SUBIECTUL 8
Bazele fizice si tehnice ale computertomografiei. Principii de constructie ale unui aparat CT. Tipuri de aparate. Achizitia de date de masura. Reconstructia imaginii.
Prelucrarea imaginii. Artefacte specifice metodei.
Prof. Dr. S.A. Georgescu - UMF "Carol Davila", Bucuresti
- Creste numarul de detectori pe unitatea de lungime
- Nu necesita compensatii de calcul pentru radiatia secundara sau ineficienta
- S-a ameliorat prin utilizarea focarului dinamic si prin utilizarea unor sisteme de inalta performanta de masurare a microcurentilor .
Generatia IV(rotativ/fix)
- Impresionarea detectorilor este in functie de unghiul radiatiei incidente
- Detectorii cit mai desi cu suprafata activa cit mai mare
- Masuratori foarte multe care lungesc timpul de calcul
- Cele mai bune rezolutii geometrice.
Sistemul de achizitie spirala
Expunere si miscare concomitenta din care rezulta date de masura a unui volum nu numai a unui slice .
Exista trei parametrii definitorii :
- Achizitia = volumul scanat in timpul unei spire
- Revolutia = numarul de rotatii de 360 0 in timpul unei achizitii
- Pitch = distanta axiala parcursa de corpul scanat in timpul unei revolutii de 3600
Avantajele sistemului spiral :
- reduce artefactele de miscare
- reduce incidenta zonelor nescanate la scanarile secventiale
- creste rezolutia geometrica
- reduce doza de iradiere
- amelioreaza reconstructiile multiplanare si 3D
Sistemul spiral multislice
- emisia din focar unic
- achizitia pe mai multe siruri de detectori
rezulta :
- reducerea grosimii sectiunii
- cresterea volumului scanat
- ameliorarea rezolutiei
- nu se modifica iradierea
Sistemul cu flux de electroni (ultrarapid)
Un flux de electroni accelerat in axul de rotatie este deflectat si orientat asupra unei coroane tinta din tungsten orientata la 210 0 fata de axa de rotatie . Fotonii emisi sunt orientati spre o coroana de detectori si traverseaza corpul de scanat.
- timpul de scanare se reduce la 0,02 secunde /scan
- reconstructia se face din 180 0 deci este inferioara calitativ
- utilizarea principala este in explorarea cardio
RECONSTRUCTIA DE IMAGINE
Este conditionata de existenta unor componente ale sistemului necesar transformarii matematice a datelor de achizitie (logaritmul coeficientilor de atenuare) in elemente vizuale, (nunte de gri) afisate pe un monitor . Reconstructia utilizeaza ca element de baza pentrul calcul voxelul iar pentru afisare pixelul . Pixelul reprezinta coeficientul de atenuare al unui element volumetric (voxel) cu lungimea determinata de grosimea sectiunii si cu suprafata de sectiune aleasa optional in prealabil .
Reconstructia se face on-line pentru fiecare raza emisa, datele razelor multiple se sumeaza pe pacursul achizitiei. In acest fel se scade la maxim timpul . de reconstructie .
Pentru ameliorarea rezultatelor se folosesc filtre.
Particularitatile reconstructiei pentru achizitia spirala
Miscarea concomitenta a mesei in timpul expunerii produce artefacte de miscare daca s-ar reconstrui din fiecare slice separat. Pentru evitarea acestui neajuns reconstructia foloseste sistemul prin interpolare.
Utilizatorul are posibilitatea sa aleaga pitch-uri mici pentru rezolutie mai buna (mA mai mare /sectiune) si pitch-uri mari pentru acoperirea unui spatiu cit mai intins .
AFISAREA IMAGINII
Se face pe un display. Are rolul de a converti datele digitale ale sistemului de reconstructie in semnale electrice corepunzatoare coeficientului de atenuare . Totul se materializeaza in nunate de gri.
Afisajul mai contine date de identificare , protocolul de scan si parametrii de reconstructie .
Operatiuni posibile pe imaginea afisata
1. Scara numerelor CT (unitati de densitate)
Este o scara conventionala impartita in 2000 de unitati =UH=unitate Hounsfield care reprezinta 1 UH = 1/1000 din diferenta de gri intre griul apei(0-zero) si al aerului (-1000 - minus o mie)
Nuante putine = contrast mare= necesar structurii parenchimatoase
Nuante multe = contrast mic = necesar structurilor care in mod normal sunt foarte contrastante (osul , aerul. subs. de contrast)
2. Zoom ± ROI (Region of Interest)
Este o facilitate de a studia o anumita parte din imagine , marita .
Zoom - ul poate fi obtinut prin marirea pixelului din imaginea gata a fisata sau prin reconstructia unei parti limitate din imagine pe o suprafata cu dimensiuni nominale cu pixeli de dimensiuni nemodificate . Prima este rapida dar cu imagine de calitate inferioara a doua este mai lenta dar cu imagine de calitate identica imaginii primare.
Reprezinta reconstruirea structurilor in alte planuri decit cel axial in care au fost achizitionate .Pentru acest tip de reconstructie sistemul de calcul utilizeaza diferite diametre ale prismei voxelului. Din acesta cauza imaginea nu este de aceeasi calitate cind se utilizeaza axul lung cu aceea cind se foloseste cel scurt. Defectul este remediabil prin utilizarea voxelilor cit mai mici sau prin scanare spirala
CALITATEA IMAGINII
Se apreciaza in functie de urmatorii parametrii:
1.Rezolutia spatiala: reprezinta posibilitatea unei instalatii CT de a deosebi doua obiecte de mici diemnsiuni intens contrastante situate foarte aproape unul de altul .
Se apreciaza cel mai adesea in numar de linii/cm = numarul de perechi de linii subtiri care se disting separat pe o imagine lata de 1 cm.
Depinde de:
la instalatiile moderne se considera minima de 12-14 linii/cm ca limita inferioara si aproximativ 20 de linii / cm rezolutie inalta .
2. Rezolutia de densitate si zgomotul in imagine
Este functia de a diferentia indicele de atenuare a unor structuri contigue.Se apreciaza cit este procentul de diferenta a indicelui pe care instalatia il percepe , el trebuie sa fie cit mai mic .
Zgomotul in imagine sau aspectul granulat este functie de urmatorii parametrii:
- omogenitatea fluxului fotonic
- radiatia secundara
- erorile de calcul
- gradul de actiune al filtrelor
- dimensiunea voxelului.
ARTEFACTE IN COMPUTERTOMOGRAFIE
Definitie: reprezinta o discrepanta sistematica între numerele CT din imaginea reconstruita si valoarea reala a coeficientilor de atenuare a obiectului scanat.
anomalie de aliniere a tubului si detectorilor;
fluctuatii în emisia razelor X ce determina un aspect de moar al sectiunilor;
artefacte de «aliasing » în raport cu un subesantionaj; apare la nivelul interfetelor dintre doua structuri cu densitati foarte diferite (între os- apa, metal-os-aer, os-parenchim, aer-lichid- structura densa); pot fi atenuate prin cresterea numarului de proiectii si retroproiectii sau utilizând o corectie asemanatoare principiului de convolutie; în aceasta categorie intra artefactele de coasta ce pot mima leziuni focalizate hepatice, artefactele de colt de la nivelul stomacului; contrastul iodat din vezica urinara determina aparitia benzilor de atenuare joasa localizate între peretele vezical si peretii ososi ai bazinului; resturile de Bariu din tubul digestiv duc la aparitia de artefacte striate sau în zebra.
ring artefacte, secundare un reglaj deficitar al unui sau mai multor detectori.
metalice
de miscare; respiratie; pulsatie
Pseudotrombusul: la nivelul confluentelor venoase; în vv pulmonare; în trunchiul venos brahiocefalic si VCS; pseudoleziuni în vv hepatice
în plan transversal aceleasi ca cele din achizitia secventiala;
artefacte suplimentare datorita proceselor de interpolare; sunt amplificate când se utilizeaza un pitch mare; deformarea structurilor în directia axei z;
calibrarea necorespunzatoare a detectorilor duce la aparitia de ringuri hipodense în jurul pacientului ducând la un aspect de « zebra » pe reconstructiile MPR.
Efectul de volum partial. Într-un mediu heterogen compus din structuri ce prezinta coeficienti de atenuare diferiti, masurarea densitatii într-un punct al unei sectiuni groase, reflecta coeficientul de atenuare mediu care nu permite individualizarea diferitelor elemente ce intra în alcatuirea grosimii sectiunii.
Fotopenia si zgomotul. O imagine CT este cu atât mai fotopenica cu cât numarul de fotoni este mai mic. Acest fenomen afecteaza rezolutia în densitate. Cresterea rezolutiei în densitate se poate obtine crescând grosimea sectiunii, crescând durata de expunere (risc de artefacte de miscare) sau crescând intensitatea fasciculului de raze X. Dublarea rezolutiei în densitate conservând rezolutia spatiala se poate obtine prin cresterea dozei de iradiere de 4 ori.
Artefactele de miscare: numarul si amplitudinea lor pot creste cu durata scanarii; scurtarea timpului de achizitie în achizitia spirala mai ales în CT multislice minimalizeaza artefactele de miscare.
Trecerea fasciculului de raze X prin tesuturi cu coeficienti de absorbtie ridicati este responsabila de o autofiltrare si de absorbtia fotonilor ce au energia cea mai slaba; fasciculul rezidual este astfel constituit numai din fotoni de energie ridicata, pentru anumite traiecte profilul de atenuare putând fi alterat. Un exemplu îl constituie artefactele de os din fosa cerebrala posterioara materializate sub forma unor benzi hipodense proiectate peste trunchiul cerebral între cele doua piramide pietroase; pentru minimalizarea sa este necesar realizarea unei filtrari ale fasciculului de raze X si utilizarea unui KV ridicat.
Fereastra afecteaza contrastul si zgomotul. Daca fereastra este larga, contrastul din imagine este redus, ducând la o limitarea a detectie leziunilor focale din ficat si pancreas. O fereastra îngusta determina cresterea zgomotului si sterge posibilitatea individualizarii structurilor lipomatoase, si a leziunilor cantonate în grasimea intra sau extraperitoneala: edem, infiltratie sau acumulari aerice.
IRADIEREA BOLNAVULUI
Bibliografie:
Radiologie si Imagistica Medicala - S.A.Georgescu, C.Zaharia - Editura Univ. "Carol Davila" 2003 , pg 39-41
CT and MR Imaging of the Whole Body- J.R. Haaga, Ch.F.Lanzieri, R.C. Gilkeson - ed. Mossby; 2002, pg 2- 36
|
