Tomografia computerizzata: TC convenzionale, TC spirale

La tomografia computerizzata è un tipo speciale di esame radiografico che viene eseguito misurando indirettamente l'attenuazione, o indebolimento, dei raggi X da diverse posizioni definite attorno al paziente in esame. In sostanza, tutto ciò che sappiamo è:

• cosa esce dal tubo a raggi X,
• che raggiunge il rilevatore e
• qual è la posizione del tubo a raggi X e del rilevatore in ciascuna posizione?

Tutto il resto discende da queste informazioni. La maggior parte delle sezioni TC è orientata verticalmente rispetto all'asse corporeo. Sono solitamente chiamate sezioni assiali o trasversali. Per ogni sezione, il tubo radiogeno ruota attorno al paziente e lo spessore della sezione viene selezionato in anticipo. La maggior parte degli scanner TC funziona secondo il principio della rotazione costante con divergenza a ventaglio dei fasci. In questo caso, il tubo radiogeno e il detettore sono rigidamente accoppiati e i loro movimenti rotazionali attorno all'area scansionata avvengono simultaneamente all'emissione e alla cattura dei raggi X. Pertanto, i raggi X, passando attraverso il paziente, raggiungono i detettori situati sul lato opposto. La divergenza a ventaglio si verifica nell'intervallo da 40° a 60°, a seconda del design del dispositivo, ed è determinata dall'angolo che parte dal punto focale del tubo radiogeno e si espande a forma di settore fino ai confini esterni della fila di detettori. Solitamente, un'immagine viene formata con ogni rotazione di 360°; i dati ottenuti sono sufficienti a questo scopo. Durante la scansione, i coefficienti di attenuazione vengono misurati in numerosi punti, formando un profilo di attenuazione. In realtà, i profili di attenuazione non sono altro che un insieme di segnali ricevuti da tutti i canali del rivelatore da un dato angolo del sistema tubo-rivelatore. I moderni scanner TC sono in grado di trasmettere e raccogliere dati da circa 1400 posizioni del sistema tubo-rivelatore su un cerchio di 360°, ovvero circa 4 posizioni per grado. Ogni profilo di attenuazione include misurazioni da 1500 canali del rivelatore, ovvero circa 30 canali per grado, ipotizzando un angolo di divergenza del fascio di 50°. All'inizio dell'esame, mentre il lettino del paziente si muove a velocità costante nel gantry, si ottiene una radiografia digitale (uno "scanogramma" o "topogramma"), sulla quale è possibile pianificare in seguito le sezioni necessarie. Per l'esame TC della colonna vertebrale o della testa, il gantry viene ruotato all'angolazione desiderata, ottenendo così l'orientamento ottimale delle sezioni.

La tomografia computerizzata utilizza letture complesse provenienti da un sensore a raggi X che ruota attorno al paziente per produrre un gran numero di immagini diverse, specifiche per la profondità (tomogrammi), che vengono digitalizzate e convertite in immagini trasversali. La TC fornisce informazioni bidimensionali e tridimensionali non ottenibili con le radiografie tradizionali e con una risoluzione di contrasto molto più elevata. Di conseguenza, la TC è diventata il nuovo standard per l'imaging della maggior parte delle strutture intracraniche, della testa e del collo, intratoraciche e intra-addominali.

I primi scanner TC utilizzavano un solo sensore a raggi X e il paziente si muoveva attraverso lo scanner in modo incrementale, fermandosi per ogni immagine. Questo metodo è stato ampiamente sostituito dalla TC elicoidale: il paziente si muove continuamente attraverso lo scanner, che ruota e acquisisce immagini ininterrottamente. La TC elicoidale riduce notevolmente i tempi di imaging e lo spessore delle lastre. L'utilizzo di scanner con sensori multipli (da 4 a 64 file di sensori a raggi X) riduce ulteriormente i tempi di imaging e consente spessori delle lastre inferiori a 1 mm.

Grazie a una tale quantità di dati visualizzati, le immagini possono essere ricostruite da quasi ogni angolazione (come avviene nella risonanza magnetica) e possono essere utilizzate per costruire immagini tridimensionali, mantenendo al contempo una soluzione di imaging diagnostico. Le applicazioni cliniche includono l'angio-TC (ad esempio, per valutare l'embolia polmonare) e l'imaging cardiaco (ad esempio, la coronarografia, per la valutazione dell'indurimento delle arterie coronarie). Anche la TC a fascio di elettroni, un altro tipo di TC rapida, può essere utilizzata per valutare l'indurimento delle arterie coronarie.

Le scansioni TC possono essere ottenute con o senza contrasto. La TC senza contrasto può rilevare un'emorragia acuta (che appare di colore bianco brillante) e caratterizzare le fratture ossee. La TC con contrasto utilizza contrasto endovenoso o orale, o entrambi. Il contrasto endovenoso, simile a quello utilizzato nelle radiografie tradizionali, viene utilizzato per visualizzare tumori, infezioni, infiammazioni e lesioni dei tessuti molli e per valutare il sistema vascolare, come nei casi di sospetta embolia polmonare, aneurisma aortico o dissezione aortica. L'escrezione renale del contrasto consente la valutazione dell'apparato genitourinario. Per informazioni sulle reazioni da contrasto e sulla loro interpretazione, vedere:

Il contrasto orale viene utilizzato per visualizzare l'area addominale; questo aiuta a separare la struttura intestinale da quella circostante. Il contrasto orale standard, lo ioduro di bario, può essere utilizzato quando si sospetta una perforazione intestinale (ad esempio, a causa di un trauma); il contrasto a bassa osmolarità è consigliabile quando il rischio di aspirazione è elevato.

L'esposizione alle radiazioni è un problema importante quando si utilizza la TC. La dose di radiazioni di una TC addominale di routine è da 200 a 300 volte superiore alla dose di radiazioni ricevuta da una tipica radiografia del torace. La TC è oggi la fonte di radiazioni artificiali più comune per la maggior parte della popolazione e rappresenta oltre i due terzi dell'esposizione totale alle radiazioni mediche. Questo grado di esposizione umana non è trascurabile; si stima che il rischio di esposizione alle radiazioni nel corso della vita per i bambini esposti oggi alla TC sia molto più elevato rispetto a quello degli adulti. Pertanto, la necessità di un esame TC deve essere attentamente valutata rispetto al potenziale rischio per ogni singolo paziente.

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Tomografia computerizzata multistrato

Tomografia computerizzata a spirale multidetettore (tomografia computerizzata multistrato)

Gli scanner TC a detettore multifilare rappresentano l'ultima generazione di scanner. Di fronte al tubo radiogeno, non è presente una, ma diverse file di detettori. Ciò consente una significativa riduzione dei tempi di esame e una migliore risoluzione di contrasto, che consente, ad esempio, una visualizzazione più chiara dei vasi sanguigni con contrasto. Le file di detettori dell'asse Z di fronte al tubo radiogeno hanno larghezze diverse: la fila esterna è più larga di quella interna. Questo offre condizioni migliori per la ricostruzione delle immagini dopo la raccolta dei dati.

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Confronto tra tomografia computerizzata tradizionale e spirale

Le scansioni TC convenzionali acquisiscono una serie di immagini sequenziali, equidistanti, di una specifica parte del corpo, come l'addome o la testa. È necessaria una breve pausa dopo ogni strato per far avanzare il lettino con il paziente alla successiva posizione predeterminata. Spessore e sovrapposizione/spaziatura tra gli strati sono predeterminati. I dati grezzi per ciascun livello vengono memorizzati separatamente. Una breve pausa tra gli strati consente al paziente cosciente di respirare, evitando così artefatti respiratori evidenti nell'immagine. Tuttavia, l'esame può richiedere diversi minuti, a seconda dell'area di scansione e delle dimensioni del paziente. È importante temporizzare l'acquisizione delle immagini dopo la TC endovenosa, il che è particolarmente importante per valutare gli effetti della perfusione. La TC è il metodo di scelta per ottenere un'immagine assiale 2D completa del corpo senza l'interferenza di ossa e/o aria come si vede nelle radiografie convenzionali.

Nella tomografia computerizzata spirale con detettore a fila singola e multifila (MSCT), l'acquisizione dei dati dell'esame del paziente avviene ininterrottamente durante l'avanzamento del lettino nel gantry. Il tubo radiogeno descrive una traiettoria elicoidale attorno al paziente. L'avanzamento del lettino è coordinato con il tempo necessario al tubo per ruotare di 360° (passo a spirale) - l'acquisizione dei dati continua ininterrottamente per intero. Questa tecnica moderna migliora significativamente la tomografia, poiché gli artefatti respiratori e il rumore non influenzano il singolo set di dati in modo così significativo come nella tomografia computerizzata tradizionale. Un singolo database grezzo viene utilizzato per ricostruire sezioni di diversi spessori e intervalli. La sovrapposizione parziale delle sezioni migliora le capacità di ricostruzione.

La raccolta dei dati per una scansione addominale completa richiede da 1 a 2 minuti: 2 o 3 spirali, ciascuna della durata di 10-20 secondi. Il limite di tempo è dovuto alla capacità del paziente di trattenere il respiro e alla necessità di raffreddare il tubo radiogeno. È necessario un po' di tempo aggiuntivo per ricostruire l'immagine. Nella valutazione della funzionalità renale, è necessaria una breve pausa dopo la somministrazione del mezzo di contrasto per consentirne l'escrezione.

Un altro importante vantaggio del metodo a spirale è la capacità di rilevare formazioni patologiche di dimensioni inferiori allo spessore della fetta. Piccole metastasi epatiche potrebbero non essere rilevate se non rientrano nella fetta a causa della profondità respiratoria irregolare del paziente durante la scansione. Le metastasi sono facilmente rilevabili dai dati grezzi del metodo a spirale quando si ricostruiscono le fette ottenute con sezioni sovrapposte.

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Risoluzione spaziale

La ricostruzione dell'immagine si basa sulle differenze di contrasto delle singole strutture. Su questa base, viene creata una matrice dell'area di visualizzazione di 512 x 512 o più elementi immagine (pixel). I pixel appaiono sullo schermo del monitor come aree di diverse tonalità di grigio a seconda del loro coefficiente di attenuazione. In realtà, non si tratta di quadrati, ma di cubi (voxel = elementi volumetrici) che hanno una lunghezza lungo l'asse del corpo corrispondente allo spessore della sezione.

La qualità dell'immagine migliora con voxel più piccoli, ma questo vale solo per la risoluzione spaziale; un ulteriore assottigliamento della sezione riduce il rapporto segnale/rumore. Un altro svantaggio delle sezioni sottili è l'aumento della dose di radiazioni al paziente. Tuttavia, i voxel piccoli con dimensioni uguali in tutte e tre le dimensioni (voxel isotropici) offrono vantaggi significativi: la ricostruzione multiplanare (MPR) in proiezioni coronali, sagittali o di altro tipo viene presentata sull'immagine senza un contorno a gradini. L'utilizzo di voxel di dimensioni diverse (voxel anisotropici) per la MPR comporta la comparsa di frastagliature nell'immagine ricostruita. Ad esempio, potrebbe essere difficile escludere una frattura.

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Gradino a spirale

Il passo della spirale caratterizza l'entità del movimento del tavolo in mm per rotazione e lo spessore del taglio. Un movimento lento del tavolo forma una spirale compressa. Accelerando il movimento del tavolo senza modificare lo spessore del taglio o la velocità di rotazione, si crea spazio tra i tagli sulla spirale risultante.

Nella maggior parte dei casi, il passo della spirale è inteso come il rapporto tra il movimento (avanzamento) della tavola durante la rotazione del portale, espresso in mm, e la collimazione, espressa anch'essa in mm.

Poiché le dimensioni (mm) al numeratore e al denominatore sono bilanciate, il passo dell'elica è una grandezza adimensionale. Per la TCMS, il cosiddetto passo volumetrico dell'elica è solitamente considerato come il rapporto tra l'avanzamento del tavolo e una singola fetta, piuttosto che il numero totale di fette lungo l'asse Z. Nell'esempio precedente, il passo volumetrico dell'elica è 16 (24 mm / 1,5 mm). Tuttavia, si tende a tornare alla prima definizione del passo dell'elica.

I nuovi scanner offrono la possibilità di selezionare un'estensione craniocaudale (asse Z) dell'area di studio sul topogramma. Inoltre, il tempo di rotazione del tubo, la collimazione della fetta (fetta sottile o spessa) e il tempo di studio (intervallo di apnea) vengono regolati in base alle esigenze. Software come SureView calcolano il passo della spirale appropriato, impostando solitamente un valore compreso tra 0,5 e 2,0.

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Collimazione a fette: risoluzione lungo l'asse Z

La risoluzione dell'immagine (lungo l'asse Z o l'asse corporeo del paziente) può anche essere adattata allo specifico compito diagnostico mediante collimazione. Sezioni di spessore compreso tra 5 e 8 mm sono pienamente compatibili con l'esame addominale standard. Tuttavia, la localizzazione precisa di piccoli frammenti di frattura ossea o la valutazione di lievi alterazioni polmonari richiedono l'uso di sezioni sottili (da 0,5 a 2 mm). Cosa determina lo spessore delle sezioni?

Il termine collimazione è definito come l'ottenimento di una sezione sottile o spessa lungo l'asse longitudinale del corpo del paziente (asse Z). Il medico può limitare la divergenza a ventaglio del fascio di radiazioni proveniente dal tubo radiogeno con un collimatore. Le dimensioni dell'apertura del collimatore regolano il passaggio dei raggi che colpiscono i rivelatori dietro il paziente in un flusso ampio o stretto. Il restringimento del fascio di radiazioni migliora la risoluzione spaziale lungo l'asse Z del paziente. Il collimatore può essere posizionato non solo immediatamente all'uscita del tubo, ma anche direttamente davanti ai rivelatori, ovvero "dietro" il paziente visto dal lato della sorgente di raggi X.

Un sistema collimatore-dipendente con una fila di rilevatori dietro il paziente (singola sezione) può produrre sezioni di 10 mm, 8 mm, 5 mm o persino 1 mm. La TC con sezioni molto sottili è chiamata "TC ad alta risoluzione" (HRCT). Se lo spessore della sezione è inferiore a un millimetro, si parla di "TC ad altissima risoluzione" (UHRCT). La UHRCT, utilizzata per esaminare la rocca petrosa con sezioni di circa 0,5 mm, rivela sottili linee di frattura che attraversano la base cranica o gli ossicini uditivi nella cavità timpanica. Per il fegato, la risoluzione ad alto contrasto viene utilizzata per rilevare metastasi, richiedendo sezioni di spessore leggermente maggiore.

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Schemi di posizionamento del rilevatore

L'ulteriore sviluppo della tecnologia a spirale a strato singolo ha portato all'introduzione di tecniche multistrato (multispirale), che utilizzano non una, ma diverse file di rivelatori posizionati perpendicolarmente all'asse Z opposto alla sorgente di raggi X. Ciò consente di raccogliere simultaneamente dati da più sezioni.

A causa della divergenza a ventaglio della radiazione, le file di rivelatori devono avere larghezze diverse. Lo schema di disposizione dei rivelatori è tale che la larghezza dei rivelatori aumenta dal centro verso il bordo, il che consente di ottenere diverse combinazioni di spessore e numero di strati.

Ad esempio, uno studio a 16 strati può essere eseguito con 16 strati sottili ad alta risoluzione (per Siemens Sensation 16 si tratta della tecnica 16 x 0,75 mm) o con 16 sezioni di spessore doppio. Per l'angiografia TC ilio-femorale, è preferibile ottenere una sezione di volume in un unico ciclo lungo l'asse Z. In questo caso, la larghezza di collimazione è 16 x 1,5 mm.

Lo sviluppo delle TC non si è limitato ai 16 strati. La raccolta dei dati può essere accelerata utilizzando scanner con 32 e 64 file di rilevatori. Tuttavia, la tendenza verso strati più sottili comporta dosi di radiazioni più elevate per il paziente, il che richiede misure aggiuntive e già attuabili per ridurre l'esposizione alle radiazioni.

Nell'esame del fegato e del pancreas, molti specialisti preferiscono ridurre lo spessore della sezione da 10 a 3 mm per migliorare la nitidezza dell'immagine. Tuttavia, questo aumenta il livello di rumore di circa l'80%. Pertanto, per mantenere la qualità dell'immagine, è necessario aumentare ulteriormente l'intensità di corrente sul tubo, ovvero aumentare l'intensità di corrente (mA) dell'80%, oppure aumentare il tempo di scansione (il prodotto mAs aumenta).

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Algoritmo di ricostruzione dell'immagine

La TC spirale offre un ulteriore vantaggio: durante il processo di ricostruzione dell'immagine, la maggior parte dei dati non viene effettivamente misurata in una sezione specifica. Le misurazioni al di fuori di quella sezione vengono invece interpolate con la maggior parte dei valori in prossimità della sezione, diventando dati specifici della sezione stessa. In altre parole: i risultati dell'elaborazione dei dati in prossimità della sezione sono più importanti per la ricostruzione dell'immagine di una sezione specifica.

Da ciò consegue un fenomeno interessante. La dose al paziente (in mGy) è definita come mAs per rotazione diviso per il passo dell'elica, e la dose per immagine è uguale a mAs per rotazione senza tenere conto del passo dell'elica. Se, ad esempio, le impostazioni sono 150 mAs per rotazione con un passo dell'elica di 1,5, la dose al paziente è di 100 mAs e la dose per immagine è di 150 mAs. Pertanto, l'uso della tecnologia elicoidale può migliorare la risoluzione di contrasto scegliendo un valore elevato di mAs. Ciò consente di aumentare il contrasto dell'immagine, la risoluzione dei tessuti (nitidezza dell'immagine) riducendo lo spessore della sezione e di selezionare un passo e una lunghezza dell'intervallo dell'elica tali da ridurre la dose al paziente! In questo modo, è possibile ottenere un gran numero di sezioni senza aumentare la dose o il carico sul tubo radiogeno.

Questa tecnologia è particolarmente importante quando si convertono i dati ottenuti in ricostruzioni bidimensionali (sagittali, curvilinee, coronali) o tridimensionali.

I dati di misura provenienti dai rivelatori vengono trasmessi, profilo per profilo, all'elettronica del rivelatore sotto forma di segnali elettrici corrispondenti all'attenuazione effettiva dei raggi X. I segnali elettrici vengono digitalizzati e quindi inviati al videoprocessore. In questa fase della ricostruzione delle immagini, viene utilizzato un metodo "pipeline" che prevede pre-elaborazione, filtraggio e reverse engineering.

La pre-elaborazione include tutte le correzioni apportate per preparare i dati acquisiti alla ricostruzione delle immagini. Ad esempio, la correzione della corrente di buio, la correzione del segnale di uscita, la calibrazione, la correzione della traccia, l'indurimento da radiazioni, ecc. Queste correzioni vengono apportate per ridurre le variazioni nel funzionamento del tubo e dei rivelatori.

Il filtraggio utilizza valori negativi per correggere la sfocatura dell'immagine intrinseca al reverse engineering. Se, ad esempio, un fantoccio cilindrico d'acqua viene scansionato e ricostruito senza filtraggio, i suoi bordi risulteranno estremamente sfocati. Cosa succede quando otto profili di attenuazione vengono sovrapposti per ricostruire l'immagine? Poiché una parte del cilindro viene misurata da due profili sovrapposti, si ottiene un'immagine a forma di stella invece di un cilindro reale. Introducendo valori negativi oltre la componente positiva dei profili di attenuazione, i bordi di questo cilindro diventano nitidi.

Il reverse engineering ridistribuisce i dati di scansione convoluti in una matrice di immagini bidimensionale, visualizzando le sezioni corrotte. Questo processo viene eseguito profilo per profilo fino al completamento del processo di ricostruzione dell'immagine. La matrice di immagini può essere immaginata come una scacchiera, ma composta da 512 x 512 o 1024 x 1024 elementi, comunemente chiamati "pixel". Il reverse engineering fa sì che ogni pixel abbia una densità esatta, che sullo schermo del monitor appare come diverse tonalità di grigio, dal chiaro allo scuro. Più chiara è l'area dello schermo, maggiore è la densità del tessuto all'interno del pixel (ad esempio, le strutture ossee).

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Effetto della tensione (kV)

Quando la regione anatomica esaminata ha un'elevata capacità di assorbimento (ad esempio, TC della testa, del cingolo scapolare, della colonna toracica o lombare, del bacino o semplicemente di un paziente obeso), è consigliabile utilizzare una tensione più elevata o, in alternativa, valori di mA più elevati. Selezionando un'alta tensione sul tubo radiogeno, si aumenta la durezza della radiazione radiogena. Di conseguenza, i raggi X penetrano molto più facilmente nella regione anatomica con un'elevata capacità di assorbimento. Il lato positivo di questo processo è che le componenti a bassa energia della radiazione che vengono assorbite dai tessuti del paziente vengono ridotte senza compromettere l'acquisizione dell'immagine. Per l'esame dei bambini e durante il tracciamento del bolo KB, potrebbe essere consigliabile utilizzare una tensione inferiore rispetto alle impostazioni standard.

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Corrente del tubo (mAs)

La corrente, misurata in milliampere secondo (mA), influenza anche la dose di radiazioni ricevuta dal paziente. Un paziente di corporatura robusta richiede una corrente maggiore nel tubo per ottenere una buona immagine. Pertanto, un paziente obeso riceve una dose di radiazioni maggiore rispetto, ad esempio, a un bambino con corporatura significativamente più piccola.

Le aree con strutture ossee che assorbono e diffondono maggiormente le radiazioni, come il cingolo scapolare e il bacino, richiedono una corrente del tubo più elevata rispetto, ad esempio, al collo, all'addome di una persona magra o alle gambe. Questa dipendenza è attivamente sfruttata nella radioprotezione.

Tempo di scansione

È opportuno selezionare il tempo di scansione più breve possibile, soprattutto nell'addome e nel torace, dove le contrazioni cardiache e la peristalsi intestinale possono degradare la qualità dell'immagine. La qualità dell'immagine TC viene inoltre migliorata riducendo la probabilità di movimenti involontari del paziente. D'altra parte, potrebbero essere necessari tempi di scansione più lunghi per raccogliere dati sufficienti e massimizzare la risoluzione spaziale. Talvolta la scelta di tempi di scansione prolungati con corrente ridotta viene deliberatamente utilizzata per prolungare la durata del tubo radiogeno.

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Ricostruzione 3D

Poiché la tomografia spirale raccoglie dati per un'intera area del corpo del paziente, la visualizzazione di fratture e vasi sanguigni è migliorata significativamente. Vengono utilizzate diverse tecniche di ricostruzione 3D:

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Proiezione di massima intensità (MIP)

MIP è un metodo matematico mediante il quale i voxel iperintensi vengono estratti da un set di dati 2D o 3D. I voxel vengono selezionati da un set di dati acquisito da diverse angolazioni e quindi proiettati come immagini 2D. L'effetto 3D si ottiene modificando l'angolo di proiezione a piccoli passi e visualizzando poi l'immagine ricostruita in rapida successione (ovvero, in modalità di visualizzazione dinamica). Questo metodo è spesso utilizzato nell'imaging dei vasi sanguigni con mezzo di contrasto.

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Ricostruzione multiplanare (MPR)

Questa tecnica consente di ricostruire le immagini in qualsiasi proiezione, sia coronale, sagittale o curvilinea. La MPR è uno strumento prezioso nella diagnostica delle fratture e in ortopedia. Ad esempio, le sezioni assiali tradizionali non sempre forniscono informazioni complete sulle fratture. Una frattura molto sottile senza dislocazione dei frammenti e rottura della corticale può essere rilevata in modo più efficace utilizzando la MPR.

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Display con superficie ombreggiata, SSD

Questo metodo ricostruisce la superficie di un organo o di un osso definita al di sopra di una determinata soglia in unità Hounsfield. La scelta dell'angolo di osservazione, così come la posizione dell'ipotetica sorgente luminosa, è fondamentale per ottenere una ricostruzione ottimale (il computer calcola e rimuove le aree d'ombra dall'immagine). La superficie ossea mostra chiaramente la frattura del radio distale dimostrata dall'MPR.

L'SSD 3D viene utilizzato anche nella pianificazione chirurgica, come nel caso di una frattura traumatica della colonna vertebrale. Modificando l'angolazione dell'immagine, è facile rilevare una frattura da compressione della colonna toracica e valutare le condizioni dei forami intervertebrali. Questi ultimi possono essere esaminati in diverse proiezioni. L'MPR sagittale mostra un frammento osseo dislocato nel canale spinale.

Regole di base per la lettura delle scansioni TC

• Orientamento anatomico

L'immagine sul monitor non è solo una rappresentazione bidimensionale delle strutture anatomiche, ma contiene dati sull'assorbimento medio dei raggi X nei tessuti, rappresentato da una matrice di 512 x 512 elementi (pixel). La sezione ha un certo spessore (dS ₎ ed è la somma di elementi cuboidi (voxel) della stessa dimensione, combinati in una matrice. Questa caratteristica tecnica è alla base dell'effetto del volume parziale, spiegato di seguito. Le immagini ottenute sono solitamente visualizzate dal basso (dal lato caudale). Pertanto, il lato destro del paziente è a sinistra nell'immagine e viceversa. Ad esempio, il fegato, situato nella metà destra della cavità addominale, è rappresentato sul lato sinistro dell'immagine. E gli organi situati a sinistra, come lo stomaco e la milza, sono visibili nell'immagine a destra. La superficie anteriore del corpo, in questo caso rappresentata dalla parete addominale anteriore, è definita nella parte superiore dell'immagine, mentre la superficie posteriore con la colonna vertebrale è in basso. Lo stesso principio di formazione dell'immagine viene utilizzato nella radiografia convenzionale.

• Effetti di volume parziale

Il radiologo determina lo spessore della fetta (dS ₎. Per l'esame delle cavità toracica e addominale, si selezionano solitamente 8-10 mm, mentre per il cranio, la colonna vertebrale, le orbite e le piramidi delle ossa temporali si selezionano 2-5 mm. Pertanto, le strutture possono occupare l'intero spessore della fetta o solo una parte di esso. L'intensità della colorazione dei voxel sulla scala di grigi dipende dal coefficiente di attenuazione medio di tutte le sue componenti. Se la struttura ha la stessa forma per tutto lo spessore della fetta, apparirà chiaramente delineata, come nel caso dell'aorta addominale e della vena cava inferiore.

L'effetto di volume parziale si verifica quando la struttura non occupa l'intero spessore della sezione. Ad esempio, se la sezione include solo una parte del corpo vertebrale e una parte del disco, i loro contorni non sono chiari. Lo stesso si osserva quando l'organo si restringe all'interno della sezione. Questo è il motivo della scarsa chiarezza dei poli renali, dei contorni della cistifellea e della vescica urinaria.

• Differenza tra strutture nodulari e tubulari

È importante essere in grado di distinguere i linfonodi ingrossati e patologicamente alterati dai vasi e dai muscoli inclusi nella sezione trasversale. Può essere molto difficile farlo partendo da una sola sezione, poiché queste strutture hanno la stessa densità (e la stessa tonalità di grigio). Pertanto, è sempre necessario analizzare sezioni adiacenti situate più cranialmente e caudalmente. Specificando in quante sezioni è visibile una data struttura, è possibile risolvere il dilemma se si stia osservando un linfonodo ingrossato o una struttura tubulare più o meno lunga: il linfonodo sarà individuato solo in una o due sezioni e non sarà visualizzato in quelle adiacenti. L'aorta, la vena cava inferiore e i muscoli, come quello iliaco-lombare, sono visibili in tutta la serie di immagini cranio-caudali.

In caso di sospetto di una formazione nodulare ingrossata su una sezione, il medico dovrebbe immediatamente confrontare le sezioni adiacenti per determinare con certezza se questa "formazione" sia semplicemente un vaso o un muscolo in sezione trasversale. Questa tattica è utile anche perché consente di stabilire rapidamente l'effetto di un volume privato.

• Densitometria (misurazione della densità dei tessuti)

Se, ad esempio, non si sa se il liquido presente nella cavità pleurica sia un versamento o sangue, misurarne la densità facilita la diagnosi differenziale. Analogamente, la densitometria può essere utilizzata per lesioni focali nel parenchima epatico o renale. Tuttavia, non è consigliabile trarre conclusioni basandosi sulla valutazione di un singolo voxel, poiché tali misurazioni sono poco affidabili. Per una maggiore affidabilità, è necessario espandere la "regione di interesse" composta da diversi voxel in una lesione focale, qualsiasi struttura o volume di liquido. Il computer calcola la densità media e la deviazione standard.

È necessario prestare particolare attenzione a non trascurare artefatti di indurimento o effetti di volume parziale. Se una lesione non si estende per l'intero spessore della fetta, la misurazione della densità include le strutture adiacenti. La densità di una lesione verrà misurata correttamente solo se riempie l'intero spessore della fetta (d _S ). In questo caso, è più probabile che la misurazione coinvolga la lesione stessa piuttosto che le strutture adiacenti. Se d S è maggiore del diametro della lesione, ad esempio nel caso di una piccola lesione, ciò si tradurrà in un effetto di volume parziale a qualsiasi livello di scansione.

• Livelli di densità di diversi tipi di tessuti

I dispositivi moderni sono in grado di coprire 4096 tonalità di grigio, che rappresentano diversi livelli di densità in unità Hounsfield (HU). La densità dell'acqua è stata arbitrariamente considerata pari a 0 HU e quella dell'aria a -1000 HU. Uno schermo di un monitor può visualizzare un massimo di 256 tonalità di grigio. Tuttavia, l'occhio umano può distinguerne solo circa 20. Poiché lo spettro di densità dei tessuti umani si estende ben oltre questi limiti piuttosto ristretti, è possibile selezionare e regolare la finestra dell'immagine in modo che siano visibili solo i tessuti con l'intervallo di densità desiderato.

Il livello medio di densità della finestra dovrebbe essere impostato il più vicino possibile al livello di densità dei tessuti in esame. Il polmone, data la sua maggiore ariosità, è meglio esaminato in una finestra con impostazioni HU basse, mentre per il tessuto osseo il livello della finestra dovrebbe essere significativamente aumentato. Il contrasto dell'immagine dipende dalla larghezza della finestra: una finestra più stretta è più contrastata, poiché 20 tonalità di grigio coprono solo una piccola parte della scala di densità.

È importante notare che il livello di densità di quasi tutti gli organi parenchimatosi si colloca entro i limiti ristretti tra 10 e 90 HU. I polmoni costituiscono un'eccezione, pertanto, come accennato in precedenza, è necessario impostare parametri di finestra specifici. Per quanto riguarda le emorragie, è necessario tenere presente che il livello di densità del sangue coagulato di recente è di circa 30 HU superiore a quello del sangue fresco. La densità diminuisce poi nuovamente nelle aree di emorragia pregressa e nelle aree di lisi del trombo. L'essudato con un contenuto proteico superiore a 30 g/L non è facilmente distinguibile dal trasudato (con un contenuto proteico inferiore a 30 g/L) con impostazioni di finestra standard. Inoltre, va osservato che l'elevato grado di sovrapposizione delle densità, ad esempio nei linfonodi, nella milza, nei muscoli e nel pancreas, rende impossibile stabilire l'identità tissutale basandosi esclusivamente sulla valutazione della densità.

In conclusione, va notato che i valori normali di densità tissutale variano anche da individuo a individuo e si modificano sotto l'influenza dei mezzi di contrasto nel sangue circolante e nell'organo. Quest'ultimo aspetto è di particolare importanza per lo studio dell'apparato genitourinario e riguarda la somministrazione endovenosa di mezzi di contrasto. In questo caso, il mezzo di contrasto inizia rapidamente a essere escreto dai reni, il che porta a un aumento della densità del parenchima renale durante la scansione. Questo effetto può essere utilizzato per valutare la funzionalità renale.

• Documentazione della ricerca in diverse finestre

Una volta ottenuta l'immagine, è necessario trasferirla su pellicola (effettuare una copia cartacea) per documentare l'esame. Ad esempio, quando si valuta la condizione del mediastino e dei tessuti molli del torace, viene impostata una finestra in modo che i muscoli e il tessuto adiposo siano chiaramente visualizzati in tonalità di grigio. In questo caso, viene utilizzata una finestra per i tessuti molli con un centro di 50 HU e una larghezza di 350 HU. Di conseguenza, i tessuti con una densità da -125 HU (50-350/2) a +225 HU (50+350/2) sono rappresentati in grigio. Tutti i tessuti con una densità inferiore a -125 HU, come il polmone, appaiono neri. I tessuti con una densità superiore a +225 HU sono bianchi e la loro struttura interna non è differenziata.

Se è necessario esaminare il parenchima polmonare, ad esempio escludendo formazioni nodulari, il centro della finestra deve essere ridotto a -200 HU e la sua larghezza aumentata (2000 HU). Utilizzando questa finestra (finestra polmonare), le strutture polmonari a bassa densità vengono meglio differenziate.

Per ottenere il massimo contrasto tra la sostanza grigia e quella bianca del cervello, è necessario selezionare una finestra cerebrale specifica. Poiché le densità della sostanza grigia e di quella bianca differiscono solo leggermente, la finestra dei tessuti molli dovrebbe essere molto stretta (80-100 HU) e ad alto contrasto, e il suo centro dovrebbe trovarsi al centro dei valori di densità del tessuto cerebrale (35 HU). Con tali impostazioni, è impossibile esaminare le ossa del cranio, poiché tutte le strutture con densità superiore a 75-85 HU appaiono bianche. Pertanto, il centro e la larghezza della finestra ossea dovrebbero essere significativamente più alti, rispettivamente di circa +300 HU e 1500 HU. Le metastasi nell'osso occipitale vengono visualizzate solo utilizzando una finestra ossea, ma non una finestra cerebrale. D'altra parte, il cervello è praticamente invisibile nella finestra ossea, quindi piccole metastasi nella sostanza cerebrale non saranno visibili. È necessario tenere sempre a mente questi dettagli tecnici, poiché nella maggior parte dei casi le immagini in tutte le finestre non vengono trasferite su pellicola. Il medico che esegue la visita visualizza le immagini sullo schermo in tutte le finestre, in modo da non perdere segni importanti della patologia.

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