Prof. AGUINALDO SILVA
Mestrando em Eng. Biomédica - UNB Tecnólogo em Radiologia
aguinaldo.radiologia@gmail.com
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Caro aluno e colega de profissão, disponibilizo este material mas caso tenha interesse em usá-lo favor não alterar os slides e não retirar os meus créditos. Obrigado e bons estudos!!!
Direitos autorais
Produção dos RX em CT
Interação da radiação com a matéria Formação da imagem em CT
Escala de Hounsfield Janelamento
Artefatos de imagem
Era uma sexta-feira, 8 de novembro de 1895, noite chegando quando Wilhelm Röentgen, decidiu repetir o experimento realizado por Lenard. Apagou a luz do laboratório, acomodou os olhos à escuridão e foi afastando a tela até 2m do tubo. Ligou e desligou o tubo e percebeu que toda vez que desligava a luminescência desaparecida.
3 Wilhelm Röentgen (1845 – 1923)
1901 – Prêmio Nobel em Física Descoberta dos raios X
Durante a colocação de uma das peças entre o tubo e a tela, ele observou o contorno dos ossos de seus dedos. Conclui que aqueles raios era parados pelos ossos, da mesma forma que por uma placa de chumbo. No dia 22 de dezembro, Röentgen radiografou a mão da sua esposa Ana Bertha e deveria ficar estática durante 15 minutos de exposição.
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Dentro da ampola de raios X, o filamento de tungstênio (catodo) ao ser aquecido libera elétrons que são acelerados e atraídos pela diferença de potencial (kV) em direção ao alvo (anodo). Nesse caso, são produzidos fótons de várias energias, em que a energia máxima depende do valor da kilovoltagem (kV).
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Em física das radiações consideram-se quatro interações da radiação com a matéria como importantes:
Radiação de freamento ou Bremsstrahlung; Raios X característico;
Efeito fotoelétrico; Efeito Compton.
RADIAÇÃO DE FREAMENTO ou BREMSSTRAHLUNG
Uma pequena fração dos elétrons incidentes no alvo aproxima-se dos núcleos dos átomos, que constituem o alvo. Eles podem perder de uma só vez, uma fração considerável de sua energia, emitindo um fóton de raios X. Logo, um fóton de raios X é criado quando um elétron sofre uma desaceleração brusca devido à atração causada pelo núcleo.
Os raios X assim gerados são chamados de radiação de freamento e podem possuir qualquer energia, que depende do grau de aproximação do elétron do núcleo e da energia cinética do elétron.
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RADIAÇÃO DE FREAMENTO ou BREMSSTRAHLUNG
RAIOS X CARACTERÍSTICOS
Quando um elétron incidente no alvo remove um elétron da camada K, cria-se um buraco em seu lugar que
é imediatamente preenchido pela transição de um elétron da camada mais externa.
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EFEITO FOTOELÉTRICO
No efeito fotoelétrico, o fóton retira do átomo um elétron interno (> probabilidade das camadas K e L) e desaparece. Há produção de um íon excitado e transferência de toda a energia do fóton para o meio.
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EFEITO FOTOELÉTRICO
EFEITO COMPTON
Como consequência da interação, a energia do fóton incidente é dividida entre o elétron e um fóton espalhado de menor energia que o original e que se propaga em outra direção. Ambas as partículas são radiação ionizante.
Arthur Compton (1901 – 1958) 1923 – Descoberta do Efeito Compton
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EFEITO COMPTON
A criação da CT só foi possível devido ao desenvolvimento da matemática computacional por Allan Cormack. Esta matemática permite que as informações vindas dos detectores possam ser trabalhadas e deem origem às imagens de cortes transversais da anatomia do paciente.
Allan Comarck (1924 – 1998) 1979 – Prêmio Nobel em Fisiologia e Medicina
PIXEL: BIDIMENSIONAL
VOXEL: TRIDIMENSIONAL
Cortes axial
original adquirido
Tanto na Radiologia Convencional como na CT, os RX atravessam o paciente e são absorvidos de diferentes formas pelos tecidos que compõem o corpo humano. As diferenças de atenuações são registradas nos filmes radiológicos ou por detectores para obtenção de imagens médicas analógicas ou digitais.
Nesse método diagnóstico, o tubo de raios X gira 360 graus em torno da região do corpo a ser estudada. Esses raios X são emitidos em feixes em formato de leque com espessura que varia de acordo com o aparelho, podendo chegar a 0,5 mm ou menos.
O processo de formação da imagem em CT pode ser dividido em três formas:
Aquisição de dados;
Reconstrução dos dados obtidos; Apresentação da imagem.
No processo de aquisição de imagens, são coletados dados de forma sistemática do paciente. Existem basicamente dois métodos de aquisição de imagens:
AQUISIÇÃO AXIAL
O conjunto tubo de RX e detectores giram ao redor do paciente e os dados são coletados. Em seguida, o movimento do conjunto é cessado e a mesa é deslocada para a posição do próximo corte. O segundo corte é adquirido. Esse é um processo contínuo até que toda região de interesse seja irradiada.
AQUISIÇÃO VOLUMÉTRICA
É utilizada uma geometria helicoidal ou espiral. O conjunto tubo de RX e Detectores giram ao redor do paciente simultaneamente com o deslocamento da mesa, adquirindo os dados de forma volumétrica de toda região de interesse.
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Corte a Corte
Conjunto tudo de RX e Detectores com rotação de 360º não contínua, movimento não contínuo da mesa durante a aquisição.
Corte em Volume
Conjunto de tubo de RX e Detectores com rotação de 360º contínua, movimento contínuo da mesa durante a aquisição das imagens.
PROCESSO DE RECONSTRUÇÃO DA IMAGEM
O processo de reconstrução da imagem em CT é realizado por computador, onde, algoritmos matemáticos transformam os dados obtidos em imagem digital. O FOV (Field of View) ou campo de visão é o diâmetro máximo da imagem reconstruída, selecionado pelo profissional. A matriz de reconstrução, geralmente é de 512x512 ou 1024x1024 pixels.
APRESENTAÇÃO DA IMAGEM
A fase final é a conversão da imagem analógica para imagem digital, onde o profissional poderá utilizar todos os recursos disponíveis para edição da imagem.
Em CT, os valores de atenuação são medidos em unidades Hounsfield (HU). O valor de atenuação do ar e da água (-1000HU e 0HU) representam pontos fixos na escala de densidade do tomógrafo servindo como referência para análise de outros tecidos. Trata-se de um padrão universal.
+1000 -1000 0 +100 -100 GORDURA OSSO C OM PA C TO OSSO ESPONJOSO AR TECIDO PULMÃO +1OO +90 +80 +70 +60 +50 +40 +30 +20 +10 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 -100 RIM PÂNCREAS FÍGADO G OR D URA MÚSCULO SANGU E ÁGUA SUOR
Escala HU
Para cada exame e região existe um janelamento adequado. As janelas utilizadas na visualização de cada imagem dependem da região do corpo e da resolução de contraste requerido.
LARGURA DA JANELA WW (WINDOW WIDTH)
A largura da janela refere-se a quantas unidades de HU, incluídas no quadro de escala de tons de cinza que varia de -1000 a +1000HU, relacionado ao contraste da imagem.
NÍVEL DA JANELA WL (WINDOW LEVEL)
Está diretamente relacionado com os valores de atenuação tecidual, determina o brilho da imagem.
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PARTES MOLES PARTES ÓSSEAS
Largura da Janela WW (Window Width) 130 - 180 Nível da Janela WL (Window Level) 30 - 40 Largura da Janela WW (Window Width) 1200 - 3000 Nível da Janela WL (Window Level) 300 - 400
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O FOV (Field of View) ou o campo de visão, refere-se a área examinada pela tomografia. Normalmente o FOV é definido em centímetros. Assim, o tamanho do Pixel é dado pela razão entre FOV e MATRIZ que pode variar de 256x256, 512x512 ou 1024x1024.
RESOLUÇÃO DE IMAGEM
São imagens na radiografia que não correspondem as estruturas pertencentes ao corpo do examinado e que podem induzir ao médico a erros de avaliação.
Materiais de Alta Densidade (Strike) – objetos metálicos produzem artefatos de alta densidade devido aos altos números atômicos.
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Ruído da Imagem – aspecto que confere granulosidade às imagens, ocorre em função de feixes de baixa energia ou quando o objeto apresenta grandes dimensões, como pacientes obesos. É necessário aumentar a dose de exposição.
Artefatos de movimento – devido à movimentação do paciente produzindo linhas através da imagem.
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Artefatos de movimento
ESPESSURA DO CORTE ou SLICE
Está relacionado com a colimação do corte podendo ser de 0,5mm; 1mm; 1,5mm; 2mm; 3mm; 5mm e 10mm.
INCREMENTO ou INDEX ou GAP
É o espaçamento (intervalo) entre os cortes, não ocorre aquisição de dados.
FOV
Field of View ou Campo de Visão serve para
visualizarmos o campo de estudo. Eles variam de 14cm à 48cm, são diretamente proporcionais ao tamanho do objeto, por exemplo: Imagem grande FOV grande; Imagem pequena FOV pequeno.
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Exemplos de Campos de Visão (FOV)
Tórax 35cm
Abdome 40cm
Joelho 18cm
ZOOM
Aumento da imagem a partir de dados brutos adquiridos a partir de RAWDATA (dados brutos de aquisição de imagem).
MAGNIFICAÇÃO
Aumento da imagem já formada com perda de resolução.
ROI
Serve para medir a densidade bem como calcular a área, número de pixels e desvio padrão.
VARREDURA / ESCANOGRAMA / SCOUT
Nesta imagem aplica-se as programações de cortes necessários para o exame, planejamento de cortes.
FEET FIRST / HEAD FIRST
Direção em que o paciente entra no grantry FF = pés / HD = cabeça.
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Para prolongar a vida útil, o tubo de RX deve ser aquecido após duas horas de inatividade;
Após o aquecimento do tubo, é conveniente, pelo menos uma vez ao dia realizar a calibração dos detectores;
Equipamentos dotados de laser para posicionamento do paciente, deve-se tomar o cuidado para não direcionar o feixe luminoso nos olhos do paciente;
O limite de peso estipulado pelo fabricante deve ser respeitado;
Os equipamentos de CT são dotados de mecanismos de segurança especiais que permitem interromper a alimentação do conjunto tubo/detectores.
Cuidado deve ser tomado com relação às angulações do gantry durante os exames. Alguns pacientes podem ter parte do corpo pressionado pelo equipamento ou até mesmo fobia.
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Essential Nuclear Medicine Physics. Rachel Powsner / Edward Powsner. Massachusets: 2ª edição, 2006.
MOURÃO, A.P. Tomografia computadorizada: tecnologias e aplicações. Difusão editora, São Paulo: 2007.
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OKUNO, E.; YOSHIMURA, E. Física das radiações. Oficina de textos, São Paulo: 2010:
www.impactscan.com www.youtube.com www.wikipedia.com
