PRINCIPIOS FISICOS DE TEM INTERNA: Castañeda Salas Auria

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1 PRINCIPIOS FISICOS DE TEM INTERNA: Castañeda Salas Auria. 07-03-2017

2 Características del TC Uso de Rayos X Representa una seccion transversal del cuerpo en estudio. Es “Computada”, es decir, requiere analisis computacional para procesar los datos. Imagen digital mediante distintas “Tonalidades de gris” se representan las diferencias entre los tejidos.

3 RAYOS X TC utiliza Rayos X, que son los mismos descubiertos por Wilhelm Roentgen en 1895. TC utiliza Rayos X, que son los mismos descubiertos por Wilhelm Roentgen en 1895.

4 JOHAN RADÓN ” La transformada de Radon (o sinograma) del objeto en resolución 2D. El teorema de secciones de Fourier nos dice que si tenemos un número infinito de proyecciones unidimensionales de un objeto obtenido desde un número infinito de ángulos, podemos reconstruir perfectamente el objeto original ”transformada de Radonteorema de secciones de Fourier

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7 GODFREY HOUNSFIELD 1972: logra la implementación practica y exitosa de la formación de imágenes bidimensionales de un objeto utilizando la computadora, se le considera el padre de la Tomografía Computada.

8 PRIMERA TOMOGRAFÍA

9 PIXEL Unidad de superficie de la imagen (picture element) Es la unidad de información más pequeña que puede procesar una computadora y posee una absorción característica. Se trata de un punto en una rejilla rectilínea de miles de puntos tratados individualmente, para formar una imagen en la pantalla de la computadora de la TAC Mientras mayor es la cantidad de píxeles, mayor será la resolución de la imagen. La palabra resolución se usa generalmente para indicar el número de píxeles mostrados horizontal o verticalmente en el monitor del equipo.

10 Por ejemplo, una resolución de 512×1 024 significa una resolución horizontal de 512 píxeles y una resolución vertical de 1 024. Una imagen de la pantalla no es solamente una representación 2D de la anatomía, sino que contiene información sobre la atenuación media hística en una matriz. Es decir, una matriz de 1 024 x 1 024 tiene mayor resolución que una de 512 x 512 elementos (píxeles).

11 VOXEL: Unidad de volumen de la imagen. Es la unidad de volumen que representa el píxel en el monitor de la TAC (píxel por sección de corte) que es representada en la imagen plana por el píxel. Dentro de cada voxel se considera constante el coeficiente de atenuación del objeto. Un corte (scan) tiene un grosor definido y se compone de una matriz de unidades cúbicas o cuboideas (voxels) de idéntico tamaño

12 MATRIZ: Es un espacio cuadriculado de filas y columnas que determinan cada uno de los píxeles donde son almacenados los coeficientes de atenuación en correspondencia con la posición de cada voxel.

13 CRISTALES DE WOLFROMATO CADMIO, OXISULFURO DE GADOLINEO CONVIERTEN LOS RX EN LUZ LUZ SE CONVIERTE EN CORRIENTELA CORRIENTE EN TENSION DATOS DIGITALES

14 IMAGEN DIGITAL Una imagen Digital es una representación bidimensional de un objeto a partir de una matriz numérica, cuya información se compone de números binarios En una imagen de Tomografía Computada, podemos distinguir esta matriz numérica. Si nos acercamos a la imagen y nos enfocamos solamente en una parte de ella, nos damos cuenta que, en realidad, la imagen está formada por múltiples celdillas

15 Por tanto, cada uno de estos cuadraditos o celdillas, que son elementos de imagen, llamados PÍXELES, en realidad tienen un volumen, una profundidad, cada uno de ellos, y a este volumen se le denomina VOXEL. Actualmente los equipos de Tomografía computada utilizan principalmente unas matrices de 512 x 512, es decir 512 pixeles horizontales y 512 pixeles verticales lo que da una matriz mucho más amplia (262144 puntos de imagen), y por lo tanto, la imagen obtenida presenta mucho mayor detalle y mayor nitidez

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17 IMAGEN DIGITAL Un “bit” viene de la contracción del inglés “binary digit” (“dígito binario”). Una imagen que tiene un bit por pixel, significa que cada elemento de imagen, es decir, cada pixel de esa imagen, va a poder elegir entre dos valores: 0 ó 1 Como se trata de una imagen digital, por lo tanto, estos distintos niveles de gris se diferencian en pasos discretos, es decir, en la imagen de la Tomografía Computada no tenemos un continuo de niveles de gris.

18 NIVELES DE GRIS En una imagen digital, la fórmula para saber la cantidad de valores a la que puede optar cada uno de sus elementos de imagen es 2n. En general, en Tomografía Computada, se trabaja con 12 bits por píxel, lo que nos permiten obtener 4096 niveles de gris. Es decir, cada píxel, en una imagen de Tomografía Computa, que trabaja con 12 bit va a poder optar a cualquiera de los 4096 niveles de gris posibles.

19 ATENUACIÓN La energia del haz. A mayor energía, menor atenuación. N° atomico del material Mientras mayor es el nº atómico, mayor es la atenuación. Densidad del material A mayor densidad, mayor atenuación. El Espesor del material A mayor espesor, mayor atenuación. El principio básico de la tc consiste en medir la distribución espacial (es decir, su posición en el plano xy) de una cantidad física que va a ser examinada desde distintas direcciones espaciales y computar estos datos para representarlos en la imagen final. Lo que se mide es la atenuación de la intensidad de radiación.

20 CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE ATENUACIÓN

21 ESCALA DE NÚMEROS DE TC

22 ESCALA DE NUMROS DE TC Los equipos trabajan con 12 bits por pixel, cada elemento de imagen puede optar a 212 valores distintos  cada pixel puede tomar cualquiera de los 4096 niveles de gris disponibles

23 ANCHO DE VENTANA El ANCHO DE VENTANA determina el rango N°s CT que serán desplegados en la imagen, determina el contraste de la imagen. Mientras mayor es el ancho de la ventana menor es el contraste, pues hay mayor cantidades de grises.

24 NIVEL DE VENTANA Valor central de la escala de n°s CT dentro del ancho de ventana asignado a la imagen. Se selecciona de acuerdo al N°CT promedio de la estructura a estudiar. Determina el ennegrecimiento de la imagen.

25 CONSIDERACIONES TÉCNICAS En Tomografía Computada tenemos distintos Ejes espaciales que van a representar cómo se adquiere la imagen con respecto al eje del paciente. Clasificación de los tomógrafos: Respecto a la Geometría de Detección. Respecto a la Modalidad de barrido. Respecto al número de cortes adquiridos por rotación del tubo de rx.

26 GEOMETRÍA DE DETECCIÓN Geometría de detección Equipos de I Generación: rotación traslación Equipos de II Generación. Equipos de III Generación: arco de detectores. Rotación. Equipos de IV Generación: anillo de detectores. Estructura geométrica que le permite al TC obtener los datos de atenuación del haz de fotones  organización del complejo tubo-detector.

27 MODALIDAD DE BARRIDO SECUENCIAL SECUENCIAL HELICOIDAL: Forma en que el tubo-detector gira alrededor del sujeto* Anillos deslizantes: adquisición de la información tenga la forma de una espira.

28 NÚMERO DE CORTES POR ROTACIÓN TC MONOCORTE (SINGLESLICE) TC MULTICORTE (MULTISLICE) Cantidad de imágenes que el tomógrafo puede obtener luego de una rotación completa de 360º. Arreglo de detectores: es posible determinar “Configuración de adquisición”. Canales de data 0,5 x 16 / 1 x 16 Fila de detectores

29 CONFIGURACIÓN DE UN EQUIPO DE TC GANTRY Cuerpo del equipo del TC: contiene los sistemas para adquirir la información necesaria: Generador de alta tensión kbp, mAs det. Tubo de rayos X: cátodo y ánodo rotatorio. Colimadores: limita el haz de fotones. Pre: limita el ancho y pt limita espesor. Matriz de detectores. Sistema de adquisición de datos.

30 GANTRY: GENERADOR DE ALTA TENSIÓN Y TUBO DE RAYOS X GENERADOR DE ALTA TENSIÓN: Entrega al tubo de rayos x la capacidad de emitir radiación ionizante de acuerdo a las carácterísticas solicitadas por el tecnólogo. TUBO DE RAYOS X: Emite el haz de fotones, con un kvP y mAs específicos determinados por el TM. Presenta un cátodo (filamentos) y un ánodo rotatorio

31 GANTRY: SISTEMA DE COLIMADORES Función: limita el haz de fotones para disminuir la dosis recibida por el paciente y eliminar la radiación dispersa que llegaría a los detectores: Función: limita el haz de fotones para disminuir la dosis recibida por el paciente y eliminar la radiación dispersa que llegaría a los detectores: Pre-paciente Pre-paciente Post-paciente. Post-paciente.

32 GANTRY: MATRIZ DE DETECTORES MATRIZ DE DETECTORES Dispositivo capaz de absorber y transformar la radiación ionizante en luz o corriente eléctrica, en relación a la intensidad de la radiación que recibe, existen de dos tipos*: Gaseosos: cámaras de ionización. Xenón a altas presiones. Centelleo: emiten luz de intensidad acorde con la intensidad de radiación que reciben. Cristal o cerámicos.

33 GANTRY: SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS 3 componentes principales: 3 componentes principales: Amplificador* Amplificador* Conversor análogo- digital. Conversor análogo- digital. Transmisor. Transmisor.

34 CONFIGURACIÓN DE UN EQUIPO DE TC: CAMILLA. Alta precisión para el posicionamiento de examinación y velocidad de avance adecuada. CAMILLA

35 CONFIGURACIÓN DE UN EQUIPO DE TC: SISTEMA DE RECONSTRUCCIÓN DE IMAGEN Procesador de datos: Recibe la información digital proveniente del DAS (perfiles de atenuación*). Proceso de Retroproyección: determindas características.

36 CONFIGURACIÓN DE UN EQUIPO DE TC: SISTEMA DE RECONSTRUCCIÓN DE IMAGEN: CONSOLA DEL OPERADOR. CONSOLA DEL OPERADOR Parámetros de programación de la exploración. Límites de examinación Visualización. Ventaneo. Reformaciones.

37 VENTAJAS DEL TC MULTICORTE Un mayor volumen anatomico pudo ser adquirido con una simple adquisicion Un mayor volumen anatomico pudo ser adquirido con una simple adquisicion Mejora considerablemente la resolucion isotropica Mejora considerablemente la resolucion isotropica Mejora la velocidad de adquisicion Mejora la velocidad de adquisicion Utiliza de mejor forma la energia de los rayos x Utiliza de mejor forma la energia de los rayos x Permitio reducir los espesores de corte. Permitio reducir los espesores de corte. Genero la posibilidad de realizar nuevos estudios como angioCT Genero la posibilidad de realizar nuevos estudios como angioCT