Cos'è la tomografia computerizzata?
La tomografia computerizzata o la tomografia computerizzata (CT o CT) è una tecnica di imaging con la quale si possono osservare diverse parti interne del corpo. Viene utilizzato principalmente per rilevare anomalie nella struttura dell'organismo e fare diagnosi.
Funziona attraverso la combinazione di una serie di immagini a raggi X prese da diverse angolazioni. Successivamente vengono elaborati dai computer per creare immagini trasversali (assiali) del corpo.
I raggi X sono radiazioni elettromagnetiche che passano attraverso corpi opachi alla luce, producendo immagini dietro di loro. Le immagini a raggi X mostrano l'interno del corpo in tonalità di bianco e nero, poiché ogni tipo di tessuto assorbe diverse quantità di radiazioni.
Con la tomografia computerizzata si ottengono immagini più dettagliate delle strutture interne. Questo permette al professionista sanitario di guardare all'interno del corpo, come una mela quando lo tagliamo a metà.
Le prime macchine TC eseguivano solo un taglio alla volta, ma la maggior parte degli scanner moderni ne esegue diversi allo stesso tempo. Questo può variare da 4 a 320 tagli. Le macchine più recenti possono raggiungere 640 tagli.
Questa procedura ha significato una vera rivoluzione nella radiodiagnosi dalla scoperta dei raggi X. Poiché i tessuti molli, i vasi sanguigni e le ossa possono essere osservati in diverse aree del corpo.
La tomografia computerizzata è stata sviluppata dall'ingegnere britannico Godfrey Hounsfield e dall'ingegnere americano Allan Cormack. Per il loro lavoro, hanno ricevuto il premio Nobel in Fisiologia o Medicina nel 1979.
Questa tecnica è diventata un pilastro fondamentale nella diagnosi delle malattie mediche. Con esso è possibile ottenere immagini della testa, della schiena, del midollo spinale, del cuore, dell'addome, delle ginocchia, del torace ... tra gli altri.
Quasi tutti i campi della medicina hanno beneficiato dell'applicazione di questa tecnica, riuscendo ad abbandonare altre procedure fastidiose, pericolose e dolorose. Soprattutto, quando si verifica che la tomografia computerizzata fornisce una diagnosi più sicura, più semplice e meno costosa.
Una delle aree in cui la tomografia computerizzata ha avuto più ripercussioni è nelle esplorazioni del sistema nervoso. Qualche anno fa era impensabile la possibilità di ottenere immagini del cervello con una tale precisione.
Ciò ha permesso un grande progresso nelle conoscenze esistenti sul funzionamento del cervello.
Qual è il meccanismo della tomografia computerizzata?
Il primo dispositivo di tomografia computerizzata che ha funzionato in modo efficace e ha avuto applicazione clinica è stato eseguito da Hounsfield nel 1967. Questo ingegnere ha lavorato per la società EMI, che era dedicata alla produzione di dischi e dispositivi musicali.
Hounsfield voleva ricostruire la densità radiologica del corpo umano, partendo da una serie di misure provenienti dalla trasmissione di un raggio di luce a raggi X.
Era in grado di dimostrare che ciò era possibile usando dosi moderate di radiazioni. Ciò potrebbe raggiungere una precisione dello 0, 5%, che era di gran lunga superiore alle normali procedure radiologiche.
Il primo dispositivo fu installato nell'ospedale di Atkinson Morley nel 1971. Mentre, nel 1974, alla Georgetown University, fu acquisita la prima scansione CT per tutto il corpo.
Da allora, sono migliorati e oggi ci sono diversi produttori. I dispositivi attuali costano approssimativamente tra 250.000 e 800.000 €.
I raggi X attraversano i materiali e le immagini risultanti dipendono dalla sostanza e dallo stato fisico dei materiali. Ci sono tessuti radiotrasparenti, cioè lasciano passare i raggi X e sembrano neri. Mentre, sostanze radio-opache, assorbono i raggi X e sembrano bianchi.
Nel corpo umano si possono osservare 4 densità. La densità dell'aria (ipodenso) è osservata in nero. La densità di grasso (isodense) è osservata in grigio. La densità ossea (iperdensa) appare bianca. La densità dell'acqua può essere vista grigiastra nera, anche se se aggiungi un mezzo di contrasto sembra bianco.
Il mezzo di contrasto è una sostanza che viene ingerita o iniettata in modo che le strutture da esplorare siano viste meglio.
I livelli di radiodensità dei tessuti umani sono misurati in scale di unità di Hounsfield (HU), come tributo al suo creatore.
La tomografia computerizzata si basa sulla disposizione di diversi raggi X a diversi angoli applicati all'area da osservare.
Elementi di tomografia computerizzata
L'attrezzatura utilizzata nella tomografia computerizzata è composta da tre sistemi:
Sistema di raccolta dati
Sono gli elementi che vengono utilizzati nell'esplorazione del paziente. È composto da un generatore di alta tensione simile a quello utilizzato nella radiologia tradizionale. Ciò consente l'uso di tubi a raggi X che ruotano ad alta velocità.
È anche necessario un supporto, cioè una barella in cui si trova il paziente e i meccanismi che lo muovono. Questa barella è essenziale perché consente al paziente di essere comodo e di non muoversi.
Il materiale della barella non deve interferire con i raggi X, ecco perché viene utilizzata la fibra di carbonio. Il suo motore è molto preciso e liscio, in modo che non irradi due volte la stessa area.
Un altro elemento è il tubo a raggi X che genera radiazioni ionizzanti, simili alle radiografie tradizionali. Ci sono anche rilevatori di radiazioni che trasformano i raggi X in segnali digitali che un computer può tradurre. Si trovano sotto forma di una corona, attorno al foro in cui è collocato il paziente.
Sistema di elaborazione dati
Consiste essenzialmente del computer e degli elementi utilizzati per comunicare con esso (monitor, tastiera, stampante, ecc.)
Il computer, dai segnali raccolti, esegue calcoli matematici che vengono memorizzati. Questo permette la sua visualizzazione e successiva modifica.
Nei primi test effettuati da Hounsfield, i dispositivi hanno impiegato circa 80 minuti per ricostruire ogni immagine. Attualmente, a seconda del formato dell'immagine, il computer risolve contemporaneamente circa 30.000 equazioni per ricostruire un'immagine. Ecco perché hai bisogno di attrezzature potenti.
La tecnologia ha permesso al calcolo di eseguire la ricostruzione di un'immagine fatta in circa 1 secondo.
Poiché i computer attuali sono digitali, per funzionare con un'immagine deve essere ridotta a un insieme di numeri che contengono la massima informazione possibile. Per ottenere ciò, l'immagine è divisa in piccoli quadrati che stabiliscono una matrice.
Ogni quadrato è chiamato "pixel" e l'informazione di ciascuno è un valore numerico. Contiene numeri che rappresentano la sua posizione sull'asse X e sull'asse Y della matrice. Anche di un terzo asse che indica il livello di grigio.
Pertanto, è possibile ridurre le informazioni esistenti sull'immagine ai numeri. Più piccoli sono i quadrati della matrice e maggiore è il numero di grigi, più dettagliate saranno le informazioni fornite e più sarà simile all'immagine reale.
Nella tomografia computerizzata, le matrici più comuni sono 256 x 256 e 512 x 512 pixel. I quadrati che compongono la matrice sono numerosi. Ad esempio, in una matrice 256 x 256 avremmo 65.536 pixel.
Presentazione dei dati e sistema di archiviazione
I dati vengono visualizzati su schermi. Alcune squadre ne hanno due, una per il tecnico che esegue il test e un'altra per il medico che studia o modifica l'immagine ottenuta.
Diversi meccanismi sono anche usati per registrare le immagini e archiviarle. I raggi X possono essere stampati in modo simile alla procedura di sviluppo convenzionale.
evoluzione
La tomografia computerizzata risolve alcuni problemi della radiografia convenzionale. Mentre è possibile differenziare 4 livelli di densità nelle immagini (aria, acqua, grasso e calcio), è possibile ottenere fino a 2.000 densità di grigi su CT.
Nella radiologia convenzionale, un'immagine su tre assi nello spazio è ottenuta su un film bidimensionale. Ciò implica la sovrapposizione degli elementi che sono stati sottoposti a raggi X. In CT, si ottiene un'immagine molto più precisa dei tre assi, eliminando la sovrapposizione.
Più grandi sono gli sweep esplorativi effettuati dal sistema, maggiori sono i dati e più fedeli alla realtà. Tuttavia, il numero di scansioni è limitato dal tempo necessario per farle, oltre che dall'esposizione del paziente alle radiazioni. Dal momento che è dannoso riceverlo per molto tempo.
A causa di tutto ciò, i sistemi di tomografia computerizzata sono migliorati ogni volta, passando attraverso i seguenti processi:
Prima generazione
La prima generazione del CT consisteva in un fascio sottile e stretto di radiazione con un singolo rivelatore. Gli sweep erano ampi e l'esplorazione durò poco più di 4 minuti.
Dopo aver spostato il tubo del rivelatore, è stata eseguita un'altra scansione per coprire l'intera area. Questi dati sono stati memorizzati nel computer.
Seconda generazione
La seconda generazione è caratterizzata dal numero maggiore di rilevatori (30 o più). Ciò ha permesso tempi di traduzione di 18 secondi, con i quali si potevano ottenere buoni risultati.
Terza generazione
La terza generazione sviluppò una corona di rilevatori fissi. Consiste in un arco di oltre 40 gradi.
I movimenti di traduzione del tubo sono soppressi e ruota solo. Con questo sviluppo, sono stati raggiunti tempi di 4 secondi.
Oggi è stata sviluppata la tomografia computerizzata elicoidale, in cui è presente un'esposizione continua attraverso numerosi rilevatori. Anche la barella del paziente si muove con elevata precisione.
Ciò rende possibile in pochi secondi eseguire tagli tomografici dell'intero cranio o torace. Inoltre, i sistemi informatici avanzati consentono di elaborare questi dati quasi immediatamente.
I tomografi più moderni consentono di generare immagini tridimensionali da informazioni estratte da sezioni tomografiche bidimensionali.
Come è fatto?
Per eseguire la procedura, il paziente deve rimuovere qualsiasi metallo o altri elementi che possono interferire con l'esame, come occhiali o protesi dentali.
Il professionista sanitario può fornire al paziente una tinta speciale chiamata mezzo di contrasto. Aiuta ad aiutare le strutture interne ad essere più chiaramente rilevate dai raggi X.
Il materiale di contrasto appare bianco nelle immagini, che consente di evidenziare vasi sanguigni, tessuti o altre strutture. Il mezzo di contrasto può essere fornito sotto forma di bevanda o iniettato nel braccio. Eccezionalmente, vengono utilizzati edemi che devono essere inseriti nel retto.
Il paziente deve sdraiarsi sulla barella. I medici e i tecnici si trovano in una stanza adiacente, la sala di controllo. In esso c'è il computer e i monitor. Il paziente può comunicare con loro attraverso un citofono.
La barella scorre delicatamente all'interno dello scanner e la macchina a raggi X gira intorno al paziente. Ogni rotazione genera numerose immagini di tagli dal tuo corpo.
La procedura può durare da 20 minuti a 1 ora. È essenziale che il paziente sia completamente immobile, in modo che il movimento non influisca sull'esplorazione.
Successivamente, il radiologo esaminerà le immagini. Si tratta di un medico specializzato nella diagnosi e nel trattamento di malattie da tecniche di imaging.
applicazioni
La tomografia computerizzata ha molte applicazioni in quasi tutti i settori della medicina, essendo utile anche nelle neuroscienze.
È particolarmente utilizzato per esplorare collo, colonna vertebrale, addome, bacino, braccia, gambe, ecc.
Inoltre, è possibile ottenere immagini di organi interni del corpo come fegato, pancreas, intestino, reni, vescica, ghiandole surrenali, polmoni, cuore, cervello ecc. Possono anche essere analizzati i vasi sanguigni e il midollo spinale.
Le principali applicazioni della tomografia computerizzata sono:
- TC del torace: in grado di rilevare problemi nei polmoni, cuore, esofago, arteria aortica o tessuti del centro del torace. In questo modo puoi trovare infezioni, cancro ai polmoni, embolia polmonare e aneurismi.
- Addome CT: con questa procedura è possibile trovare ascessi, tumori, infezioni, linfonodi ingrossati, corpi estranei, sanguinamento, appendicite, diverticolite, ecc.
- TC delle vie urinarie: la tomografia computerizzata dei reni, degli ureteri e della vescica è detta urografia. Con questa tecnica puoi trovare pietre nei reni, pietre nella vescica o ostruzioni nel tratto urinario.
La pielografia endovenosa (IVP) è un tipo di tomografia computerizzata che utilizza un mezzo di contrasto per cercare ostruzioni, infezioni o altre malattie nel tratto urinario.
- TAC del fegato: in questo modo puoi trovare tumori, emorragie o altre malattie nel fegato.
- Pancreas TC: usato per trovare tumori nel pancreas o infiammazione del pancreas (pancreatite).
- TC della colecisti e dei dotti biliari: può essere utile trovare calcoli biliari, anche se l'ecografia è generalmente utilizzata.
- Bacino CT: per rilevare i problemi negli organi che si trovano in quest'area. Nelle donne è usato per esplorare l'utero, le ovaie e le tube di Falloppio. Per l'uomo, la prostata e la vescicola seminale.
- TC braccio o gamba: con questo è possibile rilevare problemi a livello di spalla, gomito, mano, anca, ginocchio, caviglia, piede. Questo può diagnosticare disturbi muscolari e ossei come fratture.
- D'altra parte, la tomografia è una guida essenziale per la pianificazione di interventi chirurgici o radioterapie.
- È anche utile controllare l' efficacia dei trattamenti che vengono effettuati.
- La tomografia computerizzata del cervello serve anche a rilevare emorragie, lesioni cerebrali o fratture nel cranio. È usato per diagnosticare aneurismi, trombi, ictus, tumori, idrocefalo, malformazioni o malattie del cranio.
rischi
Ci sono pochissimi rischi legati alla tomografia computerizzata. Tuttavia, il rischio di cancro può essere aumentato perché in questa procedura c'è un'esposizione alle radiazioni ionizzanti superiore rispetto alle radiografie convenzionali.
Questo rischio è molto basso se esiste una sola esplorazione. Il rischio aumenta per i bambini, specialmente se viene eseguito nel torace e nell'addome.
Possono anche verificarsi reazioni allergiche al mezzo di contrasto; principalmente a un componente specifico, iodio. In ogni caso, la maggior parte delle reazioni sono molto lievi e possono portare a eruzioni cutanee o prurito. Per contrastare questo, il medico può prescrivere un farmaco per allergia o steroidi.
Questa scansione non è indicata per le donne in gravidanza perché può causare danni al bambino. In questi casi, può essere raccomandato un altro test, ad esempio l'ecografia o la risonanza magnetica.
