1. Fundamentos da tomografia computadorizada

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AULA 01
Fundamentos da tomografia 
computadorizada
OBJETIVO
• Conhecer os conceitos básicos da tomografia e a relação
entre as atividades de trabalho, além de todas as gerações
de aparelhos do mercado de trabalho em uso e desuso
formando assim uma linha compreensiva sobre os avanços
da área.
• Identificar as tecnologias e avanços em tomografia
computadorizada.
• Elaborar conceitos sobre a geração de aparelhos e sua
relação com os avanços do futuro.
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO
• Introdução à tomografia; Aspectos históricos da radiologia.
• O método: Princípios básicos; Características do método. 
• A matriz da imagem de TC.
• Gerações de aparelhos Tomográficos; 1ª geração, 2ª geração, 3ª geração, 4ª geração
• Novas tecnologias; O sistema helicoidal (ou espiral), tomografia helicoidal multidetectores 
(multislice).
• Tomografia por feixe de elétrons.
• O tudo de raios-x do tomógrafo.
• Detectores; Detectores de cristais de luminescentes, detectores de câmara de ionização. 
• A reconstrução da imagem; Método de reconstrução da imagem; retroprojeção, O método 
interativo, o método analítico.
• Analise bidimensional de Fouier; Retroprojeção filtrada.
• A escala de Hounsfield
• A resolução da imagem
• O campo de visão FOV (Field of View)
• Problemas comuns em TC; O efeito de volume parcial; Artefatos; Artefatos de anel (Ring
Artifacts); Material de alta densidade; Material de alto número atômico; Ruído na imagem; 
aspectos de segurança. 
INTRODUÇÃO 
HISTÓRICO
o Físico alemão Wilhelm
Conrad Roentgen - 1895
o Aplicação da radiologia para
fins diagnósticos
o O RX Permitia, pela primeira
vez, a visualização da
anatomia humana de forma
não invasiva.
INTRODUÇÃO 
HISTÓRICO
1963 - Allan Comak
o Realizou experimentos com um sistema percussor
da tomografia, porem não conseguiu realizar
reconstruções tomográficas.
HISTÓRICO
1967 - Godfrey Hounsfield - Engenheiro inglês
o Começou a utilização dos conhecimento de imagens associado às técnicas de
armazenamento de dados.
INTRODUÇÃO 
DEFINIÇÃO
o Exame radiológico exibido como imagens tomográficas finas de tecidos e
conteúdo corporal, representando reconstruções matemáticas assistidas por
computador.
SISTEMA TOMOGRÁFICO
1. UNIDADE DE VARREDURA
2. UNIDADE DE PROCESSAMENTO
3. UNIDADE DE EXIBIÇÃO
4. SISTEMA DE ARMAZENAMENTO
GANTRY
MESA DE EXAME
SISTEMA DE AQUISIÇÃO
DE DADOS
CONSOLE OPERADOR
FILME 
CD-ROM
HD
UNIDADE DE VARREDURA
Gantry
Mesa
Sistema de 
posicionamento 
da mesa
TUBO DE RAIO-X 
o Funcionamento contínuo produz
o 1000 a 10 000 vezes mais calor que o RX convencional (calor gerado continuamente
sem esfriamento entre os cortes)
o Sistema eficiente de refrigeração e dissipação de calor
o Ampolas dimensionadas para suportar até 1 milhão de Unidades Calóricas (HU)
o Anodo giratório com maior diâmetro
DETECTORES
o Componente Críticos
- Transformam a absorção de RX em sinal elétrico
- Determinantes na qualidade de imagem e dose para o paciente
o Tipos
- Xenonio
- Estado sólido
DETECTORES SÓLIDOS
o Os cristais são atingidos diretamente
pelo feixe de RX, produzindo energia
luminosa, cujos fótons dirigem-se
para o diodo sensível a luz que
converte a luz em sinal elétrico
Cintilador
RX
Foto-diodo
Fóton 
capturado
Sinal Elétrico
DETECTORES GASOSOS
o Converte os RX diretamente em sinal elétrico
Ar
Raios X
Sinal Elétrico
Câmara 
ionização
-
+
+ -
DETECTORES GASOSOS
o Câmara preenchida por gás comprimido (geralmente Xenônio) na pressão de 30
atm por dois motivos:
- Aumentar a energia das moléculas de gás facilitando a liberação de elétrons quando
incidir o RX
- Aumentar a quantidade de átomos do gás disponível para interagir com o feixe.
PRE- COLIMADORES
Detector
o Limita a extensão do feixe
o Reduz radiação espalhada
o Desenhado para minimizar a divergência do feixe
Tubo
Pre-colimação
POS-COLIMAÇÃO
o Ajuda a definir a espessura de corte
o Reduz a radiação espalhada que alcança os detectores
Tubo
Detector
Pos-colimação
UNIDADE DE PROCESSAMENTO
UNIDADE DE EXIBIÇÃO
UNIDADE DE ARMAZENAMENTO
GERAÇÃO DE IMAGEM - O “CORTE”
o Os raios-x passam através de um colimador, penetrando uma fatia axial do 
objeto, chamado de ”corte“
REVOLUÇÃO
o Compreende o giro de 360 graus do conjunto
tubo-detectores. O tempo de aquisição dos
cortes influencia a velocidade de rotação do
conjunto.
PITCH 
1:1
o Pitch = 1 significa um corte atrás do outro
movimento da mesa a cada giro de 360 graus
Pitch (passo) = -----------------------------------------------------------------------
espessura de corte
Representa a razão entre o deslocamento da mesa pela espessura de corte.
PITCH
2:1
o Pitch > 1 significa espaço entre os cortes
movimento da mesa a cada giro de 360 graus
Pitch (passo) = -----------------------------------------------------------------------
espessura de corte
GERAÇÃO DOS TOMÓGRAFOS
RAIO
• Parte do feixe que incide sobre um único detector
• É atenuado pelo corpo do paciente
• Gera sinal elétrico
Raio
FEIXE
• Somatória de informações coletadas pelo conjunto de “raios” que compõem o feixe
GEOMETRIA DO FEIXE DE RX
o Lápis
o Leque
o Espiral
o O conjunto tubo-detectores gira da esquerda para a direita e realiza medidas de
atenuação do feixe de RX de grau em grau (180 medidas por corte)
o A cada 45º executa um movimento de translação 1o
PRIMEIRA GERAÇÃO – FEIXE EM “LÁPIS”
Tubo
Detector
PRIMEIRA GERAÇÃO
Feixe em lápis
o Detector único
o Surgiu em 1972
o Rotação/translação
o Rotação linear(1°)
o Tempo de corte: 5min
o Matriz: 80 x 80
o Apenas exames de
encéfalo
SEGUNDA GERAÇÃO – FEIXE EM “LEQUE”
Feixe em leque estreito – angulo de abertura do “leque” de 10º
o Surgiu em 1974
o Rotação/translação
o Maior ângulo de rotação
o Múltiplos ângulos de aquisição em cada posição
o Imagens de corpo inteiro
o 30 detectores
o Tempo de corte: 10 a 90 seg
TERCEIRA GERAÇÃO
o Feixe em leque largo envolvendo toda a circunferencia do paciente
o Surgiu entre 1975-1977
o Centenas de detectores (500 a 1000)
o Tempo de corte: 2 a 10 seg
o Rotação de 360º / Múltiplos ângulos de aquisição em cada posição
QUARTA GERAÇÃO
Feixe “em leque”, largo
o Surgiu em 1981
o Rotação do tubo
o Múltiplos detectores fixos (até 
2000) circundando 
completamente o paciente
o Tempo de rotação mais curto –
até 0.5 segundos
Paciente
TOMOGRAFIA HELICOIDAL
• Final dos anos 80
• Tecnologia de anéis deslizantes
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o Rotação continua do tubo e detectores simultânea ao
movimento da mesa
o Movimento “espiral” em torno do paciente
o – Forma imagensaxiais
xy plane
z axis
ROTAÇÃO DO PORTAL
Cabos
• O sistema de cabos requer rotação de
ida e volta
– roda - para -volta
• Séries de rotações nos sentidos
horário e anti- horário
Rotação
ANÉIS DESLIZANTES - 1990
o Cabos conectados a anéis estáticos
o Energia e sinais transmitidos para / do portal através de escovas 
estacionárias que deslizam sobre os anéis
o Permite rotação contínua
o Não necessita rodar e parar
o Tempo de escaneamento ~ 0.3 s
TC HELICOIDAL DE MÚLTIPLOS DETECTORES 
(“MULTISLICE”)
• Multislice – rotação ultra-rápida e multíplas filas de detectores
VANTAGEM DA AQUISIÇÃO ESPIRAL
o Não existe intervalo entre os cortes
- Os cortes podem ser reformados em qualquer posição
o Não há variação em função da respiração
- toda uma região pode ser examinada em uma única apnéia
o Melhor rendimento do contraste EV
- aquisição rápida, concentração uniforme do contraste
o Aquisição volumétrica
- maior acurácia da reformação multiplanar e 3D
REDUÇÃO DOS ARTEFATOS DE MOVIMENTO
MENOR VOLUME DE CONTRASTE EV
• Permite avaliar múltiplas fases da passagem do contraste EV
Fase córtico-medular
Fase nefrográfica
Fase excretora
PERMITE REFORMAÇÃO MULTIPLANAR
3D
TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA
POR CANHÃO DE ELÉTRONS
o Não possui tubo de raios x.
o O feixe de fótons é gerado a partir de um
canhão de elétrons (como se fosse um
catodo).o Os elétrons são acelerados pelo canhão e
desviados para um conjunto de bobinas
ao longo do trajeto em direção ao alvo.
o O alvo (vários anéis de tungstênio) a ser
atingido ocorre a geração de raios x pela
transferência de energia dos elétrons para
o átomo de tungstênio.
IMAGEM 
o Escaneamento: produz dados captados pelos detectores ( RX → sinal elétrico)
o Conversão analógico-digital (reconstrução): sinal elétrico (analógico) → sinal digital
o Conversão digital-analógica
IMAGEM 
Whizzo CT Company
TUBO DE RX
DETECTORES
ENERGIA
& 
DADOS
MATRIZ
o Consiste no número de pontos dispostos vertical e horizontalmente (eixos x e y) que
determinam quantos pixels e voxels participação da disposição de uma imagem.
o O tamanho da matriz é inversamente proporcional á dimensão dos pixels e voxels.
PIXEL 
o Menor estrutura mensurável da matriz de TC, o pixel é uma unidade bidimensional
denominada matriz de exposição.
VOXEL
o A menor figura de volume constituinte da matriz de TC, o voxel é tridimensional e
representa, portanto, uma unidade de volume da fatia do corte estudado.
ESCALA DE HOUNSFIELD
o A escala Hounsfield está relacionada à obtenção de
imagens com raios-X. Ela transforma os diferentes tons
de cinza, adquiridos no imageamento com raios-X, em
valores numéricos. Esta transformação possibilita a
abertura de janelas dentro da escala de cinza obtida
nas imagens, permitindo maior diferenciação entre
cores anteriormente muito semelhantes (e muitas
vezes indistinguíveis ao olho humano).
NÍVEL DA IMAGEM ( WINDOW LEVEL ) – WL E 
LARGURA DA JANELA ( WINDOW WIDTH) – WW
o As imagens devem ser documentadas levando-se em consideração qual o tecido
de maior interesse (assunto) e, evidenciando-se, na medida do possível, o
contraste da imagem.
o O tecido de interesse é estabelecido pelo nível da imagem (Window Level) e
representado pelo valor WL.
o O contraste da imagem depende da amplitude da Janela (Window Width)
representado por WW.
o Imagem digital radiológica para se realizar o planejamento dos corte com
características iguais as dos raios x.
ESCANOGRAMA- TOPOGRAMA OU SCOUT
- FOV (field of view- campo de visão)- È
responsável pela determinação do tamanho 
da área do objeto que será visualizado para 
estudo.
Ex: Crânio: FOV de 25cm; Corpo: FOV de 35 
cm ou 42 cm 
FOV
ARTEFATO 
o Materiais de alta densidade. ( Strike)
Objetos metálicos, implantes de materiais de alta densidade, como as obturações dentárias,
projéteis de bala, entre outros, produzem artefatos lineares de alta densidade, devido aos altos
coeficientes de atenuação linear apresentados por estes materiais. A presença desses artefatos
pode ser atenuada a partir do uso de feixe de alta energia ( 120 / 140 kV ), embora não possam
ser evitados.
MATERIAIS DE ALTO NÚMERO ATÔMICO
o Os materiais de alto número atômico tendem a ser comportar como os materiais metálicos
e, produzir artefatos do tipo “Strike”. Os meios de contraste positivos como; o Iodo e o
Bário em altas concentrações, devem ser evitados, ou, usados com critério.
o Anéis
Os artefatos na imagem que se apresentam em forma
de anel, está inicialmente relacionado com problemas
nos detectores.
ARTEFATO 
EFEITO DE VOLUME PARCIAL 
o Em tomografia, a imagem final representa a densidade correspondente de cada
tecido através de uma escala de cinzas. Particularmente nas imagens com pouca
resolução ( matrizes baixas ) um voxel pode ser representando numa tonalidade
de cinza não correspondente ao tecido que representa.
RUÍDO DA IMAGEM 
o O ruído, aspecto que confere granulosidade às imagens, ocorre principalmente
em função da utilização de feixes de baixa energia ou, quando o objeto
apresenta grandes dimensões, como no caso dos pacientes obesos. Nessas
condições, há que se aumentar a dose de exposição, pelo aumento da
kilovoltagem, da miliamperagem ou do tempo de exposição.
ASPECTOS DE SEGURANÇA
o O equipamento de Tomografia opera com raios-X e por isso requer os cuidados
comuns de proteção radiológica previstos na Portaria 453 de 02 / 06 / 98 da
Agência Nacional de Vigilância Sanitária.
o O tubo de raios-X deve ser aquecido após 2 horas de inatividade (WarmUp).
Este procedimento prolonga a vida útil do tubo.
o Após o aquecimento do tubo é conveniente, pelo menos uma vez ao dia, fazer
a calibração dos detectores. Este procedimento evita o aparecimento de
artefatos na imagem, especialmente, os do tipo anelar
SEGURANÇA EM TC
SEGURANÇA EM TC
o Nos equipamentos dotados de lâmpadas LASER para posicionamento do paciente, deve-se 
tomar o cuidado para não direcionar o feixe luminoso nos olhos do paciente.
SEGURANÇA EM TC
o O limite de peso estipulado pelo fabricante deve ser respeitado, evitando-se
assim, danos à mesa de exames e problemas no seu deslocamento durante o
procedimento.
o Alguns equipamentos são dotados de mecanismos de segurança especiais que
permitem interromper a alimentação elétrica do conjunto gantry/mesa. Estes
mecanismos são particularmente importantes quando se observa a presença de
fumaça, fogo, ou faíscas, nestes componentes
o Equipamentos que eventualmente apresentem problemas de desempenho do 
software necessitam ser totalmente desligados (shutdown). Após algum tempo, 16 
levanta -se o sistema (startup) e observa -se, se o problema foi solucionado. Não se 
obtendo resultado satisfatório.
SEGURANÇA EM TC
o Cuidado especial deve ser dado às angulações do “gantry” durante os
exames. Alguns pacientes podem ter parte do corpo pressionada pelo
equipamento ou, até mesmo, apresentar fobia devida à proximidade do
equipamento. Alguns fabricantes obrigam os operadores a fazer angulações
somente no painel do gantry.
o A postura correta do operador na operação do equipamento evita o aparecimento 
de doenças relacionadas às condutas inadequadas no trabalho, como a LER.
SEGURANÇA EM TC
o A posição do monitor deve estar na altura dos olhos do operador, numa distância
entre 40 e 80 cm. Os pés devem ficar totalmente apoiados no chão ou em um
suporte para este fim. As mãos devem deslizar livres sobre o teclado de forma que
os antebraços perfaçam um ângulo de aproximadamente 90 graus com os braços.
o Um controle de qualidade periódico deve ser implementado, com ênfase na
apuração da espessura de corte, resolução espacial, ruído da imagem, precisão da
lâmpada LASER