scienze tecniche mediche applicate
Di cosa parla
- Le immagini in medicina nucleare sono digitali, rappresentate da matrici numeriche, permettendo un'ampia elaborazione post-acquisizione. Differiscono dalla TC per la sorgente (emissiva vs. trasmissiva) e la densità fotonica.
- Il campionamento digitale introduce errori: minore densità di informazioni implica maggiore errore. La minimizzazione della dose limita la raccolta di fotoni, influenzando la scelta della matrice e la durata dell'esame.
- La risoluzione spaziale (capacità di distinguere due punti) è fondamentale e dipende dalla capacità dei detettori e dalla distanza dall'oggetto. In medicina nucleare, le matrici sono spesso 128x128.
- La risoluzione di un'Anger camera è intrinseca (sistema puro) e operativa (con collimatore e paziente). Quest'ultima si calcola con la formula R = √(Ri² + Rc²), dove il collimatore spesso è il fattore dominante.
- La scelta del collimatore è un compromesso tra numero di fotoni rilevati e risoluzione spaziale. Linee guida suggeriscono matrici diverse per esami cerebrali (128x128) e cardiaci (64x64) in SPECT.
- Il teorema di Nyquist stabilisce che la dimensione del pixel dovrebbe essere almeno la metà della risoluzione spaziale operativa per rappresentare un oggetto. Usare matrici troppo grandi senza adeguata risoluzione reale è controproducente e aumenta l'errore standard.
- La bassa dosimetria influisce negativamente sulla risoluzione spaziale. La qualità dell'esame è un bilanciamento tra risoluzione richiesta e dose somministrata.
- In PET, la collimazione è elettronica, basata sulla rilevazione in coincidenza di fotoni da annichilazione. Le imprecisioni angolari dovute all'energia cinetica del positrone influenzano la ricostruzione.
- Le acquisizioni sono bidimensionali, ma il post-processing permette la ricostruzione 3D (voxel). I controlli di qualità sono essenziali.
- Per affrontare basse attività o errori standard elevati, si può ridurre la grandezza della matrice (sacrificando risoluzione) o applicare filtri di smoothing. Il filtro di smoothing appiattisce le differenze tra pixel adiacenti, migliorando il contrasto a scapito del dettaglio.
- Il riconoscimento automatico dei margini di organi o lesioni si ottiene calcolando la derivata seconda della funzione immagine, che individua i punti di flesso.
- Nella ventricolografia radioisotopica, l'ECG gating sincronizza le immagini con il ciclo cardiaco, permettendo di calcolare la frazione di eiezione attraverso l'applicazione di derivate parziali sui momenti di sistole e diastole.
- L'andamento dell'attività nel ventricolo può essere scomposto in serie di Fourier. Filtrando le armoniche ad alta frequenza (con filtri passa-basso) si migliora il contrasto e si riduce il rumore.
- La tomografia SPECT è ottenuta con la tecnica "step and shoot", dove il rilevatore compie spostamenti angolari discreti. La scelta del passo angolare dipende dalla risoluzione desiderata e dalla distanza dalla sorgente.
- La ricostruzione 3D avviene tramite retroproiezione (back projection), che somma i punti di vista. Il sinogramma fornisce indicazioni sulla qualità delle immagini. La retroproiezione pura può generare artefatti a stella.
- I filtri (restoration filters) sono utilizzati per rimuovere rumori e artefatti, agendo in K-space (dominio delle frequenze) tramite la trasformata di Fourier, dove la convoluzione diventa moltiplicazione. Si scelgono filtri passa-basso per conservare la forma (basse frequenze) o filtri più selettivi in base alla presenza di dettaglio o rumore.
- La scelta del filtro dipende dall'operatore e dalla quantità di dati (es. attività memorizzata). Una laplaciana può essere usata per identificare i limiti di una funzione.