sábado, 7 de maio de 2011

HISTÓRIA DA TOMOGRAFIA

HISTÓRIA DA TOMOGRAFIA

Neste texto vou falar sobre a história da radiologia traz uma satisfação especial a quem, como eu, gosta do assunto. Rever o que foi feito, como e por quem foi feito é sempre interessante. Hoje, é muito fácil sentar-se à frente de um aparelho “meio antigo” e dizer “que porcaria!”. Mas se pensar que alguém precisou ter a idéia e fazer algo, que foi sendo aperfeiçoado aos poucos e hoje em dia “voa”, esse alguém deve lembrar que para voar num 747 ou num Concorde, primeiro teve de existir o 14-Bis. E é desses que criaram os teco-tecos que desejo sempre falar e lembrar. Falar de tomografia computadorizada é falar de Röntgen, seus trabalhos e as dificuldades inerentes ao exame do corpo humano. Ver por dentro sempre foi o grande objetivo, isto é, sem abrir o paciente. Objetivo que começou a se tornar realidade com os raios X, melhorou com a ultra-sonografia e que teve grande salto de qualidade quando alguém resolveu tentar acoplar um computador a cristais sensíveis a radiações para construir imagens do interior do corpo. Hoje é desse alguém,ou “desses alguéns” que pretendo falar e lembrar.Desde a sua descoberta, no final do século passado, os raios X têm sido utilizados como método de diagnóstico em medicina, através da radiografia e da radioscopia. Com o passar dos anos, o diagnóstico radiológico passou por significativo avanço tecnológico, pela produção de aparelhos de maior potência e qualidade, resultando em melhor aproveitamento da radiação. Um dos momentos mais importantes dessa evolução foi a introdução do computador, utilizado para a realização de cálculos matemáticos a partir da intensidade dos fótons de raios X. Ambrose e Hounsfield, em 1972, apresentaram um novo método de utilização da radiação para medir descontinuidade de densidades, obtendo imagens, inicialmente do cérebro, com finalidades diagnósticas. Neste método, cujo desenvolvimento transcorria há 10 anos, seriam feitas diversas medidas de transmissão dos fótons de raios X, em múltiplos ângulos e, a partir desses valores, os coeficientes de absorção pelos diversos tecidos seriam calculados pelo computador e apresentados em uma tela como pontos luminosos, variando do branco ao preto, com tonalidades intermediárias de cinza. Os pontos formariam uma imagem correspondente a uma seção axial do cérebro, que poderia ser estudada ou fotografada, para avaliação posterior. Diz a lenda que Hounsfield, engenheiro da EMI Ltd., com liberdade total para desenvolver pesquisas, estava realizando um trabalho para a Scotland Yard, sobre a possibilidade de utilizar o computador para a reconstrução de “retratos falados”de criminosos, identificação de escrita e impressões digitais, entre outras atividades de uso policial, ou seja, padrões de reconhecimento. Ao final de alguns anos de pesquisa, a polícia londrina desistiu do projeto, achando-o sem utilidade. Ficou o autor com anos de estudo em reconstruções matemáticas nas mãos. Ambrose, neurorradiologista, uniu-se ao grupo de trabalho, questionando se o material serviria para ver o interior craniano. Hounsfield acreditava que um feixe de raios X continha mais informação do que aquela que era possível capturar com um filme e pensou que um computador talvez pudesse ajudar a obter essa informação. Mas vamos tentar ordenar os fatos em ordem cro-nológica, que em história é importante.No início de século XX, um matemático austríaco,Johann Radon, desenvolveu uma equação matemática,a “transformada de Radon”, que futuramente seria a base matemática da tomografia computadorizada. Há quem refira que uma “transformada de Lorenz” e a famosa “transformada de Fourier” também influenciaram e que estas equações matemáticas derivam de estudos matemáticos de Galileu, e com isto já estamos retrocedendo ao século XVI para falar de tomografia computadorizada. Voltando ao século XX, Radon demonstrou que um objeto tridimensional poderia ser reproduzido a partir de um conjunto de projeções. Este conceito foi o fundamento para a tomografia computadorizada algumas décadas depois.Em um site da internet, mais exatamente da American Mathematical Society, há uma página que detalha essa e outras equações, para quem quiser se aprofundar mais na parte matemática do assunto.Dela tirei algumas figuras interessantes que aparecerão aqui. Em 1956, o físico e radioastrônomo Ronald Bracewell usou a “transformada de Fourier” (matemático francês que viveu entre 1768 e 1830) para obter uma solução matemática como base para reconstrução das regiões de radiação de microondas do sol. Barrett e cols.encontraram artigos publicados em periódicos russos datados de 1957 e 1958 que mostravam que a “equação invertida de Radon” foi descrita em termos integrais como a solução para o problema da tomografia formulado por eles. Esse estudo russo também apresentava um desenho de um modelo semelhante a um computador com televisão para mostrar os dados reconstruídos em uma matriz 100 × 100. Mas Barrett e cols. não encontraram evidências de que o modelo tenha sido de fato construído ou alguma imagem, obtida. Um dos autores programou um computador com o algoritmo de reconstrução exatamente como no modelo russo e mostrou que ele trabalhava satisfatoriamente, porém como era computacionalmente insatisfatório, o máximo que se conseguiu foi uma imagem 32 × 32 de qualidade aceitável, sem artefatos. A tomografia computadorizada médica começa a ser desenvolvida nos anos 60, de forma lenta, por falta de apoio matemático. A mais prematura demonstração foi feita por um neurologista, William Oldendorf, que em 1961 construiu manualmente um sistema de reconstrução de uma seção transversal de um objeto constituído de argolas de ferro e alumínio. Embora inventivo, o estudo experimental usou um método considerado tosco de uma retroprojeção simples. O invento, patenteado, resultante era considerado impraticável porque necessitava extensa análise. Oldendorf trabalhou sem o apoio de matemáticos e sem conhecimento dos trabalhos de Radon e Bracewell. Em 1963,Kuhl e Edwards, respectivamente médico e engenheiro,criaram um método de imagem para mostrar a distri-buição de radionuclídeos. Realizaram estudos clínicos por anos, mas a qualidade da imagem obtida não era melhor que a dos equipamentos existentes, porque a base matemática para um mapeamento acurado não tinha sido incorporada ao método e os sistemas de computadores existentes eram incapazes de realizar rapidamente os cálculos e a projeção.A contribuição matemática fundamental para o problema da reconstrução foi feita em 1963 e 1964 por Allan Cormack[5,6], físico e matemático. Ele estudava a distribuição dos coeficientes de atenuação do corpo para que o tratamento por radioterapia pudesse ser mais bem direcionado para o tumor alvo. E também estava desen-volvendo um algoritmo matemático para a reconstrução tridimensional da distribuição da concentração de radionuclídeos a partir dos dados coletados de um equipamento de “câmera-pósitron” desenvolvido em 1962.A questão que Cormack respondeu foi: “Supondo que se conheçam todas as linhas integrais através de um corpo de densidade variada, podemos reconstruir esse mesmo corpo?” A resposta foi positiva, e ainda mais construtiva, a partir das informações obtidas pelos raios X. Em termos práticos, sabe-se que uma radiografia mostra informações limitadas porque certas estruturas são obscurecidas por outras de densidade maior. Podemos tirar mais informação se pudermos ver dentro do objeto, que foi o que Radon nos disse, pelo menos em princípio, tornando seu teorema em uma ferramenta prática, e não apenas uma matéria trivial. Para a reconstrução, a transformada de Radon invertida foi a base matemática. Casselman, em seu artigo online recente, mostra figuras representando o uso das equações matemáticas,de um disco de metal homogêneo e de um modelo oval com estruturas de densidades variadas, criando a ima-gem a partir de reconstruções de 32, 64 e 128 pixels.
Fig.1 – Projeção de um disco de metal homogêneo

Fig. 2 – Imagem obtida de um disco homogêneo a partir de fórmulas matemáticas em que se baseia a tomografia computadorizada em matrizes de 32,64 e 128 pixels.

Fig. 3 – Modelo assemelhado             Fig. 4 – Imagens do modelo da Fig. 3 em projeções de 32, 64 e 128pixels.
 a um crânio feito de material
com densidades e dimensões
diferentes.

É nesse momento que surge a figura de Hounsfield. Engenheiro, experiente com radares, particularmente interessado em computadores, e com total liberdade da EMI para realizar suas pesquisas, foi o criador do primeiro computador totalmente transistorizado da Inglaterra. E já tinha idéias de estudar o interior de objetos tridimensionais a partir da reconstrução obtida pela absorção heterogênea de radiação pelos diferentes componentes. Criou o protótipo e inicialmente usou uma fonte de amerício-241, emissora de raios gama. O tempo de aquisição da imagem foi de nove dias e o computa-dor levou 150 minutos para processar uma simples imagem. A seguir Hounsfield adquiriu um tubo e um gerador de raios X, provavelmente porque os raios X tinham suas propriedades bem conhecidas, sendo uma fonte confiável de informação. Assim, o tempo de aquisição das imagens foi reduzido para nove horas. A idéia de se concentrar na criação de um aparelho voltado para o crânio surge durante discussões com radiologistas experientes: Dr. James Ambrose, do Atkinson Morley Hospital, Dr. Louis Kreel, do Northwick Park Hospital,e Dr. Frank Doyle, do Hammersmith Hospital. Um cérebro, fixado em formol e com algumas alterações, foi conseguido e a imagem obtida mostrou a substância branca e cinzenta, bem como as calcificações.Após várias imagens experimentais com peças e animais, foi feita a primeira imagem diagnóstica, em uma paciente selecionada pelo Dr. Ambrose, com suspeita de tumor no lobo frontal esquerdo, ainda não-confirmado. A imagem obtida, mostrando a lesão, causou euforia em Hounsfield e na equipe. Estas são suas palavras, mantidas no original. “When we took the picture, there was beautiful picture of a circular cyst right in the middle of the frontal lobe and, of course, it excite de veryone in the hospital who knew about the project”.
Fig. 5 – Protótipo de Hounsfield.                                   Fig. 6 – Desenho esquemático do protótipo de Hounsfield                                          
                                                                                          Situado na parede atrás dele( fig.5)


Essas primeiras imagens foram mostradas no congresso anual do British Institute of Radiology, em 20 de abril de 1972. As reações foram de empolgação. Curiosamente, Hounsfield havia mostrado imagens seccionais de peças de cadáveres e de animais no congresso europeu realizado em Amsterdã no ano anterior, sem despertar nenhum interesse. A comunidade médica ali reunida não percebeu nem teve noção da revolução que se aproximava. Nesse mesmo ano de 1971, uma greve dos correios impediu a publicação do trabalho escrito por Hounsfield. Ao início da comercialização do equipamento, o tempo de aquisição de cada corte era de seis minutos e o da reconstrução da imagem já era de dois minutos, porque um minicomputador mais eficiente havia sido adicionado ao sistema. A grande repercussão mereceu destaque no jornal Times, em 21 de abril de1972, sendo mostrada uma foto do primeiro aparelho em uso.
Em 1973, após 18 meses de uso do primeiro equipamento construído para uso clínico, Hounsfield e Ambrose apresentaram os resultados e sua experiên-cia em artigos publicados. Neste seu artigo de 1973, um clássico já reimpresso algumas vezes, no qual apresentou a técnica, Hounsfield escreve, e novamente mantenho o texto original: “It is possible that this technique may open up a new chapter in X-Ray diagnosis. Previously,various tissues could only be distinguished from one another if they differed appreciably in density. In this procedure, absolute values of the absorption coefficient of the tissues are obtained. The increased sensitivity of computerized X-Ray section scanning thus enables tissues of similar density to be separated and a picture of the soft tissuestructure within the cranium to be built up”.O primeiro tomógrafo do Brasil foi instalado em São Paulo, no Hospital da Real e Benemérita Sociedade Portuguesa de Beneficência, em 1977. Logo depois, o primeiro aparelho do Rio de Janeiro iniciou seu funcionamento, em 28 de julho de 1977, na Santa Casa de Misericórdia.A tecnologia não parou de evoluir, criando os aparelhos chamados de segunda, terceira e quarta gerações,os modelos helicoidais, cada vez mais rápidos, com imagem mais refinada, tempo de realização do exame mais curto e custo de produção menor, reduzindo acentuadamente os preços dos equipamentos e dos exames.Quando se comparam os números citados acima comum tomógrafo moderno, que consegue adquirir todo o volume do tórax, abdome e pelve de um paciente em poucos segundos, podemos ver o quanto evoluiu a tecnologia. Surgida num momento em que se pensava que a tomografia computadorizada não tinha mais para onde evoluir, a aquisição volumétrica foi patenteada em1976 e em junho de 1980 imagens tridimensionais com resolução de 1.200 × 1.200 pixels são obtidas e exibidas quase em tempo real. Em sua homenagem, as unidades de densidade,inicialmente denominadas números EMI, foram rebatizadas unidades Hounsfield, eternizando sua importância para a medicina moderna.Hounsfield recebeu o prêmio Nobel de Medicina de1979, juntamente com Cormack, pela invenção da tomografia computadorizada. Recebeu dezenas de homenagens em vida, entre elas diversos títulos de “Doutor Honoris Causa” de importantes universidades e o título de “Sir”, por sua indicação a Cavaleiro do Império Britânico. Godfrey N. Hounsfield faleceu no dia 12 de agosto de 2004.Não se pode encerrar este texto sem citar as palavras de Allan M. Cormack no banquete da entrega do prêmio Nobel em 10 de dezembro de 1979.“Vossas Majestades, Vossas Altezas Reais, Senhoras e Senhores.Godfrey Hounsfield pediu-me para falar por ambos.Desejamos muito respeitosamente solicitar a Vossa Majestade que transmita à Fundação Nobel e ao Conselho Nobel do Instituto Karolinsk a nossa intensa gratidão pela honra que nos foi dada pelo recebimento do Prêmio Nobel de Medicina e Fisiologia.Há ironia neste prêmio. Uma vez que nem Hounsfield nem eu somos médicos. De fato, não é muito exagero dizer que o que Hounsfield e eu sabemos de Medicina e Fisiologia poderia ser escrito em uma pequena folha de prescrição! Enquanto há ironia na premiação, há também esperança de que, agora nestes dias de especialização aumentando, há uma unidade na experiência humana,uma unidade claramente conhecida por Alfred Nobel,que um engenheiro e um físico, cada um de seu próprio modo, contribuíram um pouco para o avanço da Medicina.”

quinta-feira, 21 de abril de 2011

GERAÇÕES DE APARELHOS DE TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA
Desde a sua invenção várias gerações de equipamentos surgiram, sendo a primeira e segunda gerações com características de translação e rotação do tubo e detectores em torno do objeto estudado, tendo poucos detectores. Os aparelhos da terceira geração têm maior número de detectores, nos quais o tubo e os detectores realizam rotação em torno do objeto. Os aparelhos da quarta geração têm a coroa de detectores fixa e apenas o tubo gira em torno do paciente. A quinta geração são os aparelhos helicoidais que têm movimentos simultâneos do gantry e mesa. A sexta geração são os aparelhos multislice que, além dos movimentos simultâneos do gantry e mesa, possuem fileiras de detectores que permitem múltiplas aquisições simultâneas.
Primeira Geração:
  • Princípio de translação e rotação.
  • Feixe retilínio único.
  • Tempo de 4 a 6 minutos
  • Único detector.
  • Tomografia apenas do crânio.
Nos equipamentos de primeira geração, o método de aquisição de dados é baseado no princípio de translação e rotação, onde um único feixe de raios-X e um detector realizam um movimento de translação ao longo de linhas paralelas e lados opostos coletando dados. Então o conjunto roda em torno da estrutura anatômica em incrementos de 1º grau e outra translação ou “passagem de escaneamento” é realizada desta vez em direção oposta.
Esta operação translação – parada – rotação – translação – parada – rotação é repetida até alcançar 180º de rotação em torno da cabeça do paciente. Para produzir um corte completo do objeto requer aproximadamente de 4 até 6 minutos.
Segunda Geração:
  • Princípio de translação e rotação.
  • Pequeno feixe de raios X
  • Múltiplos detectores (30-50).
  • Tempo de 20 a 30s.
Assim como os tomógrafos de primeira geração, os equipamentos de segunda geração estão baseados no princípio de translação e rotação. Em contraste com o equipamento de primeira geração, os tomógrafos de segunda geração forneciam um feixe de raios X em forma de leque, com até 30 detectores ou mais para a aquisição de dados. Este novo desenvolvimento permite que os dados sejam adquiridos de mais de um ângulo durante uma translação. As vantagens dos equipamentos de segunda geração são óbvias. Tempo total de aquisição reduzido, borramento e artefatos de movimento respiratório são reduzidos, entretanto, a densidade e a resolução espacial ainda não apresenta grandes diferenças.
Terceira Geração
  • Princípio de rotação.
  • Rotação conjunta de tubo e detectores.
  • Feixe de raios X em leque pulsado.
  • Múltiplos detectores (260 – 520).
  • Tempo de 5 a 10s.
Os equipamentos de terceira geração têm sua geometria de aquisição de dados radicalmente modificada, com a eliminação do movimento de translação o que permite tempos de aquisição ainda menores que equipamentos de segunda geração. Nestas máquinas o tubo de raios X e um conjunto de detectores dispostos contiguamente rodam em torno do paciente. A imagem é obtida por um feixe de raios-X em leque que são reconhecidos por 200 a 600 detectores que giram sincronicamente com o tubo. Entretanto, não mais de duas rotações completas são possíveis antes que o gantry tenha sua direção revertida, visto que cabos elétricos usados para suprir o tubo de raios X, coletar dados dos detectores funcionam com mecanismos de enrolar/desenrolar. O tempo de escaneamento é de 5 a 10 segundos e os artefatos respiratórios são praticamente eliminados. Permitiu uma varredura de todo o corpo, que não era possível com os scanners antigos.

Quarta geração
  • Princípio de rotação
  • Rotação apenas do tubo.
  • Múltiplos detectores fixos dispostos em anel.
  • Largo feixe de raios X.
  • Tempo de 2 a 10s.
Um equipamento de quarta geração consiste em múltiplos detectores fixos que formam um anel em torno do objeto, dentro do gantry. O tubo de raios-X move-se em torno do objeto 360º, emitindo um feixe deraios X cuja geometria é descrita como de um grande leque. Cerca de 300 a 1000 detectores recolhem os dados que são gravadosdurante a rotação. O tempo de escaneamento é de 2 a 10 segundos. Os artefatos causados por movimentos peristálticos, cardíacos praticamentedeixam de ser percebidos.
Quinta Geração (Espiral/Helicoidal):
  • Rotação contínua.
  • Movimento de translação da mesa.
  • Tempo de sub-segundo na aquisição.
  • Tubo com apenas um foco.
  • Uma fileira de detectores.
  • Reconstrução instantânea.
  • Ilimitada capacidade calorífica do tubo.
  • Aumento da cobertura anatômica.
  • Exames com menos filmes.
Durante os primeiros anos da década de 1990, um novo tipo de scanner foi desenvolvido, chamado scanner de TC por volume (helicoidal/espiral). Com esse sistema, o paciente é movido de forma contínua e lenta através da abertura durante o movimento circular de 360º do tubo de raios X e dos detectores, criando um tipo de obtenção de dados helicoidal ou “em mola”. Dessa forma, um volume de tecido é examinado, e dados são coletados, em vez de cortes individuais como em outros sistemas. Os sistemas de TC por volume utilizam arranjos de detectores do tipo de terceira ou quarta geração, dependendo do fabricante específico. O desenvolvimento de anéis de deslizamento para substituir os cabos de raios X de alta tensão permite rotação contínua do tubo, necessária para varredura do tipo helicoidal. Anteriormente o movimento do tubo de raios X era restrito por cabos de alta tensão fixados, e limitado a uma rotação de 360º em uma direção compreendendo um corte, seguida por outra rotação de 360º na direção oposta, criando um segundo corte com o paciente movendo um incremento entre os cortes. O desenvolvimento de tecnologia de engenharia de anéis de deslizamento permite rotações contínuas do tubo, que, quando combinadas com o movimento do paciente cria dados de varredura do tipo helicoidal com tempos totais de varredura que são a metade ou menos daqueles de outros scanners de terceira ou quarta geração.
Sexta Geração (Multislice):
  • Rotação contínua do tubo
  • Translação da mesa.
  • Tubo com duplo foco.
  • Dupla fileira de detectores.
  • Redução do tempo de escaneamento.
No final de 1998, quatro fabricantes de TC anunciaram novos scanners multicorte, todos capazes de obter imagens de quatro cortes simultaneamente. Esses são scanners de sexta geração com capacidades helicoidais e com quatro bancos paralelos de detectores, capazes de obter quatro cortes de TC em uma rotação do tubo de raios X. Uma das vantagens desse método é a velocidade de obtenção de imagens, especialmente quando o movimento do paciente é um fator limitante. Essa obtenção mais rápida de imagens torna possíveis estudos cardiovasculares por TC, exames pediátricos ou outros casos em que são necessários tempos de exposição rápidos.
Uma segunda vantagem relacionada à velocidade de obtenção de imagens é a capacidade de adquirir um grande número de cortes finos rapidamente. Essa velocidade, por exemplo, torna possível a angiografia por TC com doses menoresdo contraste exigido; ou um exame de abdome completo por TC é possível com cortes muito finos, de 2 a 3 mm, em um tempo de exame razoavelmente curto.
Uma desvantagem dos scanners de multicorte são os custossignificativamente maiores. Há também algumas limitações quanto à tecnologia de aquisição de dados, muitas vezes, incapaz de processar o grande volume de dados que pode ser obtido por esses sistemas.

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
























Mesa de ComandoMonitor para Planejamento dos exames
Monitor para Processamento das imagens.
Mouse .
Trackball (Bright Box ).








































Tomografia significa imagens de tomos, ou de planos. Com este método, podemos estudar estruturas localizadas no interior do corpo, situadas em outros planos, sem superposição. É uma técnica também conhecida como radiografia segmentar do corpo, planigrafia, laminografia e estratigrafia. Podem ser feitas tomografias lineares, circulares, elípticas, hipocicloidal como também, transversas.

A tomografia linear é realizada por um aparelho, cuja ampola de raios-X emite radiação, movendo-se simultaneamente e em direção oposta ao filme, sendo a ele conectado por uma haste. Este método utiliza o princípio de que a irradiação de um corpo em movimento impede a formação de imagem nítida. O "plano de corte" do paciente é o único que permanece sem movimento, durante a exposição, permitindo que a imagem formada seja nítida.

A tomografia linear vem sendo largamente substituída pela tomografia computadorizada (TC) devido às vantagens que esta proporciona na quantidade e qualidade de informações. No entanto, por sua simplicidade, ela ainda pode ser de grande valia em locais onde o acesso à TC seja limitado.

A TC, como o próprio nome diz, é uma tomografia realizada com o auxílio de um computador. O método utiliza um tudo de raios-X, que emite radiações movendo-se em semicírculo, em torno do paciente. Ao invés do filme convencional, a radiação é captada por sensores conectados ao computador, que decodificam a intensidade da radiação em valores numéricos e os transformam numa escala de tons, que varia do branco ao preto, passando por várias tonalidades de cinza. (Ver quadro 1)

Na TC estudamos as estruturas em cortes axiais e, em alguns casos, coronais. A documentação do estudo é feita usualmente em filmes especiais, mais sensíveis do que os utilizados na radiologia convencional. As imagens mais importantes podem ser arquivadas em disco magnético para reestudo, ou comparação futura.

1.2 - EVOLUÇÃO

Em 1973, nos Estados Unidos os aparelhos eram específicos para realizar TC do crânio, mas em 1974 já se fazia TC de todo corpo. Com o desenvolvimento da tecnologia, o tomógrafo passou por várias gerações. O de primeira geração possui um detector e realizam cortes de vários minutos; os de segunda geração, de 5 a 50 detectores e cortes de 6 a 20 segundos; os de terceira geração, de 200 a 600 detectores e cortes de 3 a 8 segundos; e os de quarta geração possuem de 300 a 1000 detectores e fazem cortes de 1 a 4 segundos. Com maior número de detectores, de menos tempo de corte e com aumento da resolução da imagem reduz os artefatos gerados pelos movimentos respiratórios, peristálticos e batimentos cardíacos fornecendo melhores informações.


2 - PRINCÍPIOS BIOFÍSICOS

Os valores numéricos dos coeficientes de absorção dos diversos tecidos são calculados sempre em relação ao coeficiente linear da água, para o qual é atribuído o valor numérico de zero, em uma escala que pode variar de acordo com a aparelhagem usada. Entre os tecidos humanos, os ossos estariam na faixa mais alta da escala, e ar (pulmão e tubo digestivo), na faixa mais baixa. Estes valores são denominados Unidades Hounsfield ou UH (físico inglês, pioneiro da TC) ou valores de atenuação.

Como nos exames da Radiologia Convencional, a definição da imagem depende do contraste entre as diferentes densidades das estruturas, conseqüente do grau de absorção de raios-X em cada uma delas. Como o computador consegue ter mais sensibilidade na detecção da radiação, existe maior gama de tons intermediários, permitindo maiores informações que na Radiologia Convencional.

A cada valor numérico corresponde um tom de cinza, preto ou branco na composição da imagem. (Quadro 1)

Densidade na TC
Valores de atenuação
Imagem no filme

Meio de contraste
+100 a 1.000
Branca brilhante

Osso
100
Branca

Água, (partes moles)
0 a 100
Cinza médio

Gordura
-60 a –100
Cinza escuro

Ar
-120 a –1.000
Preta


Quadro 1

2.1 - DENSIDADE

A densidade é usualmente referenciada às partes moles, cujo valor é variável entre 0 a 100 UH. Fala-se, assim, de imagens hipodensas ou hiperdensas.

Imagem Hipodensa: valores de atenuação baixos, isto é, entre o ar e a água, menores ou iguais a 100 UH formam imagens do preto ao cinza escuro. Ex: ar, gordura e líquor.

Imagem Hiperdensa : valores de atenuação altos, isto é, maiores ou iguais a 100 UH, formam imagens brancas. Ex: calcificações, meio de contraste.

Imagem mista: Imagem com as duas densidades (parcialmente hipodensa e hiperdensa).


3 – IMPORTÂNCIA

A tomografia linear é útil para melhor definição de contornos e identificação de elementos no interior de uma lesão (calcificações e cavitações) não visibilizados na radiografia convencional. As indicações de procedimentos estão diretamente relacionadas com a lesão a ser observada, a escolha desta modalidade de exame deve levar em conta vários fatores. Geralmente, áreas anatômicas, como o retroperitônio e a pelve, são, na maioria dos casos, mais adequados para orientação por TC, assim como lesões pequenas situadas em áreas críticas, em situações em que seja preciso evitar alças intestinais ou estruturas vasculares. Em pacientes imunologicamente comprometidos, em indicação clínica de uma biópsia por grande agulha cortante ou quando deve ser injetado algum tipo de agente de contraste, como o contraste urográfico ou ar, a TC também é a modalidade escolhida.

3.1 - CONTRASTE

Na TC utilizamos meio de contraste endovenoso à base de Iodo, cuja densidade metálica permite não só dissociar vasos como demonstrar processos dinâmicos de funcionamento dos órgãos estudados. A injeção endovenosa de contraste iodado permite uma melhor avaliação melhorando o detalhadamento anatômico (a visualização da estruturas bem como todos os seus detalhes anatômicos).

Os contrastes iodados são macromoléculas com densidade suficiente para absorver os feixes de raios-X. Essas substâncias são excretadas pelos rins, sendo filtradas pelos glomérulos e concentrada pelos túbulos, aparecendo em grande concentração nas vias excretoras.

Quando fazemos a injeção endovenosa do meio de contraste, as lesões podem captar ou não o iodo. Baseados nesse fato podemos classificar as lesões em:

Lesão hipercaptante – lesão que capta muito o meio de contraste;
Lesão hipocaptante – lesão que capta pouco o meio de contraste;
Lesão não captante – lesão que não capta o meio de contraste;
Lesão espontaneamente densa – lesão com alta densidade sem a injeção do meio de contraste;
Lesão isodensa – lesão que capta o meio de contraste e torna-se de igual densidade às estruturas vizinhas.
3.2 - CONTRA INDICAÇÃO

A TC é contra-indicada nas seguintes situações: mulheres grávidas, pessoas obesas (acima de 150 Kg), portadores de alergia ao contraste iodado ou com insuficiência renal crônica (somente submetem a fase sem contraste), pessoas que fizeram exames contrastado recentemente utilizando substância de sulfato de bário, pessoas com distúrbios neurológicos, portadores de mal de Parkinson e outras afecções que causam movimentos involuntários, distúrbios psiquiátricos e os extremos de idade.

3.3 – COMPLICAÇÕES

As complicações gerais de procedimento da TC são limitadas à técnica inadequada, ausência de cooperação do paciente ou processos intersticiais obstrutivos ou difusos não diagnosticados no pulmão.


3.4 - ARTEFATOS METÁLICOS

São imagens que não pertencem à lesão, e que tiveram a origem a partir de corpos estranhos, como a do metal das próteses dentárias. Isso ocorre porque o metal impede a passagem dos raios-X, como na radiologia convencional. As estruturas situadas por trás do metal não são detectadas, formando imagens lineares pretas.

3.5 - ARTEFATOS DE MOVIMENTO

Em decorrência de movimentos voluntários ou não do paciente, as imagens tornam-se tremidas (sem nitidez), perdendo a definição.

3.6 - VANTAGENS E DESVANTAGENS DA TC

A radiografia em duas incidências permite estudar topografia e contornos da lesão. Na tomografia linear os contornos são ainda mais nítidos. Já na TC podemos estudar densidades, relação com estruturas vizinhas e planos de clivagem.

3.6.1 – VANTAGENS

Obtenção de imagens em cortes, sem superposição, capacidade de detectar diferenças de densidades tissular da ordem de 0.5% ou menos, capacidade de através da análise dos valores numéricos dos coeficientes de absorção identificar os componentes dominantes das estruturas, possibilidade de processar a imagem a qualquer momento através de dados armazenados em discos magnéticos.

3.6.2 – DESVANTAGENS

"Alto custo", utiliza radiação ionizante e meio de contraste iodado, limitação de planos de corte em equipamentos mais antigos que não fornecem boas imagens de reconstrução.


4 - CONCLUSÃO

Concluímos que a Tomografia Computadorizada é um exame que possibilita a visualização de lesões, usando feixes de raios-X que são transmitidos para o computador resultando em um material que auxilia no diagnóstico de várias doenças. Mencionado exame evoluiu tecnologicamente, passando por modernos equipamentos, o que possibilitou uma menor exposição do paciente à radiação e resultados mais efetivos.