Tecniche 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).
RICOSTRUZIONI MULTIPLANARI
•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)
MPR: TORACE
MPR: Apparato gastro-enterico
Curvilinea assiale
Curvilinea coronale
MPR: Apparato gastro-enterico
Maximum Intensity Projection(MIP)/
Minimum Intensity projection (MinIP)
• 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 tracheobronchiale
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
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)
MIP
Maximum Intensity Projection
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.
MIP
Maximum Intensity Projection
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.
MIP
Maximum Intensity Projection
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.
MIP
Maximum Intensity Projection
MIP
Maximum Intensity Projection
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.
MIP
Maximum Intensity Projection
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.
MIP
Maximum Intensity Projection
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.
Minimum Intensity projection (MinIP)
•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.
Minimum Intensity projection (MinIP)
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.
Minimum Intensity projection (MinIP)
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.
SSD
Shaded - Surface Display
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
SSD
Shaded - Surface Display
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.
SSD
Shaded - Surface Display
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
SSD
Shaded - Surface Display
Vantaggi e Svantaggi
Rapidità d’esecuzione
 Evidenzia solo i voxel di superficie
 Non distingue calcificazioni, strutture ossee e mdc
 Non distingue tessuti a densità diversa
SSD
Shaded - Surface Display
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.
SSD
Shaded - Surface Display
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.
3D Volume Rendering
• 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 Livello
E’ 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
Finestra e Livello
L’analisi qualitativa permette la localizzazione di
fratture, aneurismi, tumori, ecc
Nell’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
3D Volume Rendering
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
Colore
Funzione 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
Vantaggi e Svantaggi
• Buona caratterizzazione tessutale
• Elevato numero di parametri
• Tecnica operatore dipendente
• Nessuna informazione dinamica di flusso
3D Volume Rendering
Volume Rendering: Imaging angio-TC coronarico:
3D Volume Rendering
Stenosi critica Stenosi subcritica
Tratto prox Cdx mista pre stent
Cdx
Stent 3 mm
By-pass multipli
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.
Endoscopia Virtuale
•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 lumeparete 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.
Applicazioni: Colonscopia 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.
Colonscopia virtuale
Transit Tissue Projection (TTP):
effetto doppio contrasto
Endoscopia Virtuale
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
Conclusioni
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!!!
La Tecnologia Multislice:
Vantaggi
•Acquisizione sub-millimetrica
•Acquisizione volumetrica
•Elevata risoluzione temporale
•Elevata panoramicità
•Voxel isotropico
•Retro-ricostruzione dei dati
•Studi anatomici 3D
•Studi funzionali
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/sec
72 cm coverage; 28 sec; 120kV / 130 mAs
Vantaggi della TC multistrato: rapidità
4 slice
10 slice
16 slice
Pancreas
MDTC
45 sec
75 sec
5 min
Risoluzione isotropica
TC: 4 vs 16 strati

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)

CDx
4 strati
16 strati
LA CORONARO TC può avere
un ruolo in urgenza?

Anche il nostro studio su 30 Pz.
suggerisce che la TCMS possa
essere utilizzata nei Pz con bassa
probabilità di SCA (NSTEMI-UA),
lunga tratto prox Cdx
con i vantaggi di essere non-invasiva Stenosi
Stenosi breve tratto medio C
ed a basso costo
Per
Per
Paziente
segmento
Sensibilità: 88%
73.4%
Specificità: 92%
99.7%
Accuratezza: 90%
96.7%
VPP:
93.7% 97.2%
VPN:
85,7%
96.6%
ACCURATA SELEZIONE DEI PZ DA PARTE DEL
Perché è necessaria una TC multislice in un
DEA?
embolia polmonare
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-MDCT
Sens.: 100%
Spec.: 89%
Winer-Muram et al., 2004
Perché è necessaria una TC multislice in un
DEA?
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 monoslice
1 su 7 Paz. (14.2 %)
con emorragia attiva
(Taylor at al. AJR 1994)
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
TC multislice
70 su 167 Paz. (42 %)
con emorragia attiva
(Willmann et al. AJR 2002)
Trauma
splenico
Pz 45 aa con trauma splenico e
sanguinamento attivo
Perché è necessaria una TC multislice in un
DEA?
Studio angiografico:
informazioni sullo stato
della parete vasale e
visualizzazione del vaso
occluso o aneurismatico.
Studio perfusionale:
imaging funzionale capace
di rilevare i valori relativi
di flusso ematico cerebrale
e di volume ematico
cerebrale, con
discriminazione delle aree
di ischemia reversibile ed
irreversibile.
CBF
CBV
MTT
Perché è necessaria una TC multislice in un
DEA?
politrauma
 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