Tomografia

La tecnica tomografica (dal greco tomos: taglio), meglio conosciuta come TAC (Tomografia Assiale Computerizzata) è un'indagine che consente di ottenere immagini di sezioni (slice) dell'oggetto in esame.
L'oggetto viene investito da un fascio di raggi X i quali, dopo l'attraversamento del campione, giungono sul rivelatore. Il risultato di tale processo è la formazione di una immagine bidimensionale (proiezione).
Se il campione o il sistema di rivelazione vengono ruotati, si otterranno tante proiezioni quanti sono gli angoli di rotazione.
La composizione di tali proiezioni (mediante algoritmi sofisticati) fornisce l'immagine di una slice del campione.
Se alla rotazione di uno dei componenti del sistema, si aggiunge un moto di traslazione del sistema sorgente di raggi X- campione - rivelatore si possono ottenere le singole slice a diverse altezze, sovrapponendo queste ultime è possibile ottenere una ricostruzione tridimensionale dell'intero campione e quindi la completa visualizzazione delle sue strutture interne.
La TAC è una tecnica molto comune nel campo medico; in realtà esistono applicazioni anche in campo scientifico per la ricerca, in campo industriale (automobilistico, aeronautico) per il controllo di qualità, in campo artistico per l'analisi di Beni Culturali.
Rientra nell'insieme delle tecniche definite "non distruttive", perché consentono di ottenere informazioni sulla struttura interna dei campioni indagati, senza danneggiare il campione stesso.
In particolare, nel campo dei Beni Culturali, la possibilità di analizzare lo stato di conservazione delle opere d'arte, senza intervenire invasivamente su di esse (ad esempio mediante il prelievo di piccole parti dell'oggetto) è una prerogativa molto importante quando si compiono indagini diagnostiche durante le campagne di restauro.


Fig. 1: Funzionamento della TAC medicale (Siemens).
In figura 1 è mostrato l'esempio di una TAC medicale, in cui tipicamente si utilizza un rivelatore di tipo lineare.
Combinando le informazioni di un rivelatore lineare provenienti da diversi angoli di rotazione del sistema sorgente-rivelatore rispetto al paziente è possibile ottenere, mediante algoritmi matematici, la ricostruzione di una sezione del torace, una slice.
Lo spessore della slice dipende dalle dimensioni del rivelatore utilizzato per la tomografia.
La traslazione (cioè, nel caso della figura, il movimento lungo un asse verticale) del sistema sorgente-rivelatore permette poi di acquisire i dati per la ricostruzione di altre sezioni.
Alla base di una tecnica complessa come la tomografia c'è lo sviluppo di rivelatori digitali che consentono, a differenza della tradizionali lastre fotografiche, di ottenere le immagini sotto forma di insiemi di numeri. Questo permette di memorizzare facilmente i dati, di trasferirli da un computer all'altro e soprattutto di elaborarli tramite i complessi algoritmi di ricostruzione.

Le potenzialità della TAC sono date dalle buone possibilità che essa offre:

Due sono le geometrie per effettuare un'indagine di tomografia e diversificare gli algoritmi di ricostruzione, a seconda della forma (larghezza dell'apertura) del fascio incidente di raggi X, :

- geometria fan-beam (esempio fig. 1)
- geometria cone-beam (esempio fig. 2)

Nella geometria fan-beam il fascio di raggi X è collimato in modo da ottenere un "fascio a ventaglio". Durante l'indagine tomografica, per ogni angolo di rotazione, vengono acquisite le proiezioni del campione "slice per slice". I rivelatori impiegati sono di tipo lineare.
Nella geometria cone-beam il fascio di raggi X presenta la forma di un cono. In questo caso, per ogni angolo di rotazione, si acquisisce la radiografia dell'intero oggetto in esame  grazie all'uso di grandi rivelatori bidimensionali.
Nel caso della tomografia del globo di Danti, la geometria utilizzata è stata quella cone-beam. Date le dimensioni dell'oggetto investigato, non è stato possibile utilizzare un unico rivelatore di 2x2 m.


Fig. 2: Schema di tomografia con geometria "cone beam".
A sinistra la sorgente dei raggi X.