Tomografia Computadorizada

Tomografia Computadorizada

(Parte 1 de 10)

Centro Federal de Educação

Tecnológica de Santa Catarina Gerência Educacional de Eletrônica

Prof. Flávio Augusto Soares, M.Eng. Prof. Henrique Batista Lopes, M.Eng.

Florianópolis, Novembro de 2000

Instituições Envolvidas em Blumenau pág. i

1. TOMÓGRAFO COMPUTADORIZADO 1

1.1 INTRODUÇÃO 1 1.2 PRINCÍPIO BÁSICO 1

1.3 REALIZAÇÃO TÉCNICA 2

1.3.1. Sistema de Rotação-Translação de Detetor Simples 2 1.3.2. Sistema de Rotação-Translação de Múltiplos Detetores 2 1.3.3. Sistema de rotação com detetores móveis 2 1.3.4. Sistema de rotação com detetores fixos 3 1.3.5. Sistema de rotação helicoidal 3 1.3.6. Sistema de canhão de elétrons 3 1.3.7. Tomógrafo Móvel 4

1.4 SISTEMA TOMOGRÁFICO 5

1.5 PORTAL 5 1.5.1. Cabeçote 6

1.6 SENSORES DE RAIOS X 8

1.6.1. Sensores de Estado Sólido 8 1.6.2. Câmaras de Ionização 9

1.7 COLIMAÇÃO 9

1.8 SISTEMA ELÉTRICO 10

2. FORMAÇÃO DO TOMOGRAMA 1

2.1 INTRODUÇÃO 1

2.2 REPRESENTAÇÃO DA IMAGEM 1 2.2.1. Elementos Fotográficos 1

2.3 RECONSTRUÇÃO DA IMAGEM 12

2.3.1. Obtenção dos Dados 12 2.3.2. Cálculo da matriz tomográfica 13

2.4 CONFECÇÃO DA MATRIZ DA IMAGEM 15

2.4.1. Valores de Densidade 15 2.4.2. Escala Hounsfield de Densidade 15 2.4.3. Densitometria 16

2.5 VARIAÇÃO DA IMAGEM 18

3. OPERAÇÃO DO TOMÓGRAFO 19

3.1 INTRODUÇÃO 19 3.2 CONSOLE DE OPERAÇÕES 20 3.3 CONTROLE DE MENU 20 3.4 CONTROLE DE VARREDURA 21 3.5 PROTOCOLOS DE VARREDURA 2 3.6 MANIPULAÇÃO DE DADOS 2 3.7 PROCESSAMENTO DA IMAGEM 23 3.8 GRÁFICOS SOBRE A IMAGEM 24 3.9 CONTROLE DA JANELA 25 3.10 CONTROLES DO TRACKBALL 26

4. BIBLIOGRAFIA 27 pág. iv Folha deixada em branco

Núcleo de Tecnologia ClínicaNúcleo de Tecnologia ClínicaNúcleo de Tecnologia ClínicaNúcleo de Tecnologia Clínica

1. TOMÓGRAFO COMPUTADORIZADO

1.1 INTRODUÇÃO

Nos últimos 40 anos nenhum outro avanço na área de raios X diagnóstico foi tão significativo quanto o desenvolvimento da tomografia computadorizada (TC). Já no final da década de 1950, os componentes para a construção de um TC estavam disponíveis para médicos e engenheiros. Porém, somente em 1967, o processo tomográfico como um todo foi apresentado pelo engenheiro britânico Godfrey Hounsfield. Hounsfield trabalhava na empresa britânica EMI Ltda quando foram montados os primeiros TC para teste. Outro que ajudou no desenvolvimento do tomógrafo computadorizado foi o sul-africano Allan M. Cormack, que desenvolveu a matemática necessária para a reconstrução das imagens tomográficas. Cormack e Hounsfield foram agraciados com o Prêmio Nobel de Medicina no ano de 1979 por suas contribuições para o desenvolvimento do Tomógrafo Computadorizado.

1.2 PRINCÍPIO BÁSICO

Enquanto as técnicas radiológicas convencionais produzem imagens somadas de um objeto, varredores tomográficos giram para dividir um objeto e organizá-lo em seções de imagens paralelas e espacialmente consecutivas (cortes axiais). O processo, que era originalmente totalmente mecânico, foi melhorado graças as novas tecnologias. E, atualmente, a alta qualidade das imagens é o resultado dos complexos sistemas computacionais.

Simplificadamente, o tomograma é gerado a partir de um feixe de raios X estreito e um detetor montado no lado diametralmente oposto. Como o cabeçote e o detector estão conectados mecanicamente, eles se movem de forma síncrona. Quando o con- junto cabeçote-detector faz uma translação ou rotação em torno do paciente, as estruturas internas do corpo atenuam o feixe de raios X de acordo com a densidade e número atômico de cada tecido. A intensidade da radiação detectada pelos sensores de raios X varia de acordo com esse padrão e forma uma lista de intensidades para cada projeção. No final da translação ou rotação o conjunto cabeçote-detetor retorna para a posição inicial, a mesa com o paciente se movimenta em alguns milímetros, e o tomógrafo começa uma nova varredura. Este processo é repetido inúmeras vezes, gerando uma grande quantidade de dados.

Figura 1.2. Obtenção da imagem tomográfica: os sensores de radiação se movimentam sincronamente com o tubo de raios X.

Os dados obtidos, intensidade de raios X ou valores de atenuação, a posição da mesa e a posição do cabeçote quando da obtenção dos dados, são armazenados num computador. Através de equações matemáticas aplicadas sobre estes valores, torna pos-

Fig. 1.1. Sir Godfrey Hounsfield.

2 Parte 5 – TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA

Núcleo de Tecnologia ClínicaNúcleo de Tecnologia ClínicaNúcleo de Tecnologia ClínicaNúcleo de Tecnologia Clínica sível a determinação de relações espaciais entre as estruturas internas de uma região selecionada do corpo humano. O tomograma calculado, ou seja, a imagem apresentada na tela consiste-se numa matriz de valores de atenuação, ou, num cálculo inverso, uma matriz com valores de dose absorvida. Visualmente, para o diagnóstico, os valores de atenuação são apresentados na forma de tons de cinza, criando assim uma imagem espacial do objeto varrido.

1.3 REALIZAÇÃO TÉCNICA

A atenuação dos raios X pelos tecidos humanos é medida por detetores que são alinhados atrás do paciente, opostamente a fonte de raios X. Na literatura internacional, existem basicamente 5 tipos diferentes de sistemas de varreduras para tomógrafos computadorizados. A seguir, explanaremos rapidamente sobre cada um deles.

1.3.1. Sistema de Rotação-Translação de Detetor Simples

Uma radiação X de feixe muito estreito varre o corpo em meia volta (180o) com passo de 1o. A intensidade do faixe é medida por um único elemento detetor. Após cada incremento angular, uma translação linear é realizada enquanto o raio atravessa o corpo. O processo todo leva alguns minutos para completar cada corte.

Fig. 1.3. Sistema de detecção de rotaçãotranslação simples.

1.3.2. Sistema de Rotação-Translação de Múltiplos Detetores

Uma linha de detectores, com 5 a 50 elementos, está localizada opostamente a fonte de raios X

(Fig. 1.4). Um feixe ou leque de raio reduz o número de incrementos angulares necessários para a varredura. As varreduras são feitas em passos de 10o que correspondem ao ângulo de abertura do leque. O tempo mínimo para a varredura está entre 6 e 20 segundos para cada corte. Este é um tomógrafo da 2a geração.

Fig. 1.4. Sistema de rotação-translação com múltiplos detetores.

1.3.3. Sistema de rotação com detetores móveis

Na evolução da construção dos tomógrafos, os aperfeiçoamentos levaram ao aparecimento da 3a geração de aparelhos, onde o feixe de raios X emitido possui uma abertura muito ampla. Opostamente a fonte emissora, uma linha de 200 a 1000 detectores dispostos em ângulo recebe a radiação após esta penetrar todo o corpo do paciente. Os tempos de processamento destes aparelhos estão na faixa entre 1 e 4 segundos por corte. São os mais utilizados atualmente, mesmo em aparelhos modernos, devido a sua relação custo/benefício.

Fig. 1.5. Sistema de rotação com detectores móveis.

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