TC E FORMAÇÃO DA IMAGEM E FISICA GERAL

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Vª JORNADAS DE RADIOLOGIA
BASES FÍSICAS DA TOMOGRAFIA 
COMPUTORIZADA
Vª JORNADAS DE RADIOLOGIA
COMPUTORIZADA
JOÃO COMBAJOÃO COMBA
INTERNO DE RADIOLOGIA INTERNO DE RADIOLOGIA CSECSEINTERNO DE RADIOLOGIA INTERNO DE RADIOLOGIA –– CSECSE
21 DE OUTUBRO DE 201121 DE OUTUBRO DE 2011
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
• Após a descoberta dos Rx por W.K.
Roentgen em 1895 e até aos anos 70,
a informação em Radiologia foi feita
através de leitura de imagensatravés de leitura de imagens
radiográficas convencionais,
bidimensionais com densidadesbidimensionais, com densidades
determinadas pela projecção dos raios
X t i di ã d d tX na terceira dimensão do doente em
estudo.
Fonte: Pedrosa, Casanova. Pedrosa-Diagnostico por imagen, 1997
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
A li it õ d di l i• As limitações da radiologia
convencional, levou ao emprego de
tomografia convencional, ocorrendo
movimento síncrono da fonte de
raios X e da película radiográfica
em torno de um fulcro localizado noem torno de um fulcro localizado no
plano das estruturas a estudar, com
bt ã d lh itidobtenção de melhor nitidez e
definição dos acidentes
anatómicos.
Fonte: Werlang et al. Manual do Residente, 2006
INTRODUÇÃO
• 1917 – demonstração de que a
i d bj t t idi i limagem de um objecto tridimensional
pode reconstruir-se por um nº infinito
de projecções bidimensionais do
objecto (J.H. Randon)j ( )
1964 t ã d fi i t• 1964 - reconstrução dos coeficientes
de atenuação de um corte de objecto
mediante séries de projecções
angulares obtidos com aumentos deg
ângulos (Allen M. Cormack)
Fonte: Albertyn, Brown. Interpreting CT Head Scans, 1996
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
• 1971 – descrição da TAC
(Godfrey Hounsfield)(Godfrey Hounsfield)
• 1971 - demonstração dos
cortes do crânio (Ambrose)( )
1972 P tóti EMI• 1972 – Protótipo EMI
(Mark I) 1º scanner craneal
instalado no hospital
Atkinson Morley´sy
Fonte: Werlang et al. Manual do Residente, 2006
INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO
1979 é i N b l d • 1979 – prémio Nobel de 
medicina (Hounsfield e 
Cormack)
• Desenvolvimento de TC 2ª, 3ª 
 4ª ã t e 4ª geração com aumento 
progressivo da qualidade de 
imagem e diminuição do 
tempo de aquisição
HOUNSFIELDCORMACK
p q ç
1990 – TC espiral
Fonte: Pedrosa, Casanova. Pedrosa-Diagnostico por imagen, 1997
COMPONENTES DA TCCOMPONENTES DA TC
• Independentemente do fabricante e dos modelos, todos os 
equipamentos de TC apresentam como componentes: equipamentos de TC apresentam como componentes: 
• Uma “gantry”
• Gerador de raios X 
• Sistema de computorização • Sistema de computorização 
• Consola do operador 
• Sistema de registo de imagem
GANTRYGANTRY
• Possui um orifício circular atravésPossui um orifício circular através
do qual desliza a mesa em que se
encontra o doente estãoencontra o doente, estão
integradas:
A l d R â d t ti Fonte: Serviço de Radiologia da CSE, 2011• Ampola de Rx com ânodo rotativo
e elevada capacidade térmica
o te: Se ço de ad o og a da CS , 0
• Sistema de colimação que
determina a espessura dos cortes
tomográficos
• Detectores : gás(xenon) eDetectores : gás(xenon) e
sólido(cristais de cintilação)
• Motor que faz girar a ampola• Motor que faz girar a ampola
Fonte: Werlang et al. Manual do Residente, 2006
COMPONENTES DA TC
• Geradores de tipo trifásico
altamente estável ou tipoaltamente estável ou tipo
potencial constante.
• Sistema de computorização,
consiste numa unidade de
controlo CPU/RAM, com um
ou mais processadores,
discos magnéticos eg
dispositivos de
armazenamento em arquivoq
de imagem em disco óptico,
fita magnética ou discog
rígido.
Fonte: Serviço de Radiologia da CSE, 2011
COMPONENTES DA TC
• Consola do operador, integra
di iti lf é i ddispositivos alfanuméricos e de
apresentação em monitor das
imagens obtidas.
• É a partir da consola que se
d à l ã d diprocede à selecção de diversos
parâmetros (kV, mAs, tempo,
número, espessura e intervalo
entre cortes… ) adequados aos) q
diferentes tipo de exames e
patologia a investigarpatologia a investigar.
Fonte: Serviço de Radiologia da CSE, 2011
COMPONENTES DA TC
• Terminado o exame, cabe ao
operador proceder ao registo
das imagens em película Fonte: Werlang et al Manual do Residente 2006g p
através de sistema analógico na
câmara multi-formato ou em
Fonte: Werlang et al. Manual do Residente, 2006
câmara multi formato ou em
sistema digital de impressão
laserlaser.
Fonte: Serviço de Radiologia da CSE, 2011
PRINCÍPIOS FÍSICOS DA FORMAÇÃO IMAGEMÇ
• Dois princípios fundamentais serviram de guia ao• Dois princípios fundamentais serviram de guia ao
desenvolvimento da TC:
• O 1º diz respeito ao facto do exame envolver uma ampola
emitindo Rx à medida que vai rodando de forma axial em
torno do doente enquanto um conjunto de detectores notorno do doente, enquanto um conjunto de detectores no
lado oposto do corpo detecta os Rx transmitidos através do
doente.
PRINCÍPIOS FÍSICOS DA FORMAÇÃO IMAGEMPRINCÍPIOS FÍSICOS DA FORMAÇÃO IMAGEM
O 2º está relacionado com a capacidade de algoritmos • O 2º está relacionado com a capacidade de algoritmos 
computorizados, utilizando dados digitalizados obtidos 
através dos detectores, criarem imagens tomográficas 
axiais do corpo em estudo.
PRINCÍPIOS FÍSICOS DA FORMAÇÃO IMAGEM
• Um feixe de raio X fino em forma de
Ç
• Um feixe de raio X fino em forma de
leque atravessa o corpo do paciente
e colide com um sistema dee colide com um sistema de
detectores electrónicos situados em
oposição a ampola de raio Xoposição a ampola de raio X
Os detectores de fotões convertem• Os detectores de fotões convertem
os feixes em pulsos eléctricos
amplificados (sinal analógico) que éamplificados (sinal analógico) que é
digitalizado pelo sistema de
comp tador e processado paracomputador e processado para
formar imagem.
Fonte: Werlang et al. Manual do Residente, 2006
PRINCÍPIOS FÍSICOS DA FORMAÇÃO IMAGEMÇ
• A ampola e os detectoresp
giram 360º em torno da
região do corpo a serregião do corpo a ser
estudada promovendo uma
varredura e a imagem obtidavarredura e a imagem obtida
é tomográfica ou seja são
( )obtidas “fatias” (slices em inglês).
Fonte: Werlang et al. Manual do Residente, 2006
EVOLUÇÃO DOS APARELHOS TCEVOLUÇÃO DOS APARELHOS TC
• Anos 70 - equipamentos de
TC de 1ª e 2ª geração comTC de 1ª e 2ª geração, com
tempos mínimos de corte da
ordem dos 4-5 minutos e 10-
20 segundos respectivamente,
e aplicáveis no estudo de
zonas do corpo passíveis dezonas do corpo passíveis de
imobilização durante tempo
prolongado como o crânioprolongado, como o crânio.
Fonte: Werlang et al. Manual do Residente, 2006
EVOLUÇÃO DOS APARELHOS TC
• Anos 80 - equipamentos de 3ª e
4ª geração, permitindo tempo
de corte de 1-2 segundos. Emde corte de 1 2 segundos. Em
ambos, o leque de feixe de
radiação abrange toda aradiação abrange toda a
superfície do campo de corte,
h d d 3ª ãhavendo nos de 3ª geração
movimento simultâneo da
ampola e detectores, ao
contrário dos de 4ª geração emg ç
que os detectores estão fixos.
Fonte: Werlang et al. Manual do Residente, 2006
TIPOS DE APARELHOS DE TCTIPOS DE APARELHOS DE TC
• Helicoidal• Helicoidal
• Multi-cortes
• Fonte dupla*
HELICOIDAL
• Anos 90 - técnica de aquisição helicoidal (espiral).
• Neste sistema há uma aquisição volumétrica de toda a região doNeste sistema há uma aquisição volumétrica de toda a região do
corpo a estudar, através de rotação contínua da ampola (em
movimento helicoidal ou espiral) e detectores (SDCT ou MDCT)movimento helicoidal ou espiral) e detectores (SDCT ou MDCT)
em torno do doente, enquanto simultaneamente a mesa desliza
através da abertura na gantry.
Fonte: Werlang et al. Manual do Residente, 2006
HELICOIDALHELICOIDAL
A TC h li id l it t ã d i• A TC helicoidal permite a reconstrução de imagens em
qualquer plano contido na totalidade do volume apreciado
e obtenção de reconstruções multi-planares, ie,
possibilidade de reconstruir a partir de cortes axiais, cortesposs b dade de eco st u a pa t de co tes a a s, co tes
noutros planos do espaço e representações tridimensionais(3D)(3D).
HELICOIDALHELICOIDAL
P j ã d i t id d
MÉTODOSMÉTODOS DEDE RECONSTRUÇÃORECONSTRUÇÃO
• Projecção de intensidade
máxima (MIP): método
matemático que extrai voxels
hiperintensos de dados bi ep
tridimensionais que são
selecionados de vários ângulosselecionados de vários ângulos
diferentes através do conjunto
de dados e projectados comode dados e projectados como
imagem em 2D.
Fonte: Hofer. Tomografia Computadorizada - Manual Prático de Ensino, 2010
HELICOIDALHELICOIDAL
MÉTODOSMÉTODOS DEDE RECONSTRUÇÃORECONSTRUÇÃO
• Reconstrução mul-tiplanar
(MPR): permite reconstruir ( ) p
planos coronais, sagitais e 
oblíquosoblíquos.
• É valiosa no diagnóstico de 
f t t i di fracturas e outras indicações 
ortopédicas
Fonte: Hofer. Tomografia Computadorizada - Manual Prático de Ensino, 2010
HELICOIDALHELICOIDAL
MÉTODOSMÉTODOS DEDE RECONSTRUÇÃORECONSTRUÇÃO
• Imagem tridimensional
sombreada de superfície:p
mostra a superfície de um
órgão ou osso definido em UHórgão ou osso definido em UH
acima de um valor limiar
determinadodeterminado.
Fonte: Hofer. Tomografia Computadorizada - Manual Prático de Ensino, 2010
MULTI-CORTES
• Não tem uma fileira única deão e u a e a ú ca de
detectores, mas várias fileiras
empilhadas perpendicularmenteempilhadas perpendicularmente
ao eixo Z, em oposição à fonte
de raios X Isso permite ade raios X. Isso permite a
aquisição simultânea de vários
cortes.
• Existem TC com 4, 6, 16, 32 eExistem TC com 4, 6, 16, 32 e
64 fileiras, tornando a aquisição
de dados mais rápidade dados mais rápida.
Fonte: Werlang et al. Manual do Residente, 2006
Fonte: Hofer. Tomografia Computadorizada - Manual Prático de Ensino, 2010
TERMINOLOGIA TC
• Aumento do PITCH aumenta a velocidade da progressão daAumento do PITCH aumenta a velocidade da progressão da
mesa e provoca alargamento da espiral com consequente
redução do tempo de exameredução do tempo de exame
Fonte: Werlang et al. Manual do Residente, 2006
TERMINOLOGIA TC
• Quando o feixe de raio X
atravessa o doente, sofre
maior ou menor atenuação,ç
dependendo dos tecidos
em que incide.em que incide.
• A área em que está o
d t é di ididdoente é dividida,
virtualmente em quadrados
formando grade.
• Cada quadrado éCada quadrado é
denominado pixel.
Fonte: Werlang et al. Manual do Residente, 2006
TERMINOLOGIA TC
• A grade formada pelos pixel
tem sempre um formatotem sempre um formato
quadrangular ou rectangular
e é denominada matrize é denominada matriz.
• Voxel é um cubo cuja altura é
formada pela espessura deformada pela espessura de
corte e os lados pelo pixel.
Fonte: Pedrosa, Casanova. Pedrosa-Diagnostico por imagen, 1997
TERMINOLOGIA TC
FOV (fi ld f i ) é• FOV (field of view) é a
matriz aplicada
t à á dsomente à área de
estudo.
• Quanto menor o FOVQuanto menor o FOV,
maior a resolução da
imagemimagem
Fonte: Werlang et al. Manual do Residente, 2006
TERMINOLOGIA TCTERMINOLOGIA TC
• Cada estrutura no corpo humano tem uma densidadeCada estrutura no corpo humano tem uma densidade
diferente, determinando atenuações diversas aos raios X.
O fi i t d t ã TC ã did• Os coeficientes de atenuação na TC são medidos em
unidades Hunsfield (UH).
• Água pura 0 UH
• Ar 1000 UH• Ar -1000 UH
• Osso +1000 UH
TERMINOLOGIA TC
Fonte: Werlang et al. Manual do Residente, 2006
TERMINOLOGIA TCTERMINOLOGIA TC
• A escala Hunsfield tem amplitude muito grande chegando a
mais de 3000 tons de cinzento.
• O olho humano só tem capacidade para distinguir cerca de
30 tons de cinzento por isso é necessário trabalhar30 tons de cinzento, por isso é necessário trabalhar
apenas uma parte da escala.
TERMINOLOGIA TCTERMINOLOGIA TC
• Amplitude da janela é o número de tons de cinzento queAmplitude da janela é o número de tons de cinzento que
se deseja trabalhar (Janela de 300 é igual a 300 tons de
cinzento)cinzento).
• Quanto menor a janela, menor os tons de cinzento e maior
o contraste.
• O nível da janela deve ser o valor do tom de cinzentoO nível da janela deve ser o valor do tom de cinzento
correspondente ao da densidade média da estrutura a
estudarestudar.
TERMINOLOGIA TCTERMINOLOGIA TC
• Ex: a densidade do parênquima pulmonar em um adulto 
varia de 700 a 900UH portanto o nível da janela deve varia de -700 a -900UH, portanto, o nível da janela deve 
ser -800UH.
Fonte: Hofer. Tomografia Computadorizada - Manual Prático de Ensino, 2010
FONTE DUPLAFONTE DUPLA
• 2 detectores um com FOV de 50• 2 detectores, um com FOV de 50
cm e quase 27000 elementos de
O 26detecção, e outro com FOV 26
cm e 14000 elementos de
detecção.
• 2 tubos de radiação em um• 2 tubos de radiação em um
gantry.
• Alta resolução e/ou velocidade:
angiografia por TC e perfusãog g p p
cerebral
Fonte: Hofer. Tomografia Computadorizada - Manual Prático de Ensino, 2010
Fonte: Hofer. Tomografia Computadorizada - Manual Prático de Ensino, 2010
Fonte: Hofer. Tomografia Computadorizada - Manual Prático de Ensino, 2010
a
Fonte: Hofer. Tomografia Computadorizada - Manual Prático de Ensino, 2010
BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA
• Werlang HZ Bergoli PM Madalosso BH Manual do Residente • Werlang HZ, Bergoli PM, Madalosso BH. Manual do Residente. 
Rio de Janeiro: Guanabara-Koogan, 2006
Alb t LE B RV I t ti CT H d S N • Albertyn LE, Brown RV. Interpreting CT Head Scans. New 
York:Churchill Livingstone,1996
• Hofer M. Tomografia Computadorizada-Manual Prático de Ensino. 
6ª Edição. Rio de Janeiro: Revinter, 2010
• Gonzalez AM. Tomografia Computarizada. In: Pedrosa CS, 
Casanova R. Pedrosa-Diagnostico por imagen. 2ª Edição. Madrid: g p g ç
McGraw-Hill, 1997; I
• Abecasis F. Tomografia Computorizada. In: Pisco JM, Sousa LA. Abecasis F. Tomografia Computorizada. In: Pisco JM, Sousa LA. 
Noções Fundamentais de Imagiologia. Lisboa: Lidel, 1999