Appunti dispositivi: diagnostica per immagini

SANO

sinistra: polmoni

pieni d’acqua-> devi

intubare, fornire

ossigeno, così

polmone non

funziona.

Cosa utile= fai radiografia quando stai facendo cose in sala operatoria es attacchi

protesi, o altre operazioni sui muscoli scheletrici. Sarebbe utile fare una radiografia

subito. Quello che si fa è:

Una radiografia dietro l’altra= fluoroscopia=una serie di immagini: (è stato possibile

grazie al digitale):

con il digitare puoi fare addirittura un filmato

fluoroscopia: è in negativo: placca è ciò che attenua di più, l’osso attenua di meno. Qui

hanno tolto convenzione del bianco e nero dei radiologi: si usa il contrario.

Altro utilizzo: radiografia

x alcuni tessuti con

mezzo di contrasto=

elemento che aumenta

attenuazione dei raggi x .

Mezzo di contrasto più

usato è quello x avere

l’immagine di tutta la

vascolarizzazione.

Foto: come sangue si

distribuisce nei vasi.

Si usa immagine al negativo: ciò che attenua di più è in nero=> infatti arterie

 nere xkè c’è mezzo di contrasto, invece dove è bianco raggi sono poco attenuati

Come faccio a far sparire le ossa e i tessuti circostanti=> dovrei fare elaborazione

sulle immagini,

avendo immagini digitali posso fare delle operazioni su queste immagini:

Si avranno dei valori (numerici)di intensità differenti in base alle zone colpite dai

 raggi.

Se consideriamo intensità del segnale:

immagine base= M= immagine SENZA

mezzo di contrasto (mostra ossa, muscoli,

vasi ec)

immagine con mezzo di contrasto=I= avrò

un picco (grafico due).

Immagine CON mezzo di contrasto I –

immagine SENZA mezzo di contrasto M=>

hai sottratto ossa/tessuti così ottieni SOLO

vasi sanguigni

=>angiografia a sottrazione di immagine

digitale =digital sottraction

angiography=DSA

QUALE APPARECCHIO PERMETTE DI OTTENERE IMMAGINI CON CONTRASTO: arco AC

Con arco AC possiamo girare arco addirittura di 180 gradi=> con proiezioni a 180

gradi posso ricostruire oggetto in 3D

Ma raggi x sono pericolosi? Raggi x sono radiazioni ionizzanti cioè in grado di generare

degli ioni. molecola= fatta

da tanti atomi,

se stacchi

ioni=> molecola

cambia struttura.

Se è una

molecola di dna,

cambia

sequenza del

dna => nn

funziona piu

come prima.

Rna fa proteina

assemblata in

modo diverso=>

non funziona più.

Può portare a incontrollata crescita delle cellule=> tumorali

Quindi no raggi x sui bambini (xkè hanno tante cellule in divisione), idem organi

genitali e nelle donne gestanti.

Nb: queste conseguenze dipenderanno anche dall’intensità dei raggi x e il tempo di

esposizione.

TOMOGRAFIA ASSIALE COMPUTERIZZATA = tac-> in inglese: CT

Negli ospedali si usa questo sistema quando vuoi ricostruire cosa c’è nel paziente

usando i raggi x. qui hai la vista in sezione. Vedi

macchie=ventricoli dove c’è liquido, poi c’è

massa cerebrale. Quindi con raggi x ora vedo

i tessuti molli, comè possibile?

Macchina funziona così: se prendi una sorgente a raggi x e metti un pannello dietro,

hai una sola proietzione; se tu ruoti e fai un'altra proiezione,

ottieni un’altra immagini e se continui: Fai proiezioni lungo

tutta la circonferenza.

Immagine per diversi gradi



Abbiamo una serie detector su una riga, (anziché tutto il pannello. Far girare tutto

pannello-> difficile) quindi è come se riduco il pannello a una sola linea. Ad ogni

angolo acquisisco una certa insensità del segnale che arriva sui detector e poi elaboro

il segnale: calcolo quali sono le densità del tessuto=>in particolare i coefficienti di

attenuazione che hanno generato il segnale che la macchina capta.

Questo sistem si basa sulla macchina teorica di RADON, poi gli altri hanno aggiunto il

loro e hanno preso premio nobel per la medicina=> grande cambiamento

1975= primi dispositivi= rozzi. Fai calcolo su piccole aree=pixel-> 128 x 128 ( piu

piccola dell’icona di whatsapp)

2004= abbiamo aumentato. 512 x 512 -> Vedo pelle, vedo tessuto, vedo liquido.

Riusciamo a vedere cose all’interno senza toccare paziente. Macchina è fatta da un

tubo, ciò che gira è una linea di detector che prendono le immaini in diverse posizioni.

Lettino entra nella posizione in cui si può fare una sezione, poi avanza il lettino e si fa

un’altra sezione.

2024= ora siamo a 1024 x 1024

Tecniche per visualizzare le immagini sono cambiate a seconda di come ruotava la

macchina 1° generazione: un solo

detector e spostavano sia

sorgente che detector

per avere un raggio. La

sorgente emette tanti

raggi ma se c’è un solo

detector sotto, io posso

vedere solo un raggio.

2° generazione: sposta il

detector e lascia ferma la

sorgente

3° generazione

(attuali): detector,

con davanti

collimatori.

Detector: elettrodi

registrano i segnali,

che saranno deboli

dal p d v del segnale

elettrico che arriva,

(piccola diffferenza

potenziale) poi c’è

amiplificatore

digitalizzato e poi ho

una serie di numeri,

che sono prodotti x

ogni scansione fatta.

=>

Ogni acquisizione

avrà una serie di

numeri.

CHE DETECTOR SI USANO? Cristalli x scintillatori

Scintillatore funziona così: si ha incidenza

del fotone su

una cella

sensibile,

scintillatore

trasforma

raggi x in

fotoni poi c’è

catena che li

amplifica

(grigia) così

posso rilevare

il segnale

ci sono dei sensori disposti lungo una linea del pannello, se guardiamo detector della

terza generazione, questi sensori sono circolari come la circonferenza che gira intorno

al paziente.

I sensori rilevano un valore -> trasformato in digitale-> questo valore lo puoi

rappresentare in un grafico, come?

Grafico:

ho un oggetto, i raggi (rappresentati in maniera lineare) passano linearmente , per

ogni punto (x ogni detector) possiamo stabilire un valore di intensità-> curva continua

Sinistra= curva continua, nel sistema che acquisisce, ci saranno tanti valori, con i vari

raggi. Piu detector ho, più punti ho e meglio sarà definita la curva.

Detector hanno dimensioni di pochi millimetri-> nella geometria proiettiva vado nel

paziente con delle dimensioni di 1 / 2 mm => dovremo avere delle dimensioni il più

piccolo possibile ma non arriveremo mai alla risoluzione della radiografia: xkè detector

ha una dimensione, non come quella del pannello xkè deve rilevare energia che gli

arriva.

L’andamento dipenderà da cosa c’è all’interno dell’oggetto: all’inizio vedi andamento

di attenuazione del segnale, poi ci sono punti in cui c’è più materiale e punti in cui ce

ne è meno=> ciò che è interno al materiale aumenta l’attenuazione=> aumenta il

segnale.

Come capire cos’è quel materiale che aumenta attenuazione? Rileviamo l’andamento

per diversi gradi di inclinazione. Se definisco angolo, poi definisco la curva per

quell’angolo, quindi P (phy,t) è la curva di attenuazione che ricavo per l’angolo di

inclinazione in funzione della distanza.

Quindi in funzione della posizione ho una curva, poi con un'altra inclinazione ho

un’altra curva e così via per tutti i 360 gradi. (naturalmente se faccio per esempio 180

gradi, e proietto, ottengo stessa cosa ma ribaltata simmetricamente)

Ora che ho tutte queste funzioni, cosa faccio? Radon aveva detto che possiamo

risolvere il tutto con un integrale di una funzione (che è funzione di una superficie): la

coefficiente di

variazione dell’intensità dei fotoni dei raggi x dipende dal

attenuazione e dall'intensità e dalla dimensione del volumetto infinitesimo che

consideriamo-> Per riuscire a capire di quanto scende l'intensità e di quanto è

stato attenuato i raggi x, dovremmo fare l'integrale della densità, o meglio del

coeff di attenuazione, ma questo varia da punto a punto ( se ho osso, se ho

tessuto molle cambia)=> coeff di attenuazione dipende dalla posizione.

Coeff di attenuazione V dipende da X e Y.

La superficie ha determinate intensità dovute a diversi coefficienti di

attenuazione.

Io voglio trovare il coefficiente di attenuazione di ogni punto, così da sapere

 cosa c’è nell’immagine punto per punto, che tessuto ha attenuato i raggi x

( osso attenua tanto, tessuto meno, aria meno meno)

Funzione di attenuazione è funziona della distanza L, che è funzione dell’angolo teta.

Metodi di ricostruzione_> con il calcolatore risolvi funzione-> trovi soluzione analitica

Parte più computazionale:

costruiamo un insieme di tutte

le curve di attenuazione=G,

(funzioni di teta e di L), se

teta=0 avrò proiezione

orizzontale, e una verta

attenuazione-> quindi avrò

segnale che dipende da quella

attenuazione. Dove c’è il nero

NON avrò attenuazione.

Poi inizierà ad esserci un po’ di

attenuazione, che dipenderà dal

coeff di attenuazione ds.

Dove c’è una macchia, ds

aumenta xkè attenua di più

Nero=intensità bassa, bianco =

intensità alta

Costruisco funzione:



prendo una strisciolina di colore rosso. Rappresento con una intensità di luminosità il

valore della g (l, teta). Se aumento di un grado, acquisisco un’altra immagine,

acquisisco un’altra funzione g1(l,teta), lo trasformo in intensità e lo rappresento della

seconda strisicolina andando avanti si crea un bordo

Fa tutta la sinusoide.

Rappresentare la funzione

g(l,teta) su tutti i piani che

variano a seconda di teta,

significa costruire il

sinogramma=diagramam

seno.

Quindi ogni ricostruzione parta da un sinogramma.

La risoluzione di un immagine è basata su questo integrale di superficie: cioè calcoli la

distribuzione di tutte le attenuazioni (g(l,teta)) cioè il nostro sinogramma.=>

risoluzione di radon

In maniera più intuitiva cosa si può fare? Prendiamo il nostro oggetto, con la nostra

proiezione, in direzione verticale, c’è zona senza immagine=senza attenuazione. Parte

grigina=aumento dell’attenuazione, poi nero=maggiore attenuazione. Quindi ho dei

valori

Questa sarà la nostra

g(l,teta) con teta = 90 gradi

se prendi lo zero

orizzontale. Quindi ho i

valori numerici. Io