#26-LA CHIMICA E GLI STRUMENTI SCIENTIFICI

Come già accennato nei post passati il tomografo computerizzato ha ampio utilizzo in ambito medico ma è anche utilizzato in ambiti industriali, in archeologia e anche in chimica in particolar modo per studiare le composizioni dei materiali; in particolar modo permette di analizzare come e dove il materiale presenti delle porosità o delle eventuali cricche tra gli strati di atomi che lo compongono. Detto questo ci soffermiamo di più sulla chimica che interessa direttamente il funzionamento del nostro strumento in particolar modo l’elemento fondamentale che permette il funzionamento: il tubo radiogeno.

schema di funzionamento di un tubo radiogeno

Il tubo radiogeno è una ampolla di vetro sotto vuoto, che contiene un catodo e un anodo ad alta tensione. Il catodo (polo negativo) è composto dal filamento riscaldatore formato in genere da leghe metalliche in rame (Cu) oppure altri metalli a basso numero atomico, e dal catodo vero e proprio collegato al circuito ad alta tensione. L'anodo (polo positivo) invece, situato al polo opposto dell'ampolla, è costituito da un disco di metallo pesante ovvero a elevato numero atomico, come ad esempio le leghe di tungsteno (W), molibdeno (Mo) o rodio (Rh). Il filamento del catodo viene riscaldato da una corrente e inizia a emettere elettroni per effetto termoionico; la nube elettronica intorno a esso viene accelerata dall'alta tensione, che proietta gli elettroni verso l'anodo dove colpiscono il disco metallico: nell'impatto gli elettroni incidenti strappano agli atomi che costituiscono l’anodo degli elettroni dei livelli energetici più interni il cui posto viene rimpiazzato dagli elettroni situati nei livelli energetici più esterni producendo cosi fotoni a elevata frequenza ovvero i raggi X e una grade quantità di energia trasformata in calore. Per sapere di più sui materiali che compongono anche le altri parti dello strumento rimando al post i materiali.

rappresentazione di emissione di raggi X attraverso la collisione elettronica

Riferimento fonti:

immagine 1:http://physicsopenlab.org/2017/10/24/generatore-raggi-x/

immagine2: http://www.fisica.unisa.it/antonio.dibartolomeo/Materiale%20didattico%20Medical%20Imaging/Dispense/Lezione-Radiologia%20diagnostica-1-colore.pdf

https://www.chimica-online.it/download/raggi-x.htm

https://it.wikipedia.org/wiki/Tubo_radiogeno#Funzionamento

 

#25-COSE PERSONALI

In questo post voglio raccontare qualcosa della mia vita e della mia “storia” attraverso tre oggetti che raccontano indirettamente le mie passioni e i miei interessi; in particolar modo riporterò tre oggetti che rappresentano tre differenti momenti di conoscenza.

Per il passato (memento) voglio raccontarvi di un oggetto carico di storia che incarna uno degli eventi più significativi e traumatici del Novecento ovvero la seconda guerra mondiale: questo oggetto è infatti un elmetto M33 italiano della seconda guerra mondiale con tipico mimetismo “verde mela” caratteristico degli elmetti utilizzati dal Regio Esercito in tale conflitto. Questo elmetto si trovava in nel solaio di casa mia da moltissimi anni e da bambino ero solito indossarlo con mio fratello e i miei amici di i infanzia, nei boschi della collina di Moncalieri, per giocare “a fare la guerra” ricreando, con una buona dose di fantasia, buffe e ludiche situazioni belliche con rami e legni e tutto ciò che nella nostra fantasia poteva esserci utile al gioco. È da questi episodi e da questo oggetto che ho maturato la passione per la storia della seconda guerra mondiale e in particolar modo la storia delle vicende italiane in tale conflitto e per tutta l’oggettistica che riguarda questo periodo storico.

Per il presente (utensile) voglio riportare un oggetto estremamente semplice e dalla storia secolare ovvero la matita a grafite per il disegno. È infatti grazie alla matita che, oltre a scrivere i moltissimi calcoli che lo studio al politecnico mi richiede, posso dare sfogo ad un'altra mia grande passione ovvero il disegno; la matita funge per me da “ponte” tra la mia mente, fantasia e il foglio e mi permette di tramutare le mie idee, nascoste dentro di me, in qualcosa di concreto e tangibile fungendo quindi da medium per eccellenza per la mia arte.

Come oggetto del futuro (feticcio) voglio riportare la tavoletta grafica digitale che potrebbe rappresentare il mio futuro in particolar modo il lavoro che mi piacerebbe svolgere dopo gli studi: il designer di auto. È grazie a tale tavoletta che si possono realizzare sketch e render delle auto disegnate ed è uno degli strumenti digitali più potenti nell’ambito della rappresentazione grafica e artistica.

 

#24-LE PAROLE NELLA STORIA

Attraverso uno strumento fornito da Google chiamato Ngram Viewer possiamo analizzare la ricorrenza di una parola negli anni nei testi pubblicati permettendo così di avere un’idea a grandi linee dell’interesse pubblico per quella parola, e quindi tutto ciò che essa riguarda. Proviamo quindi ad analizzare i termini x-ray e computed tomograpy ovvero da una parte uno degli elementi fisici fondamentali per l’esistenza e il funzionamento del tomografo computerizzato e dall’altra il processo che lo strumento compie ovvero la tomografia computerizzata.

Come si può notare la parola x ray “compare” per la prima volta in corrispondenza della sua scoperta, intorno ai primi anni del ‘900, e presenta un picco intorno agli anni ’20 del ‘900  ovvero gli anni delle prime sperimentazioni scientifiche e tecniche con i raggi x ( per esempio tubo di Crookes). In corrispondenza dell’ultimo conflitto mondiale la sua ricorrenza mostra un ragionevole decrescita per poi aumentare nuovamente intorno agli anni ’60 e ’80-’90 in corrispondenza della nascita anche delle prime tecniche radiologiche per la diagnostica. Tra gli anni ’70 e ’80 fa la sua comparsa la parola  "computed tomograpy" grazie alla nascita di un primo tomografo (1971) e dei suoi primi sviluppi raggiungendo un picco in corrispondenza degli anni ’90 corrispondenti alla nascita del tomografo computerizzato moderno. L’interesse per questa parola si è riacceso notevolmente negli ultimi anni 2000 grazie alle nuove sperimentazioni sui tomografi come ad esempio i tomografi combinati PET.

 

Qui notiamo invece come la parola "imaging" (diagnostica per immagini) sia in continua crescita dagli anni ’60 fino ai giorni nostri "sorpassando" di gran lunga “computed tomograpy” per il semplice fatto che che racchiude in sé tutte le tecniche di diagnostica per immagini come per esempio radiografia, risonanza magnetica, ecografia….

#23-LA NORMATIVA

In questo post mi sono dedicato a riportare alcune normative (standards) che riguardano il tomografo computerizzato che, come già affermato in tutti i precedenti post, trova il suo più ampio impiego in campo medico ma che ormai è ampiamente utilizzato anche in ambito industriale prevalentemente per analisi non distruttive di materiali e pezzi industriali. È proprio in questo ultimo campo ovvero quello industriale dove sono nate da pochi anni a questa parte diverse normative riguardanti il suo utilizzo qui di seguito riportate: ASTM-E1441-11, ASTM E1441 – 19, ASTME1695-95 (2013), ISO15708-1 (2002), ISO 15708-2 (2017); qui di seguito riporto una breve descrizione delle due normative più salienti.

• La normativa ASTM E1441 – 19 è una guida che intende soddisfare due esigenze generali per gli utenti di apparecchiature TC (tomografia computerizzata) industriali:

1.  la necessità di una guida tutorial che affronti i principi generali della TC a raggi X così come si applicano all'imaging industriale;
2. la necessità di un insieme coerente di definizioni dei parametri di prestazione CT, incluso il modo in cui questi parametri di prestazione si riferiscono alle specifiche del sistema CT.

• La normativa ISO 15708-1 fornisce un'introduzione tutorial alla teoria e all'uso della tomografia computerizzata. Inizia con una panoramica destinata al lettore interessato in possesso di un background tecnico generale. Le clausole successive e più tecniche descrivono le basi fisiche e matematiche della tecnologia CT, i requisiti hardware e software delle apparecchiature CT e le misure fondamentali delle prestazioni CT.

 

#22-UN MANUALE D'USO

Riporto qui di seguito un’indicativa procedura standard per eseguire un esame medico radiologico attraverso il tomografo computerizzato; per chiarimenti sulle parti e sulla struttura dello strumento rimando il lettore al post l'anatomia.

1.    Prima dell’esame tomografico è necessario che l’operatore vesta il paziente in modo tale che indossi indumenti privi di bottoni metallici, bottoni automatici, cerniere o altro metallo sopra l’area da acquisire e tolga al paziente qualsiasi gioiello indossi (non sono oggetti pericolosi ma possono bloccare le radiazioni e distorcere l’immagine).

2.  L’operatore sanitario si occupi di accendere il tomografo attraverso il pannello di comando posto sul gantry e di assicurare il collegamento tra il tomografo e la console per la rappresentazione grafica delle immagini-referto.

3.    Il paziente deve essere sdraiato supino sul lettino e, per ottenere immagini di qualità, è necessario che il paziente resti immobile per tutta la durata dell’esame; l’operatore sanitario faccia assumere al paziente la posizione per affrontare l’esame che include l'estensione delle braccia dietro la testa.

4.  Dopo che il paziente è pronto l’operatore si diriga con tutto lo staff medico in una stanza, contigua a quella dove si trova paziente e il tomografo, la quale ospita la console di comando dell'intera apparecchiatura.

5.   Attraverso il computer, direttamente collegato al tomografo e un opportuno software, deve essere indicato alla macchina la zona anatomica specifica del paziente da radiografare (encefalo, arcate dentarie, addome, torace, arti, articolazioni, etc.etc) e, dopo aver avvisato il paziente attraverso un alto parlante venga avviato dal computer il comando inizio (start) dell’esame.

6.  Il gantry si muoverà in corrispondenza della zona da radiografare e, a seconda dell’area esaminata e della modernità dello scanner, dopo pochi secondi o pochi alcuni minuti l’operatore insieme allo staff medico arresterà la macchina e di conseguenza l’emissione di raggi x; analizzerà sul monitor le immagini diagnostiche prodotte dal tomografo ed elaborate dal software grafico per poi stilare un referto medico.

#21-NEI FUMETTI

In questo post mi sono dedicato alla ricerca del tomografo all’interno della fumettistica mondiale e, dopo tanto cercare, sono giunto alla conclusione che la presenza del tomografo computerizzato all’interno dei fumetti è molto scarsa se non quasi nulla. Ciò è dovuto al fatto che lo strumento in esame è uno strumento prettamente medico ed è molto poca la letteratura fumettistica che tratta di medicina. Nonostante ciò è nato da pochi anni un progetto chiamato Graphic Medicine definito come un terreno sia di espressione che di applicazione del fumetto che interseca il linguaggio prettamente fumettistico con i temi e obiettivi della healthcare, ossia l’ambito della assistenza sanitaria. In questo filone narrativo è sicuramente più probabile imbattersi nella rappresentazione grafica del tomografo computerizzato. Cambiando totalmente tematica ci spostiamo nella letteratura fumettistica più tradizionale ovvero quella dei super eroi; in questo ambito è stato pubblicato nel 2020 un fumetto intitolato “X-Ray Robot” che tratta, attraverso la narrazione fantascientifica e super eroica dei sui protagonisti, anche di raggi-x che sono il cuore del funzionamento fisico dello strumento che sto studiando.

copertina di X-Ray Robot

Troviamo inoltre una gran quantità di vignette comiche di diversi disegnatori che trattano e riguardano in modo specifico il tomografo computerizzato; qui di seguito ne riporto alcune.

Riferimento fonti:

vignetta 2 e 3 https://www.cartoonstock.com/directory/c/ct_scans.asp

vignetta 1                       http://www.levenbook.com/spit/index.php?p=39&more=1&c=1&tb=1&pb=1

  

#20-Il MARCCHIO

Il tomografo non ha un logo uguale e uniforme a ogni apparecchio in uso ma, dal momento che sono molteplici le case costruttrici che producono tomografi computerizzati, il marchio presente sul relativo tomografo sarà quello della casa produttrice; di solito il marchio viene posto sul gantry che di per sé è il cuore dello strumento e la parte più visibile di esso. Riporto qua sotto due loghi delle maggiori case produttrici di tomografi computerizzati rimandando per maggiori informazioni il lettore al post i costruttori.

logo della General Electric Healtcare

logo della Philips Healtcare

Tomografo computerizzato prodotto dalla GE Healtcare, le frecce indicano i due marchi presenti sullo strumento.

Riferimento fonti :

immagine 1: https://www.gehealthcare.it/

immagine 2: https://it.wikipedia.org/wiki/Philips

immagine 3: https://favpng.com/png_view/general-electric-cf6-computed-tomography-health-care-ge-healthcare-magnetic-resonance-imaging-png/f109wf62

#19-L' ABBECEDARIO

• A: anatomia umana
• B: bobine trasmissione campi elettromagnetici
• C: computer 
• D: detettori  
• E: emissione
• F: fibra di carbonio
• G: gantry  
• H: Hounsfield Newbold Godfrey, inventore dello strumento
• I:  imaging, diagnosi per immagini
• L: lettino porta-paziente
• M: medicina
• N: neoplasia
• O: ospedale
• P: Philips Healtcare
• Q: quadro clinico
• R: raggi x
• S: strato, sezione, τόμος strato/sezione in greco
• T: tubo radiogeno
• U: ultrasuoni
• V: ventilatore
• Z: Zeiss,casa costruttrice tomografi computerizzati

 

#18-IL FRANCOBOLLO

Riporto in questo post dei francobolli che riguardano il tomografo computerizzato in particolar modo il primo è un francobollo inglese del 1994 dove viene raffigurata una tomografia di un torace e commemorata la scoperta scientifica del tomografo computerizzato moderno; il secondo è un francobollo della Malaysia (datato 1995) che celebra il centenario della scoperta dei raggi X. Quest'ultimo è posto a confronto con un francobollo inglese raffigurante la risonanza magnetica. Sia la TC che la risonanza magnetica sono infatti spesso richieste nei pazienti con disordini neurologici. La risonanza magnetica ha il vantaggio rispetto alla TAC che non  utilizza alcuna radiazione e il morbido dei tessuti è meglio rappresentato mentre la scansione TC offre una vista migliore per le strutture ossee; le due tecniche si completano l'un l'altra.

Royal Mail Special Stamps  Medical Discoveries Computed Tomography

A sinistra: Malaysia ( 1995 SG568) Centenary of discovery of X-rays by Wilhelm Conrad Roentgen; a destra: UK, MRI scan

 

immagine 1: https://www.pinterest.it/pin/367324913359387959/

immagine 2 : http://www.mrcophth.com/ophthalmologyonstamps/neuroophthalmology/p.html

#17-I BREVETTI

il tomografo essendo uno strumento particolarmente articolato è stato soggetto nel corso degli anni a centinaia di modifiche e variazioni e di conseguenza i brevetti che riguardano lo strumento sono tantissimi. Il funzionamento del tomografo infatti fa si che lo strumento non sia solamente utilizzato in ambito medico ma anche in ambito industriale, archeologico o per ad esempio come strumento per analizzare i bagagli per la sicurezza in aeroporto; ciò comporta che in ogni differente ambito in cui lo strumento viene utilizzato siano state apportate varie modifiche al principio base di funzionamento del tomografo computerizzato. Detto questo la mia ricerca si è focalizzata sul riportare qua di seguito i più significativi brevetti che hanno portato alla costruzione del tomografo computerizzato a noi più conosciuto ovvero quello impiegato in ambito medico e quindi quello fin ora studiato e analizzato.

• Rilasciato il 21 dicembre 1976 negli Stati Uniti  il brevetto numero US3999073 a favore di Godfrey Newbold Hounsfield descrive quello che possiamo definire l’antenato del moderno tomografo computerizzato; viene infatti cosi descritto: l'apparecchio contiene una sorgente di radiazioni X e dispositivi rilevatori montati uno di fronte all'altro attraverso un'apertura per il corpo, la sorgente è predisposta per proiettare detta radiazione in un piano verso i dispositivi rilevatori. I dispositivi sorgente e rivelatore sono ruotati attorno ad un asse passante attraverso detta apertura.
• Il 6 febbraio 1991 viene depositato e il 30 marzo 2002 pubblicato il brevetto JP3279617B2 di quello che definiamo come tomografo computerizzato in favore del giapponese エケルト ルードルフ che descrive tale strumento come lo conosciamo ora ovvero con la presenza di un tubo a raggi x rotante attorno al volume da analizzare e da dei detettori che ricevono l’impressione dei raggi X e la trasmettono al computer per la rappresentazione digitale (per maggiori dettagli invito a confrontare i post precedenti).
• Il 7 ottobre 2003 viene pubblicato un brevetto negli Stati Uniti dal numero US6631284B2 a favore di Ronald Nutt e David W. Townsend che descrive un tomografo computerizzato che combina raggi X e PET ovvero emissione di positroni. Un tomografo combinato PET e TC a raggi X acquisisce immagini TC e PET in sequenza in un unico dispositivo e include una TC a raggi X e due impianti di rilevatori PET montati su un singolo supporto all'interno dello stesso gantry  per acquisire un set completo di dati di proiezione per entrambe le modalità di imaging.

#16-ANATOMIE

Per comprendere meglio la struttura del tomografo e il suo funzionamento riporto qua sotto una "vista esplosa" dello strumento, una sua anatomia e una sua semplificazione schematica.

Vista esplosa:

1. tubo radiogeno
2. ventilatore
3. pannello dei comandi per l'operatore
4. monitor 
5. lettino porta-paziente
6. gantry
7. generatore
8. detettori
9. bobine per la trasmissione campi elettromagnetici
10. impianto di raffreddamento
11. anello di tungsteno per la trasmissione del segnale

vista esplosa: https://www.behance.net/gallery/51079233/3D-Infographics-and-Technical-Illustrations

Anatomie:

Qui sotto riporto una sezione del gantry (cuore del ct scanner, figura 1) e la sua semplificazione schematica (figura 2) che mostra il tubo radiogeno, indicato nella figura della sezione con la lettera T, un filtro e un collimatore che permettono a raggi x di raggiungere la zona programmata e l'apparato di detettori che, nella figura della  sezione è indicato con la lettera D. Nella figura della sezione sono indicati con R l'intero complesso gantry, con X l'ipotetica traiettoria dei raggi X e, tra l'apparato dei detettori e il tubo a raggi X (tubo radiogeno) sono visibili a sinistra il gruppo generatore (lettera A) e a destra il ventilatore per il ricircolo dell'aria (lettera E).

figura 1

figura 2

figura 1: https://en.wikipedia.org/wiki/Operation_of_computed_tomography#/media/File:Ct-internals.jpg

figura 2: https://www.radiologycafe.com/radiology-trainees/frcr-physics-notes/ct-equipment

#15-I NUMERI

Dal momento che il tomografo è uno strumento estremamente complesso e presenta diverse varianti, quando ci apprestiamo ad analizzarlo, ci imbattiamo in una grande quantità di dati numerici; viene infatti costruito da da diverse aziende cosicché i numeri che lo caratterizzano possono essere relativamente variabili. Premesso questo, i valori principali di un tomografo non si discostano molto da quelli sotto riportati; analizziamo quindi i numeri dello strumento e delle sue parti:

Gantry: Apertura di diametro non inferiore a 70 cm; Inclinabilità non inferiore a 25°.

Lettino porta-paziente: Altezza lettino non superiore a 450 mm; ampiezza longitudinale non inferiore a 150 cm; peso massimo sostenibile non inferiore a 200 Kg.

Generatore e tubo radiogeno: generatore di alta tensione ad emissione continua montato direttamente nel gantry con potenza utile non inferiore a 50 kW; tensione massima selezionabile in regime di funzionamento clinico non inferiore a 140 kV; corrente massima non inferiore a 340 mA.

Scansione e acquisizione: Tempo minimo di scansione su angolo di 360° pari o inferiore a 0,8 s; possibilità di scansioni per almeno 60 secondi continui; spessore minimo di strato non superiore a 0,6 mm; numero si strati acquisiti in una singola rotazione di 360° non inferiore a 16.

Oltre ai valori riguardanti prettamente lo strumento secondo un più recente censimento (2018) del numero di tomografi in Italia ha rilevato che per ogni 1 000 000 di abitanti sono presenti 10 tomografi per cure ambulatoriali; 25 sono presenti in ospedale e quindi in totale, sempre ogni 1000000, sono presenti 35 tomografi. Il record di numero di tomografi per abitante è detenuto dal Giappone con 111 tomografi ogni 1000000 abitanti, subito seguito dall’Australia con 90 tomografi ogni 1 000 000 abitanti.

Riferimento fonti:

https://www.arnascivico.it/attachments/article/4209/Caratteristiche%20tecniche%20apparecchiatura%20TAC%20da%2016%20strati.doc

http://www.policlinico.pa.it/portal/pdf/bandi/scheda_tecnica_tomografo_por.pdf

https://data.oecd.org/healtheqt/computed-tomography-ct-scanners.htm

https://www.statista.com/statistics/266539/distribution-of-equipment-for-computer-tomography/

 

 

#14-LA TASSONOMIA

Riporto qua sotto un albero tassonomico da me ricostruito della diagnostica per immagini dove è presente il tomografo computerizzato come strumento di imaging ( diagnosi attraverso immagini).

Riferimento fonti:

http://www.ingbiomedica.unina.it/studenti/ing_bioS/mat_did/BA_FP_DIR/A_Introduzione2009.pdf

https://amslaurea.unibo.it/1637/1/andrea_zoli_tesi.pdf

#13-LA PUBBLICITA'

La pubblicità che riguarda lo strumento non consiste nella tradizionale pubblicità che la casa costruttrice rivolge direttamente al suo pubblico acquirente bensì, trattandosi di uno strumento medico, le uniche pubblicità che riguardano i ct scanner (computed tomography scanner) sono adottate da centri diagnostici o radiologici privati che pubblicizzano il loro scanner e le sue qualità. Un tomografo computerizzato che permette al paziente di assorbire il minor numero di radiazioni (raggi X) viene infatti caldamente pubblicizzato dagli studi medici che lo posseggono; qui sotto riporto un annuncio pubblicitario di uno studio radiologico privato americano

Un'altra tipologia di pubblicità che riguarda il tomografo computerizzato è quella adottata dalle case costruttrici rivolta in questo caso agli studi diagnostici e agli ospedali che mette in luce i punti di forza del loro strumento.  In questo caso sotto riportato dove una delle maggiori case costruttrice del tomografo (per saperne di più rimando al post i costruttori) la Philips  popone un suo tomografo di ultima generazione.

immagine 1:

https://www.lakeimaging.com.au/page/for-patients/view-all-services/computed-tomography-ct/

immagine 2:

https://www.designcrowd.com/design/3263735

#12-NEL CINEMA

Il tomografo compare diverse volte nelle scene di svariate serie tv di grande successo che trattano l’argomento della medicina; queste serie cinematografiche sono note come fiction mediche ovvero narrazioni di storie a sfondo medico o comunque ambientate in contesti medici in particolar modo ospedali e centri diagnostici. Il tomografo essendo uno strumento di recente invenzione e di fondamentale importanza per l’analisi diagnostica di diverse patologie compare nella celeberrima serie tv Grey's Anatomy,  (serie televisiva statunitense trasmessa dal 2005 da ABC incentrata sulla vita della dottoressa Meredith Grey), nella serie tv Dr. House (serie televisiva statunitense ideata da David Shore e Paul Attanasio, trasmessa da Fox dal 16 novembre 2004 al 21 maggio 2012) e nella serie tv Scrubs (serie televisiva statunitense, ideata da Bill Lawrence e prodotta dal 2001 al 2010).

Qui sotto indico due link dove compare il tomografo computerizzato nella serie tv Scrubs.

https://www.youtube.com/watch?v=Y6N6EJ3IQuI&feature=youtu.be

https://www.youtube.com/watch?v=pJjSVmbtXB0&feature=youtu.be

  

#11-I COSTRUTTORI

Le case costruttrici del tomografo computerizzato sono molteplici e sono prevalentemente grandi industrie multinazionali di strumenti elettrotecnici ed elettronici; queste sono le principali case costruttrici:

General Electric Medical System: GE Heltcare è un conglomerato multinazionale, facente parte della multinazionale statunitense General Electric, che a partire dal 2017, produce e distribuisce nel settore dell'imaging medicale, sistemi di diagnostica e monitoraggio paziente, soluzioni per l'anestesia, la ginecologia, così come altre tecnologie di produzione biofarmaceutica.

Philips Healtcare: fa parte del un'azienda multinazionale olandese Pihilps (fondata nel 1891 ad Eindhoven e con sede legale ad Amsterdam) e si occupa della produzione di strumenti e impianti per la diagnostica per immagini.

Canon Medical System: azienda specializzata nella produzione di scanner per diagnostica per immagini (TAC scanner ovvero tomografi computerizzati) facente parte della Canon Inc. multinazionale giapponese con sede a Tokyo in Giappone specializzata in prodotti ottici, di imaging e industriali, come obiettivi, fotocamere, apparecchiature mediche, scanner e stampanti.

Riferimento fonti:

https://en.wikipedia.org/wiki/GE_Healthcare

https://www.gehealthcare.it/about/about-ge-healthcare-systems

https://it.wikipedia.org/wiki/Philips_Medizin_Systeme

https://www.philips.it/healthcare/medical-specialties/radiology

https://eu.medical.canon/product-solutions/computed-tomography/

#10-I LIBRI

I libri trattanti la tomografia computerizzata (computed tomography) sono molteplici e vari spaziano infatti da libri universitari a manuali tecnici per l’utilizzo e la comprensione dello strumento; qua sotto sono elencati alcuni tra i principali libri riguardanti il tomografo e la TAC.

Bibliografia (bibliography):

• Antonino Lentini, Rita Golfieri, Diagnostica per immagini vol. 1 e 2: Tomografia computerizzata risonanza magnetica: Piccin-Nuova Libraria, 2012
• L. Faggioni, F. Paolicchi, E. Neri, Elementi di tomografia computerizzata: Springer Verlag, 2010.
• Golfieri Rita; Trenti Rossella; Maccione Antonio Giovanni: Manuale di TC per TSRM: Poletto, 2019
• Euclid Seeram: Computed Tomography, Physical Principles, Clinical Applications, and Quality Control: 2015
• G. Marchal, J. J. Vogl, J. P. Heiken: Multidetector-row computed tomography. Scanning and contrast protocols: Springer Verlag, 2006 

#09-GLI INVENTORI

Le tecniche tomografiche erano già state utilizzate dagli anni trenta del novecento, ma fu Sir GodfreyHounsfield a cavallo tra gli anni ‘60 e ’70 il primo a combinare una macchina a raggi X ed un computer. Nel 1975 fu costruito il primo tomografo per tutto il corpo. Come appena detto nel 1930 il radiologo italiano AlessandroVallebona propose una tecnica per rappresentare un solo strato del corpo sulla pellicola radiografica, la stratigrafia. La stratigrafia ha rappresentato fino alla metà degli anni ottanta uno dei pilastri della diagnostica radiologica ma con l'avvento del computer è stata progressivamente soppiantata. La metodica circolare alla base della tomografia assiale computerizzata fu inizialmente concepita, nel 1967, dall'ingegnere inglese Sir Godfrey Hounsfield che realizzò la prima apparecchiatura TAC insieme al fisico sudafricano Allan Cormack presso il Central Research Laboratories della EMI a Hayes nel Regno Unito. Tali ricerche valsero ai due scienziati il premio Nobel per la medicina nel 1979 con la motivazione "the development of computer assisted tomography”. La prima Tomografia Assiale Computerizzata cerebrale di un paziente fu eseguita il primo ottobre 1971. Essa fu eseguita presso l’Atkinson Morley Hospital di Wimbledon, a Londra, il tomografo in questione era stato costruito da Godfrey Hounsfield quello stesso anno.

Riferimento fonti:

il primo tomografo: EMI brain scanner del 1971(storiadellamerdicina)

http://www.storiadellamedicina.net/nascita-della-tomografia-assiale-computerizzata/

https://it.wikipedia.org/wiki/Tomografia_computerizzata#Storia

#08-I MATERIALI

Il tomografo è uno strumento estremamente complicato e di conseguenza un’ampia varietà di materiali, come acciaio, vetro e plastica , viene utilizzata per costruire i suoi componenti. Alcuni dei materiali compositi più specializzati possono essere trovati nel lettino del paziente (patient couch), nei detettori e nel tubo a raggi X. Il lettino paziente è tipicamente realizzato in fibra di carbonio (carbon fiber) per evitare che interferisca con la trasmissione del fascio di raggi X. La serie di detettori dei tomografi più moderni utilizza piastre di tungsteno, un substrato ceramico e gas xeno. Il tungsteno viene anche utilizzato per costruire il catodo e il fascio di elettroni bersaglio del tubo a raggi X. Altri materiali trovati nel tubo sono Pyrex (vetro per alte temperature), leghe di vetro, rame e tungsteno. In molte parti del sistema tomografo (scanner CAT) è possibile trovare piombo, che riduce la quantità di radiazioni in eccesso. Un tipo di detettore è il rivelatore pieno di gas ideale. Ciò si ottiene posizionando strisce di tungsteno da 1 mm l'una dall'altra attorno a un grande telaio metallico. Un substrato in ceramica mantiene le strisce in posizione. L'intero gruppo è sigillato ermeticamente e riempito a pressione con un gas inerte come lo xeno. Ciascuna delle minuscole camere formate dagli spazi tra le piastre di tungsteno costituisce un rilevatore individuale. Per creare la grande quantità di tensione necessaria per produrre i raggi X, viene utilizzato un autotrasformatore. Questo dispositivo di alimentazione è realizzato avvolgendo un filo, normalmente di rame, attorno a un nucleo. Le prese elettriche sono realizzate in vari punti lungo la bobina e collegate alla fonte di alimentazione principale.

interno tomografo; hight3ech

Riferimento fonti:

http://www.madehow.com/Volume-3/CAT-Scanner.html#:~:text=A%20wide%20variety%20of%20materials,and%20the%20x%2Dray%20tube.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3994717/

#07-IL MITO

Come già precedentemente descritto il tomografo è uno strumento che permette di riprodurre un’anatomia di un corpo umano o di un oggetto inanimato attraverso delle immagini di sezioni del corpo studiato. Questa analisi permette idealmente di “entrare” nel corpo umano attraverso la sua scomposizione in molte sezioni stratificate e permette quindi di analizzare patologie attraverso delle immagini. Partendo quindi dall’idea di poter “entrare” all’interno del corpo umano e studiarlo dall’interno possiamo considerare il film Viaggio allucinante (Fantastic Voyage) del 1966 diretto da Richard Fleischerche la cui trama può essere assimilabile alla narrazione di un “mito” moderno paragonabile alla tipologia di miti raccolti nell’opera Miti d'oggi di Roland Barthes.

Gli Stati Uniti e l'Unione Sovietica hanno sviluppato contemporaneamente una tecnologia che permette di ridurre le dimensioni di qualunque oggetto materiale a dimensioni anche microscopiche ma per una durata limitata di 60 minuti. Uno scienziato di nome Jan Benes, operante oltre la cortina di ferro, ha scoperto come estendere illimitatamente la persistenza del processo. Con l'aiuto della CIA, Benes riesce a fuggire in Occidente ma rimane gravemente ferito in un attentato. Ridotto in stato di coma da un embolo cerebrale, viene sottoposto ad un intervento chirurgico. Per eseguire l'intervento un gruppo di scienziati ed esperti entrano in un sottomarino che viene miniaturizzato alle dimensioni di una cellula ed iniettato nell'arteria carotide nel corpo di Benes. Durante la missione si presentano diversi contrattempi. Una fistola tra carotide e giugulare costringe il sottomarino ad un imprevisto passaggio per una valvola cardiaca e quindi ad una risalita per gli alveoli polmonari, dove avviene un rifornimento di ossigeno, fino ad una sosta nell'orecchio interno, durante il quale il laboratorio deve rimanere in assoluto silenzio per evitare scosse pericolose all'equipaggio miniaturizzato. Ad un tratto il laser viene trovato danneggiato ed è necessario mettere fuori uso la radio per utilizzarvi dei componenti per la riparazione. Giunti alla base del cervello, nei pressi dell'embolo, i membri scendono dal sottomarino e incominciando ad operare. Il sottomarino viene aggredito da una cellula fagocitica e uno scienziato trae in salvo il capitano ma un membro dell’equipaggio, imprigionato tra i rottami, viene fagocitato. I superstiti fuggono attraverso un nervo ottico. L'équipe medica per mezzo di una grossa lente individua la squadra a ridosso di una ghiandola lacrimale e la preleva con un vetrino. Oramai in salvo, i singolari esploratori si vedono ritornare rapidamente alle dimensioni originali. 

06#-IL SIMBOLO

Immagini di design stilizzanti e semplificanti lo strumento tomografo e il suo funzionamento: chiaramente individuabile il gantry ovvero la struttura pricipale dello strumento (struttura a corona circolare) dove sono presenti sia il tubo radiogeno che i detettori e il lettino dove, come suggerisce l’iconografia sottostante, si sdraia il paziente per essere esaminato dallo strumento. 

https://www.vectorstock.com/royalty-free-vector/tomography-icon-flat-design-vector-6910789

https://thenounproject.com/term/tomography/258080/

#05-IL PRINCIPIO FISICO-PARTE 2

Come precedentemente descritto nel post precedente il fascio di raggi X attraversando un oggetto verrà attenuato maggiormente quando attraverserà materiali ad alto numero atomico diminuendo così di energia viceversa, se attraverserà un materiale a bassa densità percorrerà uno spessore più piccolo conservando così un'energia più alta. Questo è il motivo per cui nelle radiografie analogiche gli oggetti a densità maggiore appaiono chiari (massima attenuazione dei raggi X) e gli oggetti a densità minore appaiono più scuri (minima attenuazione). Il principio iniziale su cui si basa la ricostruzione tomografica è che acquisendo tante proiezioni radiografiche dello stesso oggetto ad angolazioni diverse è possibile ricostruire l'oggetto nelle due dimensioni. Per ottenere la terza dimensione si utilizzano complessi algoritmi matematici che elaborano i pixel delle successive scansioni.

Riferimento fonti: fonti analoghe al post #05-il principio fisico parte 1

#05-IL PRINCIPIO FISICO-PARTE 1

Il tomografo, come già affermato nel post il glossario, trova il suo scopo nel produrre immagini radiografiche del corpo umano analizzandolo “a strati” e a 360°. Di conseguenza il principio fisico su cui si basa il funzionamento dello strumento è la radiografia ovvero la tecnica che consente di ottenere immagini del contenuto di un solido (nel nostro caso del corpo umano) mediante impressione di un elemento sensibile (nel nostro caso i detettori) da parte di radiazioni ionizzanti quali i raggi X. Il meccanismo di formazione dell’immagine è legato al differente assorbimento delle radiazioni nel corpo in esame, infatti, la legge dell'assorbimento dei raggi X afferma che: dato un fascio di raggi X di una certa intensità iniziale I₀, esso venga attenuato in intensità I(t) in misura esponenzialmente decrescente al coefficiente di attenuazione di massa μ e al cammino percorso nel mezzo t. Il coefficiente di attenuazione di massa dipende dalla densità del materiale ρ attraversato e dall'energia E del fascio di raggi X.

il modello matematico è il seguente: I(t)=I₀e^{- μt}

riferimenti fonti:

https://people.unica.it/pau/files/2015/05/lucidi-raggiX.pdf

https://it.wikipedia.org/wiki/Tomografia_computerizzata#Metodica

 

#04-LA SCIENZA

 L’utilizzo peculiare del tomografo e quindi della tomografia computerizzata (computed tomography) è nel campo della medicina. In ambito medico la TAC viene utilizzata per lo studio dell’intero corpo del paziente (arti, torace, encefalo) e l’analisi varia in base alle differenti situazione cliniche.

La storia della medicina ha origini millenarie, infatti, la cura del corpo, intesa con accezione terapeutica, si è sviluppata ed evoluta con l’uomo; in origine era impostata sull’istinto ma nel corso dei secoli è diventata oggetto di studi e analisi, finalizzati  ad individuare le cause delle malattie .La prima forma di scienza medica risale al V secolo a.C. ed è legata alla figura di Ippocrate di Coo, il medico greco che ha dato il nome al giuramento pronunciato oggi dai futuri medici. La medicina greca si allontana da credenze religiose e pratiche magiche e si avvia verso una metodologia più razionale ed empirica. I primi ospedali, così come le prime cure ginecologiche, hanno avuto origine nell’Antica Roma; un’altra figura che ha dominato il campo della medicina è stata quella di Galeno (vissuto a cavallo tra il II e III d.C.) e alla sua attività di studio è legata la nascita delle specializzazioni. Con il passare dei secoli l’ampliamento/approfondimento delle conoscenze scientifiche, la scoperta del potere terapeutico-farmacologico di alcune sostanze naturali e il perfezionamento della chirurgia hanno portato a rimodellare il concetto di medicina. Studi, ricerche e nuove scoperte hanno condotto la scienza medica, un tempo unitaria, a scindersi in vari settori scientifici-disciplinari, ognuno dei quali afferenti a diverse specializzazioni e ambiti di applicazione. Oggi si parla di medicina olistica, medicina preventiva, medicina sportiva, medicina del lavoro, medicina legale …
Anche se ogni branca medica segue protocolli e approcci peculiari, le varie specializzazioni si completano a vicenda, attraverso l’integrazione, in fase operativa, di tecniche e terapie comuni.

riferimenti fonti:

https://napoli.unicusano.it/studiare-a-napoli/storia-della-medicina/

https://www.informagiovani-italia.com/breve_storia_della_medicina.htm

#03-IL GLOSSARIO

Per descrivere brevemente lo strumento partiamo analizzando i termini ad esso associati. Tomografia: immagine analitica che riproduce uno strato corporeo. Computerizzata: si avvale di computer per il procedimento di acquisizione e ricostruzione delle immagini. Nell’immagine TC, ovvero l’immagine prodotta dal tomografo, è rappresentata una sottile sezione trasversale del corpo ottenuta mediante la rotazione attorno ad esso di un fascio di raggi X. L'emettitore del fascio di raggi X (tubo radiogeno) ruota attorno al paziente ed il rivelatore (detettore), al lato opposto, raccoglie l'immagine di una sezione del paziente. Le sequenze di immagini, assieme alle informazioni dell'angolo di ripresa, sono elaborate da un computer con un software di rendering tridimensionale per produrre immagini tomografiche di qualsiasi piano spaziale .

immagine 1: schema fascio raggi X e detettori 

immagine 2: computer con immagini tomografiche sul monitor.

I raggi X sono radiazioni di natura elettromagnetica con lunghezza d'onda compresa tra 10-8-10-11 m circa.

Il tubo radiogeno o tubo a raggi X è una tipologia di tubo a vuoto destinata alla produzione di raggi X. La tensione di lavoro è estremamente elevata, da 20.000 a 150.000 Volt e genera radiazione X.

I detettori si trovano in posizione contrapposta al tubo radiogeno. I detettori sono in grado di trasformare le radiazioni X in energia elettrica, che può essere facilmente quantizzata e quindi trasformata in informazioni processabili al computer.

Il Computer è un apparecchio elettronico in grado di svolgere operazioni matematiche e logiche e di memorizzare informazioni a una velocità e in una quantità superiori a quelle di cui è comunemente capace il cervello umano;

Un software di rendering è un software che interpreta delle informazioni in ingresso codificate secondo uno specifico formato e le elabora creandone una rappresentazione grafica.

 Riferimento fonti:

università studi di Napoli

http://www.etsrm.it/doc_rubriche/143-014-TC%20tesina.pdf

http://unina.stidue.net/Diagnostica%20e%20Radioterapia/TC%20generazioni%20e%20principi%20di%20tecnica.pdf

Dizionario lingua italiana Zanichelli