do paciente de maneira correta para garantir uma captação de dados eficiente em relação à área desejada. A mesa deve ser constituída de material resistente e rígido. A resistência está relacionada à capacidade em suportar o peso do paciente. Os modelos mais modernos apresentam uma tolerância de até 320 kg. Esse limite deve sempre ser respeitado a fim de evitar a ocorrência de acidentes. Já a rigidez está relacionada ao fato da mesa apresentar a capacidade de não flexionar com a movimentação no gantry. A mesa tem a capacidade de movimentação em relação ao gantry, ou seja, é um dispositivo regulável tanto em altura quanto em profundidade. A movimentação da mesa é controlada pelo comando na parte frontal do gantry. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 42 Outra característica que o material da mesa deve ter é a baixa capacidade de atenuar o feixe de raios x. Dessa forma, não haverá distorção na reconstrução da imagem. A mesa não é escaneada em toda a sua extensão. Diante disso, o paciente deve ser posicionado de forma a facilitar a análise da região do corpo desejada. Por exemplo, caso o paciente necessita de uma tomografia nas regiões superiores do corpo, ele deve ser posicionado com a cabeça voltada para o gantry (head first), caso seja uma tomografia das regiões inferiores, o posicionamento deve ser inverso (feet first). A mesa permite a utilização de acessórios específicos e próprios para aumentar o conforto do paciente no momento do exame. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 43 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO DO CONTEÚDO 1. Para realizar o controle automático de exposição e diminuir a dose recebida pelos pacientes, quais foram os três critérios analisados? 2. Cite três características importantes da mesa de acomodação do paciente: 3. Qual a tolerância de carga máxima (peso do paciente) das mesas atuais? 4. A mesa é escaneada em toda a sua extensão? 5. Se a mesa não é escaneada em toda a sua extensão, qual dever ser o procedimento adotado pelo tecnólogo na execução do exame? RESPOSTAS 1. – O tamanho do paciente, o tipo de material irradiado e o ângulo de irradiação. 2. – A mesa deve ser constituída de material resistente e rígido. – Deve ser rígida o suficiente para não flexionar durante sua movimentação no Gantry. – Deve possuir um coeficiente de atenuação da radiação baixo, para não interferir no exame. 3. – Os modelos de tomógrafos mais modernos apresentam uma tolerância de até 320 kg. 4. – Não. 5. – Posicionar o paciente de forma a facilitar a análise da região do corpo desejada. Por exemplo, caso o paciente necessita de uma tomografia nas regiões superiores do corpo, ele deve ser posicionado com a cabeça voltada para o gantry (head first), caso seja uma tomografia das regiões inferiores, o posicionamento deve ser inverso (feet first). Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 44 A SALA OU CONSOLE DE COMANDO O console de comando é o centro operacional do sistema. Atravésdele se monitoriza o exame. A mesa de comando está constituída de dois monitores de 20 polegadas. Um teclado alfa numérico com funções específicas para “start” dos “scans”. Dispositivos para movimentos da mesa de exames e de comunicação com o paciente. Um dos monitores é responsável pela coleta dos dados do paciente e pelas funções de aquisição das imagens. Neste monitor podemos acessar os protocolos dos exames previamente gravados através do mouse junto ao teclado (espessura do corte, tempo, incremento da mesa e numero de cortes tomográficos por exame, entre outros). Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 45 No decorrer do exame é possível acessar a pagina do planejamento onde, entre muitas funções, se permite alterar qualquer parâmetro de uma imagem que ainda não tenha sido adquirida ou, apenas observar tecnicamente as imagens que já foram realizadas. O segundo monitor está destinado basicamente à visualização dos estudos e ao pós- processamento das imagens. A partir deste monitor se faz toda a documentação do exame. Após montado o filme com as imagens de interesse, um comando “print” é utilizado para a impressão do filme. Como o sistema utiliza raios X, a sala que abriga a unidade de varredura deve possuir adequada proteção radiológica. As unidades de controle e de processamento devem ser mantidas a 20°C, com umidade relativa em torno de 50 a 60 %. Imagens: http://saudebusiness365.com.br/noticias/detalhe/22324/hospital-santa-isabel-inaugura-centro-de-medicina-diagnostica Enquanto isto no Pronto Socorro: http://saudebusiness365.com.br/noticias/detalhe/22324/hospital-santa-isabel-inaugura-centro-de-medicina-diagnostica Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 46 O SISTEMA COMPUTACIONAL O sistema computacional é responsável pela geração das imagens tomográficas a partir do processamento dos sinais enviados pelos detectores de radiação. Para isso possui software específico que contém algoritmos especiais capazes de obter a imagem digitalizada apresentada no vídeo a partir dos sinais enviados pelos detectores. Esta imagem é armazenada no computador, possibilitando sua manipulação posterior. O computador precisa de dois softwares altamente sofisticados, um para o sistema operacional e outro para aplicações. O sistema operacional (frequentemente baseado no Microsoft Windows) cuida do equipamento, responsável por toda a programação do equipamento que permite inclusive testes de calibração para o eficiente funcionamento do sistema. O programa aplicativo cuida da aquisição e processamento das imagens, permitindo definir parâmetros de alimentação do tubo, posições de planos de corte, distâncias entre os eixos de cortes, etc., ou seja, é através do computador que se faz todo o controle do sistema, geração de imagens e programação dos exames. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 47 A quantidade de dados a ser trabalhada para obtenção das imagens e grande, por isto, o sistema computacional dever possuir alta velocidade de processamento. E como as imagens médicas se apresentam em grandes pacotes, o sistema deve possuir uma elevada capacidade de memória para processamento e armazenagem. Para um corte com uma matriz de 512 x 512, o computador realiza simultaneamente 262.144 cálculos matemáticos por corte. O Aquilion ONE obtém 640 cortes simultâneos em uma rotação de 0,275 segundo, abrangendo 16 centímetros em uma única rotação com fatias de 500 microns (0,5 mm). ALGORITMOS DE RECONSTRUÇÃO São algoritmos matemáticos que trabalham como espécies de filtros. Eles recebem, tratam e disponibilizam os dados adquiridos no processamento das imagens. Estes são otimizados para as diferentes partes do corpo e diferentes tipos de tecidos. A qualidade da imagem dos tecidos moles pode ser melhorada se um algoritmo adequado valorizar os dados para os tecidos menos radio absorventes. Podemos ter algoritmos específicos valorizando densidades ósseas, partes moles e tecidos intermediários. Permitem diminuir o tempo de reconstrução e reduzir o tamanho do arquivo de armazenagem da imagem e o tempo de transmissão para as estações de trabalho. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 48 FILTROS DE IMAGEM São algoritmos matemáticos especiais utilizados para ressaltar algumas estruturas e facilitar o diagnóstico a partir de imagens destinadas a melhoria da região de maior interesse. O aumento do número de filtros, no entanto, promove um aumento no tempo total de reconstrução das imagens. Imagem original Filtro para ressaltar bordas Filtro de suavização Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 49 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO DO CONTEÚDO 1. Cite três componentes da sala de comando de um aparelho de TC? 2. Quais as funções dos dois monitores? 3. Qual é a temperatura e humidade a ser mantida na sala de comando? 4. O que é um algoritmo matemático? 5. O que é um algoritmo de reconstrução, usado em TC? RESPOSTAS 1. – Dois monitores de 20 pol, 01 teclado com caracteres especiais para o start dos scanners, Um sistema de comunicação com o paciente. 2. – Um dos monitores é responsável pela coleta dos dados do paciente e pelas funções de aquisição das imagens e o outro monitor está destinado basicamente à visualização dos estudos e ao pós-processamento das imagens. 3. – As unidades de controle e de processamento devem ser mantidas a 20°C, com umidade relativa em torno de 50 a 60 %. 4. – Um algoritmo é um procedimento computacional definido que recebe um ou mais valores (entrada) e produz um ou mais valores (saída). 5. – São algoritmos matemáticos que trabalham como espécies de filtros. – Eles recebem, tratam e disponibilizam os dados adquiridos no processamento das imagens. – Estes são otimizados para as diferentes partes do corpo Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 50 FORMAÇÃO DE IMAGENS EM TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA: Ocorre em 03 fases: Escaneamento, reconstrução e conversão analógico-digital. 1. Escaneamento: O tubo de RX gira em torno do paciente e o feixe é atenuado de forma diferenciada pelas diferentes estruturas que compõem o corpo. Produz uma “fatia” (slice) da região que esta sendo examinada O que estamos medindo? A quantidade de RX que penetra no corpo ao longo dos diferentes ângulos de aquisição, e medida pelos detectores que interceptam o feixe apos tê-lo atravessado. Obtemos então uma media de coeficientes de atenuação dos tecidos atravessados pelo feixe de RX em cada fatia ou corte. Os detectores serão atingidos por uma quantidade também diferenciada de fótons, dependendo do quanto o feixe foi atenuado. Cada vez que são atingidos pelos fótons os detectores medem o logaritmo da intensidade do sinal analógico recebido e o coeficiente linear de atenuação. Este valor representa a soma de todos os coeficientes de atenuação dos voxeis atravessados pelo raio, completando uma projeção. Cada voxel e atravessado pelo feixe em diferentes direções, durante a rotação do tubo. O coeficiente de atenuação de cada voxel esta portanto representado em varias somas. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 51 2. Reconstrução: A reconstrução de imagem de TC é um processo realizado por computador. Algoritmos matemáticos transformam os dados brutos em imagem numérica ou digital. Os sinais analógicos (fótons) serão lidos pelos detectores quetransmitem esse sinal ainda analógico para um conversor digital no sistema de computação. Os sinais digitalizados serão utilizados para gerar uma imagem digital que a seguir e reconvertida a imagem analógica, a imagem que o olho humano “entende” ou decodifica. 3. Conversão analógico-digital: Os sinais analógicos gerados pela atenuação dos fótons pelo corpo exposto ao feixe de RX devem ser convertidos em dígitos do sistema binário (sinal digital) para serem lidos pelo sistema de computação. Uma nova fase de processamento e necessária para reconverter o “mapa” digital em imagem analógica, para que possa ser “lida” pelo olho humano. Os dados são convertidos através de um conversor digital-analógico (DAC), em uma voltagem que controla o feixe de elétrons do monitor, modulando o brilho da mancha de luz que aparece na tela do monitor. Cada nuance de brilho vai corresponder a um pixel que contem informações sobre os coeficientes de atenuação de cada voxel do objeto examinado. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 52 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO DO CONTEÚDO 1. Quais são as três fases da formação de uma imagem de tomografia computadorizada? 2. Descreva com suas palavras a fase de escaneamento: 3. Descreva com suas palavras a fase de reconstrução: 4. Descreva com suas palavras a fase de conversão analógico-digital RESPOSTAS 1. – As três fases da formação de uma imagem de tomografia computadorizada são: Escaneamento, reconstrução e conversão analógico-digital. 2. – Ao interagir com as estruturas anatômicas do paciente o feixe de radiação primário é atenuado, de acordo com os diferentes coeficientes de atenuação. A radiação que não é absorvida é quantificada pelos detectores através do numero de fótons que atravessam as estruturas, estes dados são então trabalhados matematicamente pelos algoritmos. 3. – Após serem quantificados pelos detectores os algoritmos matemáticos transformam estes dados em um código binário passível de tratamento informático, organizando-os em uma matriz matemática com os valores de atenuação correspondentes as diversas estruturas e tecidos. Esta transformação é realizada por um conversor analógico-digital. 4. – Esta fase se confunde com a fase de reconstrução, ou seja, não existe uma divisão de tempo entre as fases. A fase de conversão analógico-digital é a responsável pela conversão dos dados elétricos em código binário, passíveis de serem lidos pelo sistema de informática, mas esta matriz não pode ser lida pelo olho humano, é então necessário novamente converter estes códigos binários em uma imagem analógica visível ao olho humano. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 53 CARACTERÍSTICAS DAS IMAGENS TOMOGRÁFICAS Entre as características das imagens tomográficas destacam-se: A matriz, o pixel, o campo de visão (ou fov, “field of view”), o voxel, a escala de cinza e as janelas. A MATRIZ Por matriz, entendemos um arranjo de linhas e colunas. A imagem tomográfica é uma imagem matricial onde, o arranjo das linhas e colunas, formam os elementos de imagem denominados individualmente pixel, que é, por sua vez, a área resultante da intersecção das linhas com as colunas. Matriz é o número de linhas e colunas formadas pelos pixels da tela. Quanto maior o seu número, melhor a definição da imagem. A matriz utilizada na tomografia é definida como quadrada, logo o número de linhas será igual ao número de colunas, as matrizes mais comuns são: 128 x 128 256 x 256 512 x 512 1024 x 1024 Nos tomógrafos atuais a matriz usual possui dimensões de 512 linhas x 512 colunas. O primeiro tomógrafo EMI possuía matriz de resolução 80 x 80. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 54 O PIXEL O pixel é o menor ponto da imagem que pode ser obtido. Assim uma imagem é formada por inúmeros pixels. O conjunto de pixels está distribuído em colunas e linhas que formam a matriz. Ou em outras palavras a imagem digital é formada por pequenos pontos, ou pequenos quadrados com medidas laterais idênticas, largura (x) e altura (y) chamados de pixel. Quanto maior o número de pixels numa matriz melhor é a sua resolução espacial, o que permite uma melhor diferenciação entre as estruturas. FIELD OF VIEW (FOV) = CAMPO DE VISAO: Corresponde ao campo onde a estrutura a ser examinada vai estar contida. Por exemplo, para a cabeça precisamos de um campo de visão menor que para o tórax. Se quisermos estudar a sela túrcica, poderemos reduzir o campo de 20 cm utilizado habitualmente para o crânio, para 16 cm, por exemplo. O campo de visão (FOV) representa o tamanho máximo do objeto em estudo que ocupa a matriz. A relação entre o campo de visão (FOV) e pela matriz nos dará a dimensão representativa do pixel. Por exemplo, numa matriz de 512 pixels em colunas e 512 pixels em linhas, se o campo de visão for de 12 cm, cada pixel vai representar cerca de 0,023 cm (12 cm/512). Assim para o estudo de estruturas delicadas como o ouvido interno o campo de visão é pequeno, como visto acima enquanto para o estudo do abdômen o campo de visão é maior, 50 cm. Se a matriz de 512 x 512, então o tamanho da região que cada pixel representa vai ser cerca de 4 vezes maior, ou próximo de 0,1 cm (50 cm/512). Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 55 O VOXEL Como a tomografia é um volume tridimensional, um novo plano é adicionado, a profundidade (z), constituindo então não mais um quadrado e sim um cubo, chamado de voxel. A espessura do corte forma a terceira dimensão e, está relacionada à profundidade do corte. O volume formado pelo pixel e pela profundidade do corte é conhecido por voxel. O voxel poderá ser: Isotrópico, quando apresentar as mesmas dimensões entre a sua largura, altura, e profundidade. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 56 Anisotrópico, quando essas medidas forem diferentes. O conjunto de imagens utilizado na preparação de modelos tridimensionais ou de reformatação multiplanar, deverá, tanto quanto possível, se aproximar do modelo isotrópico. Com os modelos isotrópicos obtemos imagens de reconstrução ou reformatação com qualidade comparável as imagens adquiridas originalmente. Resumindo o Voxel (unidade elementar de volume): O computador só pode ler informações de dígitos binários por isso o escaneamento produz uma matriz de voxels para cada fatia. O computador não pode “fotografar” um pulmão. Tem que construir uma grade constituída de cubos que se chama matriz de voxels para representá-lo. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 57 Cada voxel tem uma altura, um determinado comprimento e uma largura que corresponde a espessura de corte que selecionamos no protocolo. Nessa grande grade, cada cubo estará associado a um valor de coeficientes de atenuação, correspondendo aos tecidos do corpo que ele representa. Após a detecção de dados, a anatomia reconstruída parece ser composta de um grande número de pequenos blocos alongados. Cada um destes pequenos blocos representa um volume de tecido definido pela abertura do colimador. Na linguagem da TC, cada bloco é denominado Elemento de Volume, que é abreviado por VOXEL. Qualquer corte é composto de uma grande quantidade de VOXEL. Notas de aula adaptadas de outras fontes pelo Prof Paulo Roberto Prevedello - pauloprevedello@gmail.com Pag. 58 EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO DO CONTEÚDO 1. Quais são principais características de uma imagem digital? 2. O que
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