CESA RADIOLOGIA: Uma breve aula sobre Tomografia Computadorizada

Tomografia computadorizada
Nos atuais tomógrafos computadorizados, um tubo de raios-X emite um feixe de radiação de forma laminar e de espessura muito fina, da ordem de milímetros, que atravessa o paciente indo sensibilizar um conjunto de detectores. Estes, por sua vez, se encarregam de transmitir o sinal em forma de corrente elétrica de pequena intensidade a um dispositivo eletrônico responsável pela conversão dos sinais elétricos em dígitos de computador.

Para que a imagem possa ser interpretada como uma imagem anatômica, múltiplas projeções são feitas a partir de diferentes ângulos. O computador de posse dos dados obtidos nas diferentes projeções constrói uma imagem digital representada por uma matriz.

Cada elemento de imagem da matriz (pixel) se apresentará com um tom de cinza correspondente à sua densidade radiológica.

A escala proposta por Hounsfield e largamente utilizada nos equipamentos atuais, associa as densidades das diferentes estruturas anatômicas a um grau específico na escala de cinza.

Características do Método

1 .– A Tomografia apresenta feixe de aspecto laminar e em forma de leque.
2. – A aquisição das imagens ocorre no plano do “gantry” o que, primariamente, gera cortes transversais ao plano do corpo.
3. – A imagem final é digital e pode ser facilmente manipulada por softwares.
4 .– Quanto maior a matriz melhor será a resolução da imagem.

A Imagem em Matriz

Por matriz, entendemos um arranjo de linhas e colunas.

A imagem tomográfica é uma imagem matricial onde, o arranjo das linhas e colunas, formam os elementos de imagem denominados individualmente pixel, que é, por sua vez, a área resultante da interseccão das linhas com as colunas.

A espessura do corte forma a terceira dimensão e, está relacionada à profundidade do corte. O volume formado pelo pixel e pela profundidade do corte é conhecido por voxel.

Nos tomógrafos atuais a matriz usual possui alta definição e dimensões de 512 linhas x 512 colunas. O primeiro tomógrafo EMI possuia matriz de resolução 80 x 80.

Representação do Voxel

Para que a imagem de tomografia possa ser reconstruída de forma a demonstrar as estruturas em sua forma real, faz-se necessário, múltiplas tomadas de dados em diferentes ângulos de projeção. A partir dos dados obtidos em cada leitura o computador interpreta o grau de densidade dos diferentes tecidos atribuindo a cada um o valor correspondente de uma escala de cinzas. O resultado final é apresentado pelos pixels que formam a imagem tomográfica.

Cada voxel representa a unidade de volume da imagem, considerando a espessura do corte, e apresenta coeficiente de atenuação linear específico.

Gerações de TC

O tomógrafo de primeira geração, como o primeiro apresentado à sociedade científica nos anos de 1972 por Godfrey N. Hounsfield, apresentava as seguintes característica

Feixe de radiação muito estreito, que fazia uma varredura linear sobre o objeto coletando informações de 160 feixes distintos. Feita a primeira varredura o tubo sofria uma rotação de 1 grau para iniciar nova varredura e coletar as informações de outros 160 feixes na nova projeção.

Esse processo se repetia por 180 vezes e, assim, obtinha-se informações do objeto em 180 projeções diferentes , com variações de 1 grau em cada projeção e coleta de dados de 160 feixes por projeção. O tempo de aquisição de um corte tomográfico era de aproximadamente 5 minutos e um estudo completo durava muitas vezes mais de uma hora.

O equipamento de 2ª geração trouxe como inovação a aquisição de dados a partir de um conjunto de detectores, reduzindo drasticamente, o tempo de aquisição das imagens. Nestes equipamentos o feixe passou a ser laminar e, em forma de leque, de forma a cobrir o conjunto de detectores variáveis entre 20 e 40 dependendo do fabricante.

Hoje, estes equipamentos, estão proibidos de operarem no mercado por apresentarem taxas de doses não compatíveis com os níveis admissíveis.

Os equipamentos de terceira geração apresentaram uma evolução significativa. Nestes equipamentos, eliminou-se o que conhecemos por varredura linear. A partir de então, os tubos pararam de fazer varredura a cada grau e passaram a fazer movimentos de rotação contínuos ao mesmo tempo em que se fazia a coleta dos dados.

Uma quarta geração de equipamentos de TC surgiu com um conjunto de detectores distribuídos pelos 360 graus da abertura do gantry, ocupando assim, todo o anel.

O Sistema Helicoidal (ou espiral )

Os cortes tomográficos são obtidos com a mesa em movimento, de forma que, as “fatias “ não são necessariamente planas mas, na forma de hélices, enquanto que, o método de aquisição, se assemelha a um modelo espiral.

Novos conceitos foram introduzidos, destacando-se: Revolução, Pitch e Interpolação.

REVOLUÇÃO : Compreende o giro de 360 graus do conjunto tubo-detectores. O tempo de aquisição dos cortes influencia a velocidade de rotação do conjunto. Nos TCs helicoidais o tempo de revolução médio é de 1 segundo.

Pitch: Representa a razão entre o deslocamento da mesa pela espessura de corte. Nas aquisições das imagens helicoidais com pitch de 1:1 , observamos que; a mesa se desloca na mesma proporção da espessura do corte em cada revolução. Assim , se os cortes forem de 10 mm, para cada imagem a mesa se deslocará 10 mm.

Fator importante a considerar nos casos de trabalho com pitchs de relação maiores que 1:1 , é que, a quantidade de radiação por fatia de corte será sensivelmente reduzida, aumentando assim o ruído da imagem provocado pela baixa dose de exposição.

INTERPOLAÇÃO : A aquisição dos dados em TC helicoidal, gera imagens que, embora não perceptíveis ao olho humano, apresentam um aspecto em forma de hélice, resultado da aquisição espiral.

Tomografia Helicoidal Multi-Slice

Os tomógrafos multi-slice trabalham com várias coroas de detectores pareadas, que podem, ou não, apresentarem as mesmas dimensões. Alguns fabricantes optam por conjunto de detectores de diferentes dimensões por entenderem que, desta forma, obtém-se maior estabilidade dos detectores em determinadas espessuras de corte. As coroas podem apresentar detectores que vão desde 0,5 até 10 mm.

Outra característica notável dos tomógrafos multi-slice, está relacionado à velocidade com que o conjunto tubo-detectores gira no interior do gantry. Em alguns equipamentos, revoluções de até 0,5 segundos ( tecnologia sub-second ). Este reduzido tempo permitiu novos estudos de tomografia com sincronização cardíaca.

A sincronização cardíaca (gating), associado às pequenas espessuras de corte, possibilitou o estudo do coração com alta resolução anatômica, e melhor definição das patologias das artérias coronárias.

Múltiplos detectores

Múltiplos cortes

O TUBO de RAIOS-X do TC

Os tubos empregados em TC são bastante similares aos utilizados nos equipamentos radiológicos convencionais. Na constituição desses tubos, uma ênfase especial é dada a forma de dissipação do calor, uma vez que, esses tubos ficam sujeitos a uma maior frequência de exposição, exposições mais longas e, altas doses de exposição.

A sua disposição no interior do gantry, particularmente no que se refere ao eixo catodo-anodo, ocorre de forma perpendicular ao seu movimento de rotação

Nos equipamento de 3ª geração, os tubos apresentam, em geral, uma vida média de cerca de 80.000 cortes. No equipamentos helicoidais e nos multi-slice, os tubos são projetados para apresentarem vida média de aproximadamente 500.000 cortes.

A documentação tomográfica é a última etapa do exame de tomografia computadorizada. Uma boa documentação, além de demonstrar zelo com o exame, pode ser decisiva para uma correta interpretação do estudo. As imagens devem ser documentadas levando-se em consideração qual o tecido de maior interesse (assunto) e, evidenciando-se, na medida do possível, o contraste da imagem.

O tecido de interesse é estabelecido pelo nível da imagem ( Window Level ) e representado pelo valor WL. O contraste da imagem depende da amplitude da Janela (Window Width ) representado por WW. Janelas muito amplas apresentam imagem tomográficas acinzentadas e, portanto, de baixo contraste, mas podem representar fator de qualidade, na medida em que, um maior número de estruturas estarão presentes na imagem.

Artefatos
Artefatos de anel ( Rings artifacts )
Os artefatos na imagem que se apresentam em forma de anel, está inicialmente relacionado com problemas nos detectores.
Materiais de alta densidade.( Strike)
Objetos metálicos, implantes de materiais de alta densidade, como as obturações dentárias, projéteis de arma de fogo, entre outros, produzem artefatos lineares de alta densidade.
Materiais de alto número atômico.
Os materiais de alto número atômico tendem a ser comportar como os materiais metálicos e, produzir artefatos do tipo “Strike”. Os meios de contraste positivos como; o Iodo e o Bário em altas concentrações, devem ser evitados, ou, usados com critério.
Ruído da imagem.
O ruído, aspecto que confere granulosidade às imagens, ocorre principalmente em função da utilização de feixes de baixa energia ou, quando o objeto apresenta grandes dimensões, como no caso dos pacientes obesos.

Equipamento de Tomografia Computadorizada

O sistema está composto de: Gantry, Mesa de Exames, Mesa de Comando, Computador para processamento das imagens .

O gantry é o corpo do aparelho e contém:
Tubo de Raios-X
Conjunto de Detectores
DAS ( Data Aquisition System )
OBC ( On-board Computer )
STC ( Stationary Computer )
Transformador do Anodo
Transformador do Catodo
Transformador do filamento
Botões controladores dos movimentos da mesa e do gantry.
Painel identificador do posicionamento da mesa e do gantry.
Dispositivo LASER de posicionamento.
Motor para rotação do Tubo .
Motor para angulação do gantry.

Mesa de ExamesSuporta paciente até 180 Kg.
Movimento de elevação.
Mesa de tampo deslizante