Principios TC

8/18/2019 Principios TC

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Cátedra: Tomografía Computada

Docente:

Bioing. Gustavo Bizai

“Principios TC – Equipamiento”

1º Cuatrimestre de 2014


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OBJETIVOS:

• Comparar la modalidad TC con radiología convencional• Comprender el fundamento matemático de la formación

de imagen• Identificar los componentes principales de un sistema TC

AGENDA:

• Orígenes de la TC• Fundamentos matemáticos

• Concepto de atenuación lineal

• Definición de Proyección• Arquitecturas de TC

• Geometría de haces de RX• “Generaciones” • Equipos de Tercera Generación y tecnología Slip-Ring

Temas a desarrollar


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Orígenes de la TC

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• Se mide en mm, líneas /mm, pares de líneas/mm,ciclos/cm, etc.• De qué depende?

• Tamaño de foco efectivo (efecto de penumbra)• Número y tamaño de los detectores

• Tamaño de la matriz• FOV• Kernel seleccionado en la reconstrucción• Espesor del corte (incidencia del ruido): colimadores pre y

post paciente

• Número de proyecciones

Año Hito Autores

1895 Descubrimiento de los Rayos X Wilhelm Roentgen

1917 Matemática de la reconstrucciónde imágenes a partir deproyecciones

Johann Radon

1963 Cálculos teóricos dereconstrucción

Allan McLeodCormack

1971 -1972

Primer escáner e imagen decabeza por TC

Godfrey Hounsfield

1979 Premio Nobel Cormack &Hounsfield


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Orígenes de la TC

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Johann Radon(1887-1956)

Allan McLeod Cormack(1924-1998)

Godfrey N. Hounsfield(1919-2004)


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Principio de generación de imagen TC

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μ = Coeficientes de Atenuación LinealP = Atenuación Lineal


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Proyección = Perfil deAtenuaciones Lineales


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Voxel - Pixel

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∑μ

PROYECCIÓN


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EMI Mark I (… el primer tomógrafo fue multicorte!!!)



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Arquitecturas – Geometrías de Haces

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Arquitecturas – “Generaciones”

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Haz Geometría Paralela

1a. Generación • año 1972, “EMI-Scanner”

• 1 detector• traslación – rotación

• 4 minutos para un scan (sólopudo obtenerse imágenes de

cabeza…) • 160 lecturas paralelas, 180proyecciones

• 7 minutos para procesar la

imagen• imagen de 80x80 pixeles (bajaresolución)

• bajo aprovechamiento Rx


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Haz Geometría en Abanico(equilineal)

2a. Generación

• 1974• abanico de 5 grados aprox.

• 10 a 30 detectores

• traslación – rotación

• 2 minutos para un scan(luego llegó a 18 seg/slice)

• 540 proyecciones, 600 rayos

• imágenes de 256x256pixeles

• mejor aprovechamiento dela radiación


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Haz Geometría en Abanico(equiangular)

3a. Generación• 1975, abanico 30 -60 gradosaprox.

• 250 detectores (hoy, más de1000 detectores…)

• rotación – rotación

• 1000-2000 proy./rotación

• 5 segundos para un scan(hoy lo hacen en 0.5 seg.)

• PROBLEMAS: artefactos deanillos y dispersion de Rx

(resueltos hoy con calibracionde los detectores y post-colimación)

BASE DE LA TOMOGRAFIAACTUAL


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Haz Geometría en Abanico(equiangular)

4a. Generación

• 1976• abanico 30- 60 grados aprox.

• detectores ubicados en los360 grados (número varía

según fabricante)

• mejoró los problemas deartefactos en 3a. Gen.

• MUY COSTOSO: HOY NOEXISTE COMERCIALMENTE


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Haz de barrido electrónico (33-100ms/scan)

5a. Generación (1980): no disponibles comercialmente


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Comparacion de Generaciones

Generación I II III IV V

Geometría Paralell Fan Fan Fan FanNº detectores 1 10-30 250-900 4800 -

Nºproyecciones

180 540 1000-2000

>2000 >2000

Tiempo de

scan

4 min 2 min


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Instalación TC actual

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Geometría Gantry

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Instalación TC actual

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Diagrama Bloques

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Sistema de Adquisicion de Datos

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DAS


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Tubo

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GE LightSpeed Plus 4140kV, 6.3 MHU

Foco 0.9x0.7 y 1.2x1.2

Toshiba Aquilion 16135kV, 7.5 MHU

Foco 0.9x0.8 y 1.6x1.4

Philips Cerámico, 8 MHU


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Esquema Tubo Aquilion16

Tubo Straton Siemens


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Colimación

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Control por apertura de una ventana

• Colimadores Pre-Paciente (Beam Collimation)• Colimadores Post-Paciente (Section Collimation)


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Geometría Colimación

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Geometría Colimación


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Colimación

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Colimadores Pre-Paciente (Beam Collimation)

T: Tubo

C: colimadorB: Haz RxDE: elementos detectoresDAS: Sistema deAdquisicion de Datos

Beam Collimation:• Conforma lageometría del haz

• Determina la DOSISal PACIENTE


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Filtro “moño”

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Bow tie filter (filtro “moño”)o filtro conformador de haz:• la atenuación en periferia esmenor que en el centro >> el filtrocompensa esta atenuación nouniforme


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VENTAJAS

•Reduce el rango deintensidades quedeben manejar losdetectores.

•

hace más uniformeel ruido.

• hace más uniformela dosis.

• reduce la radiacióndispersa en lasporciones exterioresdel FOV.

Filtro “moño”


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Colimación

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Colimación

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Colimadores Post-Paciente (Section Collimation)

• REDUCE la RADIACION DISPERSA y el efecto PENUMBRA

• Define el ESPESOR de corte

ó


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Colimación

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ó


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Colimación

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Detector

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D


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Detector

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DAS D t A i iti S t


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DAS: Data Acquisition System

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detector Amp A/D

Convierte el Rxatenuado en lalínea, en señaleléctrica

• centellador/fo-tomultiplicador• gas xenón• centellador/fotodiodo

Amplifica ladébil señaleléctrica pro-vista por eldetector

Convierte la señalanalógica a digital,para su manejo porla CPU

Rx

DAS

0100..1101..

D t t


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Detectores

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GAS XENON

Cámara única llena de gas, dividida con electrodos

D t t


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Detectores

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ESTADO SOLIDO

Matriz de detectores independientes

T fí H li id l


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Tomografía Helicoidal

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(1989, Kalender y col.)

3a. Generación + ANILLOS DESLIZANTES (“slip rings”)

Sli Ri


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Slip-Rings

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Anillos:• de arandela• de cilindro

Slip Rings


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Slip-Rings

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