Aquisição e tratamento de imagens

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TOMOGRAFIA
AQUISIÇÃO DE IMAGENS
Por Monise Zatt Mazucco
Prof. Jorge Wolnei Gomes
HISTÓRIA DOS TOMÓGRAFOS
A palavra tomografia deriva dos termos gregos: 
tomos = volume 
 grafein = registrar.
Willian Oldendorf
	Construiu manualmente um sistema de reconstrução de uma seção transversal de um objeto constituído por argolas de ferro e alumínio;
Godfrey Newbold Hounsfield
	Ganhou o Nobel de Fisiologia/Medicina de 1979, por ter participado da criação do diagnóstico de doenças pela tomografia axial computadorizada
Primeira geração:
Os tomógrafos de primeira geração, em 1972, possuíam até três detectores localizados opostos à um tubo de raios x composto por um anodo fixo que produzia um feixe de radiação linear. Em cada nova imagem o conjunto tubo/detectores produz um ângulo de 1°, repetindo esse movimento 180 vezes até atingir 180° em torno do paciente. Este modelo demorada cerca de 5 minutos para reunir informações necessárias para um único corte, produzindo apenas imagens do crânio.
Segunda geração:
A segunda geração surgiu em 1974, agora com o anodo giratório, seus feixes de radiação eram emitidos em forma de leque com ângulo de abertura de 10° oposto à um conjunto de 30 detectores. O tempo para conseguir as imagens reduziu entre 10 a 90 segundos , ainda com uma rotação de 180° em torno do paciente. Eram usados na região abdominal e torácica.
Terceira geração:
Essa geração de 1975, mudou no aumento da rotação do conjunto tubo/detectores em torno do paciente passando para uma volta completa de 360° e com uma rotação oposta para criar o segundo corte. Os detectores aumentaram para 960, sendo possível fazer uma varredura de todo o corpo. O tempo preciso varia de 2 a 10 segundos.
Quarta geração:
Foi produzido em 1980, possui um anel fixo de até 4.800 detectores que circundam toda abertura do gantry, onde somente o tubo de raios-x gira 360° emitindo um feixe de radiação em forma de leque. 
O tempo de aquisição de imagens é menor ainda.
 GANTRY
É a parte que envolve todo o paciente, nele está contido o tubo de raios-x, filtros e colimadores, sistema de aquisição de dados, motores e sistemas mecânicos. No lado oposto do tubo de raios-x estão localizados os detectores, nestes detectores estão as placas e circuitos eletrônicos responsáveis em transmitir informações sobre a atenuação dos feixes que serão digitalizadas e transmitidas ao computador que converterá essas informações em imagens.
FORMAÇÃO DA IMAGEM
Há movimento continuamente em circulo ao redor do paciente
Os RX atravessam a superfície corpórea 
Parte do RX é absorvida e o restante incide sobre os detectores de radiação que estão no lado oposto do tubo de RX
Ali se originam sinais elétricos proporcionais ao número de feixes do raio-x
Esses sinais são quantificados e gravados no computador
A produção de imagens é formadas por múltiplos pontos em diferentes tons de cinza
+1000 = branco, tecido ósseo 
0 = água
-1000 = negro, ar 
AQUISIÇÃO DAS IMAGENS:
PARÂMETROS QUE MANIPULAMOS:
Colimação do feixe
Eixo de corte e pitch
Corrente (mA) 
Alta tensão (Kv) 
Tempo de Varredura
Algoritmos de Reconstrução e filtros
Matriz, pixel e voxel
Resolução da imagem
FOV
Esse é o primeiro parâmetro a ser definidos e isso dependerá da região a ser estudada.
Espessura maior pode determinar perda de informação do tecido.
Espessura menor determina um maior número de imagens da mesma região, com isso, um tempo maior para realização da varredura
Os aparelhos de tomografia modernos permitem colimação de até 0,5mm, sendo comuns espessuras de 1mm, 2mm, 5mm e 10mm.
A escolha do tamanho de corte dependerá de alguns fatores:
Quando a região estudada possuir um alto contraste entre as estruturas (alta resolução espacial), normalmente será usado cortes finos;
Quando não houver um grande contraste entre as estruturas, Ex: tecidos moles. É recomendado o uso de cortes mais espessos, com isso, conseguiremos uma maior distinção entre o contraste dos tecidos
Colimação do feixe
Eixo de corte e pitch
A escolha das distâncias entre os eixos e da espessura do corte esta relacionada ao fator pitch.
Pitch: Há um fator responsável por determinar o quanto da região do corpo humano deve ser irradiado. Esse fator é denominado Fator Pitch ou Fator Passo. 
O Fator Pitch relaciona a distância dos eixos de corte com a espessura de corte, e o indicado é que esse valor seja sempre igual a um. 
Sem sobe dosagem e perda de informação
Perda de informações na varredura
Com tecido duplamente irradiado
O aumento da corrente aplicada significa:
Aumento da radiação secundária
Aumento do calor gerado no tubo
Maior desgaste do tubo
Aumento da dose
Aumenta o contraste da imagem
Para regiões que possuem movimentos involuntários é desejado que se possua um pequeno tempo de varredura que está diretamente relacionado com a velocidade de rotação do tubo em torno do paciente, como os novos aparelhos de tomografia aumentaram ao velocidade da rotação do tubo, foi necessário o aumento da corrente (mA) das ampolas, que podem chegar a 500mAs.
Corrente (mA) e Tempo de varredura 
 A cada ponto da imagem na tela, daremos o nome de pixel.
 A profundidade deste pixel, daremos o nome de voxel.
 A união de vários voxels daremos o nome de matriz.
Matriz, pixel e voxel
 O tamanho do pixel é dado pela razão entre o FOV e a matriz.
 FOV
Pixel = ----------------
 matriz 
EX: FOV de 25 cm e matriz de 512 x 512, teremos um pixel de 0,05
Pixel: Um pixel ( picture element) é um dos milhares de minúsculos pontos que aparecem no quadriculado de uma tela ou de uma folha impressa. Estes pontos têm cada um sua cor para mostrar imagens nas telas do computador, e representam os menores elementos que podem ser manipulados para gerar gráficos. 
Voxel: Um voxel representa uma única amostra, ou dado pontual, em um gride regular tridimensional. Este dado pontual pode consistir em um único aspecto da informação, tal como á opacidade, ou múltiplas, tais como cor, além da opacidade. Um voxel representa apenas um único ponto nesse gride, não um volume. 
O valor de um voxel pode representar várias propriedades. Em escaners de Tomografia Computadorizada, os valores são as unidades Hounsfield, dando a opacidade do material para os Raio-X. 
Resolução da imagem
 Resolução Espacial: é a capacidade do sistema em transferir a informação da interface entre duas estruturas adjacentes.
 Em um teste bem comum, definiremos a resolução como sendo a capacidade do sistema, em questão, em reproduzir o maior número de pares de linhas por mm, identificáveis possíveis.
Conclusão:
Quanto maior for a matriz, maior será o nº de pontos (pixels) existentes, ou seja, maior será a resolução espacial (definição) da imagem, pois maior será o nº de estruturas adjacentes definidas na imagem.
 Quanto maior for a matriz, mais longo será o tempo gasto para reconstruir uma imagem.
 Quanto maior for o volume do ponto (voxel), menor será a resolução espacial (definição) do objeto contido em seu interior.
 Observamos que quanto maior for o FOV menor será a imagem na tela, pois menor número de pontos será enquadrado em nosso campo de visão, obrigando a imagem ser diminuída para se mostrar em toda sua totalidade, reduzindo assim consideravelmente a resolução espacial.
 O FOV ideal para cada segmento estudado, é determinado a partir da medida do maior diâmetro da área em estudo, através da imagem de referência obtida no início do exame.
Fov (field of view)
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FONTE:
http://ciprianosousa.blogspot.com.br/2012/04/pixel-voxel-e-resolucao-de-imagem.html
https://pt.wikipedia.org/wiki/Voxel
https://www.passeidireto.com/arquivo/20762914/anatomia-seccional-e-por-imagem