LA TOMOGRAFIA LA TOMOGRAFIA ASSIALE ASSIALE

COMPUTERIZZATA COMPUTERIZZATA (TC)(TC)

Istituto di Radiologia – Università di Parma

LA TOMOGRAFIA ASSIALE LA TOMOGRAFIA ASSIALE COMPUTERIZZATACOMPUTERIZZATA

Tecnica radiologica digitale che consente di acquisire

sezioni assiali o parassiali di spessori definiti del

corpo umano.

LA TOMOGRAFIA ASSIALE LA TOMOGRAFIA ASSIALE COMPUTERIZZATACOMPUTERIZZATA

UTILIZZA RADIAZIONI IONIZZANTI

TCTC

La TC si basa sulla rilevazione del La TC si basa sulla rilevazione del fascio di raggi X attenuato fascio di raggi X attenuato

mediante un sistema di detettori mediante un sistema di detettori che ne traduce l’intensità in un che ne traduce l’intensità in un

segnale elettrico di segnale elettrico di corrispondente valorecorrispondente valore

TOPOGRAMMATOPOGRAMMA

• Definire il livello superiore Definire il livello superiore e inferiore della scansione e inferiore della scansione tomograficatomografica

• Valutare l’inclinazione da Valutare l’inclinazione da conferire al piano di conferire al piano di sezione per adattarlo sezione per adattarlo all’orientamento della all’orientamento della struttura in studiostruttura in studio

FUNZIONAMENTO DELLA TCFUNZIONAMENTO DELLA TC

detettore

oggetto

raggi x

tubo radiogeno

FUNZIONAMENTO DELLA TCFUNZIONAMENTO DELLA TC

detettore

oggetto

raggi x

tubo radiogeno

RAGGI X:RAGGI X: attraversano l’oggetto in esame attraversano l’oggetto in esame venendo attenuati con modalità strettamente venendo attenuati con modalità strettamente dipendenti dalle caratteristiche dell’oggetto stessodipendenti dalle caratteristiche dell’oggetto stesso

FUNZIONAMENTO DELLA TCFUNZIONAMENTO DELLA TC

detettore

oggetto

raggi x

tubo radiogeno

DETETTORE:DETETTORE:trasforma l’energia radiante del trasforma l’energia radiante del fascio di raggi X attenuato in un impulso fascio di raggi X attenuato in un impulso elettrico misurabile.elettrico misurabile.

10°

0°

20°

20°

Si analizza l’attenuazione del fascio di Raggi X in infinite Si analizza l’attenuazione del fascio di Raggi X in infinite

traiettorie attraverso lo strato corporeo in studiotraiettorie attraverso lo strato corporeo in studio

FORMAZIONE DELL’IMMAGINEFORMAZIONE DELL’IMMAGINE

• Il computer suddivide lo strato in un elevato Il computer suddivide lo strato in un elevato numero di volumi elementari: voxel (volume numero di volumi elementari: voxel (volume element)element)

• Si determina l’attenuazione nei singoli voxelSi determina l’attenuazione nei singoli voxel

FORMAZIONE DELL’IMMAGINEFORMAZIONE DELL’IMMAGINE

Ad ogni voxel corrisponde sull’immagine Ad ogni voxel corrisponde sull’immagine bidimensionale un pixel (elemento unitario bidimensionale un pixel (elemento unitario

dell’immagine) con valore di attenuazione dipendente dell’immagine) con valore di attenuazione dipendente dalla composizione chimica del voxel in esamedalla composizione chimica del voxel in esame

L’insieme dei pixel ordinati per righe e per colonne L’insieme dei pixel ordinati per righe e per colonne viene definito viene definito matricematrice

La TC fa riferimento ad una MATRICE, nella quale l’immagine è scomposta in un numero finito di

unità elementari di superficie, quadrate, chiamate PIXEL.

Tanto più piccoli sono i pixel, tanto più dettagliata è l’immagine.

Nelle prime TC la matrice era di 128x128 pixel, mentre nelle più recenti è di 512x512 o anche di

1024x1024.

PIXEL

MATRICE

142

142 3860

142 3860 8412

142 3860 8412 7056

142 38608412 7056 6784

142 3860 8412 7056 6784 94

3860

8412 7056 6784 94142

3860

8412 7056 6784 94142

118

3860

8412 7056 6784 94142

118

106

4512

69066321

7321

3860

8412 7056 6784 94142

118

106

4512

69066321

7321

3860

8412 7056 6784 94142

118

106

4512

69066321

7321

14

2

3860

8412 7056 6784 94142

118

106

4512

69066321

7321

21

81

42

39

30

79

86

63

44

89

84

0 8 8 0 0

52

542

668

64

0

56

432

564

62

0

974

1244

1414

890

0

1164

1364

1676

8

1448

876

1766

2046

8

880

978

1266

1064

0

0

2414

94142 3860 7056 67848412

218142

3930

7986

6344

8984

106

1184512

69066321

7321

10 1 7 1 0 1 7 1 4 4 5 3 7 1 1 1 1 101 1 1 15 0 15 1 7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 111 1 7 6 15 6 1 1 1 6 1 1 1 5 1 3 1 1 121 1 1 1 1 7 1 7 1 6 1 1 1 5 1 1 1 1 121 1 1 1 1 1 1 7 1 1 1 1 5 1 1 1 1 1 111 1 1 7 1 7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 111 1 1 1 1 3 4 4 3 6 1 1 1 1 1 3 1 1 111 1 1 1 1 1 2 3 5 6 1 1 1 4 4 4 1 1 101 1 2 1 1 2 1 1 5 7 1 1 1 3 5 4 1 1 10

1 4 3 1 1 1 3 1 1 100 1 1 1 1 12 1 7 1 1 1 1 1 1 2 3 1 1 109 8 8 1 6 7 6 7 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 101 9 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 001 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 010 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 000 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 00

1 1 1 1 1 1 1 1 4 4 1 1 1 1 5 1 0 1 101 1 1 1 2 1 1 1 1 7 1 1 1 1 1 0 1 1 10

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 10

0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 00

9 9 9999

12 0 15 9099 9 9

789101112131415

6543210

10 1 7 1 0 1 7 1 4 4 5 3 7 1 1 1 1 101 1 1 15 0 15 1 7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 111 1 7 6 15 6 1 1 1 6 1 1 1 5 1 3 1 1 121 1 1 1 1 7 1 7 1 6 1 1 1 5 1 1 1 1 121 1 1 1 1 1 1 7 1 1 1 1 5 1 1 1 1 1 111 1 1 7 1 7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 111 1 1 1 1 3 4 4 3 6 1 1 1 1 1 3 1 1 111 1 1 1 1 1 2 3 5 6 1 1 1 4 4 4 1 1 101 1 2 1 1 2 1 1 5 7 1 1 1 3 5 4 1 1 10

1 4 3 1 1 1 3 1 1 100 1 1 1 1 12 1 7 1 1 1 1 1 1 2 3 1 1 109 8 8 1 6 7 6 7 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 101 9 1 1 1 1 1 1 1 1 2 1 001 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 010 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 000 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 00

1 1 1 1 1 1 1 1 4 4 1 1 1 1 5 1 0 1 101 1 1 1 2 1 1 1 1 7 1 1 1 1 1 0 1 1 10

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 10

0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 00

9 9 9999

12 0 15 9099 9 9

789101112131415

6543210

RICOSTRUZIONE PER ITERAZIONE:RICOSTRUZIONE PER ITERAZIONE: I valori ottenuti I valori ottenuti vengono elaborati con un algoritmo che permette di vengono elaborati con un algoritmo che permette di

ricostruire i valori di attenuazione dei pixel, costituenti lo ricostruire i valori di attenuazione dei pixel, costituenti lo strato in esame, partendo dai valori noti di una funzione strato in esame, partendo dai valori noti di una funzione

matematica rilevata all’esterno del sistemamatematica rilevata all’esterno del sistema

TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATATOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA

Si realizza infine un “display” visivo su monitor TV dei valori numerici ottenutiSi realizza infine un “display” visivo su monitor TV dei valori numerici ottenuti

SCALA HOUNSFIELDSCALA HOUNSFIELD

Non essendo possibile analizzare il Non essendo possibile analizzare il corpo umano “guardando” un corpo umano “guardando” un

tabulato di numeri, è stato tabulato di numeri, è stato necessario rappresentare ciascun necessario rappresentare ciascun

valore di densità dei voxels in valore di densità dei voxels in corrispondenti tonalità di grigio corrispondenti tonalità di grigio

riprodotte sul monitor del computerriprodotte sul monitor del computer

SCALA HOUNSFIELDSCALA HOUNSFIELD

Valori di attenuazione di alcuni organi e tessuti normali

2000 VALORI DI ATTENUAZIONE

2000 TONALITA’ DI GRIGIO

FINESTRAFINESTRA• L’occhio umano distingue 15-20 tonalità di L’occhio umano distingue 15-20 tonalità di

grigiogrigio

• Se venisse rappresentata tutta la scala Se venisse rappresentata tutta la scala Hounsfield le piccole variazioni di densità Hounsfield le piccole variazioni di densità sfuggirebbero all’operatoresfuggirebbero all’operatore

• Il computer consente di “espandere” tutta la Il computer consente di “espandere” tutta la scala dei grigi in un ristretto intervallo di scala dei grigi in un ristretto intervallo di densità: densità: FINESTRA che l’operatore sceglieFINESTRA che l’operatore sceglie

• Si amplifica la differenza di luminosità anche Si amplifica la differenza di luminosità anche per minime variazioni di densità (esaltazione per minime variazioni di densità (esaltazione risoluzione di contrasto)risoluzione di contrasto)

LA FINESTRALA FINESTRA

Viene impostata stabilendo un CENTRO e un AMPIEZZA

CONTRASTOCONTRASTOCentro: grigio medio

Densità > Limite superiore: bianco

Densità < Limite inferiore: nero

Valori intermedi: gradazioni crescenti dal

grigio chiaro al grigio scuro

LA FINESTRALA FINESTRA

FINESTRA PER IL FINESTRA PER IL PARENCHIMAPARENCHIMA

FINESTRAFINESTRA PER PER IL MEDIASTINOIL MEDIASTINO

GENERAZIONI TCGENERAZIONI TC

Vari tipi di accoppiamento sorgente-detettori e diversi Vari tipi di accoppiamento sorgente-detettori e diversi tipi di movimento reciproco: progressivo tipi di movimento reciproco: progressivo

miglioramento della velocità di scansione e riduzione miglioramento della velocità di scansione e riduzione dello spessore minimo di stratodello spessore minimo di strato

EVOLUZIONE DELLA TCEVOLUZIONE DELLA TC

TC convenzionale TC spirale TC spirale monostrato multistrato TC convenzionale TC spirale TC spirale monostrato multistrato

SLIP-RING TECHNOLOGY

TC SPIRALETC SPIRALE• O volumetricaO volumetrica• Sorgente di Raggi X ruota in modo continuoSorgente di Raggi X ruota in modo continuo• I dati sono acquisiti mentre il tavolo si muoveI dati sono acquisiti mentre il tavolo si muove• Tempo/scansione: circa 1 secTempo/scansione: circa 1 sec• Scansione in un’unica apneaScansione in un’unica apnea• Meno artefattiMeno artefatti• Miglior rilevamento lesioniMiglior rilevamento lesioni• Minor consumo mdcMinor consumo mdc• MPR, MIP, 3D, endoscopia virtualeMPR, MIP, 3D, endoscopia virtuale

TC SPIRALE MULTISTRATOTC SPIRALE MULTISTRATO

• Più file di detettoriPiù file di detettori

• Più strati per singola rotazione del tuboPiù strati per singola rotazione del tubo

• Notevole riduzione del tempo d’esameNotevole riduzione del tempo d’esame

• TC cardiaca e coronaricaTC cardiaca e coronarica

• Studi vascolariStudi vascolari

• Studi di perfusioneStudi di perfusione

EVOLUZIONE DELLA TCEVOLUZIONE DELLA TC

20 cm20 cm

1 sec. 1 sec. 120 sec. 120 sec.

1 sec. 1 sec. 40 sec. 40 sec.

0,5 sec. 0,5 sec. 5 sec. 5 sec.

METODICHE DI INDAGINE RADIOLOGICA

Istituto di Radiologia – Università di Parma

VANTAGGI:

Minor tempo dell’esame

Acquisizioni dinamiche

Acquisizione volumetrica

TOMOGRAFIA COMPUTERIZZATA SPIRALE

MEZZO DI CONTRASTO IN TCMEZZO DI CONTRASTO IN TC

Iniezione endovenosa di mezzo di contrasto iodato:

quantità variabile in funzione del peso corporeo

(1-3 cc/kg di peso)

velocità: in TC spirale sempre a bolo: 2-5 cc/sec, a seconda :

- del tipo di esame

- delle indicazioni cliniche

- accesso venoso

MEZZI DI CONTRASTO IN TCMEZZI DI CONTRASTO IN TC

1.1. Aumentano il contrasto tra organi e tessuti che Aumentano il contrasto tra organi e tessuti che presentano una densità simile: presentano una densità simile: contrast contrast enhancementenhancement

2.2. Enhancement elevato: tessuto molto vascolarizzatoEnhancement elevato: tessuto molto vascolarizzato

3.3. Permettono la visualizzazione del lume dei vasiPermettono la visualizzazione del lume dei vasi

4.4. Permettono la caratterizzazione di lesioniPermettono la caratterizzazione di lesioni

5.5. Permettono lo studio dell’ apparato urinario in Permettono lo studio dell’ apparato urinario in quanto vengono eliminati per via renalequanto vengono eliminati per via renale

6.6. per os:per os: opacizzazione anse (anche acqua) opacizzazione anse (anche acqua)

ROTTURA DI ANEURISMA DISSECANTE DELL’AORTA DISCENDENTE

MEZZO DI CONTRASTO IN TCMEZZO DI CONTRASTO IN TC

Senza contrastoSenza contrasto

Dopo contrastoDopo contrasto

MEZZO DI CONTRASTO IN TCMEZZO DI CONTRASTO IN TC

Senza contrastoSenza contrasto

Dopo contrastoDopo contrasto

ANALISI DELL’IMMAGINEANALISI DELL’IMMAGINE

• Analisi morfologicaAnalisi morfologica

• Analisi densitometrica (grasso, liquido, Analisi densitometrica (grasso, liquido, parenchima…)parenchima…)

• Contrast enhancementContrast enhancement

VALORE DI ATTENUAZIONEVALORE DI ATTENUAZIONE

OSSO: elevato valore di attenuazione

MDC: elevato valore di attenuazione

GRASSO: basso valore di attenuazione

Tessuto adiposo: -30-150 UH

Liquido: 0-20 UH

Parenchimi: circa 60 UH

ELABORAZIONE DELLE IMMAGINI TCELABORAZIONE DELLE IMMAGINI TC

Analisi planimetriche - MPR (Multi Planar Reformatting)

- 3 piani spaziali (trasversale, coronale, sagittale)

- piani obliqui

- piani irregolari (strutture anatomiche)

Analisi volumetriche

- MIP (Maximum Intensity Projection) o Minip

- Surface Rendering o SSD (Shaded Surface Display)

- Volume Rendering