Ao passar a corrente de alta tensão através do tubo, verificou que nenhuma luz visível atravessara a cartolina preta que o revestia. Preparava-se para interromper a corrente de alta tensão quando percebeu que a cerca de 1 metro do tubo, havia uma luz fraca. Sem entender o que se passava, Roentgen acendeu um fósforo e, com surpresa, verificou que a forma da misteriosa luz era um pequeno écran de platinocianeto de bário deixado sobre um banco. Roentgen sabia que a luz do écran não provinha dos raios catódicos e que pela distância, seria ela algum tipo de radiação. Sem saber qual a radiação, deu-lhe o nome de raios X.

O histórico de evolução da invenção

Em 1972, foi apresentado por Ambrose e Hounsfield um novo método de utilização da radiação ionizante com a finalidade de medir as diferentes densidades corpóreas, obtendo imagens, primeiramente do encéfalo, com finalidades diagnósticas. Esse método se desenvolveu por cerca de 10 anos, sendo realizadas diversas medições de transmissão dos fótons de raios X, em múltiplos ângulos e, a partir desses valores, os coeficientes de absorção pelos diversos tecidos seriam calculados pelo computador e apresentados em uma tela, indo do branco ao preto (teoria das tonalidades de cinza). Os pontos formariam uma imagem correspondente à secção axial do cérebro, que poderia ser estudada posteriormente. Hounsfield apostava que um feixe de raios X continha mais informações do que aquela que seria possível capturar com o filme e imaginou que um sistema computacional formaria sua teoria de aumento de informações e posterior avanço diagnóstico.

Uniu-se ao grupo de pesquisas da Eletric and Musical Industries – EMI, em 1951. Em 1967, transferiu-se para o Laboratório Central de Pesquisas da EMI.

A EMI, nessa época, era uma empresa quase totalmente voltada para a fabricação de discos e componentes eletrônicos e não tinha nenhuma experiência com equipamentos radiológicos. Os Beatles, que gravavam na época para o selo, foram os responsáveis pelo apoio financeiro mais significativo para a companhia. O então Departamento de Saúde foi procurado por Hounsfield e pelos radiologistas James Ambrose e Louis Kreel para financiar, junto com a EMI, o desenvolvimento de um scanner para a cabeça.

Em 1972, Hounsfield ganhou o prêmio MacRobert, a mais alta condecoração do Reino Unido dedicada a inovações científicas. Em 1975, recebeu o prêmio Lasker, nos Estados Unidos da América. Em 1979, junto com Cormack, recebeu o prêmio Nobel de Medicina, principal laurel da medicina, pelo feito iniciado antes de 1972, cujo reconhecimento tardio não diminuiu as honras e não causou demérito ao poder efetivo de sua invenção. Em 1981, foi condecorado “Sir” pela rainha da Inglaterra.

Em 1994, foi eleito Honorary Fellow da Academia Real de Engenharia. Continuou a trabalhar depois de sua aposentadoria oficial, em 1986, como cientista e consultor da EMI, e trabalhou em alguns hospitais na Inglaterra.

Foi exatamente nessa época que surgiu um engenheiro de radares, representante da EMI, interessado em desenvolvimento computacional e criador do primeiro computador de transistores da Inglaterra. Hounsfield apresentava ideias de estudar o interior de objetos, utilizando a reconstrução obtida pela absorção de radiação pelos componentes tridimensionais (objetos tridimensionais).

Hounsfield foi o criador de um protótipo que demorava 150 minutos para processar uma única imagem e 9 dias para a aquisição da imagem total do objeto, utilizando uma fonte de amerício 241, emissora de raios gama. Quando ele adquiriu um tubo gerador de raios X para substituir a radiação gama e aplicou ao desenvolvimento do método, o tempo de aquisição das imagens foi drasticamente reduzido para 9 horas.

Ao longo do tempo, após várias imagens experimentais com peças tridimensionais e animais, foi realizada a primeira imagem diagnóstica, de uma suspeita de tumor no lobo frontal esquerdo de uma paciente escolhida pelo Dr. Ambrose. A imagem obtida, mostrando o tumor, causou euforia em Hounsfield e na sua equipe.

Curiosamente, Hounsfield havia mostrado imagens seccionais de peças de cadáveres e de animais no congresso europeu realizado em Amsterdã, no ano anterior, sem despertar nenhum interesse. A comunidade médica ali reunida não percebeu e não teve noção da revolução científica e médica que se aproximava. Já em 1973 foram comercializados vários aparelhos tomográficos pelo mundo, principalmente na Europa e nos Estados Unidos.

Quando o equipamento começou a ser comercializado, o tempo de aquisição de cada corte era de 6 minutos e de 2 minutos para reconstrução de imagem. A redução do tempo se deu por conta de um minicomputador mais eficiente, que foi incorporado ao sistema.

A partir daí, a tecnologia só evoluiu e surgiram os aparelhos de segunda, terceira, quarta geração e helicoidais, cada vez mais rápidos, com imagens mais nítidas e melhores resoluções. Seus tempos de exame eram cada vez menores, assim como os custos de produção, consequentemente, reduzindo valor dos equipamentos e dos exames.

A ordem textual não contempla a ordem cronológica dos fatos, mas sim a relevância de Hounsfield como o principal ator da história da tomografia computadorizada. Veja a ordem cronológica dos principais eventos:

O método tomográfico

Na aquisição dos cortes tomográficos, o tubo gira em torno do paciente e um feixe de radiação é emitido, incidindo nos detectores após a interação com o corpo do paciente, que coletam informações obtidas das projeções múltiplas para, logo em seguida, serem processadas e transformadas em imagem.

A matriz de TC é definida por linhas e colunas arranjadas que formam a imagem digital. O elemento de imagem que é formado pela intersecção dessas linhas é o pixel (picture element) e uma matriz de alta resolução apresenta pixels de pequenas dimensões. Já a espessura do corte está relacionada à profundidade, e o volume formado é conhecido como voxel (volume element). O voxel é formado pelas dimensões do pixel e a profundidade do corte. Essa matriz de alta resolução forma a base da imagem em tomografia, sendo notoriamente explorada, pois o aumento da matriz está relacionado à melhora da resolução das imagens digitais tomográficas.

As características essenciais do método tomográfico são:

A aplicação do método tomográfico é essencialmente composta por uma ordem de acontecimentos intuitivos, que vão desde a chegada do paciente ao equipamento até a saída da sala de exames, perpassando a aquisição de imagens no gantry e encontrando assentamento no processamento das imagens que ocorre na sala de comando do aparelho.

No próximo módulo, você vai compreender a evolução da tomografia computadorizada, segmentada por gerações.

A TC é um método completamente não invasivo de obtenção de imagens internas do corpo. Essas imagens são obtidas a partir do exterior do objeto, pela medição das intensidades dos fótons de raios X que atravessam esse corpo. As intensidades obtidas são processadas por um algoritmo computacional que as transforma em uma imagem bidimensional, que posteriormente poderá ser reconstruída nos planos axial, coronal, sagital, oblíquo ou curvo e até mesmo em perspectiva tridimensional.

O processo de formação de imagem pode ser dividido em três fases:

Em outras palavras, a imagem é gerada a partir de um feixe de raios X estreito e um conjunto de detectores montado no lado oposto. Como o cabeçote e o detector estão conectados mecanicamente, eles se movimentam sincronizadamente. Quando o conjunto cabeçote-detector faz uma translação ou rotação em torno do paciente as estruturas internas do corpo atenuam o feixe de raios X, de acordo com a densidade e número atômico de cada tecido.

Os dados obtidos pelos detectores são armazenados no computador e, por meio de equações matemáticas aplicadas sobre esses dados, torna-se possível a determinação de relações espaciais entre as estruturas internas de uma região selecionada do corpo humano. A imagem é apresentada na tela do computador como uma matriz bidimensional em que, a cada elemento dessa matriz (pixel), é atribuído um valor numérico, denominado número de TC. Este é expresso em unidades Hounsfield (UH) e está relacionado ao coeficiente linear médio de atenuação do elemento de volume (voxel) no interior do corte que o pixel representa. O fóton, ao atravessar o corpo, é atenuado, e a leitura do sinal do detector é proporcional ao grau de atenuação ou ao grau de penetração do fóton.

Aquisição de imagens nos diferentes equipamentos de tomografia computorizada

Em tomografia, a imagem final representa a densidade correspondente de cada tecido por meio de uma escala de cinza.

Classificação em função da densidade do objeto

As diferenças entre regiões nas imagens por TC são classificadas em:

A essa classificação, segue a chamada escala de Hounsfield (HU), cujas unidades assumem valores preestabelecidos a partir da atribuição do valor 0 (zero) correspondente à densidade da água. Os tomógrafos são calibrados de modo que a água tenha sempre o valor 0.

A escala Hounsfield assume valores entre -1000 (ar) até +1000 (osso cortical).

O olho humano só consegue distinguir 64 níveis de cinza, sendo necessário selecionar um nível ideal de atenuação que permita uma contrastação dos tecidos avaliados. Selecionado um nível e uma abertura de janela adequada, será possível visualizar estruturas ósseas ou detalhes anatômicos das partes moles. A tabela a seguir mostra valores de HU para algumas estruturas, onde podemos perceber que quanto maior a densidade do tecido/órgão, maior a atenuação.

Veja a seguir as principais densidades teciduais utilizadas em TC.

A escala de Hounsfield e o padrão da imagem na tela do monitor

Para visualizarmos esses números de TC representados pela escala de cinza, utilizaremos um elemento denominado de janela (WINDOW), que será composta por 3 fatores:

As imagens a seguir mostram as janelas em TC:

Filtros de imagem (ENHANCE/ SMOOTH/ SHARP)

Os tratamentos são obtidos por filtros tipo High Pass e Low Pass:

• Os filtros High Pass dão realce às imagens e podem ser do tipo Enhance/Sharp/Edge;
• Os filtros Low Pass suavizam a imagem e podem ser do tipo Smooth/Soft.

Mas qual é a diferença desses filtros?

Documentação tomográfica

É a última etapa do exame de tomografia computadorizada. Uma boa documentação, além de demonstrar zelo com o exame, pode ser decisiva para uma correta interpretação do estudo. As imagens devem ser documentadas, levando-se em consideração qual o tecido de maior interesse (assunto) e, evidenciando-se, na medida do possível, o contraste da imagem.

O tecido de interesse é estabelecido pelo nível da imagem (Window Level) e representado pelo valor WL. O contraste da imagem depende da amplitude da Janela (Window Width), representado por WW. Janelas muito amplas apresentam imagens tomográficas acinzentadas e, portanto, de baixo contraste, mas podem representar fator de qualidade, na medida em que um maior número de estruturas estarão presentes na imagem.

No próximo módulo, você vai conhecer os principais artefatos em TC, as soluções para resolvê-los e as principais características que interferem diretamente na qualidade da imagem e na busca de um diagnóstico, fazendo uma correlação entre a hipótese diagnóstica adequada à imagem de TC e as falhas que podem ocorrer por conta do aparecimento desses artefatos.

A colimação do feixe é um procedimento muito importante, pois está diretamente relacionada à espessura do corte, ou seja, à região que será estudada, atuando na execução do exame de forma direta. Assim, ela é responsável por evitar o espalhamento, fazendo com que as linhas do feixe apresentem um aspecto organizado.

A escolha do tamanho de corte dependerá do contraste entre as estruturas da região estudada. Caso haja alto contraste (alta resolução espacial), normalmente serão utilizados cortes finos, e quando não houver um grande contraste entre as estruturas, como por exemplo, tecidos moles, é recomendado o uso de cortes mais espessos. Com isso, conseguiremos uma maior distinção entre o contraste dos tecidos e, consequentemente, um estudo melhor para o caso.

Os eixos de corte representam delimitações realizadas para dar passagem ao raio central do feixe. Esses eixos são definidos antes do início do exame e permitem a mensuração das distâncias entre os diversos cortes realizados nas regiões de estudo. A escolha dos eixos está relacionada à qualidade das imagens obtidas posteriormente, pela quantidade de dados gerados.

Se o pitch for menor que 1, os cortes são sobrepostos e, se for maior que 1, há um intervalo entre os cortes. Se for igual a 1, não haverá espaço entre os cortes e, se o valor do pitch for aumentado, aumenta-se também a quantidade de radiação no processo e perde-se a qualidade da imagem gerada.

Dessa forma, evita-se que a mesma região do tecido seja duplamente irradiada, levando-se em consideração os padrões de controle de dose no paciente. Essa é uma recomendação de extrema importância e relevância para todos os estudos e sempre que possível deve ser realizada.

Essa observação é essencial para os estudos, pois devemos levar em consideração a necessidade de um diagnóstico mais preciso.

Para regiões que possuem movimentos involuntários, é desejado que se possua um pequeno tempo de varredura. Esse tempo está diretamente relacionado com a velocidade de rotação do tubo em torno do paciente e, como os novos aparelhos de tomografia aumentaram a velocidade de rotação do tubo, foi necessário o aumento do mAs das ampolas, que pode chegar a 500.

Em algumas situações, é necessário o aumento do fator mAs, como em exames envolvendo regiões com alta capacidade de absorção (a coluna lombar e a pelve óssea, por exemplo). Já as regiões de alto contraste anatômico necessitam de um fator mAs inferior (o ouvido interno e os pulmões, por exemplo). Este segundo representa uma maior diferença entre os tons de cinza, mas nem sempre uma maior quantidade de tons de cinza.

O controle do fator mAs é fundamental para que o sinal captado nos detectores seja alto suficiente para a geração da imagem e, na maioria dos aparelhos de TC, ele é mantido constante durante todo o processo.

Dessa forma, deve-se levar em consideração o tempo de rotação do tubo (revolução) e a fatia mais absorvente do volume de varredura, que determinará o valor da corrente necessária para a geração de um bom sinal durante a aquisição dos dados.

Os tempos de varredura, ao longo da história da TC, foram sendo reduzidos drasticamente em favor da agilidade dos exames e da capacidade de processamento das imagens. Nesse contexto, a evolução tecnológica do sistema computacional e do próprio equipamento em si andou em consonância com a necessidade do fator comercial, representando uma capacidade maior de realizar mais exames por hora, sem perder a qualidade da imagem, para fins de avanço do diagnóstico. Essa diminuição drástica e recorrente alcançou níveis elevados com o advento da tecnologia helicoidal multicortes, os famosos aparelhos helicoidais multislice.

A alteração dos protocolos iniciais do aparelho ficará a cargo do operador da TC, com a aquiescência do chefe do setor de imagens, que estabelece novos critérios de protocolos, de acordo com as mudanças de padrões preestabelecidos e predefinidos por convenção da clínica ou do hospital.