Tomografia computadorizada

TC multidetector de 16 linhas

A tomografia computadorizada e tomografia computadorizada (do grego antigo τομή tomé , alemão , cut ' e γράφειν Graphein , alemão , escrever' ), abreviatura  CT é um procedimento de imagem na radiologia . Os nomes alternativos são tomografia computadorizada , tomografia computadorizada ( tomografia assistida por computador ou tomografia axial computadorizada ) ou raio-x de corte .

Em contraste com a tomografia de raios-X , um computador é usado na tomografia computadorizada para calcular digitalmente imagens transversais a partir dos valores de absorção de sinais de raios-X que passam pelo corpo de diferentes direções .

Embora os primeiros aparelhos em 1972 tivessem funcionalidade muito limitada em comparação com os aparelhos atuais, a tomografia computadorizada foi imediatamente aceita porque, ao contrário de um raio-X normal, as imagens oferecem uma representação sem sobreposição das estruturas corporais. Além disso, foi possível pela primeira vez exibir tipos de tecido com atenuação diferente para os raios X, o que só era possível em uma extensão muito limitada até então.

Os procedimentos relacionados são tomografia digital de volume e angiografia rotacional .

funcionalidade

Um feixe em leque é usado como feixe de raios-X na TC. Em TCs clínicas, entretanto, é vertical e não, como mostrado nesta figura, horizontal. Em dispositivos de terceira geração, o tubo e o detector giram em torno do objeto a ser examinado

No processo convencional de raios-X , o objeto a ser visualizado é transiluminado por uma fonte de raios-X e fotografado em um filme de raios-X. O volume é projetado em uma superfície. Partes da imagem do corpo iluminado colocadas uma atrás da outra na direção do feixe inevitavelmente se sobrepõem. Como resultado, não é possível diferenciar, por exemplo, se o enfraquecimento visível na imagem de raios X (áreas claras na imagem) foi causado por um material de maior absorção ou por uma espessura de camada maior (ver Lambert-Beer lei ).

Na tomografia computadorizada, os perfis de absorção do objeto são criados de várias direções e a estrutura do volume é reconstruída a partir deles. Em contraste com os raios X clássicos, os dados medidos não consistem em uma imagem bidimensional, mas sim em um perfil de absorção unidimensional. (Nos dispositivos de hoje, no entanto, vários, até 320 dessas linhas são lidas com um ciclo de tubo.)

Somente através da reconstrução de imagens auxiliada por computador, que hoje em dia muitas vezes ocorre com o algoritmo de retroprojeção filtrada , pode- se determinar o grau de absorção e calcular a imagem para cada elemento de volume do objeto (o chamado voxel , corresponde a um três pixel dimensional ) .

A imagem calculada é uma seção transversal ao assunto do exame. Cortes adjacentes podem ser criados com várias circulações tubulares sucessivas. Os gráficos de volume são compostos de várias dezenas a várias centenas de cortes individuais.

Um computador é um pré-requisito essencial para a criação de uma imagem com um tomógrafo computadorizado, já que a imagem não é criada diretamente, como é o caso do método clássico de raios-X, mas deve primeiro ser calculada a partir dos dados medidos. Para calcular uma imagem CT, são necessárias projeções que cubram pelo menos uma rotação de 180 ° em torno do objeto a ser trabalhado.

construção

Cada tomógrafo possui um túnel em anel curto, também conhecido como gantry, bem como uma mesa eletromotriz móvel sobre a qual se encontra o paciente ou o objeto de exame. Como parte do exame, a parte do corpo ou objeto a ser examinado é conduzido através deste túnel paralelamente ao processo de registro. Normalmente, um ou mais gabinetes de controle ainda estão disponíveis para gerar a alta tensão, calcular os dados e controlar o dispositivo, mas podem ser posicionados de maneira variável. Eles podem estar localizados na sala de exame, na sala de controle ou em uma sala separada. Fora da sala de exame está o console de controle com o qual a equipe controla o processo de exame.

história

A primeira TC clínica da EMI

Os fundamentos matemáticos da tomografia computadorizada usada hoje foram desenvolvidos em 1917 pelo matemático austríaco Johann Radon . A transformação Radon forma a base para o cálculo de registros espaciais de um objeto e sua estrutura interna que pode ser penetrada por raios X com a ajuda de retroprojeção filtrada .

Na década de 1930, os métodos tomográficos foram desenvolvidos como parte da radiologia convencional.

Entre 1957 e 1963, Allan M. Cormack trabalhou em estudos sobre a absorção de raios X pelo tecido humano e desenvolveu métodos matemáticos apropriados, independentemente do trabalho de Radon; Com base nisso, ele postulou que mesmo pequenas diferenças na absorção poderiam ser representadas. Como Cormack lembrou em 1992, no entanto, ele teve que resolver o problema matemático sozinho, uma vez que só descobriu o trabalho fundamental de Radon por acaso em 1972. No decorrer de sua pesquisa, ele também descobriu que o radônio, por sua vez, poderia ter se baseado em um trabalho anterior de Hendrik Antoon Lorentz , do qual ele também não tinha conhecimento. Devido à falta de um computador, entre outras coisas, Cormack foi incapaz de implementar suas idéias na forma de aparato de concreto.

Somente o engenheiro elétrico Godfrey Hounsfield empregado pela EMI realizou protótipos em 1969 e os trouxe à maturidade do mercado. Ele não estava familiarizado com o trabalho preparatório de Cormack e teve que desenvolver ele mesmo os algoritmos para a reconstrução da imagem.

Em 1969, o primeiro equipamento de laboratório de Hounsfield ainda usava uma fonte de isótopos como fonte de radiação, e o tempo de varredura era de nove dias.

Depois de uma série de exames em animais para provar a segurança, a primeira imagem de TC foi tirada em um ser humano em 1971. Já em 1972, o primeiro tomógrafo de computador comercial, o EMI Mark 1, foi instalado para uso clínico no Hospital Atkinson Morley de Londres. No final de 1974, a EMI vendeu e instalou 60 desses leitores. Cormack e Hounsfield foram agraciados com o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina de 1979 por seu trabalho .

Marcos no desenvolvimento de CT

A história da tomografia computadorizada está repleta de inovações que afetam todas as áreas do aparelho. Eles dizem respeito ao arranjo e design do pórtico, tubo e detector, mas também aos algoritmos usados ​​para a reconstrução da imagem. As etapas de desenvolvimento foram particularmente grandes nos primeiros anos da tomografia computadorizada e, durante esse período, visavam principalmente encurtar o tempo de exame.

Gerações de dispositivos

As mudanças no tipo de aquisição de dados (disposição, movimento e desenho do tubo e detector) foram tão fundamentais que foram descritas com o termo "geração do dispositivo". No entanto, essa contagem terminou com a quinta geração. Praticamente todos os tomógrafos de computador disponíveis no mercado hoje para diagnóstico em humanos são dispositivos Rotate-Rotate , ou seja , dispositivos de terceira geração.

Réplica do primeiro TC
  • Scanners de rotação de tradução - esses dispositivos de primeira geração tinham um tubo de raios X que emitia um feixe de agulha associado a um único detector. O detector e o tubo se moviam de maneira translatória a uma distância fixa um do outro e escaneavam a camada a ser examinada como - falando figurativamente - uma serra de fita cortando um pedaço de madeira. O pedaço de madeira corresponde ao objeto a ser examinado (= cabeça do paciente) e a lâmina de serra ao feixe de raios-X. Após cada registro, no qual 160 valores medidos foram registrados, o tubo e o detector giraram 1 ° em torno do centro do objeto de exame e varreram uma linha novamente. O EMI Mark 1 registrou 180 projeções em 5 minutos. O detector tinha duas linhas, a espessura do corte era de 13 mm, a resolução de 3 pares de linhas / cm. Após um tempo de computação de 35 minutos, foi possível exibir imagens 6 × 2 em uma matriz de 80 × 80 = 6400 pixels, calculada a partir de um total de 28.800 dados.
Os dispositivos desta geração eram, em sua maioria, scanners de crânio puros, ou seja, dispositivos com os quais apenas imagens da cabeça eram possíveis. O ACTA (axial transversal automatizado computadorizado), o primeiro "scanner corporal" instalado em Washington em 1973, possibilitou pela primeira vez o registro de imagens de tórax e abdômen. Ele também trabalhava com o princípio de translação-rotação e tinha um campo de visão axial de 48 cm, que foi varrido durante uma exposição de 6 minutos.
  • Dispositivos de segunda geração , que também chegaram ao mercado já em 1972, escanearam o objeto a ser examinado da mesma forma, mas foi utilizado um feixe de leque projetado em dez detectores. Quase todos os dispositivos da segunda geração também eram scanners puros de crânio, que permitiam apenas imagens da cabeça.
  • Dispositivos girar-girar - o tubo não precisa mais fazer um movimento de translação aqui, pois é emitido um leque de raios que ilumina toda a área. Ele é girado apenas ao redor do paciente, um segmento circular de células detectoras fixadas no lado oposto da parte giratória acomoda o ventilador. Esses dispositivos de terceira geração chegaram ao mercado em 1975 e, pela primeira vez, permitiram que os dados de um turno fossem registrados em 20 segundos. Isso tornou possível registrar a área do tórax e do estômago durante uma fase de apneia e, assim, evitar o até então inevitável borrão da respiração.
  • Dispositivos estacionários de rotação - Com esses dispositivos, apenas o tubo de raios X gira ao redor do paciente, enquanto os detectores são colocados em um círculo completo de 360 ​​° ao redor do paciente. Esta quarta geração veio em 1978, mas não conseguiu se estabelecer e logo desapareceu do mercado.
  • Scanners de feixe de elétrons - esses dispositivos de quinta geração foram construídos na virada do milênio. Não há mais componentes mecânicos se movendo aqui. Ao redor do paciente há um círculo de 360 ​​° com detectores e um anel feito de um material como o tungstênio, que serve como alvo para o feixe de elétrons de um canhão de elétrons . De acordo com o princípio de um tubo de Braun , esse feixe de elétrons é direcionado para a posição desejada no anel alvo por meio de campos eletromagnéticos. Onde quer que atinja, são gerados raios-X que fazem a radiografia do paciente. A fim de cobrir os 360 graus completos do anel, vários canhões de elétrons e conjuntos de deflexão são usados, os quais são dispostos em intervalos regulares ao redor do alvo. Com essa tecnologia, as imagens podiam ser geradas de forma extremamente rápida, até mesmo registros em tempo real do batimento cardíaco eram possíveis, já que nenhuma peça mecânica se movia durante o registro, apenas o feixe de elétrons tinha que ser guiado ao redor do paciente. Isso era possível na faixa de milissegundos, enquanto até hoje os TCs mais rápidos ainda precisam de vários décimos de segundo para uma imagem de 360 ​​°. Esses dispositivos provavelmente não se estabeleceram na prática médica cotidiana devido à alta complexidade técnica e, portanto, ao alto preço, mas têm sido usados ​​há muito tempo na cardiologia devido à sua alta resolução temporal de até 30 ms. Imagens de TC de alta qualidade do coração agora podem ser feitas com TCs espirais de alta linha (64-640 linhas) de qualidade comparável ou melhor a custos muito mais baixos.

Tecnologia de anel deslizante

Também nos TCs de 3ª geração, o tubo e o detector foram inicialmente conectados ao gantry por meio de cabos, razão pela qual o tubo teve que ser girado para trás após uma rotação de 360 ​​°. O menor tempo de gravação possível com esta tecnologia foi de dois segundos para os dispositivos mais rápidos. No entanto, os médicos queriam gravações ainda mais rápidas e, por isso, os primeiros tomógrafos computadorizados com tecnologia de anel deslizante chegaram ao mercado. Os primeiros "rotadores contínuos" foram colocados no mercado em 1987 pela Siemens (Somatom Plus) e Toshiba (TCT 900S). O menor tempo para uma rotação completa de 360 ​​° foi em torno de um segundo para esses dispositivos.

Espiral ou hélice CT

Movimento do tubo em TC espiral

Nos primeiros dias da tomografia computadorizada, apenas a varredura axial era usada. Com esse procedimento de exposição, a mesa era deslocada um pouco após cada rotação completa de 360 ​​° do tubo ao redor do paciente. O deslocamento foi tão grande quanto a espessura da camada selecionada, ou seja, aproximadamente 5–15 mm. Houve tempo mais do que suficiente para movimentar a mesa, pois o tubo teve que girar na direção oposta, afinal, o tubo e o sistema detector estavam conectados ao pórtico por cabos. No entanto, este modo foi inicialmente mantido mesmo após a introdução do "rotador permanente" em 1987. Isso apenas eliminou a necessidade de girar o tubo de volta. Uma gravação, portanto, consistia em uma rotação contínua do tubo com uma alimentação passo a passo da mesa, que ocorria após cada revolução completa do tubo. Um modo espiral, no qual o tubo e o sistema do detector se movem continuamente, foi discutido e publicado em várias ocasiões, mas a maioria dos fabricantes rejeitou esse tipo de tecnologia de gravação. O movimento do paciente durante a rotação do tubo era considerado uma fonte de graves artefatos de imagem, e a TC espiral foi ridiculamente chamada de "método de criação de artefatos na TC".

No entanto, o físico alemão Willi A. Calendar introduziu com sucesso a TC espiral em 1989. O primeiro dispositivo que funcionou neste modo foi o Siemens Somatom Plus. Os temidos artefatos podem ser eliminados com o algoritmo de "interpolação Z". Em dois anos, todos os outros grandes fabricantes de TCs também lançaram dispositivos que funcionam em modo espiral, e o método foi aceito. A rápida disseminação foi possível porque naquela época os algoritmos não eram patenteáveis ​​e a interpolação Z poderia, portanto, ser adotada por todos os fabricantes. Todos os dispositivos atuais funcionam no processo espiral, no qual o paciente é movido a uma velocidade constante ao longo de seu eixo longitudinal através do plano de radiação, enquanto a unidade de detecção da fonte de radiação gira a uma velocidade angular constante . Dependendo do dispositivo uma pluralidade de planos axiais - pode ser lida simultaneamente ((2009 Toshiba, suporte) - 2 para um máximo de 320 multi-camada ou multi-fatia método / multi-camada ou em espiral multi-linha CT [MSCT]) . Isso torna o processo mais rápido e os artefatos de movimento (por exemplo, causados ​​pela respiração) podem ser reduzidos. Além da alta velocidade, outra vantagem da moderna TC espiral multi-slice é a aquisição de conjuntos de dados com voxels isotrópicos . Os voxels isotrópicos têm a forma de cubos. Como resultado, uma reforma multiplanar em qualquer plano de imagem ( axial , sagital , coronal ) sem uma perda de resolução (detalhada), ou mesmo oblíqua ( oblíqua ) e curva ( curva ), e uma reconstrução 3D de alta qualidade possível. Tubos de ânodo rotativo de alto desempenho são usados em TCs espirais .

TC multilinha

Em 1992, a Elscint foi o primeiro fabricante a introduzir um tomógrafo de computador de terceira geração que registrava duas seções ao mesmo tempo com uma rotação de tubo. Todos os outros fabricantes de TCs clínicos seguiram o exemplo e o número de cortes dobrou para 4 em 1998, cresceu mais de 6 e 8 linhas para 16 em 2001, mais para 20, 32 e 40 linhas para 64 em 2006 e atingiu 640 (320 linhas, leia duas vezes) ao mesmo tempo, as linhas de imagem adquiríveis no Toshiba Aquilion ONE atingiram o pico em 2011 até hoje. As vantagens decisivas dos sistemas multicamadas são o tempo de escaneamento reduzido, a redução na espessura da camada e o aumento no comprimento do escaneamento.

Tomografia computadorizada de fonte dupla

Princípio do scanner de fonte dupla
TC de fonte dupla

Um tomógrafo de computador de fonte dupla foi apresentado pela Siemens em 2005. Em contraste com o tomógrafo computadorizado convencional, duas fontes rotativas de raios-X deslocadas em 90 graus funcionam ao mesmo tempo no tomógrafo computadorizado de fonte dupla . Isso permite que o tempo de registro seja reduzido pela metade, o que é particularmente útil para imagens cardíacas. Os dois tubos podem ser operados com tensões diferentes.

TC de dois espectros ou tomografia computadorizada de múltiplas energias

A luz visível usada para imagens em fotografia consiste em ondas eletromagnéticas de diferentes comprimentos de onda; analogamente, o espectro de raios-X de um tubo de raios-X usado para tomografia computadorizada também consiste em raios eletromagnéticos de diferentes comprimentos de onda. Os tomógrafos computadorizados convencionais quantificaram a atenuação de todo o espectro de raios-X incidente; as diferentes características de absorção de um tecido para diferentes comprimentos de onda não são levadas em consideração.

As propriedades de atenuação dos tecidos e meios de contraste dependem da energia do fóton da radiação de raios-X usada. Como os valores de Hounsfield dos agentes de contraste na imagem da TC são semelhantes aos das calcificações, às vezes é difícil, por exemplo, diferenciar entre calcificação coronariana e agente de contraste na imagem de TC convencional. Uma vez que o meio de contraste no espectro de baixa energia mostra uma absorção significativamente maior do que na faixa espectral de alta energia, a tomografia computadorizada de multienergia pode ser usada para diferenciar entre cálcio ou osso e meio de contraste. Os ossos e o cálcio podem ser removidos da imagem de maneira fácil e confiável se obstruírem a exibição e o diagnóstico de outras áreas. Uma vez que a composição do tecido examinado também pode ser analisada com a TC de dois espectros, é possível caracterizar os cálculos renais quanto à sua composição. Com essa tecnologia, o sangramento também pode ser melhor avaliado e a perfusão do miocárdio pode ser visualizada.

Na década de 1990, a Siemens ofereceu o Somatom DR, um dispositivo que poderia ser usado para sobrepor e avaliar duas imagens obtidas com diferentes espectros de radiação. Esse processo, denominado “TC de dois espectros” pela Siemens, possibilitou a realização de medidas precisas da densidade óssea e o cálculo de imagens que pareciam ter sido criadas com radiografias monocromáticas. Além disso, eles estavam completamente livres de artefatos causados pelo endurecimento do feixe . No entanto, o procedimento não prevaleceu. Resultou em dupla exposição à radiação e duplo tempo de exame, o que não foi considerado adequado ao ganho clínico.

Dispositivos da Siemens, General Electric e Toshiba ofereceram a opção de TC de dois espectros em 2013.

A implementação desta tecnologia varia hoje (2018) dependendo do segmento de preço e fabricante. Existem soluções em que são usados ​​dois tubos de raios-X controlados com tensões diferentes, soluções em que a mesma seção é registrada um após o outro com o mesmo tubo, mas com tensões de tubo diferentes, e soluções em que o tubo de raios-X comuta rapidamente entre duas tensões de tubo durante uma revolução na faixa dos milissegundos. Uma terceira variante é a chamada "TC espectral", neste caso é utilizado um detector especial de ítrio , que avalia dois níveis de energia ao mesmo tempo. A vantagem aqui é a disponibilidade permanente de conjuntos de dados multienergia, bem como a menor dose do paciente em comparação com sistemas com 2 tubos, uma vez que apenas uma fonte de radiação é utilizada. Isso também elimina o lapso de tempo ao registrar os diferentes níveis de energia. A Philips é atualmente o único fornecedor a oferecer esta tecnologia no mercado.

Reconstrução de imagem iterativa

Com exceção dos primeiros dispositivos (EMI Mark1), os dados brutos registrados pela TC foram convertidos em imagens transversais com a ajuda de retroprojeção filtrada . Com algoritmos de reconstrução iterativa de imagem que são consideravelmente mais intensivos em termos computacionais, a dose de radiação necessária para um exame pode ser reduzida em 30 a 60%, mantendo a mesma qualidade de imagem. Na GE, o algoritmo é denominado ASIR (Adaptive Statistical Iterative Reconstruction) ou MBIR (Model based iterative reconstruction); O ASIR está disponível em dispositivos comercialmente disponíveis desde 2009, o MBIR ainda está em desenvolvimento; A Philips chama seu algoritmo de iDose ou IMR, na Siemens é chamado de IRIS (Reconstrução Iterativa no Espaço de Imagem) e no Toshiba AIDR (Redução de Dose Iterativa Adaptativa). Nos primeiros estudos, as investigações de ASIR podiam ser realizadas com uma média de 2,6  mSv em vez dos 3,8 mSv anteriores. Segundo o fabricante, o potencial do processo ainda não foi totalmente explorado (a partir de 2010); No futuro, a exposição à radiação pode ser reduzida usando consideravelmente mais poder de computação, mantendo a mesma qualidade de imagem.

Reconstrução de imagem baseada em IA

A reconstrução de imagens baseada em IA também está disponível desde 2019 . O fabricante anuncia uma dose de radiação que é reduzida em comparação com métodos parcialmente iterativos, com ruído reduzido e resolução de detalhes aprimorada. Com a ajuda deste algoritmo é possível obter a qualidade da imagem de uma reconstrução baseada em modelo (MBIR) na velocidade de reconstrução de um método parcialmente iterativo.

dispositivos móveis

Desde a década de 1990, além dos dispositivos originalmente instalados de forma permanente ( tomógrafos fixos ingleses ) com salas separadas para informática, alimentação própria e grandes salas forradas com chumbo, também foram desenvolvidos dispositivos móveis ( tomógrafos móveis ingleses ). Eles são muito menores e mais leves, têm blindagem de chumbo embutida e são operados com baterias ou fontes de alimentação padrão. Por exemplo, eles são transportados em caminhões ou reboques.

Em novembro de 2008, uma unidade móvel de AVC foi colocada em operação no Saarland University Hospital como a primeira ambulância do mundo com TC integrada para tratamento pré-hospitalar de AVC. Desde fevereiro de 2011, um dispositivo embutido em uma viatura de bombeiros tem sido usado no Stroke-Einsatz-Mobil ( STEMO ) do corpo de bombeiros de Berlim como parte de um projeto de pesquisa sobre AVC .

Formulários

A tomografia computadorizada é usada em muitas áreas. Para o exame de árvores, para o exame não destrutivo de achados arqueológicos como múmias ou instrumentos musicais, para o teste de materiais em tomografia computadorizada industrial ou para o diagnóstico de doenças de animais em medicina veterinária .

Imagem geral de tomografia computadorizada (scanograma) de um violino
Reconstrução 3D de um violino a partir de imagens de tomografia computadorizada

No entanto, o maior número de dispositivos pode ser encontrado na medicina humana .

Tomografia computadorizada em medicina humana

Hoje, a tomografia é uma das ferramentas mais importantes do radiologista, com a qual uma variedade de doenças pode ser diagnosticada. Em 2009, cerca de 4,88 milhões de pessoas na Alemanha receberam pelo menos uma tomografia computadorizada. O procedimento pode ser usado sempre que uma condição ou quadro clínico levar a uma mudança na estrutura do corpo. Pode ser usado para diagnosticar ossos quebrados, sangramento, hematomas, inchaços (por exemplo, dos gânglios linfáticos) e muitas vezes inflamação com grande certeza. Por ser também um método de imagem muito rápido, as tomografias computadorizadas quase sempre podem ser encontradas perto do pronto-socorro de um hospital de acidentes.

Órgãos de tecido mole, tecido nervoso, cartilagem e ligamentos podem ser facilmente avaliados na TC. A representação desses grupos de tecidos é, no entanto, uma clara força da imagem de ressonância magnética , razão pela qual este método - mais caro e significativamente mais demorado, mas sem raios-X - é frequentemente preferido para questões relacionadas a esses grupos de órgãos .

Em princípio, tumores e metástases de câncer também podem ser detectados. Uma dificuldade, no entanto, é que um tumor se apresenta como uma massa, mas não é visível na imagem se a causa dessa massa é na verdade um tumor (ou metástase). É possível que um linfonodo aumentado tenha metástase do tumor ou esteja apenas inflamado. Da mesma forma, um tumor às vezes é claramente reconhecível em sua forma, mas não pode ser reconhecido se o tecido tumoral mostrado na imagem ainda é vital (ou seja, vivo) ou já morreu como resultado da terapia após uma terapia (quimioterapia ou radioterapia ) aconteceu. Da mesma forma, pequenas metástases e tumores são freqüentemente fáceis de ignorar ou não podem ser diferenciados com certeza suficiente de estruturas de tecidos normais. A combinação da tomografia computadorizada com a tomografia por emissão de pósitrons , a chamada PET / CT, trouxe grandes avanços no diagnóstico em oncologia . PET complementou o que a CT não podia oferecer - e vice-versa.

Tomografia Computadorizada em Ciência de Materiais

Além da medicina, a tomografia computadorizada também é usada em tópicos de ciência de materiais. Uma vez que, neste caso, muitas vezes é necessário penetrar materiais que têm uma absorção mais forte do que na medicina, e. B. carcaça de metal, energias de radiação mais altas são freqüentemente usadas na ciência dos materiais.

A TC de raios-X é usada em estudos geológicos para identificar rapidamente os materiais em um núcleo de perfuração. Minerais densos, como pirita e barita, parecem mais leves e componentes menos densos, como argila, parecem fracamente transparentes em imagens de TC.

Modos de gravação

A gravação da visão geral, chamada de topografia, scanograma ou também chamada de vista de batedor, é usada apenas para planejar o exame.
Ilustração de renderização de volume de uma tomografia computadorizada do coração humano

Sempre é feito um levantamento geral antes de cada exposição. Aqui, o tubo de raios X fica parado. O paciente é conduzido pela viga em leque do tubo com o auxílio da mesa móvel. O resultado é uma imagem muito semelhante a uma radiografia clássica. No entanto, esta imagem é usada apenas para planejar gravações subsequentes.

Até meados da década de 1990, a gravação puramente axial era o único tipo de gravação possível. O tubo girou 360 ° completos ao redor do paciente com a mesa estacionária. A mesa foi então movida e o próximo turno foi registrado. Até hoje, toda TC clínica tem esse modo, pois oferece um melhor perfil de sensibilidade de corte e, portanto, melhor reconhecimento de detalhes. No entanto, agora raramente é usado.

A varredura axial também é usada na fluoroscopia de TC ; é adquirido em uma determinada posição em intervalos de tempo. O modo de gravação é usado para, por exemplo, B. para guiar a agulha de biópsia durante uma punção .

Tal como acontece com a fluoroscopia de TC, a TC dinâmica é realizada repetidamente na mesma posição. O curso de um processo fisiológico ao longo do tempo pode ser determinado a partir da sequência de imagens. Isso é principalmente a inundação do meio de contraste da TC. O fluxo sanguíneo para um órgão ou parte de um órgão pode ser determinado a partir da velocidade com que o agente de contraste é distribuído na área de exame . A sequência de imagens pode ser exibida como uma sequência de cinema para visualização.

Desde o final da década de 1990, a anatomia do coração também pode ser visualizada com a ajuda de TCs multilinhas. Na tomografia computadorizada do coração, tanto o modo axial quanto o modo scroll podem ser usados. Embora o coração descanse por cerca de 70% da fase de batimento cardíaco, arritmias e extrassístoles ainda podem tornar o registro inutilizável. A maioria dos CTs de hoje (2011) tem que compor uma imagem completa do coração a partir de dados de imagem obtidos ao longo de cinco a dez batimentos cardíacos.

De longe, a técnica de gravação mais comum hoje (2011) é a gravação sequencial em modo espiral. Pode ser realizado com ou sem o uso simultâneo de meios de contraste .

O curso de um típico exame de TC

Via de regra, pouco tempo é necessário para um exame de tomografia, pois a tecnologia agora é muito sofisticada e rápida. Um exame de rotina pode ser convenientemente concluído em 3 a 10 minutos.

Preparação do paciente, meios de contraste e valores laboratoriais

A maioria de todos os exames é realizada com a ajuda de um agente de contraste contendo iodo que é injetado por via intravenosa. Como o agente de contraste enfraquece os raios X mais do que a água, ele faz com que os vasos sanguíneos e as áreas bem perfundidas pareçam mais claras, como no sangue, que se destacam das áreas com pouco ou nenhum fluxo sanguíneo. Em casos raros, entretanto, pode levar a complicações.

Antes de um exame de TC planejado, o radiologista geralmente é solicitado a fornecer dois valores do exame de sangue de laboratório. Estes são os valores de creatinina e tireotropina ou apenas o "nível de cre e TSH".

No caso de uma deficiência de iodo existente tentando a glândula pituitária , isso causou a deficiência de tiroxina (iodo para a formação de tiroxina essencial) a ser compensada por um aumento da secreção de TSH. Em tal situação, a administração do agente de contraste contendo iodo levaria a um aumento repentino na produção de tiroxina e desencadearia hipertireoidismo súbito , no pior dos casos uma crise tireotóxica . Um valor de TSH reduzido indica hipertireoidismo e, portanto, deve ser examinado mais detalhadamente antes da administração do meio de contraste para evitar complicações.

O agente de contraste também pode causar uma reação pseudo-alérgica que pode ser fatal. Se uma alergia a agente de contraste for conhecida, o medicamento pode ser usado em situações de emergência para tentar prevenir uma reação ao meio de contraste. Caso contrário, a administração de meios de contraste deve ser evitada. Nesse caso, procedimentos alternativos podem ter que ser usados. A ultrassonografia ou a tomografia por ressonância magnética costumam ser adequadas para isso.

Uma vez que uma reação ao agente de contraste freqüentemente causa náuseas e vômitos, é recomendado que o exame seja realizado com o estômago vazio para que o estômago fique vazio e o vômito não possa entrar nas vias respiratórias.

O agente de contraste da TC é excretado pelos rins e sobrecarrega esses órgãos. Isso não é um problema em pessoas saudáveis, mas rins previamente danificados podem ficar sobrecarregados com a carga adicional. O valor da creatinina é usado para verificar se há algum dano renal preexistente perigoso.

O agente de contraste é injetado por meio de uma bomba de alta pressão. Um cateter venoso periférico é colocado sobre o qual é inserido antes do exame . Uma configuração típica seria, por exemplo, B. 50 ml de meio de contraste administrado a uma taxa de fluxo de 3 ml / segundo. No jargão, o meio de contraste também é abreviado como "KM" e o método intravenoso de introdução como "iv"; Ao usar meio de contraste administrado por via intravenosa, a equipe especializada então se refere brevemente ao "meio de contraste iv", a gravação é referida como gravação de meio de contraste. Uma imagem sem o uso de meio de contraste é chamada de "imagem nativa".

Além do meio de contraste intravenoso descrito, o meio de contraste para beber é frequentemente usado em exames da cavidade abdominal. Este permanece essencialmente no interior do trato gastrointestinal e, portanto, serve para ilustrar melhor o mesmo. A substância que contém iodo ou sulfato de bário é dissolvida em água e bebida pelo paciente antes do exame. Os sabores são geralmente adicionados para que tenha gosto de erva-doce, por exemplo . Normalmente, um litro de meio de contraste é dado para beber. Para questões que dizem respeito à última parte do intestino, um enema com agente de contraste também pode ser necessário.

Antes do exame, o paciente deve se despir tanto quanto possível na área do corpo a ser examinada (por exemplo, tórax). Isso não é absolutamente necessário porque os raios X penetram na roupa. Objetos de metal nas roupas podem causar artefatos no campo de radiação e, portanto, devem ser removidos antes do exame.

Posicionamento do paciente e ponto de referência

O paciente deita-se na mesa de exame com altura ajustável, que pode ser abaixada para facilitar o posicionamento. Ao examinar a cabeça, a cabeça do paciente é fixada para evitar o borrão da imagem causado por movimentos involuntários da cabeça. Os braços do paciente ficam confortavelmente encostados ao corpo.

Para poder planejar a área a ser examinada, é necessário definir um ponto zero, ao qual se referem todas as informações de coordenadas. Para isso, a equipe operacional move a mesa do paciente para o nível de exame e para o gantry. Para um planejamento mais preciso do ponto de referência, a TC possui um laser de posicionamento para que possa ser visualizado exatamente onde o ponto de referência selecionado é projetado no corpo do paciente. Um ponto de referência popular é, por exemplo, B. a horizontal alemã . Para que o paciente não seja cegado inadvertidamente pelo laser ao definir este ponto de referência, ele pode fechar os olhos por um curto período. Em princípio, a localização do ponto de referência pode ser livremente selecionada e faz sentido referir-se à região a ser examinada. Se o tornozelo for examinado, é aconselhável definir o ponto de referência próximo ao tornozelo. Uma vez que a localização tenha sido determinada, o sistema de coordenadas do dispositivo é "zerado" até este ponto pressionando um botão correspondente no dispositivo. Todas as informações no protocolo de exame, bem como na imagem posterior, referem-se a este ponto zero.

Planejando a área de estudo

Via de regra, os chamados "protocolos de exame" pré-configurados são armazenados no dispositivo para todos os exames possíveis, que o usuário seleciona de acordo com a questão médica. Entre outras coisas, é especificado no protocolo onde o ponto de referência para o exame deve ser definido. A primeira imagem de cada exame é a imagem geral. Com a ajuda de cursores de imagem móveis, o técnico desenha a área a ser representada nesta imagem geral. Alternativamente, as informações de posição também podem ser inseridas numericamente manualmente, em que as designações de posição e direção usuais em medicina são usadas. Para um registro dos pulmões com um ponto de referência no esterno , z. Por exemplo, é feita uma imagem de visão geral que se estende do superior 300 ao inferior 200, o que significa que se estende de 300 mm "para a frente" do ponto zero a 200 mm "para os pés" do ponto de referência. A seguinte vista em corte estará localizada nesta área.

A (s) gravação (ões)

O procedimento e a duração das tomografias computadorizadas dependem muito da região do exame e da questão em questão. Por exemplo, se uma fratura de braço ou perna deve ser diagnosticada, geralmente apenas uma única série de imagens é registrada.

Nenhum agente de contraste é necessário para visualizar o cálculo ósseo ou renal. Se a capacidade de avaliar o tecido mole não for desejada, nenhum agente de contraste é injetado. Em contraste com isso, o meio de contraste é quase sempre usado para questões relacionadas ao tórax e / ou cavidade abdominal (tal alergia ao meio de contraste ou insuficiência renal não proíbe isso). Dependendo da pergunta, uma região é escaneada uma ou mais vezes. Os seguintes tipos de gravação são normalmente usados:

  • Imagem nativa sem administração de agente de contraste
  • Imagem arterial mostrando as artérias preenchidas, mas não as veias; Não é muito adequado para avaliar o tecido e é iniciado aproximadamente 20 a 30 segundos após a administração do meio de contraste.
  • Imagem venosa mostrando veias e tecidos em bom contraste e tirada aproximadamente 60 a 70 segundos após a administração do meio de contraste.
  • Às vezes também: registros tardios (LVCT = TC venosa tardia), que são feitos 90 segundos a alguns minutos após a administração do meio de contraste.

Como uma tomografia computadorizada de tórax e / ou abdômen leva vários segundos, mesmo com os dispositivos mais rápidos, o paciente é solicitado a prender a respiração durante a varredura. Caso contrário, o resultado pode ser perturbações na imagem, comparáveis ​​ao "embaçamento" na fotografia. Os comandos de voz armazenados agora são emitidos de forma totalmente automática pelo dispositivo, o pessoal operacional geralmente não os fala (mas ainda pode fazer isso em casos individuais). Além disso, há um display numérico em alguns dispositivos que informa ao paciente sobre o tempo restante de retenção da respiração. Se várias imagens forem obtidas na mesma região, o paciente é solicitado várias vezes a prender a respiração. Um exemplo dessa sequência de registro é a pesquisa de metástases no fígado.

As imagens dos pulmões são tiradas na posição inspiratória para garantir que o tecido pulmonar foi totalmente expandido. Como resultado, o paciente é solicitado a inspirar e, em seguida, prender a respiração. Como é mais confortável para o paciente primeiro expirar e depois prender a respiração e a posição de respiração é irrelevante para imagens da cavidade abdominal, essas sequências pedem para prender a respiração após expirar.

A imagem CT

Nos primeiros anos, as imagens de TC mostraram uma resolução significativamente maior no plano transversal do que no plano sagital ou coronal. As seções transversais eram, portanto, a única forma sensata de representação da imagem naquela época; Até agora, a radiologia tem preferido encontrar os cortes transversais. Para orientação: o visualizador olha para uma seção transversal por baixo (visto do paciente), por isso o que está à esquerda do ponto de vista do paciente está à direita na imagem.

Escala Hounsfield e janelas

Na imagem da TC, o enfraquecimento do tecido pelo espectro de raios X emitido pelo tubo é mostrado na forma de valores de cinza. Os valores de atenuação são convertidos nos chamados números de CT e exibidos na escala de Hounsfield . Por definição, o ar tem um número de CT de −1000 e a água tem o valor 0. A razão para a conversão é que a composição espectral da radiação de raios-X usada varia dependendo dos parâmetros de registro, como tensão do tubo e pré-filtragem. Se os valores de atenuação fossem exibidos diretamente na imagem de TC, a imagem seria diferente em cada caso. A comparabilidade de imagens, como é essencial para o diagnóstico em medicina, não seria possível desta forma. Este problema é evitado normalizando a atenuação medida para os valores de atenuação da água e do ar.

Um valor cinza é atribuído a cada número CT para a representação visual. No entanto, uma vez que o olho humano não é capaz de resolver os 4000 valores de cinza que podem ser diferenciados pelo dispositivo, uma faixa dinâmica da imagem que é otimizada para a respectiva questão é exibida com a ajuda das janelas .

Na terminologia médica , um tecido que tem um grau de absorção inferior ao esperado é denominado hipodenso ( hipodensidade ); com um coeficiente de atenuação mais alto do que hiperdensa ( hiperdensidade ). Dois pontos de imagem, que representam tecido com o mesmo grau de absorção, são isodensos um ao outro .

Reforma multiplanar e representações 3D

Tomografia computadorizada de crânio ; canto superior esquerdo: exibição de Raycasting (= VR); canto superior direito: seção transaxial; canto inferior esquerdo: seção sagital reformatada multiplanar; canto inferior direito: seção coronal reformatada multiplanar

Somente com a introdução das TCs espirais multilinhas em meados da década de 1990 os voxels isotrópicos apareceram na tomografia computadorizada . Como todas as TCs clínicas atuais (2011) podem gerar pequenos voxels isotrópicos, uma alta resolução espacial é possível em qualquer direção espacial. A reforma multiplanar também permite representações sagitais e coronais de alta qualidade, que são consideravelmente mais fáceis de entender para o não radiologista. A projeção de intensidade máxima representa os valores máximos de um volume de dados livremente selecionável que são projetados em um plano, comparável a uma imagem de sombra. Graças ao poder de computação disponível hoje em estações de trabalho de avaliação ou PACS, representações 3D de alta qualidade na forma de MIP , renderização de superfície ou - o mais complexo e impressionante - raycasting também podem ser geradas a partir dos dados.

Para o radiologista da rotina clínica, a MIP é muito útil para imagiologia vascular e na busca de metástases pulmonares. Uma representação 3D é útil para o cirurgião visualizar fraturas de múltiplos fragmentos no pré-operatório. O rastreamento de raios e MIP também são usados ​​em aplicações especiais para visualizações em tomografia computadorizada do coração e colonoscopia virtual .

Laje delgada deslizante

A menor espessura de corte possível dos TCs atuais é de cerca de 0,3 mm. Embora as camadas finas permitam a exibição dos menores detalhes da imagem, elas são a razão para a - apesar de todo o progresso técnico - ainda alta exposição à radiação devido aos exames tomográficos do computador, porque o nível de ruído da imagem é amplamente determinado pela espessura da camada selecionada. Apenas em casos raros o radiologista precisa de cortes com espessura de 1 mm ou menos para o diagnóstico. Por outro lado, as imagens de um exame reconstruído em camada espessa (baixo ruído) só podem ser convertidas em camadas finas até certo ponto e somente se os dados brutos estiverem disponíveis. Quanto maior for a espessura do corte em uma imagem de TC, menor será o ruído, mas maior será a probabilidade de que artefatos apareçam na imagem devido ao efeito de volume parcial . Este dilema pode ser evitado usando a representação deslizante de placas finas (abreviado para sts). As imagens são reconstruídas em camadas finas (por exemplo, 1 mm de espessura e menos), mas exibidas em camadas grossas (por exemplo, 5 mm). Exemplo: assumindo uma reconstrução de 1 mm com uma representação de 5 mm, 5 cortes são adicionados. Se o radiologista rolar a imagem, a próxima seção de 1 mm é adicionada ao visor e a última seção de 1 mm é removida. Uma imagem com espessura efetiva de 5 mm é exibida novamente. A imagem visualizada é de baixo ruído como uma imagem que teria sido tirada com uma espessura de 5 mm, mas pode ser rolada com um incremento de 1 mm. Além disso, a espessura da camada pode ser reduzida para até 1 mm ou aumentada para além de 5 mm a qualquer momento. Em algumas estações de trabalho de pós-processamento, a média na representação sts pode assumir a forma de média (STS clássico), como MIP, como Min-IP ou como VR (Renderização de Volume = Raycasting). Às vezes, também é possível converter as visualizações de imagens reformatadas multiplanares em representações sts.

Exposição à radiação

A exposição à radiação é uma desvantagem da tomografia computadorizada . Se compararmos uma imagem de TC, por exemplo, com a exposição natural à radiação , uma imagem típica do abdômen leva a uma exposição que corresponde a 2,8 anos de radiação natural de fundo. Embora esta cerca de 500 vezes maior do que num peito - imagem de raios X , é também neste intervalo de dose estatisticamente não possível para retornar uma doença que ocorre mais tarde com segurança razoável de que a exposição à radiação anterior. Até o momento, a frequência de doenças resultantes de uma exposição à radiação muito maior foi extrapolada linearmente para os casos esperados com baixa exposição à radiação, embora não haja estatísticas confiáveis ​​disponíveis para este risco assumido. Concebíveis - mas ainda não verificáveis ​​estatisticamente - também seriam efeitos hormonais (ou seja, efeitos positivos) com baixas doses de radiação. Existem vários estudos que apontam nessa direção. Além disso, no entanto, um efeito mitorrmésico também é possível, de acordo com o qual doses particularmente pequenas tendem a desenvolver um efeito prejudicial.

No entanto, enquanto não houver evidência conclusiva de que não há risco ou um risco significativamente menor com baixa exposição à radiação do que sem dúvida com altas doses de radiação, este risco assumido deve ser levado em consideração no estabelecimento da indicação . O alto valor informativo do TC pode justificar sua implementação. De acordo com Heyer, os médicos subestimam a exposição à radiação da tomografia computadorizada: em 2003, isso representou cerca de 6% de todos os exames de raios-X , mas foi responsável por mais de 50% dos raios-X médicos . Mais de 62 milhões de tomografias computadorizadas são realizadas anualmente nos Estados Unidos . De acordo com a avaliação de especialistas, a cada terço desses exames não é necessário. Uma revisão no New England Journal of Medicine adverte que as tomografias realizadas agora podem ser responsáveis ​​por 1,5–2% de todos os cânceres em poucas décadas. No entanto, os autores da revisão também deixaram claro que os benefícios superam os riscos nas indicações estabelecidas . Um estudo publicado em 2009 encontrou 70 milhões de tomografias computadorizadas nos EUA responsáveis ​​por 29.000 casos de câncer e calculou as mortes anuais por tomografia computadorizada nos EUA em 14.500. De acordo com um novo estudo, crianças que fizeram várias tomografias computadorizadas da cabeça têm um risco ligeiramente maior de câncer mais tarde. Em meninas, a cada 300 a 390ª tomografia computadorizada do abdômen e pelve levaria a um câncer adicional; com varreduras da coluna vertebral , dependendo da idade, a cada 270ª a 800ª varredura levaria a um câncer adicional; As TCs de cabeça, em particular, aumentariam o risco de leucemia . Outro estudo mostrou que as crianças que fizeram uma tomografia computadorizada tiveram um risco 24% maior de desenvolver câncer mais tarde; cada tomografia computadorizada adicional aumentaria o risco em 16 por cento.

A exposição à radiação de uma imagem de TC é descrita quantitativamente pelos parâmetros CTDI e DLP . Se você multiplicar o CTDI pelo comprimento da área irradiada, você obtém o DLP. Se a região irradiada for conhecida, as doses de órgãos dos órgãos afetados e, por sua vez, a dose efetiva podem ser calculadas a partir dela. A tabela a seguir mostra as doses eficazes de exames típicos com base em pacientes padrão de 75 kg. A dose efetivamente utilizada para um exame de TC pode, no entanto, ser muitas vezes maior em casos individuais devido à forte dependência da massa corporal (espessura da camada a ser irradiada), principalmente no tronco (tórax / abdome).

exame Dose efetiva ( mSv ) Dose absorvida ( mGy )
Exposição à radiação natural por ano 2,1 2,4
TC de cabeça 1,5-2,3 56
TC abdominal 5,3-10 14º
TC de tórax 5,8-8 13
TC de tórax, abdômen e pélvica 9,9 12º
Mamografia de triagem 0,2-0,6 3
Raio-x do tórax 0,02-0,1

A unidade Sievert subjacente não leva em consideração as diferenças na curva de intensidade e na composição espectral entre os raios-X gerados artificialmente e os naturais.

Parâmetros que influenciam a exposição à radiação

Um dos parâmetros mais importantes para a qualidade da imagem de um TC é o ruído da imagem , que é causado principalmente pelo ruído quântico no detector. Uma melhora na qualidade da imagem está associada a mudanças nos parâmetros de registro, que geralmente levam ao aumento da exposição do paciente à radiação. Por razões de proteção radiológica, os parâmetros de exame devem ser selecionados de forma que o componente de ruído na imagem seja suficientemente baixo para que um diagnóstico confiável ainda seja possível. Como resultado, de acordo com o princípio ALARA , o objetivo aqui não é uma imagem tão boa quanto possível, mas apenas uma imagem suficientemente boa.

A relação entre o ruído da imagem , o algoritmo de reconstrução selecionado , a atenuação , a eficiência do sistema , o produto em miliamperes de segundo e a espessura da fatia é:

Esta equação mostra, entre outras coisas, que se a atenuação for quadruplicada, o ruído da imagem duplica. O algoritmo de reconstrução selecionado pode alterar a dose de radiação necessária para uma determinada qualidade de imagem em 30–40 por cento.

Pré-filtrando os raios X

O espectro de emissão de cada tubo de raios-X contém componentes de radiação de baixa energia que são completamente absorvidos pelo sujeito do exame e, portanto, não contribuem para a imagem. Para reduzir a exposição à radiação, é instalado um filtro de raios X feito de folha de metal com vários milímetros de espessura (por exemplo, feito de alumínio, cobre ou berílio); uma pré-filtragem mínima é exigida por lei há anos. A folha de metal absorve completamente os componentes de baixa energia do espectro de raios-X, mas também reduz a intensidade dos componentes espectrais usados ​​para a geração de imagens.

A taxa de dosagem de um tubo, portanto, só pode ser descrita com as especificações da tensão e da corrente do tubo se, além da distância foco-objeto, a pré-filtragem também for conhecida e incluída no cálculo.

Tensão do tubo

Um aumento na tensão do tubo aumenta a exposição à radiação para o paciente com a mesma corrente do tubo. Na radiografia clássica , isso também reduz o contraste da imagem , na TC, por outro lado, apenas os valores de Hounsfield das estruturas ósseas densas são ligeiramente reduzidos, já que o contraste da imagem é determinado exclusivamente pela escolha da janela de Hounsfield.

Os fótons de energia mais alta são menos enfraquecidos pelo tecido do que os fótons de baixa energia, mas a energia total depositada no tecido aumenta drasticamente. Com a pré-filtragem do tubo através de cobre de 2 mm, a constante de taxa de dose equivalente a 100.000  volts = 100 kV tensão do tubo é de 0,35 mSv · m² / mA · min - na tensão do tubo de 140 kV, no entanto, já é de aproximadamente 1,4 mSv · m² / mA · min. Segue-se que um tubo de raios-X a 140 kV fornece uma taxa de dose 4 vezes maior do que a 100 kV se a corrente do tubo não for alterada.

Por razões de proteção contra radiação, seria desejável trabalhar com tensões de tubo baixas de cerca de 60–80 kV, o que raramente é possível, no entanto. Uma alta intensidade (= taxa de dose) da radiação de raios-X é necessária para a geração de imagens em tomografia computadorizada. Ao usar os tubos anódicos rotativos mais poderosos , a taxa de dose necessária infelizmente ainda é geralmente maior do que pode ser alcançada com a corrente ajustável mais alta do tubo em uma tensão anódica de, por exemplo, 80 kV. Para garantir um ruído de imagem suficientemente baixo, geralmente não há outra opção a não ser elevar a tensão do tubo acima do valor ideal por razões de proteção contra radiação, porque a eficiência de um tubo de raios-X aumenta com o quadrado da tensão do tubo . Valores em torno de 120 kV são usuais e 140 kV em pacientes corpulentos.

Os artefatos devido ao endurecimento do feixe parecem mais pronunciados quanto menor a tensão do tubo. Esta é outra razão pela qual uma tensão de tubo de mais de 100 kV é normalmente usada.

Corrente do tubo

A corrente do tubo é linear à dose, i. H. dobrar a corrente do tubo dobra a exposição à radiação.

Tempo de rotação

O mesmo se aplica ao período de rotação. Os dois parâmetros são, portanto, geralmente combinados. O produto do tempo de rotação e da corrente do tubo é dado em miliamperes-segundos, abreviado na equação acima com Q e a unidade mAs. Se o tempo de rotação do tubo for reduzido pela metade, a corrente do tubo deve, portanto, ser dobrada para que o ruído da imagem permaneça constante.

Relação entre o ruído da imagem e a espessura da camada

Também segue da equação acima que se a espessura do corte for reduzida à metade (com o mesmo tempo de rotação), a corrente do tubo deve ser duplicada para que o ruído da imagem permaneça constante. Por outro lado, a corrente do tubo pode ser reduzida à metade se a espessura da camada for dobrada. Para reduzir pela metade o ruído da imagem, a corrente do tubo deve ser quadruplicada. Alternativamente, a espessura da camada pode ser quadruplicada ou ambas podem ser duplicadas.

Pitch, filtro de reconstrução e contraste

A exposição à radiação também é amplamente determinada pelo fator de pitch escolhido . A relação é linear: se o fator de pitch for duplicado com os mesmos parâmetros, a exposição à radiação é reduzida à metade.

Além do fator de pitch, o parâmetro f A também contém a influência do kernel de convolução da transformação Radon usada para a reconstrução da imagem : Isso pode ter um efeito de suavização ou aumento de contraste. Além do contraste, no entanto, o ruído da imagem também é aumentado. pode diferir por um fator de até 5 dependendo do núcleo de convolução. Os núcleos de convolução são nomeados de forma ligeiramente diferente dependendo do fabricante. Os núcleos de alisamento são chamados de lisos ou macios , o núcleo padrão é geralmente padrão , os que aumentam o contraste são ósseo , de borda , de pulmão , alto ou ultra- alto . Ao escolher um núcleo dobrável adequado, a imagem para o tecido a ser diagnosticado pode ser calculada com ótima qualidade e, assim, uma dose de radiação desnecessária pode ser evitada. Um modo de intensificação de contraste comum é denominado HR-CT ( CT de alta resolução).

Maneiras de reduzir a exposição à radiação

Uma série de medidas pode reduzir a exposição do paciente à radiação. Uma economia de dose, que é desejável por razões de proteção contra radiação, também significa uma redução na carga do tubo, o que, em última análise, aumenta a vida útil do tubo. Como os tubos de TC custam valores maiores de 5 dígitos, isso cria um incentivo adicional para reduzir a dose - pelo menos para o radiologista residente, que deve arcar com os custos de substituição do tubo.

Área de exame e protocolo de admissão médica

Em primeiro lugar, o radiologista tem o dever de limitar o número de exames de tomografia computadorizada aos casos que de fato estão claramente indicados. Cada exposição adicional significa uma exposição adicional à radiação e muitas vezes várias exposições (nativa, fase do meio de contraste arterial, fase do meio de contraste venoso, fase tardia) são obtidas na mesma região de exame. A dose também pode ser reduzida de forma fácil e eficiente, limitando a área de varredura à região de exame relevante.

Protocolo de gravação técnica

Com a escolha do protocolo de exame correto com espessura de camada, fator de pitch, núcleo de convolução e ruído de imagem otimizados para a questão, o radiologista tem outra opção muito poderosa para economizar doses. Com pacientes e crianças magros, o trabalho pode e deve ser feito em faixas de voltagem de tubo de 60 a 100 kV, que são ideais por razões de proteção contra radiação.

Modulação de dose

CTs de todos os principais fabricantes agora têm modulação de dose. A corrente do tubo está adaptada ao enfraquecimento atual, tanto na direção xy quanto na direção z. Isso significa que, ao tirar fotos dos pulmões, o desempenho é reduzido em comparação com o abdômen. Mas a corrente do tubo também é modulada durante a rotação. Como o corpo humano tem uma seção transversal aproximadamente oval, a carga do tubo está adaptada a esse fato. O serviço é reduzido se a detonação for efetuada pela frente ou por trás (do ponto de vista do paciente) e aumentado se a detonação for efetuada lateralmente. Este controle de dose é geralmente combinado com um segundo sistema automático que regula a corrente do tubo dependendo também do índice de massa corporal do paciente. Os fabricantes usam nomes diferentes para essas funções, por exemplo, B. Auto-mA, Smart-mA, Caredose 4D, Doseright ou Sure-Exposure.

Espessura da camada

Se várias camadas forem mostradas somadas, isso reduz a resolução da imagem, mas também o ruído da imagem. Se o médico dispensar uma alta resolução porque ele pode reconhecer os achados suficientemente bem em uma representação com, por exemplo, uma espessura de corte de cinco milímetros, uma dose significativa pode ser economizada escolhendo um protocolo de registro que seja personalizado para isso. O uso da representação de placa delgada deslizante pode, em última análise, também contribuir para reduzir a dose.

Fabricante de sistemas CT

Alternativas

Em 1977, os primeiros estudos sobre ressonância magnética , ou simplesmente ressonância magnética, foram publicados em humanos.

Este procedimento, também conhecido como imagem de ressonância magnética , oferece duas vantagens principais:

  1. Nenhum raio-X potencialmente cancerígeno é usado.
  2. Órgãos e tecidos também podem ser fotografados com alto contraste de tecidos moles sem o uso de um agente de contraste , o que é um argumento de peso, especialmente para pacientes com função renal prejudicada. O contraste dos tecidos moles é ainda significativamente melhor do que nos tomógrafos de computador mais modernos.

Por muito tempo, a desvantagem foi a baixa disponibilidade devido ao alto preço de compra dos aparelhos MRT. O forte campo magnético , o espaço confinado no aparelho e o tempo de exame ainda longo em comparação com a TC trazem outras restrições: por exemplo, pacientes que necessitam de acompanhamento médico intensivo, pacientes com claustrofobia ou pacientes que, por exemplo, precisam ser monitorados . B. não consegue ficar quieto por um longo tempo devido à dor, só pode ser examinado em uma extensão limitada na ressonância magnética. O tempo de exame consideravelmente maior ainda é uma desvantagem relevante no que diz respeito à incerteza causada pelo movimento fisiológico do paciente (coração, pulmões, intestinos). Além disso, embora a ressonância magnética seja capaz de exibir tecidos moles com excelente contraste de tecidos moles, é uma desvantagem quando se trata de exibir ossos e dentes. A ressonância magnética, portanto, muitas vezes não é uma alternativa, mas um procedimento complementar.

Na área odontológica, um método de imagem alternativo é a tomografia digital de volume (= TVP). Para sistemas de angiografia e braços em C, às vezes estão disponíveis opções de software que também permitem a representação espacial na forma de angiografia rotacional . Tanto na TVP quanto na angiografia rotacional, algoritmos semelhantes aos usados ​​na TC são usados ​​para o cálculo das imagens.

Diagnóstico na Alemanha

Número total (paciente interno + paciente externo) de exames de TC e dispositivos de TC na Alemanha (dados: OCDE)
ano 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Exames de tomografia 7.442.307 7.993.497 8.393.000 8.779.000 9.251.000 9.859.000 10.236.000 10.548.000 10.910.000 11.643.000 11.689.698 12.225.017
Aparelhos CT 2.434 2.399 2.446 2.558 2.559 2.643 2.688 2.735 2.719 2.862 2.866 2.896

Os valores em itálico representam estimativas.

Literatura sobre a história da TC

Links da web

Commons : Tomografia Computadorizada  - coleção de imagens, vídeos e arquivos de áudio
Commons : Equipamento de tomografia computadorizada  - coleção de imagens, vídeos e arquivos de áudio
Wikcionário: Tomografia computadorizada  - explicações de significados, origens de palavras, sinônimos, traduções

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