O L U T Í P A C
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PRINCÍPIOS DE AQUISIÇÃO DE IMAGENS EM TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA Marcelo Augusto Oliveira de Sales
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Patrícia de Medeiros Loureiro Lopes
esde a descoberta da radiação X por Ro-
Dentro desse contexto, as técnicas tomográ-
entgen em 1895, a busca por sistemas de
ficas vieram revolucionar a maneira de visualizar
imagem que proporcionem efetividade
o complexo maxilofacial. Descrita inicialmente
no processo de diagnóstico e resolutivi-
por Hounsfield e Cormack no fim da década de
dade para os problemas surgidos durante os pro-
60, a tomografia computadorizada revolucionou
cedimentos clínicos tem sido constante. Uma das
o diagnóstico por imagem. A partir dos princípios
grandes limitações para a Ortodontia sempre foi a
matemáticos descritos por Radon, Hounsfield esta-
bidimensionalidade proporcionada pelas imagens
beleceu o principio que até hoje norteia a formação
radiográficas convencionais. Na tentativa de solu-
das imagens digitais produzidas pelos aparelhos de
cionar este problema, o uso de imagens ortogonais
tomografia computadorizada. computadorizada.
entre si, como telerradiografias laterais e frontais, tem sido empregado desde a descrição da cefalometria por Broadbent em 1931.
Princípio tomográfico | tomogr tomografia afia convencional
Fonte de raios-X
Historicamente, o princípio de formação das imagens tomográficas foi escrito por Bocage na década de 20 e envolvia uma dinâmica sincronizada entre a fonte de raios-X e o receptor de imagem (filme ra-
A B C
Receptor de imagem
diográfico). Neste tipo de técnica existem diferenças fundamentais em relação às técnicas convencionais. No princípio tomográfico, a formação das imagens é
FIG. 01 – PRINCÍPIO TOMOGRÁFICO: Através de um movimento sincrônico e anta-
realizada por meio de um modo dinâmico, em que a
gônico entre fonte de raios X e receptor de imagem, as estruturas superpostas (A, B e C) são dissociadas. Como B localiza-se no vértice do movimento (ponto de fulcro), sua imagem permanece nítida, enquanto A e C tornam-se borradas.
fonte de raios-X e o dispositivo receptor de imagem (filme) se movem de maneira sincrônica e antagônica, em um ângulo determinado, referenciado como
imagens são descritas como tomografias convencio-
ponto de fulcro. Tudo que se localiza neste ponto
nais (não computadorizadas) e podem inclusive ser re-
de fulcro ou camada focal é exibido na imagem de
alizadas por aparelhos de radiografia panorâmica, que
maneira detalhada, sendo as estruturas localizadas
produzem as imagens conhecidas como tomografias
fora da camada focal borradas. (Figura 01 – princípio
lineares (Figura 02 A-D – tomografias lineares). Atu-
tomográfico clássico). Tal movimento pode ser rea-
almente, com o advento dos receptores de imagem
lizado tanto no plano horizontal quanto no vertical.
baseados em detectores planos e placas de fósforo na radiologia digital, retomou-se o interesse nas técnicas
A variação do ângulo e a complexidade (trajetória) dos movimentos realizados entre fonte e receptor de imagem tornam a imagem melhor ou pior, permitindo a visualização das estruturas dentro da camada focal. Desta maneira são produzidas as imagens tomográficas lineares, espirais ou hipocicloidais. Todas estas
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3 | A Tomografia Cone-beam Aplicada
tomográficas convencionais através da tomossíntese. FIG. 02 A�D – IMAGENS TOMOGRÁFICAS obtidas com base no princípio clássico. A e B – Radiografias panorâmicas com áreas mandibulares edêntulas. C e D – Tomografias lineares de mandíbula evidenciando a possibilidade de mensuração óssea em altura e espessura das corticais mandibulares. Verifica-se que a imagem ficou borrada devido à superposição das áreas adjacentes.
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B
C
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DIAGNÓSTICO 3D EM ORTODONTIA
Imagens de tomografia tomografia computadorizada Para formação das imagens tomográficas computadorizadas, o princípio dinâmico de maneira geral é o mesmo. Entretanto, no lugar de receptores de imagem convencionais (filme), é usado um arran jo de detectores cerâmicos/gasosos (tomografia (tomografia computadorizada espiral/helicoidal) ou um detector plano feito de silício amorfo impregnado com iodeto de césio (tomografia computadorizada por feixe cônico - TCFC), em um processo muito similar ao utilizado na produção de semicondutores. A tra jetória do movimento passa a ser circular ao redor da estrutura a ser avaliada.
Na tomografia computadorizada espiral, a fonte gira ao redor do paciente que se encontra em decúbito dorsal e um feixe de raios X delgado em forma de leque é emitido (Figura ( Figura 03 – tomógrafo espiral). Os conceitos de atenuação radiográfica diferencial são os mesmos das tomadas convencionais, em que os tecidos de maior densidade e espessura atenuam o feixe de radiação. Após a interação dos raios X com os tecidos, os fótons emergentes são captados pelos detectores e estes realizam a conversão analógico-digital (através de processos computacionais conhecidos como algoritmos) para a formação da imagem digital final. No processo de aquisição das imagens, o conjunto fonte/detector gira de forma sincronizada. FIG. 03 – TOMÓGRAFO COMPUTADORIZADO ESPIRAL. O paciente é posicionado em decúbito dorsal enquanto a fonte e o conjunto de detectores gira ao redor da mesa. Neste tipo de aquisição tomográfica podem ser adquiridas uma ou mais imagens (tomógrafos multislice) por rotação da ampola.
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Cumpre ressaltar que todas as imagens obtidas em tomografia computadorizada são digitais nativas, armazenadas em formato específico (extensão de arquivo) (DICOM – http://medical.nema.org/ Figura 04 – DICOM home page) e que atendem a requisitos específicos tanto no campo legal quanto no campo do diagnóstico. Este formato de imagem permite a visualização das imagens através de qualquer programa que leia/interprete o formato DICOM, facultando ao profissional processos como diagnóstico à distância, confecção de protótipos, entre outros. No processo de aquisição espiral (single ou multislice), as imagens são obtidas de maneira específica, perpendicular à mesa (imagens axiais originais) e, de-
FIG. 04 – HOME PAGE DO DO FORMATO DICOM (Digital Imaging and Comunica-
corresponde ao formato univertions in Medicine). Este formato de arquivo corresponde sal para imagens médicas e pode ser lido através de qualquer programa de computador compatível.
pois, reunidas por meio de programas específicos de computador, gerando, desta maneira, o volume total. O princípio de aquisição dos sistemas espirais dá origem a imagens axiais que posteriormente são “unidas” através de programas de computador, dando origem às imagens coronais e sagitais. Nestes casos, vários fatores como espessura de corte, intervalo de reconstrução e algoritmos (métodos) de reconstrução vão influenciar no resultado final da imagem a ser visualizada. Este processo é denominado aquisição.
Tomografia computadorizada por feixe cônico (Cone-Beam computed tomography) – Aquisição Paralelamente aos trabalhos de aprimoramento dos métodos de aquisição espiral que resultariam nos tomógrafos single e multislice, na década de 90, Feldkamp. Davis e Kress desenvolveram um algoritmo, inicialmente utilizado para ensaios não destrutivos e avaliação de materiais na Ford Motors, que, em vez de utilizar um feixe em forma de
leque, baseava-se em um feixe de radiação em formato de cone. (Figura 05 A-E � aquisição espiral e aquisição por TCFC). Tal algoritmo possibilitou o aprimoramento de um método denominado den ominado TCFC (tomografia computadorizada por feixe cônico). Neste princípio de aquisição, todo o feixe de raios X produzido pela fonte geradora seria utilizado, tornando o seu uso mais racional. Ao contrário dos
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DIAGNÓSTICO 3D EM ORTODONTIA
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FIG. 05 A,B – FORMAÇÃO DA IMAGEM tomográfica computadorizada em TC es-
piral: Um feixe delgado de raios X em forma de leque é utilizado e são obtidas imagens sequenciais no plano axial para formação do volume final (“imagens empilhadas”).
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métodos espirais, na TCFC é utilizado um detector
de rotações da ampola ao redor do paciente são
plano à base de silício amorfo impregnado com
necessárias para a formação da imagem e uma
iodeto de césio, em um arranjo matricial (linhas X
menor quantidade de radiação é utilizada, resul-
colunas) micrométrico, formando painéis sensí-
tando em decréscimo na dose efetiva de radiação
veis à radiação. Este tipo de detector plano capta
para o paciente.
totalmente ou parcialmente (colimação variável) o cone de raios X. Devido a esta característica na captação do feixe de radiação, menor quantidade
FIG. 05 C�D – FORMAÇÃO DA IMAGEM tomográfica computadorizada computadorizada em TCFC: É usado um feixe de raios X em forma de cone e por meio de projeções radiográradiográficas é obtido o volume que será processado pelo computador, dando origem às imagens axiais, coronais e sagitais.
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DIAGNÓSTICO 3D EM ORTODONTIA
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Estes sistemas de detecção de imagem
nível para a construção do volume será dispo-
já são conhecidos desde a década de 80, sen-
nibilizada, resultando em melhores resultados.
do utilizados rotineiramente para aplicações
Durante este período de aquisição, tempos de
como mamografia, angiografias e radiologia
10 a 40 segundos podem ser configurados, sen-
intervencionista, com os primeiros sistemas
do os tempos menores indicados para crianças
desenvolvidos para realização de procedimen-
ou pacientes com distúrbios do movimento, fo-
tos angiográficos nos EUA. Na TCFC, a imagem
bias ou outros problemas que os impossibilitem
é formada a partir de projeções sequenciadas
permanecer imóvel durante o tempo de aquisi-
obtidas durante a rotação da ampola ao redor
ção das imagens, sendo o tempo total do exame
da cabeça do paciente. Estas imagens primá-
comparável ou equivalente ao de uma radiogra-
rias são dependentes do tamanho do detector
fia panorâmica. A partir de várias projeções bidi-
utilizado, da projeção do cone de raios X e da
mensionais, podem ser obtidas imagens planas
colimação deste (FOV – Field of View ou campo
(2D) e imagens em terceira dimensão (3D) (Figu-
de visão), sendo denominadas dados de proje-
ra 06 A-E – projeções e volume). Este princípio
ção, raw data (dados brutos) ou imagens base.
de aquisição geralmente utiliza a radiação de
Estas imagens serão todas pós-proce pós-processadas ssadas pelo
forma pulsada, empregando desta forma menor
computador/console computador/c onsole do tomógrafo tomógrafo,, fornecendo
quantidade de radiação quando comparadas às
as imagens que serão interpretadas pelo profis-
técnicas espirais.
sional, o que constitui o volume tomográfico adquirido. Dependendo do tipo de aparelho usado, são obtidas imagens em rotação de 180 ou 360 graus e, neste processo, quanto maior o número de imagens adquiridas, mais informação dispo-
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FIG. 06 A�E – DURANTE O PROCESSO de aquisição em TCFC são obtidas projeções sequenciadas e em vários ângulos (180º a 360º) do volume desejado desejado.. Após este processo, as imagens são combinadas através do computador, formado o volume total. Deste volume total serão obtidas as imagens (cortes) nos vários planos anatômicos.
