GERAÇÕES DE APARELHOS DE TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA

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SUMÁRIO
INTRODUÇÃO___________________________________________________ 2
DEFINIÇÃO_____________________________________________________ 3
MODIFICAÇÕES E AVANÇOS NOS SISTEMAS DE TC___________________3
1º GERAÇÃO ____________________________________________________4
2º GERAÇÃO____________________________________________________ 4
3º GERAÇÃO ____________________________________________________5
4º GERAÇÃO____________________________________________________ 6
HELICOIDAL ____________________________________________________ 7
MULTISLICE ____________________________________________________ 8
PET-CT_________________________________________________________9
CONCLUSÃO__________________________________________________ 10
REFERÊNCIA IBLIOGRÁFICA_____________________________________ 11
INTRODUÇÃO
A Tomografia Computadorizada é um exame diagnóstico que produz imagens com grande clareza de qualquer parte do interior do corpo humano. É totalmente indolor e não apresenta nenhuma contra-indicação, qualquer paciente pode realizá-lo.
Este extraordinário sistema que permite visualização imediata sem qualquer risco para o paciente e sem a necessidade de internação foi idealizado por Godfrey N. Hounsfield, engenheiro eletrônico inglês, cujo grande mérito foi a utilização do computador como elemento centralizador dos complexos mecanismos relacionados à tomografia computadorizada. 
Desde a construção dos primeiros protótipos, os tomógrafos seguiram uma linha evolutiva, passando por diversas concepções e progressivos aperfeiçoamentos. Os primeiros tomógrafos eram extremamente lentos, levando várias horas ou até mesmo dias para adquirir um número suficiente de projeções. Os tomógrafos atuais aquisicionam dados e reconstroem imagens e estruturas tridimensionais em segundos.
DEFINIÇÃO
A tomografia computadorizada pode ser definida como um exame radiológico exibido como imagens tomográficas finas de tecidos e conteúdo corporal, representando reconstruções matemáticas assistidas por computador.
A tomografia computadorizada 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 da 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 e também não é degradado por radiação secundária e difusa de tecidos fora do corte que está sendo estudado.
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. Essa detecção auxilia no diagnóstico diferencial de alterações, tais como uma massa sólida de um cisto ou, em alguns casos, um tumor benigno de um tumor maligno.
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 específicas). Ela também permite ajuste do contraste ou da escala de cinza, o que é chamado de "ajuste de janela" para melhor visualização da anatomia de interesse.
MODIFICAÇÕES E AVANÇOS NOS SISTEMAS DE TC
No início da década de 1970, os sistemas de equipamentos evoluíram através de estágios, comumente chamados de gerações. Cada geração de scanners diminuiu o tempo de varredura. A diferenciação entre as gerações sucessivas de sistemas de varredura envolveu primariamente o movimento do tubo de raios X e os arranjos dos detectores e o acréscimo de mais detectores.
1ºGERAÇÃO
Os tomógrafos de primeira geração (EMI Mark I) foram aqueles criados por Sir. Godfrey Newbold Hounsfield em 1972. O padrão de varredura destes tomógrafos de primeira geração consistia de uma translação de tubo de raio X e do detector (um ou no máximo dois) em conjunto, seguida de uma pequena rotação. O procedimento era repetido até completar 180º.
Utilizava apena um detector, que era transladado em conjunto com a fonte de raios X de forma a adquirir uma projeção. Em seguida, o sistema era girado de um pequeno incremento angular. O processo de translação era então repetido para obter a projeção seguinte. O feixe de raios X da primeira geração é chamado de pencil beam (feixe em forma de lápis).
Os scanners de primeira geração, que produziam feixe de raios X fino, da espessura de um lápis, com apenas um ou dois detectores, exigiam até 4 minutos e meio para reunir informação suficiente para um corte a partir de uma rotação de 180° do tubo e do detector.
Devido ao uso de apenas um detector, os tomógrafos de primeira geração possuem as seguintes vantagens:
* Baixo custo
* Processos de varredura e aquisição simples
* Algoritmo de reconstrução de imagens simples
* Maior qualidade de imagens devido ao uso de um único detector, não existindo pequenas variações entre um detector e outro.
2º GERAÇÃO
Entretanto, esta geração apresenta as seguintes desvantagens:
* Processo de varredura muito demorado
* Apenas uma fatia é coletada a cada varredura
Os scanners de segunda geração foram grandemente aperfeiçoados, e forneciam um feixe de raios X em forma de leque, com até 30 detectores ou mais. Os tempos de varredura foram encurtados em cerca de 15 segundos por corte ou 10 minutos para um exame de 40 cortes.
Nesta configuração, o conjunto de detectores realiza várias medidas simultaneamente. Ainda são necessários movimentos de translação e rotação para varrer toda a extensão do objeto. No entanto, devido ao uso de vários detectores, o incremento angular a cada rotação é maior, resultando em um número menor de rotações por varredura. Assim, a principal vantagem desta geometria em relação à primeira geração de tomógrafo é o seu menor tempo de coleta de dados.
Os tomógrafos de segunda geração apresentam duas principais desvantagens:
* Geralmente existem pequenas variações entre as respostas dos detectores. Este fator, se não corrigido por software, causa artefatos nas imagens finais.
* Como o raio interno do feixe de raios X deve tocar a superfície do objeto no início e no final de cada translação, dados inúteis são sempre coletados no processo de varredura.
O primeiro tomógrafo de segunda geração foi lançado em 1974 pela firma americana OHIO NUCLEAR e, depois deste, outros tomógrafos de segunda geração mais aperfeiçoados e com maior número de detectores foram lançados no mercado dando um impulso muito grande à TC de corpo inteiro, pois eram mais rápidos e diminuíam acentuadamente os artefatos de movimento. 
3º GERAÇÃO
A terceira geração de tomógrafos foi desenvolvida em 1974 pela firma Artronix, mas só colocada em prática em 1975 pela GE. Posteriormente, em 1977, a Philips melhorou a terceira geração de tomógrafos introduzindo o princípio do "geometric enlargement" que contribuiu para o desenvolvimento das técnicas de alta resolução nos tomógrafos subsequentes. 
Na terceira geração de tomógrafos, o movimento de translação foi eliminado, mantendo-se apenas o movimento de rotação e o feixe de raio X foi ampliado graças às novas tecnologias do tubo de raio X e o grande aumento no número de detectores, mudando-se completamente a geometria de varredura. O tempo de aquisição tornou-se bem mais rápido e a qualidade da imagem sofreu uma melhora bastante significativa. 
A terceira geração requer apenas um movimento de rotação para a coleta de dados. Portanto, em relação à primeira e à segunda gerações, a terceira geração apresenta como principais vantagens um sistema mecânico mais simples e um menor tempo de varredura.
O númerofixo e maior de detectores de um sistema tomográfico de terceira geração traz algumas desvantagens:
* O diâmetro máximo do objeto a ser scaneado é limitado pelo número de detectores. Isto não acontecia na primeira e na segunda gerações, graças ao movimento de translação empregado por estas configurações.
* Quando objetos menores são scaneados, é coletada uma certa quantidade de dados inúteis, já que o feixe em leque cobre uma área maior.
* O espaçamento entre cada raio de uma projeção é fixado e limitado pelo número de detectores.
* Diferenças de resposta entre um detector e outro causam artefatos em forma de circunferência.
* Em relação às gerações anteriores, este sistema é mais caro devido ao maior número de detectores empregados.
4º GERAÇÃO 
Em abril de 1976 a firma AS&E introduziu o conceito de tomógrafo de quarta geração que consistia num tubo de raio X, com movimento de rotação dentro de um conjunto fixo de detectores. Esses tomógrafos, contudo, devido a problemas de tecnologia dos computadores e dos detectores, matemática de reconstrução, processamento dos sinais e tubos de raio X só puderam entrar efetivamente em uso por volta de 1981.
É composta por uma circunferência de detectores, com a fonte de raios X colocada no seu interior. Assim, basta rotacionar a fonte ao redor do objeto (ou, quando possível, deixar a fonte fixa e rotacionar apenas o objeto) para coletar os dados. Esta configuração utiliza um número muito grande de detectores.
Os scanners da quarta geração possuem um anel fixo de até 4.800 detectores, que circundam completamente o paciente em um círculo completo dentro da gantry. Um tubo de raios X único roda através de um arco de 3600 durante a coleta de dados. Através de todo o movimento rotatório contínuo, pequeno rajadas de radiação são fornecidas por um tubo de raios X pulsado com anodo rotatório que fornece tempos de varredura menores, reduzindo o tempo de exame para 1 minuto num exame de cortes múltiplos.
As vantagens da quarta geração são as seguintes:
* Todos os pontos de cada projeção são adquiridos simultaneamente.
* Por requerer apenas um movimento de rotação, o sistema mecânico para movimentar a fonte de raios X (ou o objeto) é simples.
* Reduzido tempo de varredura graças ao simples movimento de rotação e ao feixe em leque cobrindo todo o objeto.
Por outro lado, a quarta geração possui as seguintes limitações:
* O tamanho do corpo em estudo é limitado pelo feixe em leque produzido pela fonte de raios X.
* Varreduras de objetos menores que o tamanho máximo resultam em coleta de dados desnecessários.
* Custo muito elevado devido ao grande número de detectores.
* Número de raios por projeção limitado pelo número de detectores coberto pelo feixe em leque, limitando a resolução espacial do sistema.
HELICOIDAL
Durante os primeiros anos da década de 1990 um novo tipo de scanner foi desenvolvido, chamado helicoidal/espiral. Com esse sistema, o paciente é movido de forma contínua e lenta 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”. Dessa forma, um volume de tecido é examinado, e dados são coletados, em vez de cortes individuais como em outros sistemas. O desenvolvimento de anéis de deslizamento para substituir os cabos de raios X de alta tensão permite rotação contínua do tubo, necessária para varredura do tipo helicoidal. A tecnologia de anéis de deslizamento permite que o tubo de raios X gire ao redor do paciente em um anel, que transfere corrente para o tubo através de contato com o anel, em vez de fazê-lo através de cabos de alta tensão.
Com ele é possível a aquisição de dados de grandes volumes (até um metro de extensão corporal) em apenas 32 segundos para obtenção de milhares de cortes tomográficos.
O grande progresso que ocorreu entre a segunda e a terceira geração de tomografia foi a passagem do movimento linear para o giro de 180º. Agora, outro progresso importante ocorreu: a passagem do giro de 180º para o giro contínuo. 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 desenvolvimento de anéis de deslizamento para substituir os cabos de raios X de alta tensão permite rotação contínua do tubo, necessária para varredura do tipo helicoidal. 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. Permitindo rotações contínuas do tubo, que, quando combinadas com o movimento do paciente, criam dados de varredura do tipo helicoidal com tempos totais de varredura que são a metade ou menos daqueles de outros scanners de terceira ou quarta geração. 
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. A apresentação da imagem não muda, entretanto. Continuamos a fotografar uma fatia circular. O que ocorre é que o computador interpola parte da imagem de uma espira com parte da seguinte, formando uma imagem como a do corte circular. 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 apneia, pois, não havendo movimento respiratório a reconstrução é muito melhor. Na técnica helicoidal não existe desalinhamento entre os cortes, provocados pelas pausas respiratórias. Assim as reconstruções são muito melhores, em especial a dos vasos. 
O avanço mais marcante com a técnica helicoidal ocorreu a nível do abdome e tórax, devido ao impacto da técnica sobre a dificuldade de se lidar com a movimentação respiratória. No SNC ela é somente usada em situações onde existem problemas com movimentação.
Vantagens da TC helicoidal: 
* Maior velocidade de escaneamento: Exames mais rápidos; Maior numero de pacientes; Redução de artefatos de movimento;
* Diminui a dose de contraste EV e permite avaliar diferentes fases da passagem do mesmo pelas vísceras;
* Aquisição volumétrica (sem espaçamento); Aumenta a capacidade de diagnosticar pequenas lesões; Reformatação de alta qualidade.
MULTISLICE
A tecnologia multislice, também conhecida como multidetectores, é um método de diagnóstico por imagem, utilizando 4 a 286 canais detectores, onde são geradas finas fatias das regiões anatômicas por meio de aquisição volumétrica e sequencial, possibilitando avaliação mais segura e precisa, com qualidade significativamente superior às tomografias convencionais e helicoidais.
As diferenças entre a tomografia helicoidal e a tomografia multislice estão principalmente no número de cortes realizados por segundo, onde são obtidas várias imagens por segundo, com tempo de estudo muitas vezes menor. As imagens são adquiridas num plano de corte e podem ser reformatadas em qualquer plano, permitindo reconstruções tridimensionais graças à tecnologia multislice, tanto em imagens estáticas quanto dinâmicas.
Nos scanners multicorte existem suas vantagens e desvantagens:
Vantagem: À velocidade de obtenção de imagens é uma vantagem, especialmente quando o movimento do paciente é um fator limitante. Por exemplo, um sistema de rotação de quatro cortes em 0,5 s, através de imagens simultâneas de quatro cortes, pode obter dados de volume até 8 vezes mais rápido do que um scanner comparável de um único corte por segundo. Essa obtenção mais rápida de imagens torna possíveis estudos cardiovasculares por TC, exames pediátricos ou outros casos em que são necessários tempos de exposição rápidos.
Uma segunda vantagem relacionada à velocidade de obtenção de imagens é a capacidade de adquirir um grande número de cortes finos rapidamente. Essa velocidade, por exemplo, torna possívela angiografia com doses menores do contraste exigido; ou um exame de abdome completo por TC é possível com cortes muito finos, de 2 a 3 mm, em um tempo de exame razoavelmente curto.
Desvantagem: Uma desvantagem dos scanners de multicorte são os custos significativamente maiores. Há também algumas limitações nesse momento quanto à tecnologia de ligação de dados, incapaz de processar o grande volume de dados que pode ser obtido por esses sistemas.
PET-CT
Tomografia por emissão de pósitrons ou simplesmente PET, é uma modalidade de diagnóstico por imagem que permite o mapeamento de diferentes substâncias químicas no organismo. Dentre elas, o 2- fluoro-2-deoxi-glicose, chamado de FDG, é o traçador mais utilizado e o único disponível no Brasil, sendo o Flúor-18 o elemento radioativo e a glicose o composto químico. O FDG é uma substância similar à glicose que é um açúcar, uma das principais fontes de energia celular. Uma pequena quantidade deste açúcar radioativo é injetada no paciente e, após um período de captação, são realizadas as imagens. O PET scan capta os sinais de radiação emitidos pelo Flúor-18 transformando-os em imagens e determinando assim os locais onde há presença deste açúcar, demonstrando o metabolismo da glicose. O metabolismo da glicose é importante, pois a grande maioria das células tumorais apresenta utilização acentuada de glicose como fonte de energia, em comparação com as células normais. Equipamentos de última geração apresentam uma tomografia computadorizada (TC) acoplada ao PET scan, conjunto híbrido chamado PET-CT, unindo assim duas modalidades de imagens bem estabelecidas em um só exame, conseguindo definir o metabolismo celular através do PET scan e delimitar a anatomia com a TC. Como resultado, tem-se um método econômico e ágil que melhora o diagnóstico e proporciona a escolha adequada do tratamento.
CONCLUSÃO
Desde a sua invenção várias gerações de equipamentos surgiram, sendo a primeiras e segundas gerações com características de translação e rotação do tubo e detectores em torno do objeto estudado, tendo poucos detectores. Os aparelhos da terceira geração têm maior número de detectores, nos quais o tubo e os detectores realizam rotação em torno do objeto. Os aparelhos da quarta geração têm a coroa de detectores fixa e apenas o tubo gira em torno do paciente. A quinta geração são os aparelhos helicoidais que têm movimentos simultâneos do gantry e mesa. A sexta geração são os aparelhos multislice que, além dos movimentos simultâneos do gantry e mesa, possuem fileiras de detectores que permitem múltiplas aquisições simultâneas.
Todas as gerações têm suas vantagens e desvantagens, mas com a tecnologia vem melhorando cada vez mais as imagens para um melhor diagnóstico. 
Conclui-se que a Tomografia Computadorizada é um exame que possibilita a visualização de lesões, usando feixes de raios-X que são transmitidos para o computador resultando em um material que auxilia no diagnóstico de várias doenças. Mencionado exame evoluiu tecnologicamente, passando por modernos equipamentos, o que possibilitou uma menor exposição do paciente à radiação e resultados mais efetivos.
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
Geração de tomografia computadorizada. Disponível em:
http://www.cetac.com.br/tc_geracao_tomografos.htm
Gerações de Tomógrafos. Disponível em:
http://www.oocities.org/tomografiademadeira/geracoes.html
Tomografia por emissão de pósitrons com sistemas pet/spect : um estudo da viabilidade de quantificação; Pozzo, Lorena
Tomografia computadorizada : tecnologias e aplicações; Mourão, Arnaldo Prata
KAK, A. C.; SLANEY, M. Principles of computerized tomographic imaging. IEEE Press, 1988.
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