CT

CT je kompjuterska rekonstrukcija tomografirane ravnine tijela. Princip rada temelji se na slabljenju ili atenuaciji rendgenskih zraka prolaskom kroz snimani dio tijela, do čega dolazi zbog apsorpcije i rasapa rendgenskih zraka. To slabljenje rtg zraka se izražava tzv. koeficijentom apsorpcije, a on ovisi o atomskom broju i elektronskoj gustoći tkiva, te energiji rtg zraka. Što je veći atomski broj i gustoća elektrona snimanog tkiva, to je veći koeficijent apsorpcije. Nakon prolaska kroz tkiva različitih organa, oslabljeno zračenje pada na detektore koji ga pretvaraju u električne signale proporcionalne atenuaciji snimanog objekta. Iz niza takvih projekcija nastalih za vrijeme rotacije rtg cijevi i detektora, složenim matematičkim algoritmima uz pomoć računala rekonstruira se slika objekta i prikazuje na ekranu u obliku matrice sastavljene od pixela.


Prvi CT skener, konstruisan 1973. godine, bio je skener za glavu, a već 1976. godine
pojavljuje se prvi aparat za skeniranje čitavog tijela.
Prvu generaciju CT skenera predstavljaju transverzalno-rotacioni CT skeneri sa uskim
snopom x- zraka i jednim detektorom, pa je vrijeme skeniranja bilo dugo.
Drugu generaciju predstavljaju, također, transverzalno-rotacioni CT skeneri, ali sa
lepezastim snopom x-zraka i više detektora (oko 30).
Treća generacija CT skenera je imala je široki lepezasti snop x-zraka koji obuhvaća čitavo
polje skeniranja i veliki broj detektora (oko 700), tako da nije bilo potrebno transverzalno
kretanje, nego samo rotacijsko.
Suvremeni CT skeneri imaju kružno raspoređene stacionarne detektore, i cijev koja se
rotira za 360o što omogućava kraće vrijeme skeniranja, dobru rezoluciju i bolje
mogućnosti u pogledu prikaza i rekonstrukcije slike.

Dijelovi CT aparata

Svaki CT sistem se sastoji od osnovnih dijelova koji su neophodni za stavaranje,
sakupljanje, prijenos, obradu i arhiviranje podataka i, po potrebi, ponovnu rekonstrukciju
i evaluaciju optičke slike.
CT skener se sastoji od: gentrija u kojem je smješten sistem za proizvodnju x- zraka, stola
za pacijenta, kontrolne ploče i kompjuterskog sistema za upravljanje aparatom i prikaz
i rekonstrukciju slike.
U gentriju CT aparata smješten je sistem za proizvodnju x- zraka, koji se sastoji se od
RTG cijevi, sistema za rotaciju, detektora, filtera i kolimatora. Gentri CT aparata je
konstruisan tako da se može nagnuti pod određenim uglom u odnosu na vertikalni (nulti)
položaj, najčešće za +/- 25o . Na gentriju se nalaze laserski i svjetlosni sistemi za precizno
pozicioniranje pacijenta. Mehaničkim funkcijama gentrija može se upravljati preko
kontrolne konzole ili direktno preko komandi na samom gentriju.
Sistem za proizvodnju x-zraka se napaja strujom iz visokonaponskog transformatora.
Kablovi koji provode struju do RTG cijevi moraju biti dobro izolirani. Noviji CT aparati
umjesto kablova koriste druge veze, što omogućava brže kontinuirano kretanje i skraćuje
vrijeme skeniranja.

RTG cijev

RTG cijevi za CT aparate moraju biti posebne konstrukcije kako bi izdržale veliko
opterećenje, tj. dugotrajne ekspozicije za vrijeme rotacije cijevi oko pacijenta i veliki broj
ekspozicija u kratkim vremenskim intervalima.
RTG cijevi modernih CT aparata obično rade na naponu od 125 ili/i 96 kV. Osim
mogućnosti promjene napona moderne RTG cijevi imaju i mogućnost promjene struje
zagrijavanja.
Prvi CT aparati imali su fiksne anode sa fokusom veličine 13 x 2 mm, uz kontinuiranu
ekspoziciju. CT aparati treće generacije imaju pulzirajuće zračenje i rotirajuće anode sa
fokusom 0,5 x 0,5 do 2 x 2 mm.

Detektori

Detektori služe za pretvaranje oslabljenih x- zraka u električne impulse različitog
intenziteta, koji je proporcionalan stepenu atenuacije x- zraka koji su prošli kroz
pacijenta.
Razvojem CT tehnike upotrebljavali su se različiti tipovi i broj detektora. Detektori se
dijele na: kristalne (scintilacijeske), plinske (jonizacijaske) i polupropusne (solid state)
detektore. Prva generacije CT aparata imala je jedan detektor, dok su kasnije generacije
imale veći broj višekanalnih detektora koji su smješteni nasuprot cijevi i kreću se
paralelno s njom. Novi CT aparati imaju kružno raspoređene stacionarne detektore, dok
se RTG cijev rotira.

Princip dobivanja slike na CT aparatu

Princip nastajanja CT slike se sastoji u detektiranju x- zraka koji su prošli kroz tijelo
pacijenta i pri tome bili manje ili više absorbirani, pretvaranju tog zračenja u električni
signal čiji je intenzitet proporcionalan intenzitetu detektovanih x- zraka, stvaranju
računske slike na osnovu podataka o prosječnom intenzitetu električnih signala i
naknadnom pretvaranju te slike u optičku sliku na ekranu monitora.
Homogeni snop x-zraka prolazi kroz tijelo pacijenta, koje se nalazi između RTG cijevi i
detektora. Pri tome x-zrake postaju manje ili više absorbirane sto zavisi od promjera i
gustine anatomskih struktura kroz koje su prošli. Tako promjenjen, tj. inhomogen snop xzraka
pada na detektore i izaziva scintilaciju. Ovaj svjetlosni signal se mjeri fotokatodom,
pojačava fotomultiplerom i predpojačalom, detektira visokopulsnim analizatorom i u
scintilacijskom kompjuteru pretvara u računski podatak. Ovi podaci se u analognodigitalnom
konverteru pretvaraju u brojčane vrijednost koeficijenata atenuacije za svaki
pojedini pixel (najmanji dio slike za koji je izračunat koeficijent atenuacije) i pohranjuju
na magnetne diskove kao «sirovi podaci» ili «raw data». Ovi podaci se u digitalnoanalognom
konverteru pretvaraju u vizuelnu sliku na ekranu monitora, gdje svakoj
vrijednosti koeficijenta atenuacije odgovara određena nijansa sive skale.


Rekonstrukcija CT slike

Za rekonstrukciju slike kompjuter iz memorije uzima podatke o koeficijentu atenuacije x-zraka
za svaki pixel posebno i na osnovu njih rekonstruira CT sliku.
Kretanjem cijevi oko pacijenta dobiju se različite vrijednosti atenuacije x-zraka iz
različitih pravaca. To rezultira velikim brojem pulsa koji se mogu riješiti preko
koeficijenta atenuacije za svaki pojedini pixel i prikazati kao CT broj:
CT broj = 1000 (μi – μv / μv) gdje je
μv – koeficijent atenuacije za vodu.
Rekonstrukcija svake pojedine slike traje od 0,5 do 5 s.
U radioterapijskoj dozmetriji CT brojevi se konvertuju u elektronsku gustoću u odnosu na
vodu. Pošto se interakcija megavoltažnog zračenja i tkiva odvija kao Comptonovo
rasipanje, vrijednost Comptonove interakcije je direktno proporcionalna elektronskom
denzitetu, što se u radioterapiji koristi za izračunavanje distribucije doze.

CR-Kompjuterizirana radiografija


Tijekom posljednjih dvadesetak godina intenzivno
se tražila zamjena za radiološki film.
Za zamjenu radiološkog filma kao medija
za dobivanje slike u radiografiji postoji više
razloga. Navedimo samo neke: nepraktičnost
u rukovanju (velike i ne funkcionalne arhive),
podložnost raznim oštećenjima, nemogućnost
naknadne obrade slike (post-processing), ponavljanje
snimanja i veća izloženost zračenju
pacijenata, kao i sama cijena filma i zagađenja
okoliša kemikalijama za razvijanje. Poradi svih
navedenih razloga razvoj medija za dobivanje
radioloških slika krenuo je pravcu medija na
kojem se višekratno može dobiti radiološka
slika, a od kojih se danas u uporabi koriste
kasete sa fosfornim pločama i ravni detektori.
CR – kompjuterizirana radiografija (eng.
Computed Radiography) u svijetu je prihvaćen
naziv za rad s kazetama s fosfornim pločama.
Isto tako koristi se naziv DLR – digitalna
luminiscentna radiografija (eng. Digital
Luminescence Radiography). DR – digitalna
radiografija (eng. Digital Radiography) u svijetu
je prihvaćen naziv za rad s uređajima u koje su
ugrađene FD – ravne detektorske ploče formata
35x43 cm (eng. Digital Flat Panel Detector).


Kazete s fosfornim pločama – folijama vrlo
su slične kasetama u koje ulažemo klasični
radiološki film. Umjesto filma kod ovih
kazeta koristimo ploče – folije s fosforom koje
zadržavaju latentnu sliku nastalu zračenjem. Za
“očitavanje” latentne slike koristimo posebne
uređaje, tzv. “digitalizatore”.
Postupak rada s fosfornim pločama je sljedeći.
Nakon pozicioniranja pacijenta za željeni snimak,
eksponiramo fosfornu ploču sa rentgenskim
zrakama. Fosfornu ploču ulažemo u digitalizator
koji očitava latentnu sliku i preko digitalne mreže
istu prenosi na zaslon radne stanice. Radna stanica
ima softver kojim možemo tu sliku obraditi i evaluirati.
Kompletan ciklus procesa rada s fosfornim
pločama prikazan je na slici 1.
Kod uporabe kaseta s fosfornim pločama koristimo
se istim formatima kaseta kao i kod snimanja
s klasičnim radiološkim filmom. Nabrojat
ćemo samo neke standardne formate: 18x14 cm,
24x30 cm, 30x40 cm, 15x40 cm, 18x40 cm,
35x35 cm, 35x43 cm itd.


Fosforna ploča – folija zamjena je za radiološki
film. Sastoji se od nekoliko slojeva. Podloga je
čvrsta ploča na kojoj je nanesen fosforni sloj.
Iznad fosfornog sloja nalazi se zaštitni sloj koji
služi za zaštitu fosfornog sloja od mehaničkih
oštećenja prilikom čitanja latentne slike u
digitalizatoru. Ispod podloge – nosača nalazi
se barkod koji služi za prepoznavanje vrste i
veličine kasete.

Prilikom korištenja klasičnog radiološkog filma
za dobivanje kvalitetne slike bitni su uvjeti
ekspozicije, kao što su kV, mA i vrijeme te kod
novijih rtg uređaja mAs kao produkt mA i vremena
ekspozicije. Tako snimljene slike mogu
biti nedovoljno eksponirane ili prekomjerno
eksponirana te nisu uporabljive za čitanje i
postavljanje dijagnoze (slika 4.) Kod uporabe
fosfornih ploča u praksi nemamo nedovoljno
eksponiranih ili prekomjerno eksponiranih slika.
Na taj smo način izbjegli ponavljanje snimaka
i zaštitili pacijenta od nepotrebnog zračanja uz
optimalnu kvalitetu slike. Odnos doze zračenja i
osjetljivosti filma, te odnos doze zračenja i sive
skale prilikom uporabe fosfornih ploča prikazani
su na slici 5. Iz grafikona je vidljivo da je doza
zračenja manja kod korištenja fosfornih ploča u
odnosu na klasični rtg film.
Rezolucija slike je važan faktor za kvalitetnu sliku. Rezolucija klasičnog rtg filma ovisi o veličini zrnaca fotomaterijala osjetljivog na svjetlo. Rezolucija kod uporabe fosfornih ploča i njihove digitalizacije ovisi o broju piksela od kojih je sastavljena matrica slike. Što je više piksela na kvadratnoj površini, to je rezolucija slike veća. Kod samog početka rada s fosfornim pločama rezolucija dobivenih slika je bila ograničena te je tako dobivena slika bila nešto manje rezolucije
od filma. Razvojem digitalizatora postigla se veća rezolucija pa tako danas koristimo fosforne ploče i digitalizatore koji imaju rezoluciju kao i klasični radiološki film.


Kada fosfornu ploču izložimo rtg zrakama, na njoj nastaje latentna slika koja je analogna te se u digitalizatoru preko čitača analognodigitalnom konverzijom pretvara u digitalnu
sliku. Čitač u digitalizatoru informacije s fosforne ploče čita liniju po liniju te na taj način očita informacije s cijele ploče. Tako očitane informacije “sirovih” podataka (raw data) pretvara u digitalnu sliku koju mi vidimo na monitoru. Rezolucija monitora je vezana uz broj piksela matrice slike, a danas je u uporabi obično monitor sa 1024x1024 matricom slike.


Digitalni čitači

Digitalni čitači ili “digitalizatori” uređaji su
uz pomoć kojih digitaliziramo latentnu sliku s
fosforne ploče. Tako npr. nalazimo univerzalne
čitače za sve formate kaseta ili čitače integrirane
u specijalne radiološke uređaje kao npr. uređaj za
snimanje pluća s digitalizatorom gdje ne koristimo
kasetu za snimanje, već je fosforna ploča integrirana
u uređaj. Cijeli niz proizvođača filma uz proizvodnju
filma počeo je razvijati i dalje razvija tehnologiju
digitalne luminiscentne radiografije.
Osnovne značajke digitalizatora su: rezolucija
dobivene digitalne slike, brzina čitanja latentne
slike s fosforne ploče, brzina ponovnog regeneriranje
fosforne ploče za novu ekspoziciju te
kompatibilnost uređaja s modalitetima različitih
proizvođača (npr. DICOM 3.0 protokoli).
Kao primjer možemo opisati jednu konfiguraciju
sustava za kompjuteriziranu radiografiju koja se
sastoji od digitalizatora, ID konzole, zaslona za
prikaz slike te spoja na laser printer .
Ovako konfiguriran sustav omogućuje trenutni
prikaz digitalne slike na monitoru, čitanje i
regeneriranje fosforne ploče za cca 13 sekundi,
do 110 očitanih fosfornih ploča na sat, arhiviranje
slika na optički disk, te obradu slike s
uobičajnim softverom za klasične radiološke
snimke. Prednosti ovih sustava su: mogućnosti
ispisa – printanja više snimaka na jedan laser
film, manja doza zračenja za pacijenta te izbjegavanje
ponavljanja snimanja zbog loše kvalitete
slike.
Neke od digitalizatora nalazimo integrirane u
radiološke uređaje ili namijenjene
isključivo pojedinim vrstama snimanja koji
zahtjevaju veću rezoluciju od one koju koristimo
u klasičnoj radiologiji. Kao neke od primjera
možemo navesti uređaj za digitalnu radiografiju
prsnog koša i uređaj za digitalnu mamografiju.
Svi ovi digitalizatori zajedno s ID konzolama
radnim stanicama mogu biti povezani u mrežu.
Tako spojeni uređaji zajedno s radiološkim
uređajima (CT, ANGIO, KARDIO, MR, UZ,itd.) čine digitalnu radiološku mrežu ili PACS
(eng. Picture Archiving and Communication Systems). Prikaz slike pomoću “prozora” i “centra” na monitoru. Grafički prikaz latentne slike na fosfornoj ploči. Prikaz odnosa doze zračenja i vrijednosti sive skale, te piksela, sa 12 bitnom analogno-digitalnom konverzijom.