Tecniche di Ricostruzione. Tecniche di ricostruzione: Visualizzazioni 2D CINE DISPLAY RICOSTRUZIONI MULTIPLANARI ( MPR) RICOSTRUZIONI PLANARI CURVE (CPR)

Tecniche di RicostruzioneTecniche di RicostruzioneTecniche di RicostruzioneTecniche di Ricostruzione

Tecniche di ricostruzione:

Visualizzazioni 2D

•CINE DISPLAY

•RICOSTRUZIONI MULTIPLANARI ( MPR)

•RICOSTRUZIONI PLANARI CURVE (CPR)

Visualizzazioni 3D

•MAXIMUM INTENSITY PROJECTION (MIP)

•MINIMUM INTENSITY PROJECTION (MinIP)

•SHADED SURFACE DISPLAY (SSD)

•VOLUME RENDERING (VR)

VISUALIZZAZIONE CINE

•Velocizza la valutazione di cospicue serie di dati;

•Consente uno studio più accurato di strutture complesse che attraversano il piano di sezione più volte;

•Migliora l’individuazione delle lesioni

•Incrementa la produttività negli ambienti con sistemi di archiviazione comunicazione delle immagini (PACS)

RICOSTRUZIONI MULTIPLANARI (MPR)

Le ricostruzioni multiplanari sono immagini bidimensionali ricostruite da una serie di dati di

immagini assiali. Le ricostruzioni coronali e sagittali sono generate estraendo e visualizzando dal volume dei dati solo

quei voxel che sono posizionati uno sull’altro entro il piano coronale o sagittale.

RICOSTRUZIONI PLANARI CURVE (CPR)

Le ricostruzioni oblique o curve sono costruite in modo analogo ma i dati d’immagine devono

essere interpolati fra voxel adiacenti.

Sono utilizzate per rappresentare strutture che passano attraverso multipli piani assiali di

sezione ( vasi, bronchi)

RICOSTRUZIONI PLANARI CURVE (CPR)

Per la rappresentazione di strutture tubulari sono disponibili software che

provvedono al posizionamento semiautomatico della linea di taglio e la

tengono centrata sulla struttura d’interesse (vessel tracking).

•La qualità delle MPR migliora se l’esame viene eseguito con scansioni embricate in

TC convenzionale o con Pitch <1 in TC volumetrica.

•In condizioni di isotropicità del voxel la risoluzione spaziale nelle ricostruzioni MPR è identica a quella delle immagini

assiali.

•In generale più piccoli sono lo spessore di sezione e l’intervallo di ricostruzione,

migliore è la qualità dell’immagine.

RICOSTRUZIONI MULTIPLANARI

•Permette di visualizzare immagini 2D secondo piani diversi da quello di acquisizione (piano assiale)

• Utile nello studio delle strutture scheletriche, del torace (rapporto tra lesione, scissura e/o parete toracica), dell’app.gastro-enterico, della pelvi.

• Facilità di esecuzione

• Qualità della ricostruzione legata all’acquisizione ( per collimazioni sottili; per pitch elevati)

RICOSTRUZIONI MULTIPLANARI

MPR: TORACE

Curvilinea coronale

Curvilinea assiale

MPR: Apparato gastro-enterico

MPR: Apparato gastro-enterico

• Le immagini sono ottenute proiettando il volume di interesse su un piano di visualizzazione e selezionando i numeri TC più alti ( MIP) o più bassi (MinIP) che si trovano nella direzione della proiezione, chiamata angolo di vista.

• Entrambe le tecniche garantiscono un ottimo contrasto tra piccole strutture altamente contrastate e tessuti circostanti.

• Le MIP sono usate per le Angio-TC e per particolari studi del polmone mentre le MinIP sono impiegate principalmente per visualizzare l’albero tracheo-bronchiale

Maximum Intensity Projection(MIP)/ Minimum Intensity projection (MinIP)

MIP Maximum Intensity Projection

•Con questa tecnica viene selezionato e visualizzato solo il voxel a contenuto densitometrico più elevato fra quelli disposti lungo un determinato raggio di vista ( proiezione)

4 6 1 5 9 3 2 9


•Con questa tecnica viene selezionato e visualizzato solo il voxel a contenuto densitometrico più elevato fra quelli disposti lungo un determinato raggio di vista ( proiezione)


Informazioni di densità:

Le MIP selezionano le informazioni di densità delle strutture con elevati numeri TC, così un angolo di visualizzazione antero-posteriore in molte regioni del corpo può far visualizzare le strutture scheletriche più che i vasi con mdc.

In base al software disponibile, è possibile tagliare dall’immagine TC le strutture ossee in modo manuale, semiautomatico o automatico.


Fondo dell’immagine

Un incremento del rumore nei dati originali si associa un aumento della densità di fondo nelle immagini MIP.

All’aumentare dei valori TC delle strutture circostanti ai vasi aumenta la densità di fondo.

Per ottimizzare il contrasto tra vasi e fondo è importante escludere dal volume di interesse le strutture circostanti con maggior c. e.


Contrasto dell’immagine

Aumenta con l’aumentare del contrasto all’interno dei vasi e diminuisce per effetto di volume parziale (che riduce la densità di piccoli vasi) e per l’elevata densità di fondo.

La densità del fondo può essere ridotta selezionando un sottile volume di interesse nella direzione della proiezione ed eliminando tutte le strutture altamente attenuanti.



Angolo di vista

Dati i differenti gradi di risoluzione spaziale nel piano di scansione lungo l’asse z, una migliore qualità delle immagini si ottiene con angoli di vista assiali piuttosto che con angoli perpendicolari.


Cine Loop

Poiché la MIP non offre informazioni di profondità, è possibile, per migliorare l’orientamento tridimensionale, produrre multiple immagini ad intervalli angolari costanti e visualizzarle da differenti prospettive.


Rumore dell’immagine

Il rumore dei piccoli vasi resta invariato ma il rumore di fondo è ridotto.

La densità di fondo aumenta e il rumore di fondo diminuisce se il volume di interesse considerato è più ampio.

Il contrasto dei piccoli vasi e il fondo migliora se è utilizzato uno strato sottile.

MIP (Maximun Intensity Projection)

Vantaggi e Svantaggi

• Immagini simil angiografiche• Possibilità di creare infinite proiezioni da un unico

data set volumetrico• I vasi contrastati possono essere distinti dalle

calcificazioni parietali per la differente densità• Alcuni angoli di vista richiedono che le strutture

ossee vengano tagliate dalle immagini• Mancata localizzazione spaziale dei voxel• Nessuna informazione dinamica di flusso

Imaging Cardiovascolare Non Invasivo

Minimum Intensity projection (MinIP)

•Le immagini sono ottenute proiettando il volume di interesse su un piano di visualizzazione e selezionando i numeri TC più bassi che si trovano nella direzione della proiezione.

•Sono impiegate principalmente per visualizzare l’albero tracheo-bronchiale; possono essere utili per la localizzazione di raccolte aeree extrabronchiali o anomalie bronchiali, raramente nei tumori bronchiali e per lo studio della densità parenchimale nelle BPCO e nell’enfisema.

•Le MinIP a strato sottile possono essere applicate per la valutazioni delle vie biliari intraepatiche e del dotto pancreatico.


•Maggiore è la differenza di attenuazione tra i bronchi areati e i tessuti circostanti, più chiaramente i bronchi vengono visualizzati.

•Le immagini create dai dati ad alta risoluzione risentono di un aumento del rumore che causa una riduzione della densità di fondo e può oscurare i bronchi. Questo effetto aumenta all’aumentare del VOI.

•I valori di attenuazione dei bronchi più piccoli aumentano per effetto di volume parziale, per cui più sottili sono le scansioni maggiore è la qualità delle immagini.


Artefatti e Trappole

•Possono sottostimare l’estensione delle lesioni endobronchiali o misconoscerle del tutto quando sono piccole

•Le pulsazioni vascolari e gli artefatti respiratori possono determinare aree ipodense che possono simulare zone di enfisema, specie in sede retrocardiaca.

•Se il volume selezionato è troppo ampio le MinIP possono visualizzare solo la parte centrale del sistema bronchiale.


SSD Shaded - Surface Display

E’ la prima tecnica di rappresentazione volumetrica dei dati densitometrici sviluppata negli anni ’70 ed in

uso nella pratica clinica dal 1985.

Visualizza l’interfaccia che si viene a determinare nel set di dati acquisiti attraverso la pre-selezione dei

valori soglia di densità.

E’ un immagine di superficie che fornisce una rappresentazione tridimensionale realistica della

superficie di una struttura d’interesse all’interno di un volume di dati acquisiti.


Quando si crea un SSD è innanzitutto necessario definire

l’oggetto 3D d’interesse (ossa,vasi) separandolo dal fondo

(segmentazione) mediante la selezione di un intervallo adatto di

numeri TC


Una visualizzazione 3D della superficie della struttura selezionata viene creata illuminando la struttura con una o più fonti d’illuminazione

virtuali e quindi elaborando e visualizzando l’intensità della luce che

viene retrodiffusa nel piano di osservazione.


La distanza della superficie dalla fonte d’illuminazione e i gradienti delle densità della superficie sono usati per creare effetti d’ombra ed aumentare il

realismo della visualizzazione 3D



Rapidità d’esecuzione

Evidenzia solo i voxel di superficie

Non distingue calcificazioni, strutture ossee e mdc

Non distingue tessuti a densità diversa


Applicazioni

Vengono utilizzate soprattutto negli studi scheletrici e in Angio-TC :permettono di chiarire complessi rapporti tridimensionali in quanto le strutture ricostruite possono essere ruotate e viste da ogni angolo desiderato; possono essere utilizzate pre-operatoriamente per fornire al chirurgo una visione tridimensionale della regione d’interesse;Sono utilizzate nell’endoscopia virtuale per il processo di ricostruzione più veloce rispetto alle VR.


3D Volume Rendering

• Tale modalità di ricostruzione volumetrica utilizza tutti i dati presenti nel volume acquisito ed assegna a ciascun voxel un valore di luminosità e contrasto proporzionali al contenuto densitometrico ed alla sua posizione.

•E’ pertanto in grado di visualizzare contemporaneamente vasi e parenchimi mantenendo inalterati i reciproci rapporti spaziali.

• Considera i singoli voxel lungo una linea immaginaria che passa attraverso il volume di acquisizione e valuta le strutture interne e di superficie

• La tecnica permette la visualizzazione di strutture a diversa densità

3D Volume Rendering

Parametri di rendering

Permettono di visualizzare e dissociare un tessuto a partire da un dataset volumetrico• Finestra e Livello• Opacità• Luminosità• Colore• Ombreggiatura

3D Volume Rendering

Finestra e LivelloE’ una funzione che mappa le attenuazioni misurate

su ogni voxel e si misura in UH. Le caratteristiche tessutali sono rappresentate da un trapezoide, aumentando l’inclinazione dei lati del trapezoide l’immagine sarà più contrastata.

3D Volume Rendering

3D Volume Rendering

Finestra e LivelloL’analisi qualitativa permette la localizzazione

di fratture, aneurismi, tumori, eccNell’analisi quantitativa (ad es. grado di

stenosi), tale funzione presenta dei limiti. Variando i valori di finestra e livello

cambia sensibilmente il grado di stenosi

Opacità• Visualizza anche le strutture interne ad un

volume acquisito • Varia da 0% (trasparenza) al 100% (opacità)• Valori bassi permettono di “vedere attraverso”

le strutture (es. trombi endoluminari, anomalie ossee sotto-corticali

• Valori elevati di opacità aumentandole dimensioni delle strutture e viceversa

3D Volume Rendering

ColoreFunzione che applica ad ogni range di

attenuazione o densità una transizione del colore

3D Volume Rendering

Ombreggiatura e Luminosità

Funzione applicata all’intero volume dei dati acquisiti e simula l’effetto di ricevere un’illuminazione da dietro le spalle

dell’osservatore

3D Volume Rendering


• Buona caratterizzazione tessutale• Elevato numero di parametri• Tecnica operatore dipendente• Nessuna informazione dinamica di flusso

3D Volume Rendering

3D Volume Rendering

Volume Rendering: Imaging angio-TC coronarico:

Stent 3 mm

Stenosi criticaTratto prox Cdx

Stenosi subcritica mista pre stent

Cdx

By-pass multipli

3D Volume Rendering

3D Volume Rendering

3D Volume Rendering

3D Volume Rendering

Artefatti e trappole:

-Artefatti a veneziana: dipendono dall’angolo di vista e possono essere riscontrati in alcune implementazioni VR; -Il rumore può determinare irregolarità della superficie degli oggetti od oscurare patologie sottostanti.

•Tecnica di visualizzazione 3D che si avvale della tecnica SSD

•I voxel compresi entro una soglia vengono attenuati

• Il software rende “trasparente” il lume e visualizza l’interfaccia lume-parete

Endoscopia Virtuale

Vantaggi e Svantaggi• Pone in evidenza esclusivamente l’interfaccia

lume-parete senza fornire informazioni sulla parete

• Iconografia d’effetto

• Semplicità d’esecuzione

• Le misurazioni del diametro del lume e del grado di stenosi sono fortemente dipendenti dalla prospettiva dell’osservatore e specialmente dai valori soglia selezionati.

Endoscopia Virtuale

• E’ una parte dello studio mediante colongrafia-TC

• Proposta per lo screening del cancro del colon; • Utilizzata per l’individuazione di lesioni

concomitanti nelle neoplasie stenosanti del colon;

• Presenta elevata sensibilità nell’individuazione dei piccoli polipi che possono essere misconosciuti nelle immagini assiali;

• Permette di differenziare le pliche coliche che simulano polipi da reali lesioni polipoidi.

Applicazioni: Colonscopia virtuale

Colonscopia virtuale

Endoscopia Virtuale

Transit Tissue Projection (TTP): effetto doppio contrasto

Analisi dei vasi: ricostruzioni 3D

• Visualizza immagini in 3D (VR e MIP), multiplanari 2D e misurazioni automatizzate

• Quantifica il grado di stenosi• Valutazione pre/post chirurgica• Permette un’indagine quantitativa delle immagini• Distanza tra le strutture dell'immagine nel piano e

nello spazio• Lunghezza dei vasi sanguigni (lunghezze curve)• Sezioni trasversali di vasi• Angoli tra vasi

Analisi dei vasi: ricostruzioni 3D

L’evoluzione tecnologica ha prodotto:• studi anatomici e funzionali ad elevata qualità

• tipologie di indagine fino a pochi anni fa impensabili• software meno operatore dipendente

MA

software meno operatore dipendente non significa minore competenza, anzi è necessaria un’adeguata formazione di base

ed un aggiornamento continuo!!!

Conclusioni

•Acquisizione sub-millimetrica

•Acquisizione volumetrica

•Elevata risoluzione temporale

•Elevata panoramicità

•Voxel isotropico

•Retro-ricostruzione dei dati

•Studi anatomici 3D

•Studi funzionali

La Tecnologia Multislice:

Vantaggi

Vantaggi della TC multistrato: risoluzione spaziale

Quad-Slice Dual-Slice Single-Slice

4x2.5mm; 2.5cm/sec 2x5.0mm; 2.5cm/sec 10mm; 2.5cm/sec72 cm coverage; 28 sec; 120kV / 130 mAs

10 slice

16 slice

4 slice

Vantaggi della TC multistrato: rapidità

45 sec 75 sec 5 min

Risoluzione isotropica

MDTC

Pancreas

Lo sviluppo di apparecchi a 16 strati ha permesso un ulteriore miglioramento delle risoluzioni spaziale e temporale:

tempi d’esame < 20 sec (contro i 35-40 sec delle TC 4 strati) risoluzione spaziale di 0.75 mm (contro 1-1.25 mm delle TC 4 strati)

TC: 4 vs 16 strati

4 strati 16 strati

CDx

Anche il nostro studio su 30 Pz. suggerisce che la TCMS possa essere utilizzata nei Pz con bassa probabilità di SCA (NSTEMI-UA), con i vantaggi di essere non-invasiva ed a basso costo

LA CORONARO TC può avere un ruolo in

urgenza?

LA CORONARO TC può avere un ruolo in

urgenza?

Per PerPaziente

segmentoSensibilità: 88%73.4%Specificità: 92%99.7%Accuratezza: 90% 96.7%VPP: 93.7% 97.2%VPN: 85,7% 96.6%

Stenosi lunga tratto prox CdxStenosi breve tratto medio Cdx

ACCURATA SELEZIONE DEI PZ DA PARTE DEL CLINICO

embolia polmonare

Perché è necessaria una TC multislice in un DEA?

Apparecchio segment.

subsegment.

TC spirale 3 mm 69% 38%

4-MDCT 2.5 mm 78% 55%

4-MDCT 1.25 mm 88% 74%

16-MDCT 1.0 mm 94% 88%

4-MDCTSens.: 100%Spec.: 89%Winer-Muram et al., 2004

dissezione aortica


Necessità di rapida e dettagliata diagnosi: Morte improvvisa 3%

1a sett. 62% 1o mese 92%

Trattamento tempestivo:

riduzione della

mortalità al 30%

Emorragia in atto organi addominali: stravaso a getto di mdc

TC monoslice1 su 7 Paz. (14.2 %) con emorragia attiva

(Taylor at al. AJR 1994)

TC multislice70 su 167 Paz. (42 %) con emorragia attiva(Willmann et al. AJR 2002)

Grazie a: •Rapida acquisizione dei dati con alta velocità di studio dell’ addome•Collimazione sottile•Maggiore risoluzione spaziale •Ottimale opacizzazione vasale

TC multislice = morbidità e mortalità

Trauma splenico

Pz 45 aa con trauma splenico e sanguinamento attivo

Studio angiografico:Studio angiografico: informazioni sullo stato informazioni sullo stato della parete vasale e della parete vasale e visualizzazione del vaso visualizzazione del vaso occluso o aneurismatico. occluso o aneurismatico.

CBF CBV MTT


Studio perfusionaleStudio perfusionale:: imaging funzionale capace imaging funzionale capace di rilevare i valori relativi di rilevare i valori relativi di flusso ematico cerebrale di flusso ematico cerebrale e di volume ematico e di volume ematico cerebrale, con cerebrale, con discriminazione delle aree discriminazione delle aree di ischemia reversibile ed di ischemia reversibile ed irreversibile.irreversibile.

Accurata e veloce Risparmio di tempo nel Pz. politraumatizzato Riduzione degli esami di radiologia convenzionale Alto livello di certezza diagnostica Evitare interventi chirurgici non necessari Riduzione dei costi complessivi

Con la TC multistrato whole-body gli esami diagnostici nel Pz politraumatizzato sono eseguiti con un unico esame

politrauma


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