Após a criação do primeiro tomógrafo por Hounsfield, com o interesse de diversos profissionais neste equipamento, melhorias foram sugeridas, concentrando-se normalmente no “modo que tubos de raios X e detector são construídos e o modo que eles se movem ao redor do paciente” (Buzug, 2008). Estas melhorias, em geral, são regidas pelos seguintes fatores: redução do tempo de aquisição dos dados, de exposição de raios-X e de custo (Buzug, 2008). Basicamente, surgiram quatro gerações principais de tomógrafos. Entretanto, (Bushberg, Seibert et al., 2001), considera mais três além destas, totalizando sete gerações que serão des- critas a seguir.
A primeira geração foi o projeto mecânico proposto e utilizado no primeiro tomógrafo por Hounsfield. Basicamente, ele era composto de uma única fonte de feixes e um único de- tector, movendo-se de forma síncrona. A fonte produz feixes pontuais (pencil beam) como um único raio. Aqui, a aquisição de uma fatia, utiliza um processo de rotação/translação. Neste processo, partindo de um dado ângulo, temos que o conjunto fonte-detector é transladado li- nearmente cobrindo todo o seu campo de visão, adquirindo raios paralelos. Quando este mo- vimento é completado, o sistema inteiro é rotacionado em um dado passo angular e o movi- mento de translação é novamente iniciado, agora em sentido oposto, para adquirir a nova pro- jeção. Este processo será repetido até que atinja 180º de rotação (em passos de 1º) (Bushberg, Seibert et al., 2001). Sua principal vantagem está na redução do espalhamento com o uso de feixes pontuais e a desvantagem está no tempo de aquisição (Buzug, 2008), que toma cerca de 5 minutos para adquirir uma fatia (Fosbinder e Orth, 2011).
Na segunda geração, um arranjo de detectores (cerca de 30) e um feixe em forma de leque (fan beam) com largura estreita (narrow beam) de cerca de 10º é utilizado. O processo de aquisição basicamente é o mesmo. Já que o arranjo detector consegue capturar mais inten- sidades simultaneamente, temos uma redução no tempo de aquisição como uma de suas van- tagens. Porém, a geometria em forma de leque, não consegue rejeitar o espalhamento tanto quanto feixes pontuais, que seria uma de suas desvantagens (Buzug, 2008). O tempo de aqui- sição de uma fatia por tomógrafos desta geração foi reduzido para cerca de 10 a 90 segundos (Fosbinder e Orth, 2011).
Nos tomógrafos de terceira geração, um número ainda maior de detectores (mais de 800) foi utilizado. Porém, a sua principal mudança consistiu em estender a ideia do uso de um feixe em leque mais amplo (wide beam), para cerca de 40 a 60° de abertura, pois desta forma
o movimento de translação poderia ser eliminado, já que ele foi identificado como um dos grandes obstáculos para uma aquisição mais rápida. Assim, o processo de aquisição destes tomógrafos pode ser caracterizado como sendo rotação/rotação (ou seja, puramente rotação de ambos o detector e tubo de raios X). Apesar da grande redução no tempo de aquisição, que leva cerca de 1 segundo por fatia (Fosbinder e Orth, 2011), tomógrafos nesta geração produ- ziam artefatos de anel (ring) (Bushberg, Seibert et al., 2001; Buzug, 2008).
Assim, nos tomógrafos de quarta geração, preocupou-se em resolver o problema des- tes artefatos. A proposta desta geração foi considerar um arranjo detector estacionário, defi- nindo-os fixos em 360º ao redor do paciente. Isto implicou na necessidade de um maior nú- mero de detectores, para cerca de 5000. Esta geometria foi denominada rotação/estacionário (Bushberg, Seibert et al., 2001), sendo que a sua principal desvantagem é a elevação da dose de radiação sobre o paciente (Fosbinder e Orth, 2011). Quanto ao tempo de aquisição, cerca de 1 segundo por fatia é necessário (Fosbinder e Orth, 2011).
A quinta geração, por sua vez, interessou especialmente aos cardiologistas. Estes to- mógrafos consideram uma geometria estacionário/estacionário, pois o anel detector e a fonte estão fixos. Ele não utiliza uma fonte de raios X convencional, mas um grande arco de tungs- tênio ao redor do paciente, oposto aos detectores. Um raio com elétron de alta energia é emi- tido e atinge o alvo de tungstênio que por usa vez emite raios X. Assim, este método usa um raio de elétron (electron beam) e tomógrafos desta geração são conhecidos também como Cine-CT (Bushberg, Seibert et al., 2001). Tomógrafos desta geração apresentam tempos de aquisição de aproximadamente 100 milissegundos por fatia, cerca de 10 vezes mais rápido que tomógrafos de terceira e quarta gerações (Fosbinder e Orth, 2011).
Os tomógrafos da sexta geração resolvem outro problema que restringia a capacidade de redução no tempo de aquisição: o tubo de raios X e detectores eram conectados por fios, que rotacionavam junto a estes (quando este não era estacionário), o que não permitia a aqui- sição de novas fatias sem uma determinada pausa para desenrolar o fio. Assim, surgiu uma nova tecnologia chamada slip-ring, onde a energia é fornecida por contatos deslizantes. Com isto, fonte e detector poderiam rotacionar continuamente, enquanto está se movimentando. Isto faz com que o tubo de raios X tenha um movimento helicoidal ou forma de espiral ao redor do paciente. Desta forma, estes tomógrafos foram chamados de CT helicoidal ou espiral e possuem a grande redução no tempo de aquisição como vantagem. Além disto, para se obter uma seção planar, métodos de interpolação são necessários (Bushberg, Seibert et al., 2001;
Buzug, 2008). Pode-se dizer que a partir desta geração houve uma mudança de paradigma de imageamento fatia por fatia para uma varredura por volume (Kalender, 2006). Enquanto que exames fatia por fatia levavam cerca de 20 a 40 minutos para se completar (Kalender, 2006), a introdução da sexta geração permitiu que exames fossem completados em menos de 1 minu- to (Fosbinder e Orth, 2011).
Por fim, tomógrafos da sétima geração se utilizam de múltiplos arranjos de detectores. Com isto, pode-se adquirir mais de um corte axial por vez (Bushberg, Seibert et al., 2001). Se considerarmos a evolução que houve do raio pontual para o raio em leque, poderia se pensar em um avanço semelhante que seria usar um raio em formato de cone (cone beam). Portanto, tomógrafos nesta geração constituem em uma evolução natural das gerações anteriores. Além disso, os tomógrafos em estado da arte correspondem ao CT helicoidal com multidetetores (multislice), o que tem feito que exames sejam realizados em cerca de 5 a 15 segundos (Kalender, 2006). Por fim, além da maior eficiência, temos que os tomógrafos desta geração foram projetados para reduzir a exposição do paciente à radiação e melhorar a resolução da imagem (Fosbinder e Orth, 2011), especialmente.