La Tomografia Assiale Computerizzata (TAC) è il primo esempio di tecnica radiologica digitale che converte le informazioni di tipo analogico in dati numerici trattabili da elaboratori. Da un punto di vista teorico le basi della TAC furono introdotte dal matematico J. Radon nel 1917. Questi stabilì che una qualsiasi sezione di un oggetto solido poteva essere ricostruita univocamente da un insieme infinito di proiezioni (o viste) dello stesso.

Inizialmente, nelle prime TAC, l'acquisizione dei dati richiedeva circa 5 minuti e la successiva elaborazione circa 20 minuti. Oggi sono comuni tempi di acquisizione e di ricostruzione di circa 2 secondi.

La TAC è un metodo radiografico per la produzione di immagini di sezioni trasversali del corpo. L'informazione ha origine dalla misura dell'attenuazione che i raggi X subiscono durante l'attraversamento dei diversi tessuti biologici. A tale scopo vengono impiegati un complesso radiogeno ed un sistema di detettori (rivelatori di segnale) posizionati attorno al paziente. Nei sistemi attuali il complesso radiogeno viene fatto ruotare attorno ai detettori, disposti ad anello, emettendo contemporaneamente un fascio di raggi X collimato a ventaglio.

Ogni singolo rivelatore fornisce quindi una misura del grado d'attenuazione del fascio di raggi X lungo la direzione tubo radiogeno-detettore. Tutte le misure ottenute vengono successivamente elaborate mediante un calcolatore di adeguata potenza di calcolo e, con opportune tecniche di ricostruzione, si perviene alla rappresentazione dell'immagine finale. Dimensioni tipiche della matrice dell'immagine sono: 512x512, 1024x1024 pixel.

La tomografia computerizzata presenta i vantaggi di tutte le tecniche digitali: possibilità d'elaborazioni successive sull'immagine già ricostruita (post-processing), alte prestazioni di visualizzazione, facilità nel trasferimento e nell'archiviazione dei dati e delle immagini. Le elaborazioni successive comprendono, ad esempio, ricostruzioni dell'immagine con diversi algoritmi e fattori di ingrandimento, ricostruzione di immagini di sezioni sagittali, coronali o oblique da una serie di immagini assiali, misure di distanze, angoli, densità, profili densitometrici di segmenti opportunamente scelti, visualizzazione delle regioni ad isodensità, istogrammi della distribuzione di densità. Negli ultimi anni si sono affinate tecniche di trattamento dell'immagine che permettono di ottenere, da sezioni consecutive, un'accurata immagine tridimensionale di specifiche parti anatomiche.

La generazione attuale di TAC prevede un moto di rotazione di tutto il sistema tubo-detettori. Il numero di rivelatori è notevolmente maggiorato essendo allineati lungo un arco opposto al tubo e sufficientemente ampio da coprire l'intera larghezza dell'oggetto di cui si fa la scansione.

La TAC fornisce accurate sezioni tomografiche del corpo. Viene eliminata, in virtù dei metodi di ricostruzione, la sovrapposizione di differenti strutture che si verifica nelle convenzionali proiezioni radiografiche. I raggi X attraversano solo tessuti della sezione del corpo che viene visualizzata, ed i tessuti esterni a tale sezione non intervengono nella formazione dell'immagine.

Le componenti principali di un'apparecchiatura TAC sono le seguenti:

• Gantry
• Tavolo portapaziente
• Complesso radiogeno
• Generatore
• Sistema di detettori
• Computer
• Memoria di massa
• Consolle di comando

Già molto consolidata è la scasione di tipo volumetrico, ovvero l'acquisizione di dati provenienti non da singoli strati, ma da volumi del corpo.

Tale tecnica d'acquisizione è stata resa possibile dalla tecnologia slip-ring, ovvero dalla possibilità di alimentare il complesso radiogeno mediante appositi contatti striscianti invece dei convenzionali cavi d'alta tensione. Grazie a tale innovazione tecnologica il complesso radiogeno può ruotare attorno al paziente senza doversi fermare e riposizionare ad ogni rotazione mentre il lettino si muove. L'acquisizione volumetrica, pertanto, consente tecniche di esame estremamente rapide nonchè successive ricostruzioni tridimensionali.

Il rapporto tra la distanza coperta dal lettino durante una rivoluzione del complesso radiogeno e lo spessore dello strato acquisito è detto fattore di pitch o pitch. Si tratta di una grandezza adimensionale che assume tipicamente i valori 1, 1.25, 1.5, 2. Tanto più elevato è il fattore di pitch tanto più allungata sarà l'elica lungo la quale vengono acquisiti i dati.

Questa modalità di scansione produce un unico insieme continuo di dati che si presta a nuove opzioni negli algoritmi di ricostruzione. La ricostruzione, infatti, può produrre, a seconda delle esigenze, immagini assiali simili a quelle convenzionali, ottenute mediante interpolazione dei dati mancanti, oppure immagini ricostruite lungo direzioni diverse (es. sagittali o coronali), oppure immagini tridimensionali, particolarmente apprezzate per studi di tipo angiografico. A seconda del tipo di algoritmo e dei parametri impostati, inoltre, varia la qualità delle immagini finali che possono presentare un rumore più o meno elevato ed artefatti di trascinamento più o meno evidenti.

Il recente sviluppo tecnologico dei generatori e dei collimatori per raggi X consente di limitare l'esposizione alle radiazioni alla sola area di interesse e la dispersione nei tessuti adiacenti è notevolmente ridotta rispetto al passato. L'evoluzione delle TAC è essenzialmente rivolta alla riduzione dei tempi di scansione e al miglioramento della qualità dell'immagine. Risolti oramai da tempo i problemi di carattere progettuale e costruttivo dei sistemi a rotazione continua, la tecnologia "slip-ring" consente la realizzazione di studi dinamici e di acquisizioni volumetriche. In tal modo, oltre a ridurre sensibilmente i tempi di acquisizione, vengono esplorati settori completamente nuovi sinora di pertinenza di altre modalità diagnostiche, quali la risonanza magnetica o l'angiografia digitale.

Ma l'innovazione principale dell'ultimo decennio consiste nell'introduzione di tomografi computerizzati multi strato. L'utilizzo simultaneo di più strati di detettori ha determinato un notevole incremento della velocità di scansione, migliorando la qualità delle immagini e conseguentemente l'analisi diagnostica. Infatti, la maggiore velocità migliora la risoluzione temporale in quanto l'acquisizione risente molto meno degli artifatti (movimenti involontari o meno del paziente) permettendo nel contempo l'analisi tomagrafica di organi in movimento. La scansione multistrato, disponendo di strati molto più sottili, ha chiaramente migliorato la risoluzione spaziale. Gli esami di tipo vascolare risultano più accurati visto che l'alta velocità di scansione permette una maggiore frequenza di iniezione del mezzo di contrasto: il chè consente una maggiore sua concentrazione durante la scansione. La velocità della scansione permette un aumento della corrente (mA) nel tubo radiogeno contribuendo così ad abbattere sensibilmente il rumore. Infatti, la velocità della scansione determina un'utilizzazione più efficace del tubo in quanto si riduce il suo surriscaldamento e si riducono i tempi d'attesa tra una scansione e l'altra; si stima che durante la vita di un tubo nelle TAC multistrato, si produca un numero di immagini otto volte superiore di quelle prodotte da TAC meno veloci abbattendo quindi i costi.