Tomografia computerizzata ( Computed tomography)

Tomografia computerizzata ( Computed tomography)

La TC venne ideata dall'inglese Hounsfield nel 1971 (premio Nobel per la Fisiologia e Medicina nel 1979 ) il quale funzionamento si basava su un tubo radiogeno e un detettore ( con tempi di scansioni lunghissimi e con il limite di poter fare studi TC solo sull'encefalo) . La TC è una metodica che ci consente di ottenere sezioni del corpo ( inizialmente era solo assiale) , ma oggi con le acquisizioni volumetriche è possibile acquisire un volume e ricostruirli sui tre piani dello spazio ( sagittale,coronale,assiale o in tutti i piani obliqui ) . La TC implica una scala di densità ( scala Hounsfield ) che và da -1000 (aria), passando per 0 (acqua)fino a +1000(compatta ossea) .Il tessuto adiposo ha valori negativi(- 100 ) . Quindi la TC ci permette di eseguire una misura della densità della fetta desiderata ( in francese tomodensitometrie) . La varie densità dei punti della fetta dipendono dai diversi numeri atomici delle strutture e quindi dal loro peso specifico . Quidni la TC ci permette di distinguere le strutture iperdense (che vedremo bianche) da quelle ipodense e isodense .

Nella TC un fascio di raggi x strettamente collimato attraversa una sezione del corpo seguendo una successione di numerose traiettorie diverse . Il tubo radiogeno fa un giro di 360° attorno al paziente, i detettori nel frattempo ruotano pure in maniera sincrona rispetto al tubo e acquisicono, per gni angolo del detettore e per tutti i 360° ,i raggi attenuati dalle strutture del corpo del paziente (con un numero innumerevoli di possibili letture quindi) . Questi dati assimilati dal detettore vengono inviati ad un computer. Secondo la teoria di radon ,conoscendo il valore delle proiezioni si può risalire all'oggetto originale ( secondo una specie di sudoku il prof.dice) . Numerose proiezioni per ottenere il prodotto del rilevamento di una densità da collocare in un piccola unità detta pixel ( picture element ) . All'inizio si usavano matrici molto piccole di ( 80x80) , fino ad arrivare a matrici di 512x512 . Aumentando il numero di pixel,le sue dimensioni diminuiscono comportando un aumento della risoluzione ma al tempo stesso una riduzione del segnale che andiamo a leggere all'interno del pixel. Questo determina quindi un doveroso aumento della dose . Questo è il motivo perchè nella TC ci fermiamo ad una matrice 512x512. ( per essere più precisi il segnale che andiamo a leggere non lo leggiamo in una superficie ma in un volume ; l'elemento di volume è infatti chiamato voxel che è dato dal pixel per la profondità ,che in questo caso sarà data dallo spessore della fetta .

Quindi l'apparecchio di TC è costituito da :

un tubo radiogeno

i detettori

l'unità di scansione ( che manda i dati acquisiti dai detettori ad un convertitore di segnale da analogico a digitale i quali andranno ad un computer e poi su un monitor di visualizzazione,sistemi di archiviazione e stampa ).

Il gantry (apparecchio di TC ) è costituito da un lettino e un gantry (ovvero l'apparecchio in sé) e presenta una forma circolare dentro al quale scorre il lettino porta pazienti . Il gantry può inclinarsi di + o - 30 °( in alcune apparecchiature d'elite con alto numero di detettori può anche non esserci questa possibiltà).

Dentro al gantry troviamo :

-il generatore

-il tubo radiogeno

-i collimatori

-i detettori

-sisteme di acqusizione dati

-slip ring

I primi apparecchi di TC facevano la scansione prima in un senso e poi in quello opposto ( a causa degli ingombranti cavi di cui necessitava l'alta tensione del tubo radiogeno).

In radiologia si usa un tensione di 380 volt ( trifasica ) contro i 220 delle abitazioni civili . Tramite un trasformatore noi portiamo la differenza di potenziale di 380 volt a quella necessaria per la TC che varia da 80000 a 140000 volt ( in radiologia tradizionale va da 40000 a 150000 volt) . La differenza di potenziale ci dà la qualità del fascio di raggi x.

I collimatori servono a collimare lo spessore del fascio , nelle apparecchiature monostrato (dove noi facciamo uno strato a rotazione ) noi abbiamo una concordanza tra la collimazione e lo spessore della fetta(in base alla collimazione si decide la fetta che si vuole esaminare )( inoltre più riduciamo lo spessore della fetta,meno dati avremo da leggere, con la conseguenza che diminuendo lo spessore dobbiamo necessariamente aumentare la dose avendo però più risoluzione).

I detettori sono il cuore del sistema, perchè sono quelli che ci consentono di rivelare le differenze di densità del fascio di attenuato( il fascio verrà attenuato di più dove ci sono strutture ad alta densità e verrà attenuato di meno in quelle che saranno meno dense ).I detettori creano una corrente misurabile proporzionale all'intensità dei raggi x e rendono possibile la misurazione dell'energia del fascio di raggi x .

Trasformano l'energia dei fotoni attenuati in un unico segnale elettrico.

Il sistema di acqusizione dati è un tutt'uno tra detettori e sistema di trasformazione del segnale elettrico dei primi ,che verrà poi ,grazie anche ad un convertitore analogico/digitale, ad essere elaborato da un calcolatore elettronico .

Lo slip ring ( ovvero anello scivoloso) ha consentito alla fine degli anni 80 di passare dalla TC tradizionale alla TC spirale .

Il tubo radiogeno deve essere alimentato da alcuni cavi,i detettori inoltre devono fornire il segnale elettrico tramite altri cavi ; il sistema che ha permesso di far ruotare in continuazione il tubo radiogeno insieme ai detettori sono stati i " contatti striscianti", dispositivi elettro-meccanici che consentono di eliminare i grossi cavi presenti nelle prime TC ,dove la presenza di questi cavi imponeva ,una volta fatto un semigiro,di fermarsi e far rigirare la macchina nel senso opposto .

Nella TC tradizionale abbiamo un sistema di "stop and go" ,perchè in questo caso ogniqualvolta che la macchina esegue una scansione il lettino si sposta per acquisire una scansione di un punto differente ( il tubo radiogeno parte,assume una velocità costante con accelerazione pari a 0 ,vengono sparati i raggi x e i detettori acquisiscono i fasci attenuati).Le macchine della prima e della seconda generazione ci mettevano circa 20,40 secondi per una scansione ( a causa del tempo di degenerazione impiegato dal tubo radiogeno per raggiungere la velocità idonea ), le macchine della terza generazione ci mettevano circa 8 secondi,poi sono passate a 2 , fino ad arrivare alla TC spirale che impiega circa 1 secondo . Attualmente i tempi di rotazione/scansione vanno dagli 0,5 a 0,27 secondi .

Con la TC spirale(o elicoidale o volumetrica) noi non acquisiamo ormai una singola fetta ma acqusiamo un volume . Il movimento del lettino sarà continuo e contemporaneo alla rotazione. É infatti la somma del movimento del tubo e dei detettori con la somma dello spostamento del lettino che determinano la formazione del movimento a spirale .

Quanto più velocemente andrà il lettino tanto le spire saranno più lontante e viceversa

Se facciamo andare il lettino più veloce avremo più informazioni ,ma necessitiamo una dose maggiore ( quindi si deve sempre trovare un compromesso tra qualità dell'immagine e dose ) .

Alla fine degli anni 90 , c'è stato un nuovo sviluppo di queste tecniche consistente nel passaggio dai sistemi monostrato a quelli multistrato , ovvero con l'aggiunta di più file di detettori sull'asse z . Avendo quindi più detettori (ad es. 4 file )acquisiremo ad ogni rotazione più spirali( in questo caso 4 invece di 1). Però,mentre prima la collimazione del fascio corrispondeva allo spessore della fetta , con 4 file di detettori avremo una collimazione 4 volte superiore allo spessore della fetta (collimazione da 40 mm vorrà dire 4 fette da 10 mm ). Oggi siamo arrivati ad acquisire 128 strati (quindi 128 file di detettori sull'asse z ) , con delle velocità notevolemente superiori che consentono ( già con una 4 strati ) di valutare le fasi dinamiche ( nel fegato ad es. la fase arteriosa,la fase portale) in seguito ad iniezione di mezzo di contrasto .

Il fegato ha una densità pari a 50 hounsfield ( 30,25,10 in caso di steatosi).

Una struttura iperdensa ha un'elevata attenuazione,una isodensa ha un'attenuazione media,grosso modo come quella delle strutture circostanti ,una ipodensa ha una bassa attenuazione . Il valore di densità della struttura in se per sé è però fittizio,infatti esso va considerato rispetto alle strutture circostanti.

Zone di osteolisi avranno una minore attenuazione rispetto alle zone circostanti dell'osso per es.

Le acqusizioni volumetriche possiamo ricostruirle sia su un piano assiale, che su un piano sagittale,frontale , adottando anche diversi spessori della fetta in base a quello che noi vogliamo indagare( con minore spessore vedo le scissure cerebrali ad es., cn maggiore le strutture vascolari e alcune eventuali lesioni) . Quindi questo tipo di immagini non sono come le radiografie (che nn possono essere cambiate ) , ma sono dinamiche in quanto variando alcuni parametri l'immagine subisce delle modifiche.Nelle immagini ,per una addome o per una pelvi,prima venivano acquisite una 40 di immagina che venivano stampate su pellicola monoemulsione di grande formato,oggi le immagini non vengono più stampate perchè per un addome o per una pelvi vengono acquisite 1200 immagini e viene molto costoso stamparle( quindi si preferisce il cd) . E' possibile inoltre sulla console principale o work station poter effettuare delle immagini che ci diano una visualizzazione in maniera differente dando colori alle strutture o che ci consentono di navigare all'interno delle strutture(endoscopie virtuali all 'interno della trachea,vasi ecc) .E' anche possibile avere delle immagini in fase arteriosa (paragonabili alle immagini di angiografia con catetere posto all'interno di vasi arteriosi ) , infatti la gran parte della radiologia vascolare a scopo diagnostico è stata ampiamente sostituita da TAC(AngioTC, con la quale possiamo valutare anche la pervietà vascolare) e RM .

La TC è una metodica operatore dipendente che dipende molto dal quesito diagnostico che l'operatore si pone , perchè in base alla patologia sospettata e al distretto interessato l'esame và condotto in un determinato modo . E' possibile anche con immagini di TC condurre studi di perfusione,ovvero valutare non solo le immagini TC standard ,ma fare diversi passaggi (in fase arteriosa,in fase venosa ) , in differenti periodi , per vedere qual'è la perfusione del mezzo di contrasto sul parenchima cerebrale . Questo ci consente di valutare qual'è l'area e la sua estensione che ha subito un insulto ischemico , e ci consente anche di confrontare la differenza tra la porzione che ha già avuto il trauma ischemico e ha già la necrosi citotossica e quella che invece puà ancora riprendersi . Questi studi di perfusione oggi però si preferisce condurli con studi di RM che di TC, perchè in quest'ultima ad ogni passaggio il paziente viene investito da una dose di raggi x ( radiazioni ionizzanti cancerogene ).

Il dental scan è una applicazione della TC che tramite un'acquisizione volumetrica delle arcate ci consente di avere una ricostruzione sul piano assiale ; ci consente   di avere delle immagini sul piano assiale del dente a distanza di 1mm una dall'altra a secondo di una curva che noi avremo stabilito . Questo ci permette di avere delle immagini in cui possiamo vedere varie strutture ( canale mandibolare ad es.).

E' possibile con TC anche valutare il lume intestinale e di navigarvi all'interno.

Quindi grazie alla possibilità di ricostruire su differenti piani dello spazio e avere non solo immagini statiche,ma anche immagini funzionali e rappresentanti la morfologia di determinate strutture anatomiche potendo cosi effettuare una diagnosi anche senza la necessità di eseguire altri esami diagnostici .

Per l'apparato urinario,e quello gastroenterico ( insieme a quello vascolare per certi aspetti ,come abbiamo già detto ) la radiologia tradizionale è quindi stata sostituita da ecografia,tac e rm ; nel caso dell'app. Gastroenterico gastroscopia e colonscopia per il tratto alto e il tratto basso, per ciò che riguarda il piccolo intestino sono indicate TC RM , e quindi anche per le patologie infiammatorie croniche intestinali e per la stadiazione dei tumori .

Radiologia vascolare e radiologia interventistica

La radiologia interventistica è quell'insieme di procedure diagnostiche e terapeutiche realizzate mediante approccio percutaneo ,guidate dal tecniche,metodiche e apparecchiature radiologiche.

La prima metodica di radiologia interventistica fu effettuata da Dotter nel '64 che attuò la prima angioplastica tramite cateteri coassiali e non con cateteri a palloncino ,ma fu una prima ricostruzione reale di un vaso arterioso .

Nel '65 Varvulis ( ? ) fece la prima ricostruzione del tubo di kern(?) e successivamente Landerwist fece il primo drenaggio percutaneo delle vie biliari.

Noi possiamo suddividere la radiologia inteventistica in procedure diagnostiche (ad es. biopsie guidate da radiogrfia,fluoroscopia,eco,TAC,RM,endoscopie) e in procedure terapeutiche : palliative o curative.

A secondo del distretto e dell'approccio che noi utilizziamo queste procedure le possiamo dividere in due grossi capitoli : procedure con approccio vascolare e procedure con approccio non vascolare . Per fare queste procedure utilizziamo materiali particolari (aghi,guide metalliche,cateteri,stunt,farmaci) e possiamo distinguere, a seconda del tipo di approccio ,un approccio di tipo vascolare, quando utilizziamo per via percutanea un vaso arterioso o venoso. Generalmente su un sistema arterioso possiamo fare una angioplastica percutanea(PTA) ,cioè andare a rilevare il vaso arterioso , arteria iliaca,coronarie ,renali , per : mettere degli stunt all'interno di stenosi o aneurismi ,andare ad embolizzare delle emorraggie , o delle malformazioni artero-venose(MAV) , o effettuare delle fibrinolisi selettive . Sul sistema venoso possiamo posizionare dei filtri cavali,possiamo fare un'angioplastica sul distretto venoso ,possiamo eliminare dei trombi o fare una fibrinolisi,possiamo inserire degli stunt ,possiamo embolizzare il varicocele ,possiamo impiantare portacap (stunt per la chemioterapia)o possiamo fare degli shunt trans-giugulari porto-sistemici .

Per quanto riguarda il sistema extravascolare possiamo andare ad fare dei trattamenti sul sistema biliare eseguendo drenaggi biliari in pazienti itterici (drenaggio esterno, esterno-interno) , possiamo eseguire uno stunting,bonifica da litiasi .

Per le vie uro-genitali possiamo eseguire : nefrostomia,stunting,emostasi,embolizzazione di fibromi,drenaggio di cisti e raccolta fluidi;

Per l'apparato digerente possiamo fare dilatazione e stunting di stenosi,

Per l'apparato respiratorio invece drenaggio di versamenti pleurici o stunt per stenosi tracheo-bronchiali o andare a risolvere problematiche di fistole .

Nei tumori può essere fatta una infusione selettiva di farmaci chemioterapici oppure una embolizzazione , una alcolizzazione (iniezione di alcol etilico su una lesione focale epatica) o una termo-ablazione (con un sistema di radiofrequenza come un microonde) di tumori del parenchima epatico o polmonare .

Tutte queste metodiche hanno un'accesso percutaneo,alcune di queste che utilizzano un accesso di tipo vascolare (arterioso o venoso che sia ) utilizzano la tecnica di Seldinger .

Tecnica di Seldinger

Consiste nella puntura percutanea ,previa anestesia locale al triangolo di Scarpa, dell'arteria femorale.Prima si punge l'arteria femorale con ago previsto di occlusore,poi si sfila l'occlusore( se ci troviamo in arteria verrà fuori un fiotto di sangue pulsante ) e passiamo un filo guida ( metallico ricoperto da teflon 30 anni fa,oggi di materiale plastico idrofilo che scivola molto bene) ,poi si fa una leggera compressione sull'arteria femorale e sfiliamo via la cannula e passiamo sopra il filo guida il catetere. Il catetere avrà differente forma,curvatura e foggia a seconda del distretto che dobbiamo andare a cateterizzare. Questi cateteri avranno un controllo di torsione ( cioè l'operatore con determinati movimenti dall'esterno può far girare nella direzione desiderata il catetere per andare a cateterizzare i vasi che si originano dall'aorta). Infatti dalla femorale,si passa all'arteria iliaca esterna,iliaca comune fino in aorta addominale,ecc. Quindi sceglierò cateteri con curvature e forme diverse in base all'arteria che devo cateterizzare( se voglio studiare i vasi epiaortici per es. sceglierò cateteri che mi opacizzeranno quest'ultimi).

L'unità di misura dei cateteri è il French, dove un catetere di 3 French ha un diametro esterno di 3 mm ( 1 French = 0,33 mm ) .

I cateteri che noi utilizziamo in angiografia variano oggi dai 3 ai 6 French ( se mettiamo delle protesi usiamo cateteri anche di diametro maggiore).

L'angioplastica abbiamo detto che nasce con Dotter nel ' 64 con la prima dilatazione di una stenosi grazie a cateteri coassiali (dilatatori messi uno dietro l'altro) .

A breve termine il risultato di tale operazione fu ottimo, ma poi si notò che un angioplastica attuata con questo tipo di cateteri portava a restenosi.

Quindi la svolta fondamentale per l'angioplastica è stata quando GRUENTZIG inventò il catetere a palloncino. Questi sono dei cateteri con un doppio lume che hanno dimensioni molto variabiali,e che hanno la capacità di resistere ,grazie ai materiali con cui sono fatti, a pressioni anche di 10,12,15 atm .Il loro meccanismo si esplica inoltre tramite lo sfiancamento della parete arteriosa ( tonaca muscolare).

Se tramite una indagine diagostica notiamo una stenosi a livello di una biforcazione(ad es. tra iliaca comune di destra e aorta) ,trattandosi di una stenosi che si trova a cavaliere tra due vasi ,noi dobbiamo far salire da entrambi i vasi con i cateteri e dopo averli fatti incontrare fare gonfiare i palloncini ( tecnica dei Kissing Baloons ) ottenendo cosi un ripristino del lume vasale senza ricovero del paziente,o senza trattamento chirurgico del paziente ma solo con via percutanea,con ottima precentuale di successo . La presenza di fibrosi sulla parete vascolare era una patologia che nei primi anni dell' angioplastica nn veniva trattata perchè si pensava che la metodica ideale fosse quella del "ghiaccio tritato" ( si schiacciava la placca arteromatica sul vaso onde ridistribuirla) . Quando si capì la metodica dello sfiancamento della parete vascolare si comprese che ad es. un arteria renale con stenosi fibro-muscolare era un indicazione perfetta per l'angioplastica.

Nel caso di pazienti con stenosi ristrette di arterie è molto indicato ,dopo aver effettuato un angioplastica, inserire uno stunt metallico (ma non ferromagnetico per poter fare almeno dopo 15 giorni dopo la procedura la RM) onde assicurare una maggiore stabilità della parete vascolare e un maggior flusso .

[Vasi epiaortici : dall'arco aortico , a.anonima , a.carotide comune di sx e succlavia di sx. Dalla succlavia ( irrora spalla e arto ) si origina l'a.vertebrale,che vascolarizza posteriormente l'encefalo(anteriormente dalle a.carotidi interne), che poi insieme alla collaterale forma l'a.basilare(che andrà a partecipare alla formazione del circolo del Willis tramite le due arterie cerebrali posteriori). ]

Nelle stenosi della succlavia sx (prima dell'origine della vertebrale)si assiste al fenomeno del "furto della succlavia",in cui nei momenti di maggior impiego dell'arto sx la succlavia sottrae sangue all'encefalo tramite l'a.vertebrale a causa della stenosi .

Il paziente può subire ( a secondo della stenosi e della quantità di sangue sottratta) anche fenomeni sincopali .

Il poligono di Willis svolge il fondamentale compito di equilibrare le pressioni del circolo cerebrale (grazie al fatto che collega il circolo anteriore a quello posteriore),in modo tale da regolare la perfusione in caso di eventuali stenosi di determinati vasi cerebrali.Possiamo trattare questa stenosi alla succlavia tramite angioplastica con ripristino perfetto del lume vasale.

Ci sono delle stenosi più lunghe(nelle a.femori di solito) dove vengono inseriti o più stunt o uno stunt lungo. Le percentuali di riuscita dell'angioplastica sono maggiori quanto maggiore è il calibro del vaso e quanto siano liberi i vasi a valle della stenosi.

Le endoprotesi aortiche vanno messe in collaborazione con un chirurgo vascolare ,sono delle protesi che vengono ancorate alle arterie e che hanno delle zone fenestrate per permettere il flusso e si entrano una dall'a. Femorale sx e una dalla dx ( le protesi sono indicate nelle sacche aneurismatiche dell'aorta ,che causano un ristagno di sangue) .

Altre procedure che interessano il distretto vascolare (sia arterioso che venoso) :

-Embolizzazione per trattamento di emorraggia ( iniezione di materiale embolizzante in zone o in vasi che hanno subito emorraggie );

Varicocele (Obliterazione e dilatazione della vena spermatica dx nell'uomo e della vena ovarica nella donna;nell'uomo questa dilatazione porta più sangue al plesso pampiniforme con susseguente riscaldamento del testicolo che porta a sterilità),questa patologia viene trattata o con trattamento chirugico ( legatura bassa o alta dell'v.spermatica ) oppure per via percutanea ( dalla vena renale,si cateterizza la v.spermatica e si emettono dei materiali embolizzanti quale ad .es alcol etilico che crea sclerosi della parete del vaso venoso)

Chemo-embolizzazione di epatocarcinomi con mezzo di contrasto,spugna di fibrina per murare il tumore,embolizzante e chemioterapico(doxorubicin), è un trattamento palliativo, ha 6 mesi di durata e viene eseguito quando non si ha più la possibilità di trattare le lesioni chirurgicamente,con alcolizzazione o con termo-ablazione;

posizionamento di filtro cavale(specie di ombrelli) in v.cava inferiore in maniera temporanea ( nelle trombosi venose profonde degli arti inferiori che causano la formazione di emboli che si staccano a creare embolie polmonari );

TIPS: trattamento di ipertensione portale scompensata con shunt porto-sistemico trans-epatico(shunt porta-cava scendendo un catetere dalla giugulare andando dalla sovraepatica,passando dal parenchima epatico per creare uno shunt porto-vene sopraepatiche )è una procedure che però può avere complicanze .

Interventistica non vascolare

Distretto biliare

Distretto renale

Drenaggi di cisti o formazioni addominali

Dilatazioni esofagee del tratto gastroenterico

In pazienti con neoplasie sulla testa del pancreas(inoperabili) possiamo allungare la vita del paziente mettendo un drenaggio delle vie biliari ( drenaggio per via percutanea delle vie biliare facendo defluire la bile nel duodeno al di sotto della stensoi,facendo diminuire la biuribinemia).

Se il paziente ha un colangiocarcinoma,che ha infiltrato il dotto epatico comune(paziente non operabile),si devono mettere degli stunt per poter permettere il drenaggio della bile in duodeno e quindi ridurre l'ittero.

In caso di dilatazione delle vie escretrici urinarie è possibile posizionare uno stunt "a doppio j" una parte in vescica e una parte all'interno della pelvi renale .

Nelle stenosi esofagee è possibile dilatarle con palloncini identici a quelli dell'angioplastica solo con diametro maggiore (30,35 mm) per pressione fino a 15 atm( ci vuole attenzione perchè nel gonfiare si può lacerare la parete dell'esofago).

Biopsie

Aghi per istologia ( "true cut") per prelievi istologici

Aghi per citologia

Misurazione della distanza tra la cute e la lesione per inserire correttamente l'ago per il prelievo bioptico.Negli esami delle mammelle attenzione nel causare pneumotorace.

Esame difficile è l'esame citologico su noduli polmonari(sono piccoli).

La termo-ablazione è un sistema di aghi con più uncini che viene collegato a un sistema

di radiofrequenze che fanno aumentare notevolmente la temperatura del distretto,con conseguente cottura del tessuto ,andando ad uccidere per necrosi le cellule tumorali ma anche quelle quelle sane (adottata su tumori epatici,renali,polmonari)

L'alcolizzazione viene utilizzata ad es. negli epatocarcinomi di dimensioni inferiori a

3 cm che non sono resecabili chirurgicamente . Possono essere trattati con alcool al

100% creando una necrosi del parenchima e delle cellule neoplastiche;poi andrò a controllare con RM o TC l'esito della procedura.