Tomografia Roentgen computerizata

Tomografia Roentgen computerizata

Spre deosebire de radiografia clasica, in care structurile interne sunt proiectate in planul imaginii, rezultand adesea artefacte, in tomografia Roentgen computerizata (TRC) explorarea se face cu un fascicul foarte ingust iar imaginea se formeaza in planul sectionat de respectivul fascicul.

Principiul metodei consta in masurarea coeficientului de absorbtie globala pe diferite trasee in planul sectiunii investigate. Fasciculul de raze X, avand in sectiune cativa milimetri patrati, exploreaza prin translatii si rotatii zona dorita. La receptie, dupa strabaterea corpului, raza atenuata este captata de un detector de intensitate (cu gaz sau cristal de scintilatii) care produce un semnal proportional cu fluxul energetic emergent. Ansamblul emitator-detector executa explorari paralele in planul sectiunii, dupa care este rotit cu unghiul j si [a1] are loc o noua baleiere. Toate aceste operatii sunt comandate de calculator. Performantele actuale ale TRC permit obtinerea imaginii in cateva secunde / sectiune, cu o rezolutie spatiala si de contrast (scal de gri) de minim 10 ori mai mare decat in radiologia clasica.

In Figura 8.1 se arata modul de explorare in TRC. Matricea (N x N) de reprezentare se refera la planul (xOy) iar ansamblul sursa-detector este urmarit in coordonatele (x h). Fasciculul se afla in planul sectiunii S, paralel cu axa x la ordonata h. Fiecare pixel al matricei este caracterizat de un coeficient de absorbtie locala, m(x, y). De exemplu, considerand scara EMI (-500.+500) aerul are un coeficient de -500 iar oasele +500. In esenta, TRC transforma cu ajutorul unor convertoare analog-numerice harta acestor coeficienti, pentru sectiunea S, in pixeli de imagine. Semnificatia este similara ca in radiologie: tesuturile puternic absorbante (oasele) apar luminoase iar cele penetrabile sunt redate cu tonuri mai inchise. TRC are posibilitatea redarii imaginii si in pseudo-color, adica se face transformarea nivel de gri - nuanta de culoare. ~n acest mod se pun `n evident mai clar anumite zone de gri greu perceptibile ochiului.

Teoretic, problema esentiala este calculul si interpretarea coeficientilor de atenuare locala. Astfel, daca fasciculul strabate un mediu neomogen avand coeficientul m pe lungimea l, valoarea acestuia se afla folosind formula

Figura 8.1 Modul de explorare in tomografia Roentgen

Pentru notatiile din Figura 8.1 expresia de mai sus devine

.

Notam cu m_ij coeficientul de absorbtie aferent elementului (pixelului) E_ij, unde i, j = 1,., N si cu a_ij(j h) lungimea echivalenta parcursa de spotul explorator, calculata o singura data si memorata. Se obtine astfel ecuatia cu necunoscutele m_ij de forma

.

Marimea F(j h) este proiectia coeficientului de absorbtie si se calculeaza experimental. Numarul coeficientilor necunoscuti este practic mult mai mic decat N² (asa cum ar rezulta din ecuatie), deoarece lungimile a_ij sunt nenule doar pe suprafata S. Efortul de calcul necesar rezolvarii sistemului de N² ecuatii ce expliciteaza coeficientii m_ij se reduce semnificativ folosind metode algebrice iterative care dau solutii aproximative. In esenta, aceste metode urmaresc alcatuirea unui tabel m_ij pentru care diferentele

sa fie neglijabile in toate ecuatiile. In afara de erorile de trunchiere, metodele algebrice iterative necesita un efort de calcul semnificativ. Alta metoda, care inlatura neajunsurile mentionate anterior, foloseste Transformata Fourier Rapida (TFR), direct si invers. ~n acest mod afisarea imaginii tomografice are loc imediat dup ultima scanare.

Calitatea imaginii tomografice depinde de rezolutia spatial, viteza scanrii (rezolutia temporal), detectarea contrastelor sczute, focalizarea fasciculului emergent, prezenta zgomotelor (la nivelul detectorului si al sistemului), eficienta dozei de radiatii si de `nlturarea artefactelor.

Parametrii esentiali care descriu un sistem TRC sunt: timpul de scanare (1.6 sec); timpul de reconstructie a imaginii (1.10 sec); campul scanrii (dimensiunea obiectului analizat, vzut de detector: 40.50 cm); grosimea sectiunilor (1.10 mm); rezolutie spatial (0,5.1 mm); timp de expunere la radiatii (3.8 min).