1

Contenido

Introducción............................................................................................................... 2

Concepto.................................................................................................................... 3

Comparación Con Rayos X.........................................................................................4

Similitud:.................................................................................................................... 4

Diferencias:................................................................................................................4

Usos De La Tc.............................................................................................................4

Historia Y Evolución De La Tomografía.......................................................................5

Generaciones De Tomografia.....................................................................................7

Primera Generación:...................................................................................................7

Segunda Generación:.................................................................................................7

Tercera Generación:...................................................................................................8

Cuarta Generación:....................................................................................................9

Quinta Generación :.................................................................................................10

Sexta Generación :...................................................................................................10

Principio De Funcionamiento....................................................................................11

Principio De Hounsfield:............................................................................................13

Unidades Hounsfield.................................................................................................14

Presentación De La Imagen, Números Tc.................................................................16

Componentes De Un Tomógrafo...............................................................................17

A. Gantry..........................................................................................................18

Tipos De Tomografos................................................................................................29

Tomografia Moderna................................................................................................35

Técnicas De Exploración...........................................................................................43

Conclusión................................................................................................................44

Bibliografía...............................................................................................................44

2

1. Introducción

La necesidad creciente de mayor precisión en los diagnósticos y tratamientos ha provocado un aumento en la demanda de técnicas de imagen cada vez más precisas. Esta situación ha puesto de manifiesto las limitaciones que las radiografías convencionales presentan respecto a su capacidad para proporcionar información cualitativa y tridimensional precisa, identificándose entre sus defectos la distorsión, la borrosidad y la falta de referencia a estructuras adyacentes. El desarrollo de programas informáticos específicos ha propiciado la creciente utilización de la Tomografia Computarizada en el campo de la medicina.

Desde el descubrimiento de los Rayos X se hizo evidente que las imágenes radiológicas podían aportar una gran información sobre el cuerpo humano, muy útil en el diagnóstico de su patología. Sin embargo el diagnóstico convencional, presenta una serie de desventajas como son:

El que una estructura tridimensional es proyectada y convertida en una imagen bidimensional, con la consiguiente superposición de estructuras.

La imposibilidad de diferenciar densidades pequeñas entre sí.

Estos dos inconvenientes de la radiología convencional tratan de ser solucionados mediante el desarrollo de técnicas tomográficas.

La Tomografía Axial Computarizada es la reconstrucción por medio de un computador de un plano tomográfico de un objeto.

Un haz de RX colimado atraviesa al paciente, el haz de rayos atenuado que sale es medido y recogido por los detectores y estos valores se envían al ordenador. El ordenador analiza la señal que le llega del receptor, reconstruye la imagen y la muestra en un monitor de televisión. La reconstrucción del corte anatómico estudiado se realiza mediante ecuaciones matemáticas adaptadas al ordenador llamados ALGORITMOS. La imagen puede ser fotografiada para su posterior análisis.

3

2. Concepto

La tomografía computarizada es un equipo de diagnóstico clínico que, por una técnica basada en rayos X, permite la reconstrucción de imágenes de cortes transversales (perpendiculares al eje más largo) del cuerpo de un paciente en un plano determinado.

Los primeros equipos de tomografía proporcionaban información digital con al menos 100 veces más claridad que la proporcionada por las técnicas de rayos X convencionales. Los desarrollos posteriores mejoraron notablemente la velocidad y precisión de los equipos.

Con la tomografía computarizada o TC se obtienen imágenes de las diversas estructuras anatómicas con densidades variables, tanto de los huesos como de los tejidos, incluyendo órganos, músculos y tumores. La escala o niveles de grises de la imagen puede ser manipulada o ajustada de manera que puedan contrastarse y en consecuencia diferenciar mejor tejidos de densidades similares. Gracias a los desarrollos de software, la información de múltiples cortes transversales puede conformar imágenes tridimensionales y presentarlas en movimiento (como en el caso del corazón).

Los posibles usos de este método diagnóstico, son los siguientes: anormalidades del cerebro y medula espinal, tumores cerebrales y accidentes cerebro vasculares, sinusitis, aneurisma de aorta, infecciones torácicas, enfermedades de órganos como el hígado, los riñones y los nódulos linfáticos del abdomen y muchos otros más.

Para aumentar la definición de por sí alta, se puede recurrir a distintos medios de contraste, con lo que se obtendrá una imagen mucho más nítida. Por ejemplo, el bario se utiliza para realzar la estructura intestinal, este puede ser suministrado al paciente por vía oral o rectal.

El uso de los rayos X en la TAC, es una notoria diferencia con el otro método de diagnóstico médico por configuración de imagen, la resonancia nuclear magnética (RNM), que en cambio, utiliza ondas de radiofrecuencia dentro de un campo magnético de alto poder, no irradiando al paciente.

4

3. Comparación Con Rayos X

Similitud: Utilización de radiación ionizante (rayos X) que incide en el objeto en estudio y es en parte absorbida por el mismo, de modo que la radiación que logra atravesarlo contiene información latente que luego será convertida en imagen de distintas maneras.

Diferencias:

1. Equipos convencionales de rayos X: el haz de rayos X, luego de atravesar al paciente

incide en una película sensible a la radiación y provoca una reacción química en la misma, que luego de ser sometida a un proceso de revelado, da una imagen plana del objeto irradiado. El TC los rayos X atraviesan al paciente, inciden en un sistema de detectores que, luego de ser digitalizados y procesados, serán tomados por la computadora para realizar el proceso de reconstrucción que dará, como resultado final, una imagen que será visualizada en un monitor de TV.

2. Los objetos a ser radografiados son tridimensionales, pero la radiografía convencional

es solo bidimensional, por ello se pierde información:Objetos de diferentes tamaños se pueden llegar a ver igual en la imagen.La densidad del objeto a radiografiar puede representarse erróneamente, un objeto

menos denso pero mas largo ser ve igual que uno mas denso pero mas chico.Si existen dos objetos unos sobre el otro, se superponen en la imagen

3. A diferencia de las imágenes convencionales con rayos X, la TC permite distinguir como

entidades diferentes a tejidos blandos, tales como:Coágulo sanguíneo,Materia grisMateria blancaFluido cerebroespinalTumores

4. Aunque la resolución espacial sea menor que

en la radiografía convencional, el CT presenta muy buena resolución de contraste, posibilitando la detección de variaciones muy pequeñas entre los tejidos:

Detectabilidad de Contraste: radiografía: 5%, CT: 0.5%Resolución espacial: radiografía: 8 - 10 pl/mm, CT: 1 pl/mm

5

4. Comparacion Con Resonancia Magnetica

Cada técnica tiene sus ventajas y desventajas, además de que la representación de la anatomía difiere sustancialmente entre ellas.

La Radiografía es un examen sencillo y de bajo costo, usado en urgencias por su rapidez, y permite visualizar indemnidad ósea.

La Tomografía también es rápida, por lo que se utiliza en urgencias. Utiliza radiación ionizante de mayor energía por lo que además de ver huesos y su indemnidad, es posible el análisis de tejidos y órganos

La Resonancia es la técnica más costosa en términos económicos para el paciente. Es demorosa, pero ofrece la mayor resolución de contraste, por lo que la hace muy sensible a cambios mínimos en los tejidos. Ofrece una imagen con muchos más detalles y la gran cantidad de secuencias permiten generar representaciones del cuerpo en distintos tonos de grises.

5. Usos de la TC

La TC, es una exploración o prueba radiológica muy útil para el diaje o estudio de extensión de los cánceres en especial en la zona craneana, como el cáncer de mama, cáncer de pulmón y cáncer de próstata o la detección de cualquier cáncer en la zona nasal los cuales en su etapa inicial pueden estar ocasionando alergia o rinitis crónica. Otro uso es la simulación virtual y planificación de un tratamiento del cáncer con radioterapia es imprescindible el uso de imágenes en tres dimensiones que se obtienen de la TC.

Los primeros TC servían solamente para estudiar el cráneo, fue con posteriores generaciones de equipos cuando pudo estudiarse el cuerpo completo. Al principio era una exploración cara y con pocas indicaciones de uso. Actualmente es una exploración de rutina de cualquier hospital, habiéndose abaratado mucho los costes. Ahora con la TC helicoidal, los cortes presentan mayor precisión distinguiéndose mejor las estructuras anatómicas. Las nuevas TC multicorona o multicorte incorporan varios anillos de detectores (entre 2 y 320), lo que aumenta aún más la rapidez, obteniéndose imágenes volumétricas en tiempo real.

6

6. Historia Y Evolución De La Tomografía

La Tomografía Axial Computarizada es, sin duda, el más significativo avance de la historia de la imagen médica desde el descubrimiento de los Rx por Röengent en1895. Los inventores de la TC fueron un físico norteamericano llamado A.M. Cormark y un ingeniero inglés llamado Goodfrey N. Hounsfield.

En 1963 Cormark demostró que podía determinarse los coeficientes de absorción de una estructura plana y medir desde un determinado número de direcciones las variaciones de intensidad de los haces transmitidos.

En 1967 Goodfrey N. Hounsfield, ingeniero que dirigía la sección médica del laboratorio central de investigación de la compañía discográfica EMI Capitol (Electric and Musical Industries), inicia sus investigaciones sobre el reconocimiento de imágenes y técnicas de almacenamiento de datos en el ordenador, desconociendo el trabajo que Cormark había hecho en las matemáticas teóricas para tal dispositivo.

La hipótesis del programa de investigación E.M.I. (Electric and Musical Industries), era que las medidas de transmisión de los Rx a través de un cuerpo a partir de todas las direcciones posibles, contiene la totalidad de la información sobre los constituyentes de ese cuerpo para ello, Hounsfield, detecta los Rx mediante un cristal emisor de luz visible cuando se expone a los Rx.

De modo que, en 1967 propuso la construcción del escáner EMI, que fue la base de la técnica para desarrollar el TAC, como una máquina que unía el cálculo electrónico a las técnicas de rayos X según la siguiente descripción: ”Crear una imagen tridimensional de un objeto tomando múltiples mediciones del mismo con rayos X desde diferentes ángulos y utilizar una computadora que permita reconstruirla a partir de cientos de “planos” superpuestos y entrecruzados”.

El 1 de Octubre de 1971 se realiza el primer escáner craneal en un hospital de Londres y desde su presentación en 1972 esta técnica radiográfica se ha convertido en un método insustituible para el estudio de múltiples procesos patológicos y prueba de ello es la concesión del Premio Nobel a sus descubridores en 1979.

Aunque inicialmente el 90% de las exploraciones hechas con TC eran neurológicas (TAC craneales), progresivamente fueron surgiendo indicaciones para el estudio del resto de las regiones corporales, que han hecho que la TAC sea una técnica diagnóstica esencial en procesos neoplásicos (hernias discales, patologías cerebrales, etc.). Este gran logro de la TAC se debe al trabajo de muchos años de investigación.

En 1973 se realizan los primeros estudios con scanner en Estados Unidos y el resto de Europa. El TAC se constituyó como el mayor avance en radiodiagnóstico desde el

7

descubrimiento de los Rayos x. Su introducción al mercado de Estado Unidos en 1972, tuvo un éxito abrumador, ya que 170 hospitales lo solicitaron, aun cuando el costo era de 385.000 dólares.

Los primeros TAC fueron instalados en España a principios de los años 80. Era una exploración cara y con grandes listas de espera. Actualmente es una exploración de rutina de cualquier hospital cuyos costes se han abaratado.

7. Generaciones De Tomografia

7.1. Primera generación: El primer equipo desarrollado por la compañía EMI, fue creado específicamente para estudios cerebrales. Una estructura rígida mantenía la posición relativa del tubo de rayos X y detectores, que en este caso eran dos superpuestos, para asegurar una perfecta alineación entre el tubo y detectores.

El haz de rayos X es colimado de tal forma de obtener un haz estrecho y en el otro extremo del tubo se ubican los detectores.

Movimientos del gantry: lineal y rotacional. El conjunto tubo detector realiza un movimiento de traslación, luego un giro de 1° para realizar una nueva traslación y así sucesivamente hasta completar un giro de 180°.

Haz de rayos X: activo en el movimiento lineal e inactivo en el movimiento rotacional.Tiempo de scan (para cada corte) era de 4.5 a 5 minutos, tiempo total del estudio 25

minutos aproximadamente.Baja resoluciónBajo aprovechamiento de la radiación.

Primera generación.

8

7.2. Segunda generación: El principal objetivo de los scanner de segunda generación y de las configuraciones posteriores, fue disminuir el tiempo de exploración (scanning) para cada sección tomográfica.

Para disminuir el tiempo de exploración para cada sección tomográfica se usa un haz de Rx en forma de abanico (ángulo de apertura de 5°) y más detectores.

El número de detectores varía, depende del fabricante, normalmente entre 10 y 30, dispuestos en un arreglo lineal.

Los movimientos del gantry son lineales y rotacionales, pero los pasos rotacionales son mayores (30°, esto significa 6 rotaciones para cubrir los 180°)

Tiempo de scan, aproximadamente 2 minutos.

Segunda generación.

7.3. Tercera generación:

Se elimina el movimiento de traslación, sólo existe el movimiento de rotación. El haz de rayos x (forma de abanico con ángulo de apertura de 25° a 35°) y detectores (300 a 700 ubicados en un arreglo en forma de arco), rotan alrededor del paciente. Tubo y detectores realizan un movimiento de 360°. Los detectores pueden ser del tipo de gas de xenón o bien cristal de centelleo.Eran los primeros equipos rotación-rotación la emisión desde el tubo de rayos X era pulsada. En otros tubos emitía continuamente. El tiempo de scan se puede reducir hasta 2 ó 3 segundos. Mejor aprovechamiento de la radiación producida por el tubo.

Tercera generación.

9

7.4. Cuarta generación:

Los detectores forman un aro que rodea completamente al paciente, estos no tiene movimiento. El tubo de rayos X rota en un círculo interior al aro de detectores, y el haz de rayos X es colimado en forma de abanico.

La emisión continua de rayos X es usada generalmente, ya que la unidad de lectura es menos compleja para leer los detectores mil o más veces por segundo que lograr que el tubo de rayos X haga una emisión pulsada de mil veces en un segundo.

El tubo puede girar a alta velocidad disminuyendo el tiempo scan. La construcción del gantry resulta más costosa debido al número de detectores. Los tomógrafos de tercera y cuarta generación dan excelentes resultados sin distinguirse claramente las ventajas de unos sobre el otro.

La ventaja de un haz en forma de abanico con múltiples detectores es su velocidad lo que hace que disminuya el tiempo de exploración. Una de las principales desventajas de estos equipos es el incremento en la cantidad de radiación dispersa.

Un abanico de detectores siempre es afectado por el haz de rayos x y el número completo de estaos es 2000. Cuando el tubo de rayos X está en un ángulo preestablecido, los detectores expuestos a la radiación son leídos. Por ejemplo, una frecuencia de paso angular de un tercio de grados producirá 1080 proyecciones en una rotación de 360°. Las proyecciones se registran en muchos ángulos durante la rotación del tubo de rayos X, con un número de proyecciones que supera las 1000. Así, un scan va a estar formado por muchas proyecciones donde cada una estará tomada a un ángulo diferente. La emisión continua de rayos x es usada generalmente, ya que la unidad de lectura es menos compleja para leer los detectores mil o más veces por segundo que lograr que el tubo de rayos X haga una emisión pulsada de mil veces en un segundo.

Esquema del funcionamiento del scanner de cuarta generación.

10

7.5. Quinta Generación :

Los últimos diseños pretenden una mejor calidad de imagen con un menor tiempo de exploración y una menor dosis para el paciente. En esta clase de exploradores hay múltiples fuentes fijas de Rx que no se mueven y numerosos detectores también fijos.

Son muy caros, muy rápidos y con tiempos de corte cortísimos.

7.6. Sexta Generación :

Se basan en un chorro de electrones. Es un cañón emisor de electrones que posteriormente son reflexionados (desviados) que inciden sobre láminas de tungsteno. El detector está situado en el lado opuesto del Gantry por donde entran los fotones. Consigue 8 cortes contiguos en 224 mseg.

8. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

En la tomografía lineal convencional, los Rx realizan un barrido de todo el grosor del cuerpo, consiguiéndose la imagen deseada por el movimiento conjunto del foco de Rx y de la placa, que borra y desdibuja los planos inferiores y superiores al plano deseado. La cantidad de radiación que recibe el paciente en este estudio, es grande y la nitidez de la imagen se resiente por las imágenes de barrido.

La obtención de imágenes en el equipo de TC viene dada por un tubo emisor de un haz de Rx que está enfrentado con suma precisión a una columna de detectores.

Ambos, es decir el bloque tubo-detectores, se moverán sincrónicamente para ir girando siempre enfrentados y de esta forma se obtendrán las distintas proyecciones del objeto.

Cada detector tendrá un canal por el cual enviará las señales recibidas de cada uno de los detectores en cada proyección, y a partir de ellas reconstruye la imagen, pero siempre quedarán archivadas en la memoria del ordenador o en el disco magnético de donde podrán ser extraídas siempre que se desee.

Por tanto los detectores convierten la señal de radiación en una señal electrónica de respuesta o “señal analógica” (sí o no, es decir, hay pulso o no hay pulso) que a su vez se convierte en “señal digital” por medio de una conversión analógico-digital (si hay señal se obtiene como resultado 1 y si no hay señal el resultado es 0).

Este proceso de conversión lo realiza el computador para poder así trabajar con las medidas recibidas en un sistema binario, que es el que utilizan los ordenadores.

11

La imagen reconstruida puede ser almacenada pudiendo visualizarla cada vez que se desee. También puede ser impresa en una placa convencional a través de una impresora láser conectada al monitor de visualización.

La forma exacta en la que se produce la imagen en TC es muy complicada y requiere conocimientos de física, ingeniería e informática. Los principios básicos, no obstante, pueden explicarse con facilidad si se elige el equipo más simple, compuesto por un haz de Rx finamente colimado y un único detector.

La fuente de Rx y el detector están conectados de forma que tiene un movimiento sincrónico. Cuando el conjunto fuente de Rx-detector realiza un barrido o TRASLACIÓN a través del paciente, las estructuras internas del sujeto atenúan el haz en función de la densidad y del número atómico de los tejidos de la zona.

La intensidad de radiación se detecta en función de este patrón y se crea un perfil de intensidades o PROYECCIÓN. Al final de un barrido, el conjunto fuente-detector gira y comienza un segundo barrido. Durante este barrido, la señal del detector vuelve a ser proporcional a la atenuación del haz provocada por las estructuras atómicas internas, y se obtiene una segunda proyección. Si se repite muchas veces el proceso se obtendrán una gran cantidad de proyecciones. Esas proyecciones no se visualizan, sino que se almacenan de forma numérica en el ordenador. El procesado de los datos que realiza el ordenador supone la superposición efectiva de cada proyección para RECONSTRUIR la estructura anatómica correspondiente a ese corte.

12

9. Principio de Hounsfield:

El coeficiente de atenuación lineal, expresa la atenuación que sufre un haz de rayos X, al atravesar una determinada longitud de una sustancia dada; este coeficiente es específico de cada sustancia o materia. Para un rayo X monoenergético (compuesto por una sola longitud de onda), que atraviesa un trozo uniforme de material, la atenuación que sufre se expresa de la siguiente manera:

Dónde:

IIn = es la intensidad del rayo X luego de atravesar el material, IOut = es la intensidad del rayo X incidente, µ = es el Coeficiente de atenuación lineal del material,L = es la distancia recorrida por el rayo X en el material.

Si, como ocurre en el cuerpo humano, el haz de rayos X pasa a través de materiales de distintos coeficientes de atenuación, podemos considerar al cuerpo como compuesto por un gran número de elementos de igual tamaño, de largo w, cada uno de los cuales posee un coeficiente de absorción constante. Estos coeficientes de atenuación están indicados como . Entonces, la ecuación queda:

En la ecuación , se muestra que el logaritmo natural, de la atenuación total, a lo largo de un rayo particular, es proporcional a la suma de los coeficientes de atenuación, de todos los elementos que el rayo atraviesa. Para determinar la atenuación de cada elemento, debe obtenerse un gran número de mediciones desde distintas direcciones, generando un sistema de ecuaciones múltiples.

10. Unidades Hounsfield

En la TC la matriz de reconstrucción de los coeficientes de atenuación lineal (µmat) se transforma en una matriz de números de TC medidos en unidades Hounsfield del material o tejido correspondiente (UHmat). La atenuación de los materiales o tejidos en la escala Hounsfield se expresa en relación con el coeficiente de atenuación lineal del agua a temperatura ambiente (µagua ):

El aire presenta por definición un valor teórico de -1000 UH (µ=0) y el agua tiene, también por definición, 0 UH (µmat), y cada incremento de una UH se asocia con un incremento del

13

0,1% del coeficiente de atenuación lineal relativo al del agua. El tejido Adiposo presenta valores ligeramente inferiores a cero (-100 a -80 UH); el pulmón tiene valores en el rango de -950 a -600 UH; la mayoría de tejidos blandos están representados por valores en el rango de 20 a 70 UH y el número de TC de un hueso compacto puede ser superior a 1000 UH.

En la visualización de las imágenes de la TC es muy importante definir los valores de gris que corresponden a un determinado tejido, lo que se consigue de modo óptimo ajustando adecuadamente los valores del nivel (WL) y del ancho de la ventana (WW). En general los valores comprendidos entre -1000 UH y 10000 ó más UH suelen visualizarse en una escala de gris de 8 bits, que proporciona sólo 256 niveles de gris. Para visualizar, por ejemplo, el tejido blando, el tejido pulmonar o el hueso, se seleccionan diferentes ajustes de WW y WL.

La escala de grises, tal como se define por el nivel y el ancho de la ventana elegidos, debe adaptarse a la tarea de diagnóstico, y por lo tanto depende de la pregunta clínica a la que se deba responder.

Los valores del número de TC deben tener una profundidad mínima de 12 bits, lo que fija una escala de valores desde -1024 a 3071 UH, con la que se cubre la mayoría de tejidos relevantes clínicamente. Se puede extender la escala Hounsfield trabajando con una profundidad de 14 bits, lo que permite ampliar hacia arriba la escala hasta 15359 UH y la hace compatible con materiales de alta densidad y alto coeficiente de atenuación lineal. Una escala “extendida” permite una mejor visualización de partes del cuerpo con implantes metálicos, tales como stents, prótesis ortopédicas e implantes dentales o cocleares.

De la definición de la escala Hounsfield se deduce que los valores de UH obtenidos para todas las sustancias y tejidos, con excepción del agua y el aire, varían cuando se aplican diferentes voltajes del tubo. La razón es que su coeficiente de atenuación lineal normalizado con respecto al agua presenta una relación no lineal con la energía. Este efecto es más notable para sustancias o tejidos con elevado número atómico efectivo, como la sangre con contraste (yodo) y el hueso (calcio).

Estas desviaciones son debidas a la dependencia del valor del número de TC obtenido con diferentes parámetros, tales como el filtro de reconstrucción, el tamaño de la imagen escaneada (FOV), o la posición del objeto medido en el FOV.

Además, la aparición de artefactos en la imagen puede tener un efecto sobre la exactitud de las UH. Cuando se realizan estudios clínicos longitudinales, se debe tener en cuenta que, incluso para el mismo escáner, puede darse con el tiempo una deriva en los valores de UH.

14

11. Presentación de la imagen, Números TC.

El resultado final de la reconstrucción por la computadora, es una matriz de números, que no es conveniente para su visualización en pantalla, por lo que un procesador se encarga de asignar a cada número o rango de números, un tono gris adecuado. Los valores numéricos de la imagen de tomografía computada, están relacionados con los coeficientes de atenuación, debido a que la disminución que sufre el haz de rayos X, al atravesar un objeto, depende de los coeficientes de atenuación lineales locales del objeto. La fórmula que relaciona los números TC con los coeficientes de atenuación es:

Donde E representa la energía efectiva del haz de rayos X, µmaterial y µagua son los coeficientes lineales de atenuación del material en estudio y del agua respectivamente y K es una constante que depende del diseño del equipo. Universalmente se ha adoptado la escala Hounsfield (ver tabla I, tabla sacada de [4]), la cual comienza por asignar el valor cero al agua y el -1000 al aire.

Caracteristicas de la imagen

La imagen resultante en el ordenador es una matriz de intensidades electrónica El tamaño de la matriz es normalmente de 512 x 512 pixeles Las imágenes de TC constan de muchas células:

15

Cada célula de información es un pixel. La información contenida en cada pixel es: Un numero de TC ó • Unidad de

Hounsfield (UH).

Cada célula en una matriz de imagen de tomografía computarizada es una representación bidimensional (pixel) de un volumen de tejido del organismo

Cada voxel tendrá una atenuación a los rayos X:

Con estos datos, empleando técnicas de reconstrucción, se reproducen los valores de atenuación de cada voxel, en forma de escala de grises Problema:

Debido a: La gran cantidad de datos que hay que manejar, y el rápido procesamiento

Se exige un cálculo laborioso realizable mediante: Series de Fourier, y Tratamientos informáticos

Es necesario: Una computadora de gran capacidad de cálculo

Para cada tejido, el valor de la absorción en unidades Hounsfield viene dado por:

16

Obtención de la imagenPara la visualización de la imagen en pantalla se selecciona un pequeño rango de UH

Esta función, se denomina ventanaPermite diferenciar con claridad estructuras que poseen una pequeña diferencia de

números TC

Calidad de imagenDos criterios para medir la calidad de una imagen TAC:

a) Resolución espacial:

Da el grado de detalle de la imagenDepende de los factores:

1) Dimensión del haz de rayos X2) Dimensión del detector

3) Número de proyecciones y barridos por proyección

4) Metodología de reconstrucción

b) Resolución de contaste:Da el número de niveles de gris asociados a cada voxel

Obtener imágenes de anatomía con poco contraste está limitada por el ruido del sistema• El ruido del sistema está determinado por el numero de rayos X utilizados por el detector para generar la imagen

Defectos en las imágenes TAC

17

1) Errores sistemáticos:Debidos al mal funcionamiento del equipoSuelen detectarse y corregirse en la fase de reconstrucción

2) Errores debidos al ruido del sistema:

Debidos a las variaciones del proceso físico:Variación de la velocidad de exploraciónIntensidad del haz de rayos X, etc.

3) Artefactos debidos al espectro de energía:

Debidos a que el espectro de energía a la salida del detector varía de un rayo a otro de la proyección, lo que implica que los coeficientes de atenuación varíen con la energía

Pitch

La velocidad de la mesa a través del Gantry define el espaciamiento de las hélices.

Pitch = (distancia recorrida por la mesa/rotación)/espesor del haz

Velocidad = 10 mm / rotaciónEspesor = 10 mmPitch = 1

V = 20 mm/1 rotaciónEspesor = 10 mmPitch = 2

Modo helicoidal → Flexibilidad de reconstrucción:

Cualquier intervalo o posición,Posibilidad de sobre posición en la reconstrucción

Sin embargo: El uso de pitch >1,5 y una imagen reconstruida a intervalos iguales al espesor de corte puede implicar en una imagen de calidad diagnostica inferior debido a reducida resolución de bajo contraste.

18

Resolución

Resolución Tamaño punto focal

No. de proyecciones

Filtro UHR

Ángulo de adquisición

Standard Grueso 1160 No 360º

Alta Fino 2320 No 360º, 420º

Ultra-alta Fino 4640 Si -

Ultra-rápida Fino - No 270º

Espesor de corte reconstruido

Es un parámetro inherente a la reconstrucción; no se pueden reconstruir imágenes con espesores de corte inferiores al espesor de corte de la adquisición

• A partir de 64x0.5mm se puede reconstruir a 0.5mm, 1mm, 2mmm, 4mm, etc

• A partir de 32x1mm no se puede reconstruir a 0.5mm; solo es posible a 1mm, 2mmm,4mm, etc

12. COMPONENTES DE UN TOMÓGRAFO

19

12.1. Sistema de recolección de datos: Grúa o Gant r y

Se llama gantry al cuerpo vertical de la unidad que presenta un orificio central, en el que se introduce la camilla de exploración con el enfermo, con aproximadamente 70cm de ancho. El gantry está constituido por un conjunto de elementos controlados desde la consola del operador y que en el transcurso de la prueba transmite datos para el análisis y producción de la imagen TC.

Otros nombres que también recibe el gantry son: carcasa, garganta y estativo. Interiormente el Gantry tiene un anillo giratorio que contiene el tubo de rayos X y los detectores para la producción y detección de la radiación.

El Gantry posee una serie de controles con los que se realiza el centraje y posicionamiento del paciente y otros para angular el conjunto tubo-detectores, de tal forma que el Gantry se puede inclinar, para adaptarse a la angulación de la parte corporal bajo estudio. El eje vertical del gantry puede inclinarse 30º, para adoptar diversas incidencias sobre el enfermo, según la exploración que ha de realizarse.

Ciertas regiones anatómicas, como la cabeza y la columna, requieren muchas veces inclinación de la carcasa para obtener una imagen transversal exacta. Si la inclinación es hacia delante hablamos de inclinación cefálica de -30º como máximo. Si la parte superior del gantry se inclina hacia detrás es la angulación caudal que será de hasta + 30º.

Con el fin de colocar al paciente se conecta una luz en el gantry para indicar la zona del cuerpo barrida; esa luz se utiliza no sólo para la localización de los cortes individuales, sino también con el fin de colocar al paciente para realizar el estudio de una región corporal completa, por ejemplo, el tórax o el abdomen, para ello, el técnico emplea puntos de referencia externos, como la escotadura yugular, la apófisis xifoides o la sínfisis púbica.

El gantry es una de las partes más importantes del equipo y se encuentra en la sala de exploración. Contiene los siguientes elementos:

a) Tubo de rayos Xb) La matriz de detectoresc) El generador de alta tensiónd) Sistema de adquisición de datos (DAS)e) Los colimadoresf) Elementos mecánicos

Todos estos subsistemas se controlan desde la consola y envían datos al ordenador para analizar y generar la imagen.

a. Tubo de ra y os X

El tubo de rayos X es el dispositivo técnico capaz de producir la radiación ionizante mediante una fuente artificial de alimentación de tipo eléctrico.

20

Los tubos de RX de los equipos de TC son muy similares a los tubos de radiología convencional, aunque poseen condiciones especiales que han ido variando técnicamente en el tiempo (generaciones)

Elementos del tubo de r a y os X

Los rayos X se originan al colisionar electrones acelerados (con mucha energía cinética) con la materia. Para ello, el tubo de rayos X está formado por los siguientes elementos básicos:

Una fuente de electrones: filamento, que se encuentra en el cátodo. Un lugar de choque: blanco, o zona metálica donde se produce la interacción de los

electrones, que se localiza en el ánodo. El ánodo es de tipo giratorio, con un punto focal pequeño y un sistema potente de disipación del calor (refrigeración)

Estos componentes del tubo se encuentran dentro de una envoltura de cristal, que es una especie de ampolla de vidrio. Es relativamente grande, de 30 a 50 cm de longitud y 20 cm diámetro. En la ampolla de vidrio está el vacío para evitar obstáculos que frenen los electrones.

Requisitos del tubo

El tubo de rayos X es similar a los empleados en radiología convencional, pero está diseñado para soportar y dispar el exceso de calor generado durante la TC.

El tubo de RX para un equipo de TC debe cumplir una serie de exigencias especiales. Debe ser tan potente como para ser capaz de emitir un haz de radiación de alta energía entre 125-150 Kv. Y además estará construido con los materiales necesarios para que el haz sea monoenergético y que todos los fotones que lo compongan tengan la misma longitud de onda. Este tipo de haz es imprescindible para que la reconstrucción de la imagen sea lo más exacta posible. Por eso el tubo, al igual que el de tubo de la radiología convencional, debe tener filtros de aluminio en la salida del tubo (ventanilla) para así suprimir los fotones de RX de baja energía, dejando pasar solo los fotones más energéticos con una longitud de onda parecida. De todas formas nunca se consigue que el haz sea monoenergético. La mayoría de los tubos empleados en la actualidad proyectan un haz en abanico desde un ánodo giratorio y con un foco muy pequeño.

Aunque algunos equipos trabajan con intensidad de corriente baja (menor de100mA), la mayoría de los aparatos hoy necesitan una corriente mayor (de casi 1000mA). Debido a esto el ánodo debe tener una alta capacidad calorífica de al menos 500.000 unidades térmicas (el TAC helicoidal hasta dos millones de unidades térmicas o caloríficas) utilizándose por tanto ánodos rotatorios con rotores de alta velocidad (16.000 rpm) El tamaño del foco en TC no suele ser importante en la mayoría de los equipos (ya que la imagen no se forma igual que en la radiología convencional). No obstante los equipos de TC de gran resolución tienen focos muy pequeños. La alimentación del tubo de rayos se realiza de forma distinta según el tipo de aparatos y así:

En los equipos de traslación-rotación (1ª y 2ª generación), el generador recibe energía durante la traslación, utilizando corriente de 50 mA

En los equipos que sólo rotan (sin traslación: 3ª y 4ª generación) se trabaja de dos formas:

21

con un haz de RX continuo o pulsanteHaz de RX continuo: La intensidad con la que se trabaja va de 100 a 400 mAHaz de RX pulsátil: La intensidad va a estar en valores de casi 1000mA. En un equipo de 3ª generación se emiten 300 ó más pulsos durante el movimiento circular necesario para obtener un corte tomográfico, durando cada pulso 2 ó 3 msg)

Los TC que trabajan con radiación pulsante tienen una serie de ventajas:

1. Al obtenerse mayor cantidad de radiación en menor tiempo, disminuye el tiempo de exploración.

2. Se reconstruye la imagen más rápidamente y con el software adecuado esta reconstrucción puede llegar a ser instantánea.

3. Los focos pueden ser más pequeños, ya que no tiene que soportar altas tensiones durante tiempos muy largos y pueden ser refrigerados en los intervalos entre pulsos. Además al ser más pequeños pueden ser colimados más exactamente con lo que el paciente recibe menos dosis de radiación.

4. Se puede recalibrar continuamente el sistema electrónico de emisión y de medición de RX entre los pulsos, con lo que se obtiene un mayor control y un rendimiento máximo de la emisión de RX.

b. Matriz de detectores

Los detectores miden la energía depositada en ellos después de ser impactados por los fotones de Rx que han atravesado el cuerpo del paciente. Esta energía la transforman en corriente eléctrica que llegará al ordenador y será cuantificada por un sistema electrónico.

Los primeros equipos utilizaban un solo detector y los modernos emplean más de 2.400 detectores. Los detectores pueden ser de tres tipos, según han ido apareciendo cronológicamente en las distintas generaciones:

Detector de Cristal de Centelleo (primeras generaciones) Detector de gas o de cámara de ionización (3ª generación) Detectores sólidos o detectores semiconductores (en los equipos de 3ª generación en

adelante y en TAC helicoidal)

Los más utilizados han sido los detectores de gas Xenón, hasta llegar al TC helicoidal que incorpora los últimos detectores que son los semiconductores o detectores sólidos.

Característi cas de los detectores Coste . La mayoría de los detectores tienen un elevado coste de fabricación, debido a esto los precios de los últimos TC se encarecen por el elevado número de detectores que incorporan. El detector de cristal es más caro que el de gas, debido a los componentes electrónicos que posee, pero tienen una señal eléctrica más fuerte y, por tanto, no hay tanta necesidad de amplificarla posteriormente como ocurre con los de gas. Eficiencia o eficacia . Es el rendimiento que posee o capacidad para captar fotones de Rx. Se mide en %. La eficacia del detector para captar fotones debería ser del 100%, es decir, que

22

todo fotón que saliera del tubo de Rx debería ser detectado. Estabilidad . Se llama estabilidad a la capacidad del detector para estar ajustado en todos los momentos en que deba medir. Conformi d ad . Es el tiempo que tarda en recibir, transformar y distribuir una señal o información hasta aparecer en el monitor. En la mayoría de los detectores actuales este proceso es casi instantáneo de forma que tras efectuar el corte la imagen aparece inmediatamente en el monitor.

TransformaciónLos detectores básicamente pueden transformar los RX que reciben de dos formas diferentes:1. Transformación en luz: unos detectores convierten primero los rx en energía luminosa y luego

en energía eléctrica.2. Transformación en electricidad: otros detectores trasforman directamente los rx en corriente

eléctrica.

Tipos de detectores

I. Detect or es De C en telleo

Están compuestos por dos partes, la primera es el cristal de centelleo y la segunda, el tubo fotomultiplicador. En los equipos de TAC más antiguos, el CRISTAL DE CENTELLEO era de Yoduro de sodio y luego se sustituyó rápidamente por los de Germanato de Bismuto. Los que se usan en la actualidad son cristales de Yoduro de Cesio, de Tungstato de Calcio y de Wolframato de Calcio (W O4 Ca).

Su funcionamiento es el siguiente: cuando un fotón de RX incide en el cristal, su energía queda absorbida por los electrones de las órbitas de los átomos del cristal y pasan a una capa más externa y más energética. Estos electrones excitados vuelven a su posición inicial emitiendo el exceso de energía que había tomado del fotón de RX en forma de LUZ VISIBLE. Por tanto el cristal de centelleo actúa como un transductor que convierte la energía de los RX incidentes en destellos de luz visible. Lo más importante es que la intensidad del destello es proporcional a la energía de la radiación X que incide en el cristal. Junto al cristal de centelleo se encuentra íntimamente acoplado el TUBO FOTOMULTIPLICADOR, que es un tubo de vacío que presenta en el extremo situado junto al cristal de centelleo el llamado fotocátodo, que es una placa metálica recubierta de un metal alcalino que tiene la propiedad de emitir electrones cuando sobre él incide un fotón. Es en resumen un segundo transductor que convierte la energía luminosa en emisión de electrones.

A continuación hay una serie de electrodos llamados dínodos, situados de tal forma a lo largo del tubo que cuando llegan electrones originan una emisión de electrones adicionales. Es decir, cuando sobre el primero incide un electrón, este emitirá dos, que inciden en el segundo y emite cuatro y así sucesivamente, de esta forma, el impulso inicial se ve reforzado en intensidad de modo que por cada electrón remitido por el fotocátodo se recogen miles de electrones a la salida del fotomultiplicador. El resultado final es la amplificación de la señal .La parte del tubo fotomultiplicador más alejada del cristal de centelleo es el fotoánodo que es una placa metálica, y por ella sale el total de electrones generados.

23

La amplitud de cada impulso eléctrico medido a la salida del tubo fotomultiplicador sigue siendo proporcional a la energía y al número de electrones iniciales emitidos por el fotocátodo y a su vez estos lo son de la luz visible incidente, que también lo era de la energía de la radiación X incidente en el cristal, existiendo, por tanto, una proporcionalidad entre la energía de la radiación incidente y la amplitud de los impulsos eléctricos de salida, lo que es importante para poder identificar la radiación incidente. Este impulso eléctrico de salida puede ser ampliado electrónicamente y ser conducido al sistema de procesado de datos y de reconstrucción de la imagen del TC.

Estos detectores tenían el inconveniente de que eran bastante grandes y cada tubo fotomultiplicador necesitaba una alimentación independiente con un sistema eléctrico de cableado complejo. Por esta razón, en la actualidad han sido sustituidos por los conjuntos de cristal-fotodiodos (más pequeños y económicos que los tubos fotomultiplicadores y de igual eficiencia).

El número de detectores varía de un equipo a otro, pero las cifras habituales son de entre 1 y 8 detectores por centímetro (en los detectores con matriz lineal) o de 1-5 detectores por grado (en los detectores con matriz angular). La concentración de detectores es una característica importante de los equipos de TAC y afecta a la RESOLUCIÓN ESPACIAL obtenida.

Eficacia de los detectores de centelleo

Los detectores de centelleo tienen una eficacia intrínseca (relacionada con la incidencia de fotones de RX en su cara sensible) muy elevada, el 90% de los rayos X que alcanzan a los detectores son absorbidos y contribuyen a la señal eléctrica de salida, pero tienen el inconveniente de que no es posible colocar los detectores tan próximos entre sí como sería deseable, y el espacio entre detectores puede ocupar el 50% del área total a la que llega el haz de RX. Así la eficacia extrínseca relacionada con la colocación de los detectores es del 50%. Por lo tanto, la eficacia total (eficacia intrínseca por la eficacia extrínseca) es de alrededor del 45%; y esto significa que aproximadamente un 55% de la radiación generada contribuye a elevar la dosis que recibe el paciente sin contribuir a la formación de la imagen, es decir que el 55% de la los RX generados se pierden.

II. Detect or es De Gas

Los detectores de gas son dispositivos o receptores de la Rx, en forma de celda o cámara de ionización, que transforma la energía radiante que le llega en una emisión de electrones.

Consisten en una gran cámara metálica con separadores espaciales situados a intervalos de aproximadamente 1mm. Estos separadores llamados baffles o paredes son como las tiras de una rejilla y dividen la cámara grande (o cámara mayor) en muchas pequeñas. Cada cámara pequeña será un detector de radiación y cada uno funciona por separado.

El conjunto de detectores está sellado herméticamente y se llena bajo presión con un gas inerte (gas noble) de número atómico elevado (Xenón (Z= 54), o una mezcla de Xenón-Kriptón a una presión de 8-10 atmósferas, que aumenta la eficiencia)

24

Cada detector de gas funciona como una cámara de ionización, es decir, se trata de una recinto cerrado lleno de gas Xenón, donde se encuentran 2 electrodos entre los cuales se aplica una tensión eléctrica que generalmente es de 1000 voltios. Como el gas que llena el detector es un buen aislante, en condiciones normales no se produce corriente eléctrica entre los dos electrodos. Pero si incide la radiación X sobre el gas, provocará la ionización de éste y cambia la diferencia de potencial inicial que existía entre ambos electrodos

La ionización del gas da lugar a partículas cargadas (e- y Xe+) y debido al campo eléctrico existente en la cámara las cargas liberadas de cada signo se pondrán en movimiento hacia el electrodo de

signo contrario (los electrones hacia el ánodo y los cationes Xe+ hacia el ánodo, de esta forma se origina en el detector, corrientes o impulsos eléctricos que pueden ser medidos exteriormente. Esta señal se amplifica y se conduce a los módulos de identificación y registro.

Eficacia de los detectores de gas

La eficacia intrínseca de detección de un conjunto de detectores de este tipo solo es del 50% en su cara sensible, pero como puede reducirse mucho la distancia entre detectores, es muy poco lo que queda sin usar del área frontal del detector, siendo su eficacia extrínseca del 90%. Por lo tanto, la eficacia total de detección del conjunto es del 45% igual que la eficacia total de los detectores del centelleo.

Así, a igualdad de las demás características, la dosis de radiación que recibe el paciente es la misma aproximadamente con ambos tipos de detectores. Los detectores de gas son más económicos que los detectores de centelleo, pero su señal es más débil, con lo que se necesitará mayor ampliación de dicha señal.

III. Detect or es Se mico ndu ctor es

Son una modificación del detector de centelleo y a igual que ellos, el cristal traduce la energía de los RX en luz visible. Esta tecnología, varía sólo con el detector de centelleo, en que NO lleva tubo multiplicador, sino un FOTODIODO, cuyas capacidades se fundamenta en la tecnología de los semiconductores de Silicio. Y a todo el conjunto se le denomina detector de semiconductores o de escintilación.

El cristal de centelleo está compuesto de Wolframato de calcio o de Yoduro de Cesio. Los fotodiodos son dispositivos electrónicos que transforman la luz que incide en ellos en corriente eléctrica que fluye en un circuito externo

Cuando los Rayos X chocan con el cristal de centelleo, se emite luz cuya intensidad es directamente proporcional a la energía de los fotones incidentes. Esta luz visible será recogida por los llamados fotodiodos (el tubo fotomultiplicador ha sido sustituido por el conjunto de fotodiodos) que traduce la luz visible en una señal eléctrica proporcional a la radiación X que incidió en el cristal.

El fotodiodo se comporta como un generador de corriente, que forma un conjunto con el cristal en forma de pastilla (conjunto cristal-fotodiodo), a la que se le añade un amplificador de la corriente

25

eléctrica.

Las ventajas de estos detectores son:

Los fotodiodos son más pequeños, lo que hace menos notorio el gantry. Son más económicos. Los elementos eléctricos son menos complejos que cuando se emplean tubos

fotomultiplicadores. No requieren suministro de potencia Son muy estable (más que los tubos fotomultiplicadores) Su eficacia y eficiencia es muy parecida a la de los detectores de gas

c. Sistema de adquisición de datos (DAS)

Conforme se completa cada barrido, el sistema de adquisición de datos (DAS) convierte las señales procedentes de los detectores en datos digitales y las transmite al ordenador.

Para la reconstrucción de la imagen es necesario que el ordenador reciba múltiples señales después de explorar al paciente en diferentes ángulos. El ordenador es capaz de integrar la información enviada por el DAS y reconstruir las imágenes de forma casi instantánea.

d. Generador de alta tensión

Es aquel útil de tipo eléctrico que alimenta al tubo de RX. En cuanto a sus características técnicas, todos los equipos de TAC son trifásicos, ello permite utilizar tubos de RX con ánodos giratorios de alta velocidad y proporcionan los picos de potencia característicos de los sistemas de RX pulsantes. Para reducir el tamaño de sus equipos, algunos fabricantes colocan el generador en la grúa e incluso en la rueda giratoria de la grúa, por lo que no es necesario incluir un sistema que enrolle o desenrolle el cable de alimentación.

e. Colimadores

Son aquellos medios técnicos que se emplean para diafragmar el haz de radiación X. En general, en la TAC es necesario utilizar la colimación por las mismas razones por las que se usa en radiología convencional, que son dos:

Para disminuir la dosis que recibe el paciente al disminuir el área de tejido irradiado. Con esto controlamos el grosor del corte; es decir, la longitud del voxel. La mayoría de los escáneres actuales realizan cortes de 1 a 10mm.

Y, para mejorar el contraste de la imagen al disminuir la radiación dispersa.

En radiología convencional existe un único colimador montado en la carcasa del tubo de RX, en el equipo de TAC suele haber 2 colimadores.

I. Coli mado r Pre paci ente

Suele estar colocado en la carcasa del tubo o cerca de ella y sirve para limitar la zona del paciente a

26

la que llega el haz útil. Por lo tanto, determina:

El grosor del corte, que puede ir desde secciones de 1mm hasta de 10mmLa dosis que recibe el paciente

Este colimador está formado por varias láminas, para conseguir un haz de RX casi paralelo. Dando a un haz muy fino de grosor y en forma de abanico. Si este colimador está mal ajustado será responsable de la mayor parte de la dosis innecesaria que recibe un paciente durante la exploración de TAC.

II. Coli mado r Pre det ecor O P ostp acie nte

Se coloca en la matriz de detectores, de tal forma que siempre habrá el mismo número de colimadores que de detectores, ya que cada detector tiene asignado su colimador y su alineamiento debe ser muy preciso para poder obtener una imagen de calidad.

Este colimador restringe el haz de rayos que alcanza al detector, aumentando la nitidez de la imagen. Este colimador reduce la radiación dispersa que incide en el detector y si está correctamente ajustado con el colimador prepaciente ayuda a definir el grosor de la sección examinada.

12.2. Camilla

Es la mesa de exploración donde se posiciona al paciente y que nos permite mediante su movilidad automática realizar los barridos necesarios en cada estudio. Este dispositivo automático está conectado al ordenador y al gantry y está diseñado para indexarse (cambiar de posición) después de cada barrido, de acuerdo con el programa utilizado.

En términos generales se podría decir que la camilla es una de las partes más importante del equipo de TAC, posee un cabezal y es móvil. La indexación debe ser exacta y fiable, sobre todo cuando se emplean cortes finos (1 ó 2 mm) a través del área de interés.

Debe estar fabricada con un material de número atómico bajo para que no interfiera en la transmisión del haz de rayos X. Las mesas de TC se fabrican de madera y las más modernas están fabricadas con fibras de carbono, que tiene un número atómico muy pequeño y permite obtener láminas finas y a la vez muy resistentes.

La camilla debe ser cómoda, debe sostener durante un tiempo de exploración más corto o más largo al paciente según el tipo de estudio, impidiendo su movilidad.

Todas las mesas de TC tienen un límite en cuanto al peso máximo del paciente, que varía entre 136 y 272 Kg dependiendo del fabricante. La superación del límite de peso puede causar una indexación inexacta, dañar el motor de la mesa o incluso romper la mesa con riesgo de lesiones serias para el paciente.

La camilla debe moverse mediante un motor suave y preciso que permita colocar al paciente exactamente en la posición deseada. Si la posición no es exacta, se corre el riesgo de irradiar dos

27

veces el mismo tejido (repetición de barridos no necesarios); o incluso perder la exposición de otro (ausencia de barrido). La camilla debe poder colocarse automáticamente para un nuevo corte una vez terminado el anterior, evitando así que el operador tenga que entrar a colocarla al acabar cada barrido. De esta forma se reduce el tiempo de examen de cada paciente. La mayoría pueden ser programadas para moverse hacia dentro o hacia fuera del gantry en función del protocolo del examen y las características del paciente.

Es posible conectar varios dispositivos a la mesa para distintos usos. En los exámenes de cabeza se emplea un dispositivo o soporte especial. El soporte cefálico ayuda a mantener inmóvil la cabeza y, gracias a que se extiende fuera de la mesa, minimiza el artefacto o la atenuación en barridos cerebrales. También se puede emplear con el fin de colocar al paciente para las imágenes coronales directas.

Todas las camillas llevan incorporadas en un sitio visible una regleta de mandos con las siguientes opciones (esta regleta, también está incluida en la consola del médico):

Luz de centrajeMovimientos de desplazamiento de la camilla hacia detrás y hacia delanteRegular los movimientos de angulación del gantry hacia la posición de angulación

cefálica (+) y hacia la posición de angulación caudal (-)Mecanismos para elevar y descender la mesa. Se consigue así hacerla coincidir con el

agujero del gantryBotón de puesta a cero del nivel de corte. Sirve para tener siempre una perfecta

referencia del plano que estamos estudiando y el nivel en que empezamos el topograma o scout-view.

12.3. Sistema de procesado de los datos y de reconstrucción de la imagen: El Ordenador

El ordenador es el soporte técnico de gran potencia (rapidez) necesario para llevar a cabo las operaciones de procesado de datos y de reconstrucción de la imagen de scanner.

Los primeros ordenadores de TC tenían que realizar los procesos de uno en uno, por lo que el tiempo de reconstrucción de las imágenes oscilaba entre 15 segundos y hasta varios minutos, dependiendo del nivel del programa instalado. Las máquinas actuales son capaces de hacer el barrido del paciente, recoger los datos, reconstruir la imagen, archivarla e iniciar el barrido siguiente en alrededor de 2 a 5 segundos.

Para el equipo de TAC, se requiere un ordenador muy potente, ya que dependiendo del formato de la imagen suele ser necesario resolver simultáneamente hasta 30.000 ecuaciones matemáticas. Su precio supone aproximadamente 1/3 del coste del TAC completo.

Los ordenadores antiguos requerían una estancia con unas condiciones ambientales especiales (Temperaturas inferiores a 20º y de humedad inferiores al 30%) El ordenador utilizado está formado por microprocesadores y la memoria primaria. Estos componentes determinan el tiempo que transcurre desde que se termina la adquisición de datos hasta que la imagen aparece

28

en la pantalla, es decir, el “tiempo de reconstrucción de la imagen”, que puede oscilar desde 30 segundos a 1 segundo. Esto es importante, ya que la eficacia de una exploración está muy influida por el tiempo de reconstrucción, sobre todo si es un estudio que comprende muchas secciones. En los equipos modernos el cálculo de los datos para la reconstrucción de la imagen se realiza durante el tiempo de medida, o que se denomina imagen en tiempo real.

En otros escáneres se utiliza una matriz de microprocesadores para la reconstrucción de la imagen, que acelera notablemente la aparición de la misma en el monitor, gracias al trabajo en paralelo de los microprocesadores. De esta forma cada imagen se reconstruye en menos de 1 segundo.

El ordenador es un módulo que está compuesto en general por tres unidades, cuyas funciones están claramente diferenciadas. Éstas son:

1. Unidad de control del sistema (CPU). El control del sistema o CPU tiene a su cargo el funcionamiento total del equipo. Su configuración es similar a la de cualquier sistema microprocesado con su software y hardware asociados.

3. Unidad de reconstrucción rápida (FRU). Es la encargada de realizar los procedimientos necesarios para la reconstrucción de la imagen a partir de los datos recolectados por el sistema de detección.

4. Unidad de almacenamiento de datos e imágenes. Está generalmente compuesto por uno o más discos magnéticos donde se realiza el almacenamiento no sólo de las imágenes reconstruidas y de los datos primarios, sino también del software de aplicación del tomógrafo.

12.4. Sistema de visualización: Consola de control

Es aquel subsistema de los equipos TAC responsable de integrar los demás subsistemas con la finalidad de visualizar una imagen adecuada respecto al estudio, y un almacenaje digital.

La consola de control tiene una doble misión: programar la exploración que se va a realizar y seleccionar los datos requeridos para la obtención de la imagen.

Para programar la exploración, la unidades de TC tiene estandarizadas la técnicas de exploración más habituales, pero se puede variar cualquier dato técnico para adaptarla a una exploración individualizada (forma manual).

Las imágenes visualizadas en la pantalla se pasan automáticamente a una cámara multiformato, donde se imprime la placa en condiciones prefijadas de tamaño y secuencia. Asimismo, se guardará en disco duro la imagen obtenida.

Muchos equipos de TAC están provistos de 2 consolas, una para el técnico que maneja el equipo y otra para el médico. Aunque no todos los equipos poseen ambas consolas, si se encuentran ya en la mayoría y suelen estar conectadas entre sí.

La consola del operador tiene controles y medidores para seleccionar la técnica apropiada, permite controlar el movimiento del gantry y la camilla, administración de contraste, y permite la reconstrucción y la transferencia de la imagen.

29

La consola del médico recibe la imagen enviada desde la consola del operador. El médico mediante programas de imágenes, puede manipular la imagen obtenida en el estudio para de esa forma obtener un diagnóstico adecuado.

12.4.1. Consola del técnico

La consola del operador es el punto desde el que el técnico controla el escáner. Las primeras unidades se dirigían mediante órdenes, lo que exigía un diálogo entre el técnico y el ordenador. Esto se conseguía tecleando las órdenes necesarias en el teclado. Para iniciar cualquier programa se introducían las órdenes pertinentes en la secuencia apropiada para que el ordenador realizase el barrido.

Al progresar la tecnología informática, los escáneres se dirigen por menú; el ordenador presenta un menú o conjunto de opciones, en el que el técnico radiólogo puede elegir la opción apropiada. El ordenador ejecuta a continuación el programa correcto. Los modelos avanzados cuentan con menús interactivos, pantallas táctiles o teclados con TRACKBALL (Mouse fijo) para programación de cortes y otras utilidades sin tener que teclear la selección, de esta forma se pueden seleccionar los siguientes parámetros de trabajo:

a) Parámetros de técnica: Intensidad (mA) Tensión de pico (Kv) Tiempo de corte o de barrido,tiempo necesario para obtener un barrido (varía entre 1 a 5 seg.)b) Grosor del corte: suele ser entre 1 y 10mm, si bien algunos equipos permiten grosores de hasta

0,5mm para exámenes de alta resolución. La selección del grosor del corte va seguido de un ajuste automático del colimador.

c) Administración de contrasted) Control de los movimientos de la camilla, adecuándolos al estudio en cuestión.

Con el control de la regleta de mandos de la camilla se logra programar el sistema de cortes; que, puede ser:

De cortes contiguos De cortes intermitentes De cortes específicos en la tomografía espiral

Antes de comenzar un estudio, el técnico debe introducir la información sobre el paciente, por lo que algunas funciones siguen requiriendo un teclado. De modo habitual, el primer programa seleccionando es el de exploración, que permite al técnico planear la secuencia de barridos axiales.

También podemos seleccionar los datos necesarios para la imagen diagnóstica que pretendemos obtener. Por ejemplo:

a) La ventana de valores de atenuación. Estos valores en términos generales se dividen en:

Valores altos: dan una imagen blanca (Ej. Hueso)

30

Valores bajos: dan una imagen negra (Ej. Aire)

Valores intermedios: da una imagen con tono de grises con un número máximo de 20 ( el ojo humano no distingue más)

b) La matriz de representación que hay que emplear

c) La posible ampliación (zoom) del tamaño de la imagen

d) La señalización de datos de interés (medidas, flechas que indiquen localizaciones, ángulos, etc.). Esto lo podemos hacer mientras se está realizando el corte

e) La reconstrucción de cortes coronales o sagitales a partir de los axiales, lo que permite una mejor visualización de estructuras longitudinales en sentido vertical (columna, grandes vasos, tráquea, etc.

f) La reconstrucción tridimensional de estructuras óseas (cráneo, tórax, pelvis).

12.4.2. Consola del médico

Esta consola permite al médico recuperar cualquier imagen, visualizarla y manipularla para obtener la máxima información diagnóstica. Esta manipulación incluye:

1. Ajuste de brillo y contraste2. Ampliación de la imagen3. Visualización de la zona (detalles) de interés

5. Técnicas de sustracción departe de la imagen

6. Se pueden utilizar paquetes de ordenador específicos para TAC que permiten:o Reconstruir las imágenes en distintos planos (oblicuos, coronales y sagitales)o Calcular valores de los números de TAC (atenuación/píxel) de cualquier zona y sobre

cualquier ejeo Calcular las medias y desviaciones estándar de los valores TAC de la región a examinar

o Realizar análisis de planos y volúmenes.

12.5. SISTEMA DE ALMACENAMIENTO DE DATOS

Son todos aquellos procedimientos que guardan la información obtenida tras un estudio con scanner.

El disco principal del ordenador sólo permite el almacenamiento a corto plazo de las imágenes; los exámenes completados deben ser archivados, o copiados, en un dispositivo de almacenamiento a largo plazo, de forma que sea posible recuperarlos si se considera necesario.

Existen dos criterios de clasificación o formas de guardar la imagen:

1. Punto de vista del tiempo: se archivan de dos formas:

Temporal: en el disco duro del propio ordenador, pero sólo durante un tiempo para poderlo hacer operativo, y por ello es necesario borrarlo.

Permanente, se pueden hacer de distintas formas: En un sistema PAC, en discos CD o sistemas similares, en películas que se archivan.

31

2. Punto de vista del medio:

Digital: en forma de memorias masivas: disco duro, CD u otros. Normalmente se guarda el estudio completo.No digital: en forma de imagen sobre película; en tal caso, la información existente solo contiene una parte de los registros obtenidos por el ordenador.

La imagen gráfica obtenida tras un estudio en el monitor de la consola del técnico se puede reproducir en cualquier momento con cámaras reveladoras láser (impresoras láser) o con cámaras multiformato en películas radiográficas (el coste de la cámara láser es más elevado que el de la cámara multiformato), de forma que en un mismo film se pueden incluir hasta 12 imágenes. A esta imagen gráfica se denomina película de TAC.

Posicionamiento del paciente Gantry y mesa

La tarea principal de este sistema es hacer posible la adquisición en la zona de interés, del volumen especificado y del espesor de corte especificado.

Para lograr esto, la mesa se mueve (Feed) entrando y saliendo del gantry en forma de a pasos (adq. secuencial) o en forma continua (adq. espiral o topograma).

Para adquirir de ciertas zonas del cuerpo (cráneo, columna, etc.) es necesario ubicarse paralelo a estas estructuras, para ello el gantry se inclina (Tilt) hasta cierto punto (+-30ºaprox).

Para comodidad del paciente al subir al equipo y para poder ubicar la zona a examinar en el centro del campo de exploracion se puede subir y bajar la mesa (Lift)

32

TIPOS DE TOMOGRAFOS

1. TC axial

Una tomografía axial implica la adquisición de los perfiles de transmisión mediante un giro del tubo de rayos X con la camilla en reposo.

Cada adquisición axial (secuencial) se realiza generalmente con una rotación completa (360°) del tubo de rayos X, aunque para mejorar la resolución temporal, se puede acortar a 180° + ángulo del haz. El ángulo de rotación puede extenderse hasta, por ejemplo, una adquisición de 720° para mejorar la resolución de bajo contraste, al permitir una mayor carga del tubo (mAs). En una exploración completa de TC se efectúa una (o más) serie(s) de adquisiciones axiales a fin de cubrir el volumen de interés clínico relevante.

Esto se logra mediante sucesivos desplazamientos de la camilla después de cada adquisición axial. Por lo general el desplazamiento es igual al grosor de corte, para que la serie de adquisiciones axiales pueda ser reconstruida en imágenes axiales contiguas.

Geometría de una adquisición axial (izquierda). La trayectoria circular del tubo lo es también desde la perspectiva del paciente. En la geometría de adquisición helicoidal (derecha) la trayectoria circular del

tubo se convierte en helicoidal desde la perspectiva del paciente.

2. TC helicoidal

Hasta 1989 sólo se podía adquirir en TC axial. En 1989, la adquisición de datos con el tubo de rayos X rotando continuamente y con la camilla desplazándose simultáneamente dio origen a la adquisición helicoidal o espiral. La introducción de la adquisición helicoidal ha mejorado considerablemente el rendimiento de la TC.

Algunas de las ventajas de la TC helicoidal: se acorta el tiempo de exploración, y se obtiene una información más coherente para reproducir imágenes en 3D del volumen explorado. La desventaja principal de la TC helicoidal fue la aparición de algunos artefactos asociados (molinos de viento, etc.). La fig. 6 (derecha) muestra la geometría de una adquisición de TC

33

helicoidal; la trayectoria circular del tubo de rayos X se transforma en una hélice desde la perspectiva del paciente. La adquisición helicoidal posibilitó la obtención de datos de un gran volumen del paciente en apnea, lo que constituía un requisito previo para el desarrollo de la angiografía con TC (angio-TC) de alta calidad. El desplazamiento de la camilla se expresa generalmente en relación con la anchura nominal del haz (igual a la anchura de corte en equipos de corte único); el cociente entre el desplazamiento de la camilla en una rotación de 360° del tubo y la anchura nominal del haz se denomina factor de paso o pitch.

3. TC multicorte

Diez años después de la introducción de la TC helicoidal, con la introducción de escáneres multidetector de rotación rápida, se produjo un enorme avance en la tecnología de TC que facilitó la aparición de nuevas aplicaciones clínicas. Los primeros equipos con 4 filas contiguas de detectores activos, dieron paso a los de 16 y 64 filas respectivamente, lo que hizo posible la adquisición simultánea de perfiles de un gran número de secciones.

Además, el tiempo de rotación se redujo desde 1-2 s, típicos en equipos de corte único, hasta valores muy inferiores (0,3-0,4 s). En consecuencia, en estas condiciones es posible escanear prácticamente todo el cuerpo de un adulto en una inspiración con espesores de corte muy por debajo de 1 mm. Con los equipos de TC multidetector las adquisiciones se suelen hacer en modo helicoidal. Las excepciones se dan para TC de alta resolución de, por ejemplo, los pulmones, y la adquisición secuencial en TC cardíaca, ya sea para el cálculo del calcio coronario o para angiografía coronaria por TC.

4. TC cardíaca

La TC cardíaca se basa en la sincronización de la reconstrucción de la imagen con el electrocardiograma (ECG) y la selección de la fase de menor movimiento cardíaco . La fig. muestra una reconstrucción del corazón en diferentes fases cardíacas en la que se pueden apreciar diferencias de borrosidad de las arterias coronarias entre diferentes fases cardíacas.

En este caso, la fase cardíaca correspondiente al 70% del intervalo RR produce el mejor resultado, libre de movimiento.

La reconstrucción cardíaca puede ser retrospectiva (ECG gated) y prospectiva (ECG triggered). Las reconstrucciones basadas en la selección retrospectiva de la fase cardíaca utilizan el registro de los datos brutos y el ECG durante uno o más ciclos cardíacos completos. Una alternativa a la reconstrucción retrospectiva la constituye la adquisición de datos secuencial (step-and-shoot). Una ventaja de este tipo de adquisiciones es la reducción de la dosis del paciente. Algunos equipos permiten escanear prospectivamente todo el corazón en un solo latido durante la fase (de reposo) preseleccionada del ciclo cardíaco: los escáneres rápidos “de doble fuente” (Siemens Definition Flash) pueden adquirir helicoidalmente datos del corazón completo y los de haz cónico (Toshiba Aquilion ONE),

34

hacerlo en una única rotación. Estas técnicas nuevas de adquisición en “un único latido” anuncian importantes reducciones de las dosis de radiación

Reconstrucciones del corazón en diferentes fases cardíacas. Se aprecia la diferente borrosidad de las arterias coronarias. La fase cardíaca para la que se obtiene la imagen más nítida en la imagen es la

correspondiente al 70% del intervalo RR de la curva del ECG.

5. Fluoroscopia TC y procedimientos intervencionistas

La TC dinámica se puede utilizar para intervenciones guiadas por la imagen; esta técnica se denomina fluoroscopia TC (fluoro-TC). Algunos avances técnicos, como la rotación continua y rápida del tubo de rayos X, así como la incorporación de hardware suficientemente rápido reconstruir imágenes en tiempo real, han propiciado el desarrollo de la fluoro-TC. La primera aplicación clínica se remonta a 1993 y la fluoro-TC multicorte se introdujo en 1999. Su aplicación requiere hardware adicional que incluye un dispositivo de control del funcionamiento del escáner desde el interior de la sala de TC, así como la instalación de monitores en la sala que permitan visualizar las imágenes

Sección axial utilizada para la preparación de una punción; los marcadores situados en la piel permiten planificar para la posición de entrada de la aguja; el objetivo de la punción también es visible (izquierda). La imagen obtenida durante la punción guiada por fluoroscopia TC permite visualizar con precisión la posición de la aguja (derecha).

35

La fig. muestra una sección axial utilizada para la preparación de una punción; los marcadores en la piel permiten planificar la posición de entrada de la aguja y visualizar el objetivo de la punción. La imagen obtenida durante la punción guiada por fluoroscopia TC permite visualizar con precisión la posición de la aguja. Puede destacarse que el ruido es mucho mayor en esa imagen de la punción que en la exploración de diagnóstico, ya que es suficiente una calidad de imagen moderada para efectuar la punción.

De modo general la fluoro-TC debe realizarse con una corriente de tubo relativamente baja para reducir la exposición del paciente.

El número de indicaciones clínicas de la fluoro-TC multicorte crece constantemente: se utiliza habitualmente para tomar biopsias difíciles; las aplicaciones clínicas relativamente nuevas son la ablación por radiofrecuencia guiada por TC, la cifoplastia, la vertebroplastia, y la ablación de tumores con alcohol. En la práctica de fluoro-TC se requiere una especial atención a los aspectos de protección radiológica. La dosis en piel a la entrada del paciente debe ser controlada para garantizar que no se produzcan efectos deterministas en la piel. Los operadores presentes en la sala de TC durante la fluoro-TC deben protegerse con un delantal de plomo para minimizar la exposición a la radiación dispersa. En fluoro-TC el operador debe observar las mismas precauciones que en fluoroscopia convencional: el número de adquisiciones debe ser el menor posible y su duración, lo más corta posible. Estas medidas reducen efectivamente la exposición a la radiación tanto del paciente como de los operadores. Los trabajadores presentes en la sala de TC deben mantener la mayor distancia posible al escáner para limitar su exposición a la radiación dispersa. Con un único corte axial de baja dosis suele ser suficiente para obtener información sobre el estado del procedimiento, de modo que sólo debe utilizarse adquisición dinámica si el corte axial no proporciona información suficiente. Deben tomarse precauciones especiales para evitar la exposición directa de la mano del operador, el operador debe manipular la aguja durante la fluoroscopia CT y sólo lo hará con un porta-agujas especial que proporciona la distancia extra entre la mano del operador y el haz de rayos X, por lo que se puede evitar la exposición directa de la mano

6. TC con realce de contraste

En las imágenes de TC con realce de contraste, se produce artificialmente contraste entre estructuras que no serían visibles directamente en las exploraciones (fig. 9). En angiografía TC se administra contraste yodado por vía intravenosa para mejorar el contraste entre la luz y la pared del vaso. En algunos estudios de abdomen antes de la TC se administra por vía oral una solución diluida de yodo para mejorar el contraste en el tracto gastrointestinal. En la colonografía TC se introduce gas a través del recto para mejorar el contraste entre el colon y los Tejidos circundantes.

36

En la colonografía TC se introduce gas a través del recto para mejorar el contraste entre el colon y los tejidos circundantes (izquierda). En angiografía TC se administra contraste yodado por vía intravenosa para mejorar el contraste entre la luz y la pared del vaso (derecha).

Estudio de angio-TC dinámica con un escáner de tomografía volumétrica que cubre todo el cerebro (Aquilion ONE, Toshiba).

37

Reconstrucciones con tres espesores diferentes: de arriba abajo, respectivamente, espesores de corte reconstruido de 10 mm, 5 mm y 0,5 mm.

La resolución espacial en el plano coronal mejora considerablemente al disminuir el espesor de corte tanto en la representación (rendering) de volumen como en las imágenes coronales.

Imágenes del tórax, la imagen de la izquierda es una proyección de máxima intensidad (MIP), y la de la derecha, una representación volumétrica.

Ventajas de la TAC helicoidal

La TAC helicoidal presenta una serie de ventajas como son:

1. Velocidad: la velocidad de desplazamiento de la camilla se ha cuadriplicado con lo que los tiempos de adquisición se han reducido hasta en un factor de 4 en

38

comparación con los TAC Helicoidal de corte único, incluso para colimaciones finas. Por ejemplo, se explora Toráx en apnea única de 11 segundos, Abdomen y Pelvis en 20 segundos, lo que es fundamental en pacientes pediátricos y politraumatizados.

2. Mayor resolución: se emplea rutinariamente cortes de 1 y 5mm por lo que desaparecen prácticamente los artefactos por volumen parcial y mejora la calidad de las reconstrucciones multiplanares, especialmente útil en estudios angiográficos.

3. Mayor calidad de la imagen: También contribuyen a mejorar la calidad de la imagen, al eliminar los artefactos debidos a la respiración del paciente, se acortan los tiempos de estudio y se logra un mejor aprovechamiento del medio de contraste.

4. Colimación flexible: después de haber realizado el examen se puede elegir el espesor de corte independiente del grosor de colimación inicial.

5. Reconstrucciones multiplanares isotrópicas (iguales dimensiones en sus 3 ejes): al trabajar los volúmenes con grosor subcentimétrico y con ello las reconstrucciones 2D son de idéntica resolución espacial que el axial.

6. Rendimiento: dada la alta velocidad del examen los pacientes no están más de 10 minutos en la sala de examen, lo que implica que se puede incrementar la agenda hasta 5 pacientes por hora.

7. Optimización del contraste endovenoso: por la rapidez de adquisición de las imágenes.

8. Eliminación de cortes adicionales, ya que al manejar un volumen, es posible, luego de finalizado el estudio, hacer todas las reconstrucciones que uno quiera y en los planos que uno desee.

Las limitaciones de la TC helicoidal son poco importantes en comparación con sus ventajas y entre ellas están el requerir tubos de RX mayores y más costosos, así como un mayor tiempo de proceso debido a que se toman más datos y más imágenes.

Técnicas de exploración

1. Topograma: Se define el rango de exploración y los cortes a realizar.Se deja el tubo quieto y se mueve la mesa con el paciente.Se utilizan radiaciones muy bajas

39

2. Secuencial Se realizan cortes topográficos TAC.Los parámetros a definir son kV, mA, espesor del

corte, pasos de corte, etc.Se utilizan cantidades de radiación más altas.

3. Espiral (SpiralCT) Se mueve en forma continua la mesa con el paciente mientras se hace girar el gantry.Se toman múltiples medidas que luego serán interpoladas para obtener los cortes o

reconstrucciones 3D.Los parámetros a definir son kV, mA, espesor de corte (colimación) y pitch(típicamente

va de 0.5 a 2 en pasos de 0.1), para una rotación de 360 grados, cuanto avanza la mesa en relación al espesor del corte que se esté usando. Otro parámetro es el intervalo que determina la distancia entre corte y corte :

Pitch: movimiento de la mesa [mm/seg] x giro [seg]/espesor del corte. Determina la distancia entre las espirales, ej. 10mm/s.1g/s/5mm=2

13. CONCLUSIÓN

A modo de conclusión podemos decir que la innovación del TC radica en que no almacena las imágenes de modo convencional, en un equipo de TC no existe un receptor de imagen como los usados en radiología convencional (película, tubo, intensificador), en la TAC el receptor de la imagen es el detector o el conjunto de detectores.

La técnica ha vivido un verdadero avance tecnológico en poco tiempo llegando a los modernos aparatos de TAC helicoidal y Multicorte que nos abren un nuevo campo en las posibilidades de diagnóstico por imagen.

Para finalizar y hacernos mejor una idea del valor de esta técnica, quisiéramos destacar, que en una estación de trabajo podemos incluso presentar en la pantalla imágenes de forma continua, lo cual produce un efecto de cine que constituye una realidad virtual, gracias a la cual es posible, por ejemplo en nuestra especialidad, navegar a través de las diversas estructuras anatómicas, incluso siendo éstas tubulares, como sería el caso del tubo digestivo, abriendo posibilidades casi inimaginables hace muy pocos años.

BIBLIOGRAFÍA

Stewart C. Bushong.(1993). Manual de radiología para Técnicos. 1ª Edición. Ed.Mosby

40

Juan R Zaragoza. (1992) Física e instrumentación médica Ed. Salvat Hofer. (2008). Manual Práctico de TAC. Ed. Médica Panamericana

http://www.ameram.es/1.1/05-tomografia-computarizada-1024/ http://www.radiologyinfo.org/sp/info.cfm?pg=headct http://tac-psi.blogspot.com/2007/08/algo-de-historia.html http://dxiparatecnicos.com/site/secciones-tecnologicas/tomografia-computada http://www.elbaulradiologico.com/2011/02/coeficiente-de-atenuacion-en-

tomografia.html http://www.xtec.cat/~xvila12/funciona.htm