Documente online.
Username / Parola inexistente
  Zona de administrare documente. Fisierele tale  
Am uitat parola x Creaza cont nou
  Home Exploreaza
Upload



















































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.

medicina


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

 



 

I.Principiile de baza

 

o       Masoara indicele de atenuare a structurilor traversate

o       Structura  interna a unei obiect poate fi reconstruita  prin utilizarea proiectiilor multiple

o       Utilizeaza ca surse de date un volum limitat la un "slice"  de grosime maxima de 1 cm

o       Utilizeaza un algoritm de reconstructie in care plecind de la un numar determinat de densitati traversate le transforma intr-un numar identic de nuante de gri.

II. Parti componente  :

o       Sursa de radiatii  si complexul de detectori se rotesc in jurul bolnavului. Tubul emite raze X in timpul rotatiei  - tubul , detectorii si mecanismul de rotatie sint incluse in gantry

o       Datele de masura culese  in gantry sunt transferate intr-un calculator  de viteza mare si putere medie care le prelucreaza

o       Imaginea finita este realizata  pe un monitor video  incorporat in masa de comanda  de unde se monitorizeaza si toate functiile aparatului

o       Operatiunile de prelucrare de imagine se efectueaza  pe masa de comanda sau pe accesorii legate direct sau prin retele de transmisie de date .

IV.Bazele fizice si tehnice ale  CT

§         Sunt legate de cele doua etape necesare pe parcurs pentru obtinerea unei imagini  analoge cu valoare diagnostica

o       Achizitia de date de masura

o       Reconstructia, posprocesarea si stocarea imaginilor

 

ACHIZITIA DE DATE DE MASURA

 

§         Se face  cu un sistem  emitator de raze Rontgen cu urmatoarele particularitati:

1.      Generatoarele :

o       inalta frecventa

o       mx.150Kv si 500mA

o       stationare sau imbarcate

2.      Tuburile :       

Anodele

- majoritatea cu focar unic

- viteza de rotatie normala (3000 ture/min)

-         plasate pe pastile

-         de grafit

- rotatie pe lagare mecanice sau fluide

- generare de caldura in cantitate mare (expunere indelungata, cadenta rapida)

- viata scurta craterizare precoce

Peretii Tuburilor : sticla si din ce in ce mai mult cermaice

Sistemele de racire : foarte eficiente pentru ca necesita  disiparea unor cantitati foarte mari  de caldura generate  timp indelungat

- numai sistem active

- schimbatoare ulei apa sau aer

- capacitatea de disipare masurata  la aparatele moderne in milioane de HU(minim 2 milioane HU capacitate de stocare  cu 300 HU/min.capacitate de disipare)

- blocare automata la temperaturi critice a intregii instalatii

- anodele pe lagar fluid:geneza  mai mica de caldura in lipsa frecarii  + sisteme de racire activa interna)

3.      Filtrele  : omogenizarea  fascicolului imperios necesara  pentru impresionarea detectorilor.



o       elimina radiatiile  moi (lungimea de unda mare)

o       diminua efectul durizarii fascicolului

o       Sunt diferite  dupa regiunea explorata

4.      Colimatoarele :

a.       colimare automata

b.      grosime minima 1 mm si maxima 10 mm

5.      Detectorii: transforma radiatia reziduala in semnal electric pe care masurat, digitizat si stocat il foloseste  pentru reconstructia de imagine

a.       Sunt de doua tipuri:

- Solizi; un cristal de scintilatie absoarbe radiatia  si o fotodioda transforma scintilatia  in curent electric . Cristalele sunt confectionate din: iodura de cesiu, tungstat de cadmiu sau amestecuri ceramice.

-  Cu gaz (xenon) functioneaza ca o camera de ionizare

b.      Conditii de eficienta : raspunsul lor sa fie linear  proportional cu intensitatea razelor X, sa rectioneze rapid, sa nu emita fotoni proprii

6.      Relatia tub /detectori (sistemele de miscare)

a.       Generatia I si II de interes istoric

b.      Generatia III (rotativ/rotativ) permite construirea unui cimp fix cu colimare foarte buna  a detectorilor.

- 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 .

c.       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.

  1. Reconstructiile multiplanare

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:

    1. filtrele utilizate in reconstructie
    2. deschiderea fantei detectorului
    3. numarul de masuratori de densitate utilizate
    4. dimensiunea pixelului
    5. dimensiunea focarului optic al  tubului X
    6. contrast relativ  intre obiectul de interes si fondul imaginii

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.

 



  1. Artefacte datorate unei functionari defectuoase  si unei reglari necorespunzatoare a computer-tomografului:

-         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.

  1. Artefacte legate de pacient:

-         metalice

-         de miscare; respiratie; pulsatie

  1. Artefacte date de contrastul iodat

-         Pseudotrombusul: la nivelul confluentelor venoase; în vv pulmonare; în trunchiul venos brahiocefalic si VCS; pseudoleziuni în vv hepatice

  1. Artefacte specifice modului spiral

-         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

 

Doza la piele depinde de:

- energia primara a fascicolului

- nivelul de filtrare

- grosimea si numarul de sectiuni

- unghiul de inclinatie a fascicolului

Iradierea in profunzime, sumeaza iradierea secundara cu cea din volumul scanat. Ea este mica si depinde de aceeasi factori ca la doza la piele + distanta fata de planul de sectiune: la 1 cm distanta  de planul de sectiune in axul  de rotatie , iradierea in profunzime este practic nula.

 

POSTPROCESAREA, STOCAREA SI TRANSMISIA

 

Reprezinta suma unor functii ce utilizeaza imaginea primara  sub forma ei digitala. Pe linga operatiunile descrise mai sus se pot face analize histografice pe baza de densitati, reconstructii de suprafata sau ale unor lumene si altele.

Stocarea de scurta durata se adreseaza unui numar de imagini recent achizitionate. Capacitatea de stocare pe hard disk sub forma de imagini operationale este variabila de la instalatie la instalatie .

Stocarea indelungata sau arhivarea se face pe medii magnetice, cel mai frecvent pe CD-uri.

Transmisia imaginilor este posibila in orice retea  in baza compatibilitatii Dicom 3  a tuturor instalatiilor digitale moderne .

 

 

 

Bibliografie:

 

1.      Radiologie si Imagistica Medicala - S.A.Georgescu, C.Zaharia - Editura Univ. "Carol Davila" 2003 , pg 39-41

2.      CT and  MR Imaging of the Whole Body- J.R. Haaga, Ch.F.Lanzieri, R.C. Gilkeson - ed. Mossby; 2002, pg 2- 36













Document Info


Accesari:
Apreciat:

Comenteaza documentul:

Nu esti inregistrat
Trebuie sa fii utilizator inregistrat pentru a putea comenta


Creaza cont nou

A fost util?

Daca documentul a fost util si crezi ca merita
sa adaugi un link catre el la tine in site

Copiaza codul
in pagina web a site-ului tau.




Coduri - Postale, caen, cor

Politica de confidentialitate

Copyright © Contact (SCRIGROUP Int. 2019 )