PRINCÍPIOS BÁSICOS DA TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADAPRINCÍPIOS BÁSICOS DA TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA

PRINCÍPIOS FÍSICOS

A TC baseia-se nos mesmos princípios que a radiografia convencional, segundo os quais tecidos com diferente composição absorvem a radiação X de forma diferente. Ao serem atravessados por raios X, tecidos mais densos (como o fígado) ou com elementos mais pesados (como o cálcio), absorvem mais radiação que tecidos menos densos (como o pulmão, que está cheio de ar).

Assim, uma TC indica a quantidade de radiação absorvida por cada parte do corpo analisada (radiodensidade), e traduz essas variações numa escala de cinzentos, produzindo uma imagem. Cada pixel da imagem corresponde à média da absorção dos tecidos nessa zona, expresso em unidades de Hounsfield (em homenagem ao criador da primeira máquina de TC).

PROCEDIMENTO

Para obter uma TC, o paciente é colocado numa mesa que se desloca para o interior de um orifício de cerca de 70 cm de diâmetro. À volta deste encontra-se uma [[Ampola de Raios-X], num suporte circular designado gantry. Do lado oposto à ampola encontra-se o detector responsável por captar a radiação e transmitir essa informação ao computador ao qual está conectado.

Nas máquinas convencionais, durante o exame a “gantry” descreve uma volta

completa (360º) em torno do paciente, com a ampola a emitir raios X que após atravessar o corpo do paciente são captados na outra extremidade pelo detector. Esses dados são então processados pelo computador, que analisa as variações de absorção ao longo da secção observada, e reconstrói esses dados sob a forma de uma imagem. A “mesa” avança então mais um pouco, repetindo-se o processo para obter uma nova imagem, alguns milímetros ou centímetros mais abaixo.

Máquinas mais recentes, designadas “helicoidais”, descrevem uma hélice em torno do corpo do paciente, em vez de uma sucessão de círculos completo. Desta forma é obtida informação de uma forma contínua, permitindo, dentro de certos limites, reconstruir imagens de qualquer secção analisada, não se limitando portanto aos "círculos" obtidos com as máquinas convencionais. Permitem também a utilização de doses menores de radiação, além de serem muito mais rápidas.

Godfrey Hounsfield é que desenvolveu esta técnica de obtenção de imagens em 1972. Na verdade os princípios físicos da tomografia computadorizada são os mesmos da radiografia convencional. Para a obtenção de imagens são utilizados os raios-x. Enquanto na radiografia convencional ou simples o feixe de raio-x é piramidal e a imagem obtida é uma imagem de projeção, na tomografia computadorizada o feixe é emitido por uma pequena fenda e tem a forma de leque.

Na tomografia computadorizada o tubo de raio-x gira 360 graus em torno da região do corpo a ser estudada e a imagem obtida é tomográfica ou seja “fatias” da região do corpo estudada são obtidas. Em oposição ao feixe de raios-x emitidos temos um detector de fótons que gira concomitantemente ao feixe de raios-x. Como na radiografia convencional as características das imagens vão depender dos fótons absorvidos pelo objeto em estudo.

Dessa forma, os fótons emitidos dependem da espessura do objeto e da capacidade deste de absorver os raios-x. Os detectores de fótons da tomografia computadorizada transformam os fótons emitidos em sinal analógico (quanto mais Rx chega, maior é a diferença de potencial, ou voltagem que cada detector fornece ao computador) e depois digital (o computador converte os valores de voltagem, contínuos, em unidades digitais, vistas abaixo).

Como dito anteriormente, para a formação da imagem de tomografia computadorizada a emissão do feixe de raio-x é feita em diversas posições, posteriormente as informações obtidas são processadas utilizando uma técnica matemática chamada de projeção retrógrada, ou outras, como a transformada de Fourier.

Um tomógrafo é formado por um tubo no interior do qual há um anel no qual estão localizados em posições opostas o emissor do feixe de raio-x e os detectores, sendo que este conjunto gira 360 graus para a obtenção da imagem.

Atualmente há vários tipos de tomógrafo: convencional ou simplesmente tomografia computadorizada, tomografia computadorizada helicoidal, tomografia computadorizada “multi-slice” e tomógrafos mais sofisticados, como “ultra-fast” e “cone-beam”. Na tomografia helicoidal além do tubo de raio-x e os detectores girarem, a mesa também é deslocada e a trajetória do feixe de Rx ao redor do corpo é uma hélice (ou espiral, senso lato).

CARACTERÍSTICAS DAS IMAGENS TOMOGRÁFICAS

Entre as características das imagens tomográficas destacam-se os pixeis, a matriz, o campo de visão (ou fov, “field of view”), a escala de cinza e as janelas. O pixel é o menor ponto da imagem que pode ser obtido. Assim uma imagem é formada por uma certa quantidade de pixeis. O conjunto de pixeis está distribuído em colunas e linhas que formam a matriz. Quanto maior o número de pixeis numa matriz melhor é a sua resolução espacial, o que permite um melhor diferenciação espacial entre as estruturas.

O campo de visão (FOV) representa o tamanho máximo do objeto em estudo que ocupa a matriz, por exemplo, uma matriz pode ter 512 pixeis em colunas e 512 pixeis em linhas, e se o campo de visão for de 12 cm, cada pixel vai representar cerca de 0,023 cm (12 cm/512). Assim para o estudo de estruturas delicadas como o ouvido interno o campo de visão é pequeno, como visto acima enquanto para o estudo do abdômen o campo de visão é maior, 50 cm (se tiver uma matriz de 512 x 512, então o tamanho da região que cada pixel representa vai ser cerca de quatro vezes maior, ou próximo de 1 mm).

Em relação às imagens, existe uma convenção para traduzir os valores de voltagem detectados em unidades digitais. Dessa forma, temos valores que variam de –1000, onde nenhuma voltagem é detectada: o objeto não absorveu praticamente nenhum dos fótons de Rx, e se comporta como o ar; ou um valor muito alto, algo como +1000 ou mais, caso poucos fótons cheguem ao detector: o objeto absorveu quase todos os fótons de RX. Essa escala onde –1000 é mais escuro, 0 é um cinza médio e +1000 (ou mais) é bem claro. Dessa forma quanto mais Rx o objeto absorver, mais claro ele é na imagem. Outra vantagem é que esses valores são ajustados de acordo com os tecidos biológicos.

A escala de cinza é formada por um grande espectro de representações de tonalidades entre branco, cinza e o preto. A escala de cinzas é que é responsável pelo brilho de imagem. Uma escala de cinzas foi criada especialmente para a tomografia computadorizada e sua unidade foi chamada de unidade Hounsfield (HU), em homenagem ao cientista que desenvolveu a tomografia computadorizada. Nesta escala temos o seguinte:

• zero unidades Housfield (0 HU) é a água, 

• ar -1000 (HU), 

• osso de 300 a 350 HU; 

• gordura de –120 a -80 HU; 

• músculo de 50 a 55 HU.

As janelas são recursos computacionais que permitem que após a obtenção das imagens a escala de cinzas possa ser estreitada facilitando a diferenciação entre certas estruturas conforme a necessidade. Isto porque o olho humano tem a capacidade de diferenciar uma escala de cinzas de 10 a 60 tons (a maioria das

pessoas distingue 20 diferentes tons), enquanto na tomografia no mínimo, como visto acima há 2000 tons. Entretanto, podem ser obtidos até 65536 tons – o que seria inútil se tivéssemos que apresentá-los ao mesmo tempo na imagem, já que não poderíamos distingui-los. A janela é na verdade uma forma de mostrar apenas uma faixa de tons de cinza que nos interessa, de forma a adaptar a nossa capacidade de visão aos dados obtidos pelo tomógrafo.

Numa janela define-se a abertura da mesma ou seja qual será o número máximo de tons de cinza entre o valor numérico em HU do branco e qual será o do preto. O nível é definido como o valor (em HU) da média da janela.

O uso de diferentes janelas em tomografia permite por exemplo o estudo dos ossos com distinção entre a cortical e a medular óssea ou o estudo de partes moles com a distinção, por exemplo, no cérebro entre a substância branca e a cinzenta. A mesma imagem pode ser mostrada com diferentes ajustes da janela, de modo a mostrar diferentes estruturas de cada vez. Não é possível usar um só ajuste da janela para ver, por exemplo, detalhes ósseos e de tecido adiposo ao mesmo tempo.

As imagens tomográficas podem ser obtidas em dois planos básicos: o plano axial (perpendicular ao maior eixo do corpo) e o plano coronal (paralelo a sutura coronal do crânio ou seja é uma visão frontal). Após obtidas as imagens, recursos computacionais podem permitir reconstruções no plano sagital (paralelo a sutura sagital do crânio) ou reconstruções tri-dimensionais.

Como na radiografia convencional o que está sendo analisado são diferenças de densidade, que podem ser medidas em unidades Hounsfield.

Para descrever diferenças de densidades entre dois tecidos é utilizada uma nomenclatura semelhante à utilizada na ultrassonografia: isoatenuante, hipoatenuante ou hiperatenuante. Isoatenuante é utilizada para atenuações tomográficas semelhantes. Hipoatenuantes para atenuações menores do que o tecido considerado padrão e hiperatenuante para atenuações maiores que o tecido padrão (geralmente o órgão que contém a lesão é considerado o tecido padrão, ou quando isto não se aplica, o centro da janela é considerado isoatenuante).

VANTAGENS e DESVANTAGENS

VANTAGENS

A principal vantagem da TC é que permite o estudo de "fatias" ou secções transversais do corpo humano vivo, ao contrário do que é dado pela radiologia convencional, que consiste na representação de todas as estruturas do corpo sobrepostas. É assim obtida uma imagem em que a percepção espacial é mais nítida.

Outra vantagem consiste na maior distinção entre dois tecidos. A TC permite distinguir diferenças de densidade da ordem 0,5% entre tecidos, ao passo que na radiologia convencional este limiar situa-se nos 5%.

Desta forma, é possível a detecção ou o estudo de anomalias que não seria possível senão através de métodos invasivos, sendo assim um exame complementar de diagnóstico de grande valor.

DESVANTAGENS

Uma das principais desvantagens da TC é devida ao facto de utilizar radiação X. Esta tem um efeito negativo sobre o corpo humano, sobretudo pela capacidade de causar mutações genéticas, visível sobretudo em células que se estejam a multiplicar rapidamente. Embora o risco de se desenvolverem anomalias seja baixo, é desaconselhada a realização de TCs em grávidas e em crianças, devendo ser ponderado co

m cuidado os riscos e os benefícios.

Uma outra da desvantagem da TC é o seu elevado preço, especialmente quando comparada com outros métodos como a radiografia convencional ou mesmo a ecografia.

TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA

Este blog apresenta atualidades sobre Tomografia Computadorizada Padrão e Tomografia Helicoidal.

 

QUINTA-FEIRA, 28 DE ABRIL DE 2011

Tomografia Computadorizada X Tomografia HelicoidalAs Tomografias ampliam a idéia que se tem a respeito de imagens de raio

Xconvencional. Em vez de mostrar o contorno dos ossos e órgãos, um tomógrafo forma um modelo computadorizado completo em três dimensões do interior de um paciente. Os médicos podem até mesmo examinar uma estreita fatia do corpo por vez para apontar áreas específicas. Neste artigo, examinaremos a idéia básica das tomografias, que usam tecnologia computadorizada muito avançada, mas se baseiam num conceito fundamental muito simples.

A Idéia Básica 

Tomógrafos produzem raios X, uma forma poderosa de energia eletromagnética. Os fótons de

raio X são basicamente os mesmos que os fótons de luz visíveis, mas têm muito mais energia. Este nível de energia mais alto permite que os feixes de raio X passem direto através da maioria do material macio do corpo humano. (ConsulteComo funcionam os raios X para descobrir como estes raios fazem isto e também como os aparelhos de raio X produzem os fótons de raio X). 

Uma imagem de raio X convencional é basicamente uma sombra: você acende uma "luz" em um lado do corpo e um pedaço de filme do outro lado registra a silhueta dos ossos. 

As sombras dão uma visão incompleta da forma do objeto. Imagine que você está em frente a uma parede, segurando um abacaxi na frente de seu peito com a mão direita e uma banana do seu lado com a mão esquerda. Seu amigo está olhando apenas para a parede e não para você. Se houver uma luz na sua frente, seu amigo verá o seu contorno segurando a banana, mas não verá o abacaxi - a sobra do seu tronco bloqueará o abacaxi. Se a luz estiver a sua esquerda, seu amigo verá o contorno do abacaxi, mas não verá a banana. 

            

A mesma coisa acontece em uma imagem de raio X convencional. Se um osso maior está diretamente entre o equipamento de raio X e o osso menor, o osso maior pode cobrir o osso menor no filme. Para ver o osso menor, você teria que mover seu corpo ou mover o equipamento de raio X. 

Para saber se você está segurando um abacaxi e uma banana, seu amigo teria que ver sua sombra em ambas as posições e formar uma imagem mental completa. Esta é a idéia básica da tomografia auxiliada por computador. Em um tomógrafo, o feixe de raio X se move ao redor do paciente, digitalizando centenas de ângulos diferentes. O computador pega todas estas informações e forma uma imagem em 3-D do corpo. 

O Procedimento de DigitalizaçãoO tomógrafo parece uma rosquinha gigante em pé. O paciente deita em uma plataforma, que

se move devagar através do buraco na máquina. O tubo de raios X é montado em um anel móvel ao redor das extremidades do buraco. O anel também suporta uma estrutura de detectores de raios X, diretamente opostos ao tubo do raio X. 

Um motor gira o anel de maneira que o tubo do raio X e os detectores de raio X girem ao redor do corpo. Cada volta completa, digitaliza uma "fatia" estreita e horizontal do corpo. O sistema de controle move a plataforma para mais longe do buraco de maneira que o tubo e os detectores possam digitalizar a próxima fatia.

Os técnicos de radiologia geralmente operam os tomógrafos em uma sala separada, de maneira que não sejam expostos repetidamente à radiação.  

    Desta forma, o equipamento registra as fatias de raio X pelo corpo em um movimento espiral. O computador varia a intensidade dos raios X para digitalizar cada tipo de tecido com a potência ideal. Depois do paciente passar pela máquina, o computador combina todas as informações de cada digitalização para formar uma imagem detalhada do corpo. Claro que não é necessário digitalizar o corpo inteiro. Com maior freqüência, os médicos só farão a tomografia de uma pequena seção.

                          

Já que os médicos examinam o corpo fatia por fatia, de todos os ângulos, as tomografias tornam-se muito mais completas que os raios X convencionais. Hoje, os médicos utilizam as tomografias para diagnosticar e tratar uma grande variedade de distúrbios, incluindo traumatismo craniano, câncer e osteoporose. Elas são uma ferramenta inestimável para a medicina moderna.

                                                                                                    

Tomografia Computadorizada Helicoidal

A Tomografia Computadorizada Helicoidal é um avanço técnico que permite imagens mais rápidas eprecisas do que a Tomografia Computadorizada padrão.A Tomografia Computadorizada Helicoidal permite realização da imagem e injeção do meio de contraste simultaneamente, de modo que as imagens possam ser adquiridas durante fases específicas do realce pelo meio de contraste.As aplicações clínicas da Tomografia Computadorizada Helicoidal incluem todas as aplicações da Tomografia Computadorizada convencional no tórax, abdome e sistema músculo-esquelético, além de uma variedade de novas aplicações como Angiotomografia e imagem tridimensional.A Tomografia Computadorizada Helicoidal é o estudo de escolha na avaliação de patologias pulmonares; tem numerosas aplicações no fígado, pâncreas, rins e outros órgãos abdominais; e é de grande valor na avaliação do trauma.A Tomografia Computadorizada Helicoidal foi uma mudança estratégica introduzida em 1990. Na Tomografia Computadorizada convencional, cada corte é adquirido separadamente e a mesa move o paciente através “gantry” em incremento entre os cortes. Na TC helicoidal, o paciente é movido através do “gantry” continuamente, enquanto o exame também é realizado ininterruptamente, então o feixe de raios X atravessa o paciente formando uma hélice. Depois de toda a região anatômica ser examinada, os dados podem ser reconstruídos em cortes individuais. A aquisição de um “conjunto de dados de volume” do volume anatômico examinado

permite excelentes reconstruções de imagem bi e tridimensionais.

Além disso, a TC helicoidal introduziu uma variedade de novas aplicações que não eram possíveis com a TC convencional. Todo o campo da angiotomografia, que fornece imagens detalhadas das estruturas vasculares, é baseado no exame helicoidal.

A TC helicoidal fornece um estudo simples, rápido e menos invasivo para o paciente. Os tempos de exames estão entre 40 e 80 segundos, com o paciente no aparelho por no máximo 5 a 10 minutos. Isto reduz o tempo necessário de colaboração do paciente pela metade. A habilidade de adquirir um conjunto de dados durante uma única respiração, tem significado numa variedade de aplicações no tórax, pulmão e fígado. Os conjuntos de dados numa única respiração eliminam os problemas como movimentação durante ou entre os cortes, que poderia levar à perda de lesões.

TÓRAX:

A TC helicoidal é o estudo de escolha na avaliação das patologias pulmonares. A única indicação específica para TC convencional está nos casos em que a TC de alta resolução é necessária para avaliar doença do parênquima pulmonar, onde a TC helicoidal oferece poucas vantagens.

Três fatores são responsáveis pela superioridade em geral da TC helicoidal:

habilidade de realizar a imagem de todo pulmão numa única respiração.

habilidade de adquirir o volume de amostra com qualquer incremento (geralmente 4 mm).

habilidade de coordenar a aquisição de dados com tempo de administração de contraste iodado.

Numa paciente com potencial metástase pulmonar, uma TC convencional seria

realizada com cortes de 8 a 10 mm de incremento. Um estudo helicoidal de rotina, ao contrário, teria cortes sobrepostos de 8 a 10 mm reconstruídos a cada 4 a 5 mm ou, em sistemas novos, cortes de 5 mm reconstruídos a cada 5 mm. Em um estudo, o aumento dos dados de amostra com a TC helicoidal, resultou num aumento da detecção das lesões pulmonares de 9%, com aumento de 30% na certeza do usuário sobre a presença ou ausência de doença.

Sem surpresas, a utilização de uma única respiração também aumentou a detecção de lesões. Em casos indeterminados, os dados da TC helicoidal podem ser examinados a intervalos de 1 mm através de lesão. A habilidade em se coordenar o tempo de injeção de contraste e a obtenção de dados é um fator crítico nas aplicações oncológicas e vasculares.

Procedimentos de rotina para determinação do tempo de início na obtenção de dados após a injeção do contraste, resulta na opacificação de todas as estruturas vasculares mediastinais, tornando a detecção de nódulos mediastinais e/ou hilares, os quais tipicamente não realçam, muito mais fácil. A classificação das massas mediastinais é também otimizada com estes protocolos. A invasão do mediastino, estruturas cardíacas mediastinais mais facilmente em estudos com contraste revistos com incrementos pequenos, permitindo a classificação mais precisa destas neoplasias.

Diversos estudos demonstraram bons resultados usando a angioTC helicoidal para a avaliação da suspeita de embolia pulmonar. Apesar da angiografia convencional permanecer o padrão-ouro, muitas instituições usam a angioTC como o primeiro estudo em pacientes com exames indeterminados de ventilação-perfusão.

               IMAGENS DE EXAMES DE TOMOGRAFIA:

                                        

Alan McLeod Cormack Imprimir

 

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Nome: Alan McLeod Cormack

Sexo: Masculino

Data de Nascimento: fevereiro 1924

Local de Nascimento: Johannesburg

Data da morte: 07 de maio de 1998

 

Alan Cormack, o caçula de três filhos, nasceu em Joanesburgo, em fevereiro de 1924. Seu pai era um

engenheiro com os Correios e sua mãe uma professora. Seus pais se mudaram para a África do Sul a

partir do norte da Escócia, pouco antes da eclosão da Primeira Guerra Mundial.

A família mudou-se Cormack em todo o país uma boa quantidade, mas em 1936 se instalaram na Cidade

do Cabo, onde Alan participou Rondebosch Boys High School. Ele gostava de jogar tênis, participando de

debates e de agir. Seu interesse principal, entretanto, foi a astronomia, através do qual ele desenvolveu

um entusiasmo para a física e matemática.

Ele logo percebeu que ele não seria capaz de fazer uma vida de astronomia e decidiu estudar engenharia

elétrica, como seu pai e irmão. Ele completou a sua Bacharel em Ciências Licenciatura em Física em

1944 na Universidade da Cidade do Cabo depois de abandonar os seus estudos em engenharia. Em

1945, ele completou o seu mestrado em Cristalografia na mesma universidade.

Cormack deixou a África do Sul para a Inglaterra depois de concluir seu mestrado. Ele trabalhou como um

estudante de pesquisa na faculdade de St. John, em Cambridge e conheceu sua futura esposa e

estudante de física norte-americana, Barbara Seavey. Ele retornou à África do Sul em 1950 para ensinar

no Departamento de Física da Universidade de Cape Town. Ele estudou física nuclear e em 1956 ele

desenvolveu um interesse no que chamamos de tomografia axial computadorizada ou CAT-scanning

hoje.

Em seu primeiro ano sabático, ele decidiu visitar o país de sua esposa em casa e pesquisa também

conduzida em nucleon-nucleon dispersão em Harvard. Em 1958, Cormack foi oferecido um cargo de

professor da Universidade Tufts, nos Estados Unidos e que o casal decidiu permanecer lá. O casal visitou

a África do Sul mais uma vez várias vezes, mas fizeram da América sua casa. Ele eventualmente se

tornou um cidadão dos Estados Unidos em 1966. Ele foi nomeado como presidente do Departamento de

Física da Tufts em 1968 e permaneceu nesta posição até 1976.

Cormack focada em física de partículas durante este tempo, mas tinha interesse em tecnologia de raios

X, que ele exercidas a tempo parcial. Ele publicou alguns resultados sobre os fundamentos teóricos da

CAT-scanning no Journal of Applied Physics, em 1963 e 1964. Suas descobertas chamou resposta muito

pouco até o seu Prêmio Nobel companheiros, Godfrey Newbold Hounsfield, e seus colegas construíram a

máquina de tomografia primeira em 1972. Eles colocam a teoria em Cormack de aplicação prática.

Em 1979, Cormack e Housfield foram agraciados com o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina por seus

esforços independentes nesta área. Cormack morreu de câncer em Massachusetts em 07 de maio de

1998.Ele tinha 74 anos.