CT Basics

1. CT Basics Windowing

2. Image Display - Windowing Quanti livelli di grigio riuscite a distinguere ? L’occhio umano può risolvere nella migliore delle ipotesi circa 40 gradazioni di grigio 40 livelli!

3. Image Display - Windowing La capacità di discriminazione dell’occhio non dipende solo dal livello di illuminazione

4. Image Display - Windowing La capacità di discriminazione dell’occhio dipende anche dalla confusione ai bordi!

5. Image Display - Windowing Partiamo dal presupposto che l’occhio umano può risolvere nella migliore delle ipotesi circa 40 gradazione di grigi e consideriamo quanto segue: Il corpo umano è fatto da diversi tipi di tessuto contenenti per lo più acqua, ma anche calcio, fosforo, come minerali. Inoltre il tessuto molle, non è sempre uguale, anche se consiste della stessa base. C’è per esempio una differenza di densità tra muscolo e fegato. Lo stesso dicasi per l’osso, c’è una variazione di densità dell’osso nel corpo umano dalla cartillagine del naso all’ osso ricco di calcio della pelvi.

6. Image Display - Windowing Tutti questi organi assorbono e ettenuano in modo diverso I raggi X e devono essere visualizzati con una differente gradazione del livello di grigio nell’immagine ricostruita. Nella prossima slide vediamo allora in dettaglio la scala Hounsfield che copre 4096 valori. Questi vanno da – 1024 a + 3072 .

7. 3000 Sangue Fegato 60 Tumore Spleen Reni Cuore Pancreas Osso Bladder 40 Adrenal Gland Intestino Acqua 0 -100 Mammella -200 Grasso -900 Aria Polmone -1000 In CT l’unità di misura è chiamata HU o Hounsfield Unit . Regola: Il valore CT dell’acqua è 0 e dell’aria -1000. I valori relativi degli altri tessuti sono calcolati in riferimento all’acqua.

8. Image Display - Windowing Il nostro sistema di viusalizzazione immagini è progettato per visualizzare non più di 256 gradazioni di grigio allo stesso tempo. La scala HU si estende però a 4096 valori in totale da –1000 a 3072. Ricordate che ogni gradazione del grigio o intensità è correlata all’attenuazione dei raggi X. Bianco signifca un grande attenuatore, come l’osso più denso. Nero significa l’opposto virtualmente non attenuazione come l’aria. Si può dire che ogni valore corrisponde ad un unica intensità o livello di grigio.

9. Image Display - Windowing Quando un radiologo studia in dettaglio per esempio un fegato, stà probabilmente cercando di evidenziare piccole variazioni di densità. Deve perciò focalizzare la sua attenzione il suo “campo visivo” su piccoli dettagli su piccole differenze si densità. Ecco perchè per arrivare a questa visualizzazione in dettaglio “utilizziamo un dispositivo” cosiddetto “Windowing”. Dato che il fegato rappresenta solo una piccola porzione della scala HU, scegliamo un valore centrale che corrisponde approssimativamente al valore medio dell’organo che studiamo e “apriamo una finestra” tanto grande quanto il dettaglio che si vuole individuare. Il numero massimo di livelli di grigio non può comunque eccedere I 256.

10. Image Display - Windowing In questo metodo di visualizzazione delle immagini digitali con un largo range di informazioni chiamato „Windowing“,solo la porzione interessata della scala Hounsfield viene utilizzata per la conversione in scala dei grigi. Tutte le informazioni al di sotto della finestra (Window) sono visualizzate in nero. Tutte le informazioni al di sopra di questo range (Window) sono visualizzate in bianco. I dati all‘interno della finestra possono essere ben differenziati perchè le informazioni interessanti sono distribuite sull‘intera scala .

11. Hounsfieldunit Gray scale display +3000 White Window Center C Window width W 0 Black CT Windowing -1000 Image Display - Windowing

12. Hounsfieldunit Gray scale display +3000 White Window Center C Window width W 0 Black CT Windowing -1000 Image Display - Window width (W): Larghezza della finestra ; definisce quante informazioni vengono convertite nei diversi livelli di grigio. Window center (C): Centro definisce la posizione della finestra selezionata nella scala Hounsfield . Upper Limit = Tutto ciò che è sopra al limite superiore è più denso e viene visualizzato in bianco. Lower Limit = Tutto ciò che è sotto al limite inferiore rappresenta oggetti meno densi e viene visualizzato in nero. Gray Scale = Le informazioni all‘interno della finestra sono convertite in gradazioni; i valori più densi più chiari i valori meno densi. La scala dei grigi consiste in 256 gradazioni.

13. Hounsfieldunit Gray scale display - 500 White Window Center C -750 Width 300 Black CT Windowing -1000 Image Display - Windowing Il valore di finestra va scelto pertanto in base alla regione anatomica, alle strutture da visualizzare e alla patologia. Lung Window Lung Window Width = 300 Center = -750

14. Hounsfieldunit Gray scale display + 500 White Window Center C = 30 Width 300 Black CT Windowing - 500 Image Display - Windowing Il valore di finestra va scelto pertanto in base alla regione anatomica, alle strutture da visualizzare e alla patologia. Mediastinum Window Finestra per Mediastino Width = 300 Center = 30

15. Image Display - Windowing Broad Window Width Narrow Window Width Valori di finestra stretta : Immagini ben contrastate , piccole differenze di densità dei tessuti appaionio ben evidenziate, ma le strutture all’infuori del range di finestra non sono ben visualizzate. Valori di finestra larga Broad window width: Piccole differenze di densità appaioni omogenee e possono venire nascoste, la granulosità dell’immagine diminuisce

16. The creative power in CT Finestra ampia 500 Finestra stretta 280

17. Image Display - Windowing Una valore del centro della finestra „Window Center“ si seleziona in base alla regione da esaminare determina la luminosità dell‘immagine Il centro posizionato a +50 HU permette di visualizzare strutture vicino a fegato Il centro posizionato a -500 HU permette di visualizzare strutture vicino al polmone.

18. The creative power in CT Centro Centro +50 Centro -500

19. Image Display - Windowing

20. Hounsfieldunit Gray scale display +3000 White Window 1 0 Black Window 2 CT Windowing -1000 Double Window Technique Broad Window Width Mediastinum Window Lung Window This is used for the display of two tissue types differing greatly in their density values, such as the lung & the mediastinum.

21. Double Window Technique Double Window Lung Window Mediastinum Window Image 3: Visualizza sia il Polmone che il mediastino e il torace Image 2: Visulazza solo il polmone Image 1: Vislualizza solo il mediastino e il torace

22. Double Window Technique Lung Window Mediastinum Window Per vedere simultaneamente nell’immagine entrambi polmone e mediastino. *Double window is not recommended for diagnosis.

23. Extended CT Scale Normalmente I valori CT misurabili sono compresi tra -1024 to +3071, ma la visualizzazione puo essere estesa nei processori d’immagine moltiplicando la scala per un fattore (x10). Per visualizzare dettagli metallici che verrebbero altimenti falsamente rappresentati si possono acquisire immagini con una scala cosiddetta “estesa” Extended Scale a “-10240 to +30710 “. Perciò è possibile misurare valori reali CT indipendentemente dalla posizione della finestra. Post operative femural head replacement - the CT value is 6000 HU

24. Extended CT Scale Ricordiamo inoltre che qualsiasi oggetto molto denso viene visualizzato in bianco e che se I volre supera I 3071 HU verrà visualizzato con il massimo livello di luminosità. Se si acquisisce una misura quantitativa il valore potrebbe essere falso perchè la scala Hounsfield termina a 3071 ! Questo è il punto dove gioca un ruolo l’opportunità di moltiplicare la scala HU per un fattore di 10. Si possono coì visualizzare e misurare parti anatomiche molto dense con valori di densità che superano I 30.000 HU. Note: Extended windowing is only useful if the data is there to begin with. Depending on scanning parameters chosen and limitation of the scanning equipment, it may not be possible to accurately represent extremely dense objects.

25. Region of Interest What’s the real value? Per ottenere il maggior numero di informazioni il radiologo, guardando l’immagine CT, ha spesso la necessità di effettuare anche misure quantitative di un’area di interesse dell’immagine. Questo può essere fatto mediante l’uso di un strumento detto ROI che permette di disegnare una regione di interesse sulla parte dell’immagine che si intende misurare. “ROI” (region of interest). Il software elabora allora tutti i dati confinati dall’area e riporta diversi dati statistici . Il fattore più importante da misurare è il valore medio della densità il ”Mean value” ed è espresso in HU’s. Questo valore rappresenta la caratteristica dell’assorbimento dei raggi X dell’oggetto ed è espresso in valore numerico. Ricordate che ci sono circa 4071 valori per rappresentare tutti gli elementi del corpo umano.

26. Headline

27. Headline

28. Region of Interest (1) Limits (Limiti) Campo valutato della scala dei grigi. I limiti sono presi in considerazione nella valutazioni successive. (2) Min/Max Valore minimo e massimo della scala dei grigi (3) Mean/SD (Media/SD) Valore medio e deviazione standard delle scale dei grigi (4) Numero di pixel Numero di pixel nella ROI (5) Area Area della ROI in cm2

29. Headline

30. Headline

31. Headline

32. Headline

33. Ingrandimento dell‘immagine Reviewed Magnified Review: Una ricostruzione ingrandita utilizzando I dati grezzi per migliorare la definizione dei dettagli Magnification: Un semplice ingrandimento ottico dei dati immagine che può far apparire l’immagine più offuscata.

34. Review vs. Magnification Review è un termine utilizzato da Siemens per definire il processo dei dati paziente acquisito e che ha subito solo alcune correzioni preliminari non modificabili dall’operatore e utilizzati per la ricostruzione dell’immagine (preprocessed or raw data) . Entrambe le operazioni sono svolte dall’elaboratore Immagine. Per poter eseguire questo tipo di ingrandimenti I dati grezzi devono essere stati salvati precedentemente! “raw data” available. Questo termine non dev’essere confuso con Recall. Questo termine indica il processo mediante il quale un’immagine precedentemente ricostruita e salvata in un qualsiasi tipo di archivio ( storage device : hard disk, MOD, etc.) viene “richiamata” e cioè semplicemente rivisualizzata sul monitor.

35. Review vs. Magnification Magnification or Expand Come lo si voglia chiamare, è un processo che “espande” il pixel.Il software o l’hardware interpolano pixel adiacenti per crearne di nuovi. Se si ingrandisce un’area che ha misurato 256x256 pixels per visualizzarne una che si estenda a 512x512 pixels, allora si espande l’immagine per un fattore di 2 (solo metà dell’immagine verrà visualizzata nello stesso spazio) Se moltiplichiamo 256 by 256, si ottiene 65,536 pixels. Quando invece si moltilica 512 by 512, si ottiene 262,144 pixels! Cioè per ingrandire di un fattore di 2 c’è bisogno di un numero di pixels 4 volte maggiore! Questo potrebbe suonare tremendo, ma siccome I pixels sono così piccoli, il risultato è ottimo. Il problema comincia quando si aggiungono ingrandimenti successivi. In questo caso dettagli d’immagine vengono oscurati o quanto meno offuscati.