1. Fernando Mecca – Físico Médico
Especialista em Radiologia Diagnóstica
INCA

2. “TOMOGRAFIA
COMPUTADORIZADA”

3. Um pouco de História
A descoberta final do TC deve-se a
Godfrey Hounsfield, um engenheiro
eletrônico britânico e a teoria matemática
desenvolvida por Allan Macleod Comarck.
Este desenvolvimento lhes rendeu o
Prêmio Nobel de Medicina de 1972. O
resultado foi apresentado no Annual
Congress of the British Institute of
Radiology,em 1972, como uma invenção
revolucionária na obtenção de imagens.

4. Um pouco de História
Como muitas descobertas, o TC é o
resultado final de anos de trabalho de
diversos pesquisadores.
Um matemático austríaco, J. Radon,
estabeleceu o conceito matemático utilizado
no TC, 55 anos antes da produção de um
TC convencional.

5. Evolução da TC
1972 - 2003
•1972:matriz 80 x 80, 4 min por rotação, níveis de cinza
•2003: matriz de 512 x 512, 0,4 s por rotação , TC multi cortes

6. Classificação dos
Tomógrafos
Segundo seu movimento de varredura, os
tomógrafos podem ser classificados em
quatro tipos :
1ª Geração 2ª Geração
3ª Geração 4ª Geração

7. 1ª Geração
• Surgiu no ano de
1972
• Feixe em forma de
lápis
• Translação e
Rotação do Tubo de
• Raios X e do Detetor.
• Tempo total de
varredura era de 4,5 a
5 minutos
EMI scaner

8. 1ª Geração

9. 2ª Geração
• Surgiu no ano de 1974
• Principal objetivo: diminuir
o tempo de varredura, que
ficou entre 10 e 90 s
• Feixe em forma de leque
• Múltiplos detetores (cerca
de 30)
• Movimento de rotação e
translação,
• porém com passos de
rotação maiores.

10. 3ª Geração
• Surgiu no ano de 1975-
1977
• Feixe em forma de leque
mais largo
• aumento do número de
detetores, chegando a 600
Rotação do Tubo de Raios
X e dos
Detetores (diversos),
simultaneamente, num
giro completo de 3600
Tempo de varredura de 2
a 10s

11. 4ª Geração
• Surgiu no ano de
1981
• Feixe largo em forma
de leque
• Múltiplos detetores
(até 2000) fixos, que
circundam
completamente o
paciente
• O tubo faz um giro
completo de 360o

12. 5ª Geração

13. Evolução da TC

14. Imagem Digital
Matriz de Pixels

15. Imagem de TC

16. Imagem Digital
Efeito do Tamanho da Matriz

17. Percepção de Cortes

18. Número de TC
A cada Pixel é atribuído um valor numérico denominado de
número de TC, que está relacionado ao coeficiente médio de
atenuação µ do voxel do tecido que ele representa

19. Princípios Físicos
- Bases Teóricas da TC
• O que há dentro do Gantry ?
• Aquisição de Dados
• Reconstrução da Imagem

20. Princípios Físicos
O que há dentro do Gantry ?

21. Princípios Físicos
Dentro do Gantry
Basicamente

22. Princípios Físicos
Dentro do Gantry
Detetores
Realidade
Tubo
de
raios x

23. Dentro do Gantry

24. Aquisição de dados
É também conhecida como fase de varredura ou de
exploração.
Inicia-se com a exposição de uma seção do corpo ao feixe
colimado de Raios X

25. Aquisição de dados
O fóton, ao atravessar o corpo, é atenuado,
e a leitura do sinal do detetor é proporcional
ao grau de atenuação ou ao grau de
penetração do fóton.

26. Aquisição de dados

27. Detectores

28. Detectores de Cintilação

29. Detectores de Câmaras
Iônicas

30. Apresentação da Imagem
O que nós medimos
em TC ?
• O coeficiente médio
de atenuação linear,
µ, entre o tubo e o
meio
• O coeficiente de
atenuação reflete o
quanto a intensidade
de raios X é reduzida
pelo material

31. Projeção Formada pelo número de
detetores

32. AQUISIÇÃO DE DADOS
Armazenamento dos dados
1a. série

33. AQUISIÇÃO DE DADOS
Armazenamento dos dados
1a. série
a
2 . série

34. AQUISIÇÃO DE DADOS
Armazenamento dos dados
1a. série
2a. série
3a. série

35. AQUISIÇÃO DE DADOS
Armazenamento dos dados
1a. série
2a. série
3a. série
4a. série

36. COMO SE CALCULA ?
x
µ1 I1=I0e-µ1x ou ln(I1/Io) = µ1x
I0 I1
I0
µ1 µ2 I2=I0e-(µ1+ µ2)x ou ln(I/I2) = -(µ1+ µ2)x
I0 I2
I1=I0e-µ1x ou ln(I1/Io) = µ1x
I1

37. COMO SE CALCULA ?
PROCEDIMENTO ALGÉBRICO
Matriz de 80x80 pixels:
6400 incógnitas
I0 I0 mínimo de 6400 equações
I1 I1=I0e-(µ1+ µ2)x
I0
µ1 µ2 I2=I0e-(µ3+ µ4)x
I2
I0 µ3 µ4 I3=I0e-(µ1+ µ3)x Matriz de 512x512
I4=I0e-(µ2+ µ4)x pixels:
I3 I4 ~260.000incógnitas
mínimo de
260.000 equações

38. Método Interativo

39. MÉTODO DA Retroprojeção:
RETROPROJEÇÃO •O inverso do processo
de medição dos dados
de projeção para
reconstruir uma
imagem.
•Cada projeção é
“lambuzada” para trás
na reconstrução da
imagem.
•Estender os valores
de atenuação dos
perfis de varredura
(filtrados) no sentido
contrário ao feixe
incidente

40. MÉTODO DA
RETROPROJEÇÃO

41. MÉTODO DA
RETROPROJEÇÃO

42. MÉTODO DA
RETROPROJEÇÃO

43. MÉTODO DA
RETROPROJEÇÃO
Artefatos de distorção

44. MÉTODO DA
RETROPROJEÇÃO

45. MÉTODO DA RETROPROJEÇÃO
EXEMPLO NUMÉRICO
Matriz 4x4
4 13 4 4
4 1 1 1 1
µ1 µ2 µ3
13 1 10 1 1
4 1 1 1 1
4 1 1 1 1
µ16
Imagem ideal
Projeção para θ = 0 ° e θ = 90°

46. MÉTODO DA RETROPROJEÇÃO
EXEMPLO NUMÉRICO
4 13 4 4
4 13 4 4 4 4 4 4 4
4 13 4 4 13 13 13 13 13
4 13 4 4
+ 4 4 4 4 4
4 13 4 4 4 4 4 4 4
Retroprojeção para θ = 0 ° Retroprojeção para θ = 90°

47. MÉTODO DA RETROPROJEÇÃO
EXEMPLO NUMÉRICO
8 17 8 8
17 26 17 17
= 8 17 8 8
8 17 8 8
Valores numéricos Imagem em tons de cinza

48. Método de Reconstrução:
Retroprojeção

49. Método de Reconstrução:
Retroprojeção

50. Método de Reconstrução:
Retroprojeção filtrada

51. Método de Reconstrução:
Retroprojeção filtrada

52. Método de Reconstrução:
Retroprojeção filtrada

53. Método de Reconstrução:
Retroprojeção filtrada

54. Apresentação da Imagem
A janela em TC

55. Apresentação da Imagem
A janela em TC
A exibição é definida usando o centro da janela (WL
= level windows ) e a largura da janela (WW = width
windows)

56. Simulação da TC
RX
R
X
R
X
RX
RX

57. Colimadores
Protejem o paciente contra a
radiação ;
Estão relacionados à dose no
paciente e a qualidade da
imagem ;
Colimador pré-paciente :
projetado para influenciar o
tamanho do ponto focal do
tubo.
Colimador de detectores :
ajuda a remover radiação
espalhada.

58. TC Helicoidal

59. TC Helicoidal
Anéis Deslizantes
A tecnologia dos anéis
deslizantes possibilitou que a TC
helicoidal fosse implementada,
pois possibilitava um
movimento continuo do gantry.
Estes anéis forneciam tensão ao
tubo sem que o mesmo ficasse
preso a cabos (Ex. trilhos do
metro)

60. O ADVENTO DA TOMOGRAFIA
HELICOIDAL NA INGLATERRA
• Início 1989
•Pequena Introdução
•2003 Todos os
tomógrafos não
helicoidais foram
trocados

61. TC Helicoidal Fator de Passo

62. TC Helicoidal Fator de Passo
Movimento contínuo do paciente através do gantry;
Através do surgimento de anéis deslizantes
tornou-se possível a implementação da
técnica da TC Espiral – Helicoidal.

63. TC Helicoidal
Aquisição da Imagem
Interpolação

64. TC Helicoidal
Aquisição da Imagem
Interpolação

65. TC Helicoidal
Vantagens da varredura helicoidal
- Reconstrução da imagem
- em qualquer posição
- em qualquer intervalo
-Possibilitando
- reavaliação de lesões dúbias sem exposição à
radiação
- reconstrução 2D e 3D de melhor qualidade

66. TC Multicortes
Filas de detetores

67. TC Multicortes
- iniciou com o TC Elsinte
Twin em 1992
- ampliado para quatro
cortes em 1998 pela GE,
picker
utiliza filas de detetores
para aumentar a faixa de
combinações de espessuras
de cortes

68. TC Multicortes
A Elscint foi a primeira a estabelecer a tecnologia
multicortes
Com duas filas de detetores o Twin, pode adquirir dois cortes
a cada rotação do gantry

69. TC Multicortes
Fator de passo (pitch) em
Multicortes
O pitch pode ser definido relativo a
colimação do feixe de raiosdeslocamen,tooumesa
Pitch =
X (x) da a
espessura do detetorespessura do det etor
(d) d
deslocamento da mesa
Pitch =
de corte x
deslocamento da mesa
Pitch =
espessura do det etor d

70. TC Helicoidal x Multicortes

71. TC Helicoidal x Multicortes
Em multcortes entra em cena o conceito de feixe em forma de cone e
não mais em forma de leque

72. TC Multicortes
Volume Coberto
4 cortes 10 cortes 16 cortes

73. Comparação da Precisão de
Reconstrução 3D

74. TC Multicortes
Vantagens
- Aumento da cobertura no eixo z por rotação
- aquisição mais rápida do mesmo volume
- sensibilidade no eixo z mais fina
- Carga mais baixa do tubo do que a equivalente na varredura de
corte único
- volumes maiores investigados
- Combinação de cortes múltiplos estreitos em cortes mais largos
- redução do efeito de volume parcial

75. Comparação de sistemas Multicortes

77. Obrigado
fmecca@inca.gov.br