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Técnicas avançadas de aquisição e pós-processamento das imagens em angiotomografia

Autores: Drs. Iugiro Roberto Kuroki1 e Izabela Maria Hime Coreixas2
1 – Diretor da BMK Laboratório de Imagem. Membro do Colégio Brasileiro de Radiologia; Médico Radiologista da CDPI – Centro Médico Barrashopping (Rio de Janeiro – RJ).
2 – Médica Radiologista Coordenadora do Setor de Tomografia Computadorizada Unidade Nova América da CDPI. Membro do Colégio Brasileiro de Radiologia; Médica Radiologista da BMK Laboratório de Imagem.
Trabalho realizado no Serviço do BMK Laboratório de Imagem (RJ) e Clínica de Diagnósticos por Imagem (CDPI).

A angiotomografia representa uma das mais importantes modalidades de diagnóstico e acompanhamento das patologias vasculares e a sua performance se deve às resoluções espacial e temporal, associadas à atenuação característica do lúmen vascular obtida pela administração do meio de contraste venoso. O conceito de intervenção arterial ideal no território infrainguinal consiste em ser minimamente invasiva, não implantar stent metálico na superfície arterial e promover perviedade duradoura. Nesse sentido, o uso dos balões farmacológicos parece promissor.

Aquisição das imagens
Testemunhamos o enorme desenvolvimento tecnológico deste método desde a introdução da aquisição helicoidal, no final da década de 1980, que consiste na aquisição contínua dos dados através do giro unidirecional do sistema tubo-detectores durante a movimentação da mesa de exame. Este modo de aquisição reduziu drasticamente a duração do exame e melhorou a resolução das imagens por utilizar corte mais finos. No final da década de 90, foram lançados os equipamentos com múltiplos detectores, melhorando ainda mais as resoluções espacial e temporal. Ao longo da década de 2000, os equipamentos receberam incremento no número de detectores e melhorias significativas no tubo de raios X, na tecnologia dos detectores e nos sistemas de transmissão, processamento e armazenamento de dados (tabela 01).

 
Tabela 01. Evolução dos parâmetros técnicos em tomografia computadorizada nos últimos 20 anos.

Hoje, temos a possibilidade de estudar o corpo todo em uma única aquisição, sem perda da qualidade de imagem (fig. 01), possibilitando a avaliação de pacientes com doença multiarterial como ocorre na doença aterosclerótica ou arterite de Takayasu.

Figura 01. Não há comprometimento da resolução espacial ou temporal, mesmo em aquisições do corpo todo, permitindo o estudo detalhado de pequenas estruturas. A e B) Angiotomografia do tórax, abdome, pelve e membros inferiores com pequena dose de meio de contraste (60 ml), utilizando a técnica da perseguição. C,D,E e F) Estudo detalhado das artérias viscerais sem a necessidade de novas aquisições demonstradas em MIP e VRT.

Além da melhoria da resolução temporal obtida pelo aumento da velocidade de rotação do sistema tubo-detectores, estes equipamentos permitem sincronizar a captura das imagens com o traçado eletrocardiográfico, viabilizando a angiotomografia das artérias coronárias. A sincronização das imagens com a fase de maior quietude do coração elimina os artefatos gerados pelos batimentos cardíacos e permite a avaliação das doenças arteriais coronarianas de forma não invasiva (fig.02).

Figura 02. Angiotomografia das artérias coronárias realizada em um único disparo, resolução temporal de 137 ms, 40 ml de contraste e dose radiação de 1,3 mSv.

Novos algoritmos de processamento dos dados brutos, chamados de reconstrução interativa, vêm substituindo o antigo “filtered back projection”, gerando imagens de boa qualidade com baixa dose de radiação, cerca de 30% a 40% menores que o método precedente. Outros recursos já existentes podem ser associados ao algoritmo de reconstrução para otimização da dose de radiação, alinhado com o princípio ALARA, tais como modulação da corrente do tubo no eixo Z e baixa voltagem. A modulação da corrente do tubo de RX, medida em miliampere por segundo (mAs), ocorre em tempo real durante a realização do exame, entregando a quantidade de radiação necessária para manter a qualidade da imagem em nível preestabelecido pelo operador (nível de ruído) (fig.03). A utilização de baixa voltagem apresenta dois benefícios imediatos em angiotomografia: a redução da dose de radiação e o aumento dos coeficientes de atenuação dos vasos com contraste iodado. Este fenômeno ocorre pela interação do fóton de RX, com menor energia, com a camada K do átomo de iodo, através do efeito fotoelétrico, efeito este não observado em outros elementos de menor peso atômico (fig.04).

Figura 03. A associação de reconstrução interativa à modulação da corrente no tubo de RX, que entrega a quantidade necessária de radiação para cada segmento do corpo, garante a qualidade da imagem com baixa dose de radiação.
Figura 04. Angiotomografia das artéria renais com 20 ml de contraste venoso. A) Artéria renal principal direita de calibre normal. Notam-se obstrução de uma artéria acessória para a face anterior do rim direito e estenose crítica da artéria renal esquerda. B e C) A avaliação da cortical renal mostra a ausência de impregnação do contraste no terço médio à direita. D) A reconstrução tridimensional mostra a área de hipoperfusão na face anterior do terço médio do rim direito. A análise volumétrica mostra que o rim esquerdo é 30% menor que o direito.

Um dos segredos para realização de uma boa angiotomografia reside na administração adequada do meio de contraste venoso, material que promove atenuação do feixe de raios X, diferenciando as estruturas vasculares dos demais tecidos. A administração do meio de contraste tem como objetivo a obtenção de uma opacificação homogênea, com boa densidade e duração suficiente das estruturas vasculares. A redução da dose de contraste é possível e desejável, minimizando os efeitos deletérios de volume dependente deste material. O volume de meio de contraste necessário é proporcional à duração da administração e ao fluxo, sendo este dependente do biótipo do paciente. A duração da injeção é subordinada a fatores como a região anatômica estudada, que define a direção do fluxo sanguíneo, a velocidade deste fluxo e a velocidade de aquisição das imagens. As condições ideais para redução da dose de contraste são encontradas no estudo das carótidas e artérias renais, que mostram fluxo unidirecional e de alta velocidade (Fig. 04). Neste cenário, podemos obter a máxima redução de dose de contraste com equipamentos “rápidos”. Novas técnicas e recursos tecnológicos possibilitam redução da dose de contraste em regiões anatômicas com fluxo lento ou variável. A técnica de perseguição do meio de contraste associada com a velocidade de deslocamento variável da mesa possibilita redução drástica da dose de meio de contraste em estudos de aorta e membros inferiores. Esta técnica preconiza a sincronização do deslocamento do equipamento com trânsito da coluna de contraste no interior dos vasos. Quanto maior a precisão da sincronização menor a necessidade de contraste, já que o comprimento da coluna de contraste é proporcional à duração da injeção. Equipamentos com velocidade de deslocamento da mesa ajustável melhoram a sincronização (fig.05).

Figura 05. Regiões anatômicas com fluxo unidirecional permitem a utilização da técnica de perseguição com pequena dose de contraste, sincronizando a velocidade de deslocamento da mesa (box verde) com o fluxo do meio de contraste (área amarela). Os equipamento que possuem deslocamento variável da mesa facilitam a sincronização. A faixa vermelha sobre as pernas representa menor velocidade de deslocamento da mesa.

O esforço investido na redução da dose de radiação é recompensado pela possibilidade de introduzir novas técnicas de aquisição de imagens, como a da subtração e a aquisição dinâmica.
A técnica da subtração consiste em subtrair os valores de atenuação dos voxels no volume obtido após a administração do meio de contraste pela atenuação dos voxels correspondentes no volume sem contraste. O resultado desta operação é basicamente o contraste intravascular, sem calcificações ou estruturas ósseas. Estas estruturas subtraídas podem ser demonstradas de forma estratégica, com transparência ou cores distintas, fornecendo reparos anatômicos, sem obscurecer o alvo. A subtração do osso é de grande valor na avaliação de aneurismas do joelho anterior do sifão carotídeo onde as técnicas de pós-processamento das imagens não são muito precisas na subtração do osso de fina espessura e baixa densidade (fig.06). As extensas calcificações parietais nas artérias dos membros inferiores dificultam ou impossibilitam a análise da luz remanescente. A subtração assume um papel relevante nestes casos (fig.07). A técnica de subtração parênquima pulmonar demonstra a distribuição do iodo nos pulmões, comparável à perfusão demonstrada pelos radiotraçadores, denominada de mapa de iodo (fig.08). Este recurso é auxiliar na análise de tromboembolismo pulmonar agudo ou crônico, melhorando a sensibilidade na detecção de êmbolos subsegmentares e a avaliação dos defeitos irreversíveis em casos subagudos e crônicos.

Figura 06. Aneurisma do joelho anterior do sifão carotídeo. A técnica de subtração permite a avaliação mais simples e precisa, eliminando a superposição da estrutura ósseas. A e B) Reconstruções tridimensionais onde a estrutura óssea obscurece o aneurisma. C) Reconstrução coronal mostrando o aneurisma com orientação medial. D, E e F) Reconstruções tridimensionais com subtração do osso, mostrando os aneurismas (setas). E) Carótida direita. F) Carótida esquerda.
Figura 07. Técnica de subtração utilizada para remoção da estrutura óssea e das calcificações parietais das artérias. A) Reconstrução coronal sem contraste. B) Reconstrução coronal com contraste. C) Reconstrução coronal com subtração de cálcio.
Figura 08. Mapa de iodo obtido pela técnica de subtração mostra área de hipoperfusão no segmento basal anterior do lobo inferior do pulmão direito (setas vermelhas em A). A análise morfológica mostra artéria segmentar correspondente de fino calibre e baixa opacificação pelo contraste venoso em paciente com TEP crônico (B).

Os equipamentos modernos e de grande porte, possivelmente acima de 64 canais, associados às técnicas adequadas de redução da dose de radiação, permitem o estudo de movimentos, seja de fluidos, como o contraste (sangue contrastado), ou de estruturas sólidas, como as paredes ventriculares. Esta técnica consiste em aquisição contínua ou intermitente de imagens da região de interesse enquanto o movimento se processa. Avaliação funcional do coração, pulmões e articulação pode ser obtida por esta técnica (fig.09), além de estudo perfusional qualitativo de malformações vasculares e endoleaks (fig.10, 11 e 12) e avaliação dos parâmetros perfusionais quantitativos de órgãos e tecidos.

Figura 09. Aquisição dinâmica contínua durante 1 segundo sem gating cardíaco. A resolução temporal dos equipamentos de última geração permite a obtenção de séries de imagens durante as diversas fases do ciclo cardíaco para estudo funcional (A) e a seleção da série de imagens durante a diástole para o estudo anatômico (B,C,D).
Figura 10. Angiotomografia de membros inferiores com 60 ml de contraste venoso para avaliação de malformação arteriovenosa da perna e pé esquerdos.
Figura 11. Continuação do caso anterior A) Material de embolização gerando artefatos. B) Imagem tratada com o algoritmo para redução de artefatos metálicos. C) Reconstrução tridimensional com redução de artefatos metálicos. D) Subtração de osso. E) Subtração do osso e do material de embolização.
Figura 12. Continuação do caso anterior. O estudo foi complementado com aquisição dinâmica intermitente após a administração de 40 ml de contraste venoso. A sequencia obtida mostra o preenchimento do leito arterial e dos nidus de malformação, com opacificação precoce do sistema venoso.

Além dos algoritmos de reconstrução interativa, mencionados acima, que permitem redução de dose de radiação, outros têm sido desenvolvidos com o intuito de melhorar a qualidade da imagem. Um deles, que vale menção neste artigo, é o algoritmo que reduz os artefatos metálicos (fig.13). A utilização de dispositivos metálicos como recurso terapêutico tem sido cada vez mais presente, o que pode representar um desafio adicional aos métodos diagnósticos. Especificamente para a tomografia computadorizada, os artefatos metálicos representam obstáculo, impedindo a avaliação dos tecidos adjacentes e limitando a eficiência do método em regiões com prótese ortopédica, clipe de aneurisma, marca-passo cardíaco, material de embolização etc.

Figura 13. Imagem tratada com o algoritmo que reduz os artefatos metálicos. A) Imagem sem a aplicação do algoritmo. B) Imagem com a aplicação do algoritmo.

Aquisição das imagens
Em angiotomografia, as imagens obtidas nos equipamentos são necessariamente processadas em aplicativos específicos para a obtenção de reconstruções bidimensionais e volumétricas, o que auxilia na interpretação e documentação das alterações, melhorando precisão da avaliação destas estruturas com anatomia complexa. Recursos de automação do pós-processamento das imagens permitem incremento na produtividade e qualidade das reconstruções, viabilizando a sua incorporação no fluxo operacional do profissional ou da clínica. A segmentação vascular com identificação automática da linha central do vaso, a remoção automática de ossos e a geração automática dos relatórios estruturados são alguns exemplos. Técnicas específicas de pós-processamento podem ser utilizadas para melhorar a visualização de estruturas através da eliminação de ruídos, da remoção de superposições e do incremento do contraste entre a estrutura alvo e o fundo (fig. 14). O vaso de fino calibre ou com baixa opacificação é melhor estudado pela técnica MIP (Maximum intensity projection), principalmente com utilização de fatias finas. Estruturas densas devem ser extraídas do volume analisado. Estruturas ósseas ou o parênquima pulmonar podem funcionar como pano de fundo para realçar as estruturas vasculares (fig.15). Os casos que apresentam mais de uma estrutura-alvo requerem técnicas que permitam a demonstração da relação entre elas. A técnica chamada segmentação tecidual permite o isolamento das estruturas, mesmo sem densidade característica, que são tratadas individualmente, recebendo cores e transparência específicas, e posteriormente reagrupadas em um modelo tridimensional único. Desta forma, trombos e placas moles podem ser demonstradas em reconstruções tridimensionais, assim como a relação átrio esquerdo com o esôfago ou, ainda, a complexa anatomia de uma malformação vascular da aorta com a traqueia e o esôfago (fig.16, 17, 18).

Figura 14.Técnica de reconstrução em MIP de uma fatia da região de interesse, mostrando oclusão de pequenos ramos da artéria mesentérica superior (setas) em paciente com isquemia mesentérica.
Figura 15.O arcabouço ósseo pode servir como pano de fundo para destacar a estrutura alvo como neste paciente submetido a cirurgia híbrida da aorta abdominal com colocação de endoprótese aortoilíaca e derivações das artérias mesentérica superior e renais para a artéria ilíaca comum esquerda.
Figura 16.Angiotomografia do pescoço com 35 ml de contraste venoso em cerca de 3 segundos. A) Reconstrução 3D mostra boa opacificação do leito arterial sem contaminação venosa ou opacificação da via de infusão do meio de contraste. B) Reconstrução multiplanar mostrando placa mista, predominantemente não calcificada. C) Segmentação tecidual com caracterização dos componentes calcificado (azul) e não calcificado (amarelo).
Figura 17.Aneurisma de aorta abdominal e artéria ilíaca comum direita. A segmentação tecidual permite a visualização de tecidos com baixa densidade, como o trombo, nas reconstruções tridimensionais. A) Reconstrução VRT com segmentação tecidual. B e C) Reconstruções curvilíneas do eixo aortoilíaco direito e esquerdo.
Figura 18.Paciente com artéria subclávia direita aberrante ectasiada, cruzando o mediastino posteriormente ao esôfago. A) Imagem axial mostrando a relação do vaso anômalo com o esôfago e a traqueia. B) A reconstrução 3D habitual não mostra a traqueia e o esôfago. C e D) Reconstrução 3D com segmentação tecidual mostrando a relação da aorta e troncos supra-aórticos com as estruturas aerodigestivas do mediastino.

A angiotomografia é um método consagrado e amplamente utilizado no diagnóstico, avaliação pré-operatória e no acompanhamento pós-operatório dos pacientes com patologias vasculares. A evolução técnica e tecnológica da tomografia computadorizada permite a sua exploração de forma mais eficiente, com redução da dose de contraste e de radiação, incorporando abordagens funcionais às imagens de alta resolução espacial e temporal já existentes.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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