BİLGİSAYARLI TOMOGRAFİNİN BÖLÜMLERİ

1. BİLGİSAYARLI TOMOGRAFİNİN BÖLÜMLERİ BİLGİSAYAR ÜNİTESİ

2. BİLGİSAYAR ÜNİTESİ • CPU >> Central Processing Unit >> Merkezi İşlem Ünitesi • Dedektörlerden elde edilen sinyaller bir çok matematiksel işlemden sonra sayısal veriye dönüştürüldükten sonra CPU tarafından değerlendirilir • CPU içindeki üniteler • Kontrol • Aritmetik işlem • Hafıza • Kontrol ünitesinde toplanan veriler aritmetik işlemler için aritmetik işlem ünitesine gönderilir

3. BİLGİSAYAR ÜNİTESİ • Aritmetik işlem ünitesinde verilerin sıralı matematiksel hesaplama düzeneği ile değerlendirilmesi >> “algoritm” • 3 tip algoritm kullanılır • Back Projection (Geri yansıma) • Varsayıcı metotlar • Analitik metotlar • İki boyutlu Fourier Analizi • Filtered back projection • Çok kısa zamanda bir kesit alanı için 30000 denklemin çözülmesi gerekir

4. BİLGİSAYAR ÜNİTESİ • Aritmetik işlemler sonucu elde edilen veriler tarama alanını temsil eden sayılardan oluşmuş bir haritaya dönüştürülür >> rekonstrüksiyon • Rekonstrüksiyon zamanı >> Taramanın bitişi ile ekranda görüntü oluşana kadar geçen zaman • Oluşturulan görüntü haritası cihaza göre farklıdır >>Örneğin 256x256 • Bu sayısal değer haritada bu sayı kadar çizgi ve her çizgide de bu sayı kadar değer olduğunu gösterir • Her sayısal değer incelenen kesitteki noktasal bir odağı temsil eder ve o odağın iki boyutlu görüntüsünü oluşturur >>pixel • Her bir odağın bir de hacmi vardır>>Voxel

5. BİLGİSAYAR ÜNİTESİ Dedektörlerden alınan sinyaller CPU Kontrol ünitesi BT Algoritmi Aritmetik İşlem Ünitesi Rekonstrüksiyon Hafıza Ünitesi

6. Filtered Back Projection Filtered back projection is the most commonly used algorithm for straight ray tomography. The result of back projecting (a)The ideal Situation (b) Fourier Slice Theorem (c) The filter back projection takes the Fourier Slice and applies a weighting so that it becomes an approximation of that in (a).

7. Figure b. The indeterminate problem. Figure a. Initial 3 by 3 grid with ray sums and coefficients. Figure c. Step 1: All entries in unity, scaled by ray sum over number of row elements. Figure e. Step 3. Recalculated row and column sums and elements. Figure d. Step 2: Recalculated column sums. Σx Σx Σx Σx Σx 6 6 6 6 6.01 ? 6/3 1.5 6/3 1 1.88 3 6/3 6/3 ? 6/3 6/3 2 ? 2.63 1.25 1 5/3 5/3 ? 5/3 ? 5/3 1.57 1 5/3 ? 2.19 5/3 3 5 5 5 5 5.01 5/3 5/3 2 1.25 ? ? 1 5/3 1.57 5/3 ? 5/3 5/3 2.19 2 5 5 5 5 5.01 4 4 4 4 5.33 5 5 5.02 5 5.33 7 5.33 7 7 7.01 Σy Σy Σy Σy Σy The Array: Algebraic Reconstruction Technique (ART) ART is used in indeterminate problems and was first used by Gordon et al in the reconstruction of biological material.

8. X Blur Basic principle of CT-Reconstruction of 2 dimensional image- Projection Data curvilinear integral of absorption coefficient regarding Y y y X-ray detector array Y X x x object X X-ray tube Reconstruction field Data Acquisition field Simple Backprojection

9. y x X x ω or x Basic principle of CT -Reconstruction of 2 dimensional image- Projection Data x ＊ Filtered Projection data Reconstruction Filter Multidirectional Backprojection Filtered Backprojection

10. GÖRÜNTÜLEME ÜNİTESİ • Görüntülerin film üzerine geçirildiği bölümdür • Multiformat ve ya laser kamerayı da içerir • Bilgisayar ünitesindeki sayısal harita görüntüye dönüştürülür • Bilgisayar ünitesinde işlene ve sonra rekonstrüksiyonla sayısal verilere dönüştürülen sinyallerin “gri skalası” içinde tonlanmasını yapar • Siyahtan beyaza kadar değişen gri tonlamalı noktaların birleşimi ile görüntü oluşur

11. GÖRÜNTÜLEME ÜNİTESİ • Nokta olarak adlandırılsa da aslında bunlar bir alanı tanımlar (2 boyutlu) • Bu alanlara “piksel” denir • Piksel sayısını belirten ve piksel birleşimini tanımlayan örgüye “matriks” (ağ) denir. • İlk BT’lerde 80x80 değerli matriksler • Günümüzde 256x256,320x320,512x512 ve 1024x1024 matriksli cihazlar • Matriks değeri arttıkça görüntü kalite ve detayı artar

12. GÖRÜNTÜLEME ÜNİTESİ • Pikselin kesit kalınlığına bağlı hacmi de vardır >>üç boyutlu görüntü >>voksel • Voksel= Piksel X Kesit kalınlığı • Vokselin içini dolduran objeler ayrı bir obje olarak seçilemez >> “Parsiyel Volüm Etkisi” • Parsiyel volüm etkisi kesit kalınlığı ile ters orantılı • Görüntüleme kesitleri inceldikçe esas görüntü kalitesi piksel ile ifade edilebilir

16. GÖRÜNTÜLEME ÜNİTESİ • Piksel değeri suyun attenuasyon değeri “sıfır” olarak kabul edilerek bir skalaya dönüştürülmüştür • Her doku için elde edilen piksel değeri suyun attenuasyon değeri ile kıyaslanarak yeni bir sayı elde edilir ve buna “BT numarası” denir • Attenuasyon arttıkça piksel parlaklaşır • Attenuasyon azaldıkça piksel koyulaşır

17. GÖRÜNTÜLEME ÜNİTESİ • BT numaraları -1000 ile +1000 arasında hesaplanır ve Hounsfield Ünitesi olarak birimlendirilir • Hounsfield Skalasına göre attenuasyon arttıkça piksel daha beyaz olur • Kemik,kalsifikasyon,hematom,yumuşak doku >> skalada + • Yağ ve hava >> skalada -

19. GÖRÜNTÜLEME ÜNİTESİ PENCERELEME (WINDOWING) • İnsan gözünün algılayamayacağı,pek çok oluşumun seçimini engelleyen durumu ortadan kaldırmak için görünmesi istenen bölgelerin gri tonlarında,istenmeyen yerlerin ise siyah beyaz tonlarında boyanmasıdır • Wimdow width >>seçilen aralığın alt ve üst sınırları arasındaki bölüm • İmajda görünecek BT numarası aralığını belirler • Bu seviyenin üstündeki değerler >>beyaz • Bu seviyenin altındaki değerler >>siyah • Window level >> seçilen pencere genişliğinin ortası • Monitörde izlenen merkezin BT numarasını belirler • Hounsfield skalası üzerinde window genişliği merkezinde yer alacak alanı gösterir

20. GÖRÜNTÜLEME ÜNİTESİ • HÜ >> -100 ile +150 arasındaki oluşumları daha iyi görmek için WW:250 ve WL:125 olmalı • HÜ değerine göre gerekirse incelenecek dokuya göre daha hassas ayar yapılmalı >> Örn: Toraks kesitinde akciğer incelemesi için pencere içerisinde mediasten ve toraks duvarı gri ölçeğin beyaz tonları içerisinde kaybolur. WL arttıkça mediasten ve toraks duvarı görülür hale gelir • Pencereleme seviyesinin artması HÜ daha yüksek oluşumların (kemik gibi)görüntülenmesini sağlarken,yumuşak doku farklılıklarını azaltır • Dar pencere >>küçük kontrast farklılıklarını açığa çıkarır • Kontrst farkı az olan dokularda >> dar pencere

23. GÖRÜNTÜLEME ÜNİTESİ • Multiformat kamera >> Görüntüleri filme aktaran sistem • Bilgisayar ekranı benzeri bir katot tüpü ve tüpün üç düzlemde hareketini sağlayan mekanik bir sistemden oluşur • Lazer Kamera >> Katot ışın tüpü yerine lazer ışınları kullanılır • Multiformata göre daha iyi ve detaylı görüntü

24. GÖRÜNTÜLEME ÜNİTESİ GÖRÜNTÜLEME ALANI (FOV) • İncelenen kesitteki görüntü alanı • İncelenen objenin boyutuna göre belirlenir • FOV değeri piksel sayısını değiştirmez, vokseli etkiler • FOV küçülürse >>voksel boyutu daha küçük >> rezolüsyon artar • FOV’un küçültülmesi >>görüntü alanında izlenen dokunun daha küçük olması >>görüntünün büyümesi >> odaklama (zoom)

25. GÖRÜNTÜLEME ÜNİTESİ • Rekonstrüktif Zoomlama >> • Büyük FOV değeri seçilen görüntü ve bilgisayar hafızasında dedektörden gelen bilgilerin geldiği biçimde durması gerekir • Görüntü üzerinde işaretlenerek belirlenen alanın yeniden değerlendirilmesi ile yeni görüntü oluşturulur. Kalite arttırılabilir • İnterpolatif Zoomlama >> • Hafızada görüntünün sayısal değerleri bulunduğunda yapılabilir • Görüntü alanındaki işaretlenin bölgedeki tüm pikseller genişletilir ve komşu aralıklar, komşu piksellerin aritmetik ortalamasına eşit yeni piksellerle doldurulur • Görüntü büyütülebilir ama detay kalitesi değişmez