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Página 1 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 Página 2 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 Este manual de tomografía recoge las versiones ya publicadas por separado, se ha realizado un esfuerzo por reunir todas las versiones en un solo tomo, y para completar esta colección, el autor piensa en publicar la quinta parte que es PATOLOGIAS MAS COMUNES POR TOMOGRAFIA. Página 3 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 AUTOR Este manual práctico de tomografía está hecho para poder introducirle al lector de cero, especialmente para el que esté estudiando o como para consulta, para la rama de imaginología medica, en mención especial a los tecnólogos médicos en especialidad en radiología se los dedico a ustedes, aquí yo voy a intentar explicar de manera más sencilla posible, sobre que es una tomografía axial computada, las diferencias básicas de esta con la radiografía convencional, además se da una reseña histórica sobre el tema. También se exponen aquí cuales son los principios de funcionamiento: reconstrucción a partir de las proyecciones, principio de Hounsfield, técnicas de adquisición y algunas temas más complejos como la transformada de Fourier y otros, se Analiza los componentes de un tomógrafo, su funcionamiento básico y el procedimiento o protocolos de utilización, etc. Página 4 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 PROLOGO A LA EDICION ESCRITA El texto que presento, es la expresión didáctica que resume la experiencia de estudio y de prácticas hospitalarias en los servicios de tomografía. Ha sido escrito con un objetivo muy preciso que siempre debe ser tenido en cuenta por el lector; cual es el de servir de guía, aprendizaje y recuerdo de aquéllos conocimientos básicos en los temas desarrollados. Va dirigido a los alumnos internos, residentes y muy especialmente lo he escrito pensando también en aquellos médicos no especialistas que por obligación profesional, deben dispensar su atención en conocimientos tomográficos. Esta obra no es un compendio, pero tampoco es un texto destinado a los especialistas. No se pretenda encontrar en ella elevados conocimientos académicos ni enseñanzas de técnicas en ninguno de los temas tratados, pues no ha sido ese el objetivo perseguido. Para ello hay innumerables textos especializados, escritos por profesores cuyos conocimientos y experiencia, estoy muy lejos de poseer. He redactado cada uno de los temas con mucho cuidado, procurando unir una razonable cuota de conocimientos con una suficiente claridad en la expresión de los conceptos. Una de las dificultades que enfrentan los alumnos de la ciencias de la salud, es encontrarse con voluminosos textos de la especialidad que no dan tiempo ni agrado para estudiarlos; son muy pocos los libros que están orientados hacia el alumno o al médico general, que debe enfrentarse cuando inicia su carrera profesional, ya sea otras áreas de las ciencias de la salud, debe enfrentarse con problemas de nuestra especialidad. En resumen, espero así poder contribuir a recordar y mejorar estos conocimientos en los estudiosos de estos temas, para quienes este libro fue escrito. Editor: Javier González Vásquez. Página 5 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 INTRODUCCION Con este trabajo quiero demostrar cómo influye la Tecnología Médica en las ciencias de la salud. La radiología, que nos ayuda a prevenir, diagnosticar y tratar enfermedades que en el pasado ni siquiera se sabía que existían. Con la evolución de esta tecnología se puede llegar a ver hasta las partes más pequeñas y escondidas de nuestros cuerpos y el funcionamiento de este. También mostraremos que su uso ayuda a detectar enfermedades y también se puede ampliar su uso al tratamiento de enfermedades malignas de la piel, los ojos y otras zonas de la superficie corporal. La radiología se transforma en una especialidad difícil y peligrosa que excluye toda improvisación Para el estudio radiológico es muy importante tener en cuenta la anatomía humana, la física de las radiaciones, protección radiológica y otros cursos, que son la base fundamental de esta carrera que es la tecnología médica en la especialidad en radiología, aquí le vamos a brindar puntos básicos para poder afianzarse en este campo de la salud. Página 6 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 PARTE I: HARDWARE DE LA TOMOGRAFIA Tabla de contenido PORTADA ............................................................................................................................................................. PUBLICACIONES.................................................................................................................................................... AUTOR ............................................................................................................................................................. PROLOGO A LA EDICION ESCRITA ....................................................................................................................... INTRODUCCION .................................................................................................................................................... INDICES ................................................................................................................................................................. HISTORIA DE LOS RAYOS X .................................................................................................................................. RAMAS DE LA RADIOLOGIA ................................................................................................................................ LOS RAYOS X EN LAS CIENCIAS MÉDICAS ........................................................................................................... GENERALIDADES SOBRE EL TAC ......................................................................................................................... TOMOGRAFÍA CONVENCIONAL ........................................................................................................................ TOMOGRAFÍA UNICORTE ................................................................................................................................. TOMOGRAFÍA MULTICORTE ............................................................................................................................ TOMOGRAFÍA HELICOIDAL ............................................................................................................................. INTRODUCCIÓN A LA TOMOGRAFIA ...................................................................................................................PERSPECTIVA HISTÓRICA .................................................................................................................................... RESEÑA HISTÓRICA DE LA TOMOGRAFIA .......................................................................................................... SIR GODFREY NEWBOLD HOUNSFIELD Y LA TOMOGRAFIA COMPUTADA, SU CONTRIBUCION A LA MEDICINA MODERNA ......................................................................................................................................... LA CARRERA A LA CONSTRUCCION DEL TC ......................................................................................................... A) Motivaciones iniciales ................................................................................................................................... B) Camino a la tomografía computada (TC) ..................................................................................................... C) Conclusión ..................................................................................................................................................... TOMOGRAFIA COMPUTARIZADA RECUERDO HISTÓRICO ................................................................................ LAS GENERACIONES DE LOS TOMOGRAFOS EVOLUCION DE LOS CT SCANNERS ............................................. 1) PRIMERA GENERACIÓN (TRASLACIÓN/ROTACIÓN, DETECTOR ÚNICO) O ESCANERES DE PRIMERA GENERACIÓN (TIPO I) .......................................................................................................................................... 2) SEGUNDA GENERACIÓN (TRASLACIÓN/ROTACIÓN, MÚLTIPLES DETECTORES) O ESCÁNERES DE SEGUNDA GENERACIÓN (TIPO II) ....................................................................................................................... 3) TERCERA GENERACIÓN (ROTACIÓN/ROTACIÓN) O ESCÁNERES DE TERCERA GENERACIÓN ...................... CONTENIDOS: Página 7 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 4) CUARTA GENERACIÓN O ESCÁNERES DE CUARTA GENERACIÓN (ROTACIÓN-ESTACIONARIA) .................. ESCÁNERES DE QUINTA GENERACIÓN (ESTACIONARIO-ESTACIONARIA) ........................................................ ESCÁNERES DE SEXTA GENERACIÓN ................................................................................................................ TOMOGRAFIA AXIAL MULTICORTE ..................................................................................................................... COMPONENTES DEL SISTEMA DE UN TOMÓGRAFO .......................................................................................... A. Gantry .......................................................................................................................................................... VELOCIDAD DE ROTACIÓN DEL GANTRY ................................................................................................... 1) Tubo de rayos X ....................................................................................................................................... STRATON TUBO DE RAYOS-X DE LOS TOMOGRAFOS MODERNOS. - capacidad calórica. ................... 2) Colimador ................................................................................................................................................ Esquemas de los colimadores ................................................................................................................ 3) Detectores ............................................................................................................................................... los detectores – tipos: ............................................................................................................................ Detectores – características .................................................................................................................. canales de detectores ............................................................................................................................ configuración de detectores .................................................................................................................. Detectores Matriz (fijos) o SIMETRICOS .................................................................................................. Detectores Adaptativos o ASIMETRICOS ................................................................................................... CARACTERISTICAS DMCT ................................................................................................................................ 4) DAS (Data acquisition system). SISTEMA DE ADQUISICION DE DATOS .................................................. Los TC singleslice o monocorte ................................................................................................................ Los TC multislice o multicorte .................................................................................................................. 5) IRS (imagin informacion system) SISTEMA DE RECONSTRUCCION DE INFROMACION .......................... B. Computadora u Ordenador. .......................................................................................................................... C. Consola del tecnólogo medico ................................................................................................................... ALGUNAS PARTES ADICIONALES: ....................................................................................................................... Generador de alta tensión ............................................................................................................................... Colocación del paciente y camilla de soporte ................................................................................................. Almacenamiento de las imágenes .................................................................................................................. Unidad de distribución de energía (PDU) ........................................................................................................ Mandos del estativo ........................................................................................................................................ Prep Delay Timer .............................................................................................................................................. Demostración de las luces de respiración ....................................................................................................... Centrado interno .............................................................................................................................................. Luz de alineación láser ...................................................................................................................................... Botón Reiniciar y piloto del sensor de colisión de la mesa, etc ...................................................................... Página 8 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 PARTE II: LA FISICA DE LA TOMOGRAFIA INTRODUCCION: ................................................................................................................................................JUSTIFICACION DE LA FISICA TOMOGRAFICA. ................................................................................................. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO .................................................................................................................. CORMACK Y HOUSNSFIELD .............................................................................................................................. PRINCIPIOS BÁSICOS .......................................................................................................................................... A. RECONSTRUCCIÓN DE PROYECCIONES: ..................................................................................................... Métodos iterativos ........................................................................................................................................ Métodos analíticos ........................................................................................................................................ TRANSFORMACIÓN BIDIMENSIONAL DE RADON ANÁLISIS DE FOURIER ....................................................... a) Integral de Fourier ...................................................................................................................................... b) Forma compleja de la transformada de Fourier ........................................................................................ Transformada de Fourier en medicina .............................................................................................................. FOURIER Jean Baptiste Joseph ...................................................................................................................... B. PRINCIPIO DE HOUNSFIELD: ......................................................................................................................... Presentación de la imagen, Números TC. ................................................................................................... ESCALA DE HOUNSFIELD ............................................................................................................................. Principio de funcionamiento de un tomografo ......................................................................................... MÉTODO PARA LA OBTENCIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS FILTROS DE FORMA DE EQUIPOS DE TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA A PARTIR DE MEDIDAS DE ATENUACIÓN RELATIVA ................................... Introducción y objetivos ............................................................................................................................... Material y método ....................................................................................................................................... FORMACIÓN DE LA IMAGEN EN TOMOGRAFÍA COMPUTERIZADA VÍA LA TRANSFORMADA DE RADON ..... 1 INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................................... 2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ............................................................................................................... 3 SOLUCIÓN DE LAS ECUACIONES................................................................................................................ 4 CONSTRUCCIÓN DE LA IMAGEN ............................................................................................................... 5 CONCLUSIONES ......................................................................................................................................... Historia de la física de la tomografía .......................................................................................................... FUNDAMENTOS DE TOMOGRAFIA AXIAL COMPUTARIZADA ........................................................................ HACES INCIDENTE Y TRANSMITIDO ................................................................................................................. FUNDAMENTOS DE RETROPROYECCION ......................................................................................................... RETROPROYECCION FILTRADA ........................................................................................................................ Consideraciones y limitaciones: ..................................................................................................................... Página 9 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 PARTE III: LAS RECONSTRUCCIONES EN LA TOMOGRAFIA RECONSTRUCCIONES ....................................................................................................................................... RECONSTRUCCIÓN DE IMÁGENES TRIDIMENSIONALES .................................................................................. Etapas en la reconstrucción 3D ........................................................................................................................ 1. Obtención y procesamiento de la imagen .............................................................................................. 2. Extracción de la superficie del cuerpo, técnica de segmentación de la imagen ................................... determinar el umbral deseado ........................................................................................................... Etapas en proceso semi-automático ................................................................................................................ PROCESO DE INTERPOLACIÓN ........................................................................................................................... GENERACIÓN DE LA MALLA ............................................................................................................................... EN RESUMEN EL TRATAMIENTO DE LAS IMÁGENES 3D .................................................................................. 1.-PREPROCESADO ......................................................................................................................................... Colocación del paciente ............................................................................................................................. Adquisición de la imagen ........................................................................................................................... 2.- PROCESADO ................................................................................................................................................ Visualización ............................................................................................................................................... Reconstrucción ........................................................................................................................................... 3.- POSTPROCESADO ....................................................................................................................................... Montaje 3D ................................................................................................................................................. Manipulación del 3D ...................................................................................................................................Análisis ........................................................................................................................................................ LA INTRODUCCIÓN PARA EL LENGUAJE DE IMAGEN TRIDIMENSIONAL CON MULTIDETECTOR ................. GENERALIDADES ......................................................................................................................................... MODOS DE RECONSTRUCCION DE IMAGEN .............................................................................................. LA COLIMACIÓN .......................................................................................................................................... COLIMACION DE VIGA (Beam) .................................................................................................................... EL CAPITULO DE COLIMACION .................................................................................................................... REPRESENTACIÓN DE SUPERFICIE: .............................................................................................................. DATOS DE PROYECCIÓN .............................................................................................................................. DATOS DE RECONTRUCCION ........................................................................................................................ EL CAPÍTULO THICKNESS E INTERVALO ....................................................................................................... EL NOMINAL Y EFFECTIVE EL CAPÍTULO THICKNESS ................................................................................... LOS DATOS VOLUMÉTRICOS SE SEDIMENTAN ............................................................................................. CLASES DE RECONSTRUCCIONES EN TOMOGRAFIA ...................................................................................... REFORMACIÓN MULTIPLANAR (reconstrucción multiplanar) ............................................................. Página 10 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 LA REFORMACIÓN CURVADA DEL PLANAR ........................................................................................... PROYECCIÓN DE INTENSIDAD PROMEDIO ............................................................................................ LA PROYECCIÓN MÁXIMA DE INTENSIDAD ........................................................................................... LA PROYECCIÓN MÍNIMA DE INTENSIDAD ............................................................................................ SHADED SURFACE DISPLAY .................................................................................................................... REPRESENTACIÓN VOLUMÉTRICA (VOLUMEN RENDERING) ............................................................... EL VOLUMEN ORTOGRÁFICO DANDO .................................................................................................... EL VOLUMEN PERSPECTIVO DANDO ...................................................................................................... LA SEGMENTACIÓN ................................................................................................................................ REGION-OF-INTEREST EDITING (NAVEGACION VIRTUAL) ..................................................................... LA OPACIDAD THRESHOLD ..................................................................................................................... LAS CONCLUSIONES ................................................................................................................................ PARTE IV: PROTOCOLOS EN ESTUDIOS TOMOGRAFICOS PREPARACION DEL PACIENTE PARA UN TAC............................................................................................... PROCEDIMIENTO ........................................................................................................................................... GENERALIDADES EN TC. ................................................................................................................................. TERMINOS MÁS USADOS DE LOS TM EN CT ................................................................................................. ANATOMIA TOMOGRAFICA PROTOCOLOS EN CT......................................................................................... EXPLORACIÓN DE LA CABEZA POR TAC PARA EL PACIENTE. ........................................................................ 1. EN QUÉ CONSISTE LA EXPLORACIÓN DE LA CABEZA POR TAC............................................................ 2 ALGUNOS DE LOS USOS COMUNES DEL PROCEDIMIENTO .................................................................. 3 FORMA EN QUE DEBO PREPARARME ................................................................................................... 4 CÓMO SE REALIZA.................................................................................................................................. 5 QUÉ EXPERIMENTARÉ DURANTE Y DESPUÉS DEL PROCEDIMIENTO ................................................... 6 CUÁLES SON LAS LIMITACIONES DE UNA EXPLORACIÓN DE LA CABEZA POR TAC ............................. TC CEREBRAL ..................................................................................................................................................... PREPARACIÓN: ............................................................................................................................................ TÉCNICA: ...................................................................................................................................................... PROTOCOLO UNICORTE .................................................................................................................................. EXÁMENES SIN CONTRASTE SE PIDE CUANDO HAY: ..................................................................................... PROTOCOLO CEREBRAL CONVENCIONAL ...................................................................................................... ver la anatomía tomográfica .................................................................................................................... ANGIOGRAFIA CEREBRAL TC .......................................................................................................................... PARÁMETROS TÉCNICOS EN TOMOGRAFÍA CEREBRAL ............................................................................... EXÁMENES CON CONTRASTE IODADO ......................................................................................................... Página 11 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................... VENTAJAS .................................................................................................................................................... TÉCNICA DE ADQUISICIÓN DE DATOS .............................................................................................................MÉTODOS DE ADMINISTRACIÓN DE CONTRASTE .......................................................................................... Pueden utilizarse tres métodos de inyección ........................................................................................... TÉCNICA DE ADQUISICIÓN DE DATOS en unicorte ......................................................................................... Scan delay ........................................................................................................................................... Test bolus ............................................................................................................................................ Bolus tracking ..................................................................................................................................... ANGIO TOMOGRAFIA CEREBRAL MULTICORTE ............................................................................................. TÉCNICAS DE POST PROCESO Y PRESENTACIÓN ............................................................................................ ver la anatomía tomográfica .......................................................................................................... TEM EN ANGIOGRAFIA CEREBRAL ................................................................................................................. Trampas en una angiografía cerebral ............................................................................................................ Las indicaciones más frecuentes de realización del TEM .............................................................................. Preparación y posicionamiento del paciente .............................................................................................. Parámetros en la administración de contraste ........................................................................................... Parámetros técnicos para el barrido tomográfico ...................................................................................... Parámetros de reconstrucción de imágenes: .............................................................................................. ANALISIS DE UNA ANGIOGRAFIA POR TC: ..................................................................................................... POSTPROCECESSING DE UNA ANGIOGRAFIA POR TC: .............................................................................. 1.- La representación de superficie (MPR) o Planos de reconstrucción: ................................................ 2.- La representación de puntos de máxima intensidad (MPI) – ángulo de visión. ............................... 3.- La representación volumétrica (volumen reendering), visualización tridimensional: ..................... 4.- Método de visualización 3D como Sombreado de superficie (SSD): ................................................. TCMS de cráneo y cerebro................................................................................................................................. Dosis de radiación en estudios de TCMS: .................................................................................................. TCMS de cráneo y cerebro................................................................................................................................. TCMS de oído y cuello ....................................................................................................................................... TCMS de tórax .................................................................................................................................................... TCMS de hígado y páncreas .............................................................................................................................. TCMS urotomografía ......................................................................................................................................... TCMS aplicaciones cardiovasculares ................................................................................................................. TCMS de columna vertebral………………………………………………………………………………………………………………………… TCMS denta scan y cuerpo entero……………………………………………………………………………………………………………… TCMS del sistema osteoarticular ……………………………………………………………………………………………………………….. TCMS últimos avances tecnológicos ………………………………………………………………………………………………………..... Página 12 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 PARTE I GENERALIDADES Historia de los rayos x. El descubrimiento de los rayos X por Wilhelm Roentgen, en 1895, permitió conocer y comprender mejor un sin número de patologías, además de optimizar sus tratamientos. Si bien una adecuada compresión y lectura de las imágenes es vital en el estudio de un paciente, la solicitud y realización de las proyecciones radiológicas realmente necesarias, serán de imprescindible valor para determinar el diagnóstico. Es por lo anterior que pretenderemos dar algunas directrices generales en lo que se refiere a las proyecciones radiológicas y su técnica en el campo de radiodiagnóstico. Roentgen nació en la ciudad alemana de Lennep, pero se educó en Holanda y Suiza. Su llegada a la física se debió al impulso de su protector August Kundt, un físico alemán quien lo introdujo en esta ciencia mientras el joven Wilhelm estudiaba ingeniería mecánica en Suiza. Después de graduarse en 1869 regresó a Alemania con su mentor. En 1985, el doctor Roentgen era director del Departamento de Física en la Universidad del Wuirzburg. Con el objetivo de estudiar la fluorescencia, Wilhelm oscurece una habitación y encierra el tubo de rayos catódicos en una caja de cartón negro. Roentgen nota una luz que no procede de la caja. La luz procede de una hoja de papel recubierta de cianuro de platino que resplandece a cierta distancia del tubo. Luego prueba poniendo el tubo en otra habitación oscura y como quiera la hoja aun resplandece. Roentgen llega a la conclusión de que el tubo emite una radiación muy penetrante, capaz de atravesar capas de papel muy grueso e incluso metálicas, pero invisible. Y como no tenia idea de que radiaciones eran, las llamo X. Roentgen se percato de la importancia de los rayos X, y luego de 7 semanas de experimentación, el 28 de Diciembre del 1985, presento el primer documento sobre los rayos X y sus propiedades. Un mes después dio la primera conferencia pública sobre su descubrimiento. Y luego comenzó el frenético ascenso de esta nueva forma de diagnostico. Este descubrimiento le trajo muchos premios a Roentgen. Como el Rumford. Y fue el primero el recibir el premio Nóbel de Física. No acepto honores reales ni añadir el majestuoso don a su nombre. Tampoco patentó esta tecnología ni reclamó derechos económicos sobre los rayos X. Como Página 13 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 consecuencia de la inmensa inflación causada por la Primera Guerra Mundial, murió empobrecido y en condiciones bastantes precarias. Los rayos X (o rayos Röntgen) fueron descubiertos hace más de cien años por Wilhelm Conrad Röntgen, Científico alemán que estudió los efectos de los tubos de Crookes sobre ciertas placas fotográficas cuando lossometía al paso de una corriente eléctrica. Roentgen Mano de Bertha RADIOLOGIA La radiología es la especialidad médica que se ocupa de generar imágenes del interior del cuerpo mediante diferentes agentes físicos (rayos X, ultrasonidos, campos magnéticos, etc.) y de utilizar estas imágenes para el diagnóstico y, en menor medida, para el pronóstico y el tratamiento de las enfermedades. También se le denomina genéricamente radiodiagnóstico o diagnóstico por imagen. La radiología debe distinguirse de la radioterapia, que no utiliza imágenes, sino que emplea directamente la radiación ionizante (Rayos X de mayor energía que los usados para diagnóstico, y también radiaciones de otro tipo), para el tratamiento de las enfermedades (por ejemplo, para detener o frenar el crecimiento de aquellos tumores que son sensibles a la radiación). La radiología puede dividirse de varias maneras distintas: Página 14 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 Por un lado, puede ser dividida según el órgano, el sistema, o la parte del cuerpo que se estudia. Así, puede hablarse de muchas subespecialidades, por ejemplo: Radiología Neurológica o Neurorradiología. Radiología de Cabeza y Cuello Radiología Torácica Radiología Cardíaca Radiología Abdominal Radiología Gastrointestinal Radiología Genitourinaria Radiología de la Mama Radiología Ginecológica Radiología Vascular Radiología Pediátrica Por otro lado, la Radiología puede dividirse en tres grandes grupos, según su actividad principal: Medicina nuclear: genera imágenes mediante el uso de trazadores radioactivos que se fijan con diferente afinidad a los distintos tipos de tejidos. Es una rama exclusivamente diagnóstica y en algunos países se constituye en especialidad médica aparte. Radiología Diagnóstica o Radiodiagnóstico: se centra principalmente en diagnosticar las enfermedades mediante la imagen. Radiología Intervencionista: se centra principalmente en el tratamiento de las enfermedades, mediante el empleo de procedimientos quirúrgicos mínimamente invasivos guiados mediante técnicas de imagen. La frontera entre radiología diagnóstica e intervencionista no está perfectamente definida: los especialistas en diagnóstico también suelen realizar procedimientos intervencionistas en su área respectiva, y los especialistas en tratamiento (los Radiólogos Intervencionistas) suelen encargarse del diagnóstico de las enfermedades del sistema circulatorio periférico. En la actualidad, en muchos países, la subespecialidad de Radiología Vascular e Intervencionista está integrada con el resto de la Radiología en una única especialidad, aunque hay controversia sobre si deberían separarse como especialidades oficiales. Página 15 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 El desarrollo de las nuevas generaciones de equipos de TAC helicoidal, junto con la mejora de los soportes informáticos, ha supuesto una espectacular evolución en el procesado de la imagen y en la expansión de imágenes tridimensionales, generándose este tipo de técnica en menor tiempo y con mayor resolución. Debido a los avances que se han producido tanto en hardware como software, se logra generar un cambio en el concepto de la tomografía. En la actualidad, la misma no trata únicamente de la presentación de imágenes axiales bidimensionales; sino que se pueden presentar estudios en los diferentes planos del espacio en 2D (multiplanares- MPR), pudiendo además generar imágenes volumétricas ofreciendo nuevas posibilidades diagnósticas y permitiendo la observación de estructuras desde infinidad de ángulos. De esta manera, el futuro del diagnostico por imágenes en tomografía computada helicoidal esta basado en la generación de imágenes tridimensionales, de las cuales se hablara detalladamente en este manual, que tiene por finalidad no solo establecer los aspectos técnicos de su generación sino que además, su importancia y aplicación dentro de la ciencias de la salud. La TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA ha tomado un nuevo auge después del advenimiento de la Técnica Helicoidal (Espiral), generándose nuevas indicaciones clínicas consolidándose en otras indicaciones ya existentes. El mayor impacto se ha introducido en la evaluación de la patología de CUERPO (Cuello, Tórax y Abdomen, ETC). LA TOMOGRAFIA Página 16 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 GENERALIDADES SOBRE EL TAC El significado de la sigla TAC, proveniente del griego, establece: T: Tomografía. Tomos = corte; Grafos = escritura, imagen, gráfico. Tomografía = Imagen de un corte. „Corte tomográfico‟ es redundancia. A: Axial= Relativo al eje. Podría referirse al eje corporal humano, pero también podríamos referirnos al eje de rotación del aparato, o al punto central donde coincide el rayo central durante la exposición, que a su vez coincide con el centro de la zona de estudio. C: Computarizada = mediante sistemas informáticos. Página 17 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 DIFERENCIAR ALGUNOS TERMINOS MÁS USADOS EN TAC TOMOGRAFÍA CONVENCIONAL El tubo produce un haz de rayos X que pasa a través del paciente y que es captado en una serie de detectores en el lado contrario. El tubo y los detectores están ubicados en lados opuestos de un anillo que rota alrededor del paciente y la unión por medio de cables entre las estructuras que rotan y la computadora impiden que el tubo y los detectores se muevan continuamente, por lo que después de cada rotación, el escáner debe detenerse y rotar en sentido contrario. En cada una de dichas rotaciones se obtiene una imagen axial y luego la camilla del equipo mueve automáticamente al paciente para realizar un nuevo corte, habitualmente por debajo del primero. TOMOGRAFÍA INCREMENTAL Tomografía convencional (normal) o modo axial. TOMOGRAFÍA UNICORTE La tecnología del anillo libre en el diseño permitió el surgimiento de los tomógrafos helicoidales, en los que se eliminó la unión rígida mecánica entre los cables de energía y el tubo de rayos X y permitió que el tubo rotara en una dirección indefinidamente. Simultáneamente con el movimiento del tubo, la mesa que soporta al paciente también se mueve de manera continua y los datos obtenidos, son reformateados automáticamente en una computadora, que muestra las imágenes como cortes axiales. En estos equipos también se pueden obtener reconstrucciones de gran calidad en cortes coronales, sagitales y oblicuos. TOMOGRAFÍA MULTICORTE Los multicorte pueden tener hasta 64 columnas activas de detectores, lo que significa que estos últimos pueden abarcar en muy poco tiempo (un escaneo de tórax, abdomen y pelvis en pocos segundos, particularmente importante en pacientes en malas condiciones), una determinada zona o tejido corporal, aunado a que vienen con un nuevo software, que permite asombrosas capacidades en el procesamiento de las imágenes obtenidas. Alternativamente pueden obtenerse cortes extremadamentefinos, hasta Página 18 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 de 0.5 cm , lo que no sólo mejora el detalle, sino que facilita la reconstrucción de imágenes de gran calidad. TOMOGRAFÍA HELICOIDAL Permite la obtención de información tridimensional (volumétrica) del paciente, con gran calidad de la imagen, en un corto período de tiempo. Esto se logra acoplando la rotación continua del tubo de RX ( Gantry) con el movimiento del paciente hacia la fuente de RX; con adelantos tecnológicos asociados que proporcionan mayor capacidad de calentamiento del tubo y mayor sensibilidad en los detectores. LIMITACIONES DE LA TOMOGRAFÍA HELICOIDAL. .- No tolera altos miliamperajes; mientras menos sea el miliamperaje mayor granularidad de la imagen. .- A menor colimación mayor granularidad de la imagen; esto se compensa aumentando el miliamperaje (esto se presenta en colimación 5mm.). .- En los estudios de la unión cervicotorácica se presentan múltiples artificios de origen óseo por los hombros, esto se soluciona evaluando dicha área con técnica convencional lo que permite utilizar miliamperaje mayor (120 Kv, 300 mA). INTRODUCCIÓN A LA TOMOGRAFIA L A tomografía axial computada (TAC) o también conocida como tomografía computada (TC), es un método imaginológico de diagnóstico médico, que permite observar el interior del cuerpo humano, a través de cortes milimétricos transversal al eje céfalo-caudal, mediante la utilización de los rayos X. Página 19 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 La imágenes obtenidas por un tomógrafo, se presentan de una forma determinada al médico, este al visualizar el corte (ver figura de ejemplo) lo piensa como si estuviera mirando al paciente desde los pies. Fig. TAC de abdomen, en la cual se señala una masa tumoral en la cabeza del páncreas Los posibles usos de este método diagnostico, 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 Página 20 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 radiofrecuencia dentro de un campo magnético de alto poder, no irradiando al paciente. No debe confundirse la TAC con la radiología convencional de rayos X (placa simple), que igualmente permite una visualización en dos dimensiones, pero con mucho menor detalle, debido a que se superponen las diferentes estructuras del organismo sobre una misma imagen, porque la radiación es emitida de una forma difusa. En cambio, para la TAC se utiliza un haz muy bien dirigido y con un grosor determinado, que depende del tamaño de la estructura a estudiar, pudiendo variarlo desde los 0.5 mm hasta los 20 mm. Otra diferencia notable entre estos dos métodos diagnósticos, es que en la placa simple, las estructuras se ven radiolúcidas (en negro, por ejemplo pulmón) y radiopaco (en blanco, por ejemplo hueso), no pudiéndose diferenciar otro tipo de densidad. Mientras que en la TAC, se pueden distinguir distintas densidades, pudiendo así reconocer los múltiples tejidos; además se logran visualizar detalles de hasta 1 mm o 2 mm (cosa no factible en la placa simple), dejando muy pocas estructuras fuera de observación. Esta resolución, es una ventaja fundamental para el diagnóstico precoz de procesos tumorales. Vale la pena destacar, a favor de la placa simple, que es de un costo muy inferior (S/40) a la TAC (S/ 200), lo que permite una mayor accesibilidad a este método en nuestro país y fundamentalmente en el ámbito publico. La mayor desventaja que presenta la TAC, es la dosis de radiación que recibe el sujeto a estudio, que aumenta con la cantidad de cortes que se realicen. Para tener una idea de la cantidad de cortes necesarios, en un estudio del cráneo, se necesitan como mínimo 12 o 14; en estudios de abdomen o tórax él número de cortes es mayor aún. Los equipos que realizan la TAC, actualmente pueden utilizarse como dispositivos de entrada a sistemas PACS (Picture Archiving and Communication System). Este año se cumplen 22 años de la entrega del premio Nobel de medicina y fisiologÌa en forma compartida a Allen Cormack y Godfrey Hounsfield, por la invención de la tomografía axial computarizada (TAC). Página 21 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 El impacto que esta maravillosa invención tuvo, y seguramente siga teniendo sobre la medicina durante los próximos años, es imposible de dimensionar. Sólo a modo de ejemplo, en 1998 se realizaron en los EE.UU. más de 30 millones de exámenes de TAC y esta cifra crece a un ritmo estimado del 10% anual. Este artículo revisa los orígenes y detalles de la invención, los primeros pasos de la técnica y el desarrollo de los modernos tomógrafos computarizados helicoidales de la actualidad. Finalmente, se exponen los próximos avances representados por la generación de los tomógrafos multicorte. Figura (A): Prototipo de tomógrafo axial desarrollado por Hounsfield en 1970, con el que se exploraron especimenes de cerebros. Se puede observar que consiste en un sistema rotatorio con un tubo de rayos x y un detector en el extremo opuesto. Figura (B): TAC de doble corte. El haz de rayos x incide sobre dos arcos paralelos de detectores (Elsint) A B Página 22 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 El escáner de tomografía computarizada significó una auténtica revolución en el campo de la radiología, ya que se basa en el enfoque de un haz de rayos X colimado sobre el paciente, donde la radiación remanente atenuada es medida por un detector cuya respuesta se transmite a un ordenador. El ordenador analiza la señal del detector, reconstruye la imagen y la presenta en un monitor de televisión. Después se fotografía la imagen para su posterior evaluación y archivo. Mediante ecuaciones matemáticas (algoritmos) adaptadas al procesamiento informático se efectúa una reconstrucción por ordenador de vistas transversales de la región anatómica de interés. PERSPECTIVA HISTÓRICA En los últimos 40 años no se ha producido en el instrumental utilizado en rayos X ningún avance comparable al desarrollo del escáner de tomografía computarizada (TC). En la década de 1950, los físicos e ingenieros ya disponían de los componentes necesarios para construir un escáner de TC. En los años 1970, Godfrey Hounsfield fue el primero endemostrar públicamente el funcionamiento de este sistema. Hounsfield, ingeniero en EMI, Ltd., una empresa británica que hizo posible el descubrimiento, recibió la unánime felicitación de los expertos en el sector. En 1982, este ingeniero británico recibió el premio Nóbel de Física, compartido con el físico Alan Cormack, de la Tufts University, autor de los fundamentos matemáticos que condujeron a los modelos de reconstrucción de imágenes en TC. Página 23 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 RESEÑA HISTÓRICA DE LA TOMOGRAFIA Los fundamentos matemáticos de la TAC, fueron establecidos en el año 1917 por el matemático Austriaco J. Radon, quien probó que era posible reconstruir un objeto bidimensional o tridimensional, a partir de un conjunto de infinitas proyecciones. En 1963, el físico A.M. Cormack indicó la utilización práctica de los resultados de Radón para aplicaciones en medicina. Nacía así la llamada tomografía computada. El primer aparato de TAC (ver figura), fue producido en la compañía disquera EMI (Electric and Musical Industries). En el año 1955 decidió diversificarse y con tal fin, instaló un Laboratorio Central de Investigación, para reunir científicos abocados a proponer proyectos interesantes en diversos campos, que permitieran generar nuevas fuentes de ingreso. Su creador y desarrollador fue el Ingeniero Goodfrey N.Hounsfield (ver fig), Fig. Original "Siretom" CAT scanner, 1974 Página 24 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 Premio Nóbel en Medicina en 1979 “por el desarrollo de la tomografía asistida por computadoras”, entró a trabajar en 1951 a EMI y en 1967 propuso la construcción del escáner EMI, que fue la base de la técnica para desarrollar la TAC, como una máquina que unía el cálculo electrónico a las técnicas de rayos X con el siguiente fin: 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. La TAC se constituyó como el mayor avance en radiodiagnóstico desde el descubrimiento de los rayos X. Su introducción al mercado de Estados Unidos en 1972, tuvo un éxito abrumador, ya que 170 hospitales lo solicitaron, aún cuando el costo era de U$S 385,000. En aquellos tiempos cada corte o giro del tubo emisor de radiación requería 4 minutos y medio para realizarse, además de los 60 segundos indispensables para reconstruir la imagen; actualmente con los tomógrafos multicorte se realizan 2 cortes por segundo y éstos se reconstruyen instantáneamente. A medida que se hacían más rápidos y presentaban mejor resolución, los tomógrafos fueron pasando por distintas generaciones. Finalmente aparecieron los tomógrafos multicorte con multidetectores y actualmente, los tomógrafos helicoidales, en donde el giro del tubo emisor es continuo, permitiendo hacer cortes y disparos simultáneos Fig. Ingeniero Goodfrey newbold. Hounsfield. Sir Godfrey Hounsfield recientemente fallecido revolucionó la medicina con la tomografía computada o escáner. Su invento es considerado por muchos como uno de los más importantes del siglo XX y lo hizo merecedor del premio Nóbel en 1979. Página 25 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 en diferentes ángulos, con lo cual se evita la discontinuidad entre cortes, reduce el tiempo de exposición, utiliza menos líquido de contraste y facilita la reconstrucción tridimensional de imágenes. SIR GODFREY NEWBOLD HOUNSFIELD Y LA TOMOGRAFIA COMPUTADA, SU CONTRIBUCION A LA MEDICINA MODERNA No es exageración decir que en el diagnóstico por imágenes hay un antes y un después de la creación de la tomografía computada o escáner. La capacidad de poder ver en mejor forma, con más precisión y menor invasión el interior del cuerpo humano se lo debemos en gran parte a Sir Godfrey Hounsfield, inglés -en gran parte autodidacta- cuya creación le valió el Premio Nóbel de medicina o fisiología en 1979. Hounsfield falleció el 12 de Agosto pasado en Londres a los 84 años y su muerte fue consignada en los principales diarios del mundo que le dedicaron columnas y reportajes. Como muchos otros científicos importantes, su nombre es poco conocido fuera del ambiente radiológico, pese a que su creación, en constante evolución, aún sigue revolucionando a numerosas especialidades de la medicina. Su invento es considerado por muchos como uno de los más importantes del siglo XX, comparándolo a lo que en su época significó el descubrimiento de los rayos X por Roentgen. Figura. Sir Godfrey N. Hounsfield (1919-2004). Página 26 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 LA CARRERA A LA CONSTRUCCION DEL TC A) Motivaciones iníciales Después de la primera guerra mundial su padre adquiere una granja en Newark, Nottinghanshire donde nace en Agosto 28, 1919. Fue el lugar ideal para un niño inquieto y de gran imaginación, el menor de cinco hermanos, para sus primeras invenciones. Diferentes maquinarias agrícolas son su primera motivación. Su interés lo lleva hacia aparatos eléctricos construyendo amplificadores y grabadoras y con un amigo del colegio logran instalar un cinematógrafo al lado de su casa. Desarrolla además en esta etapa experimentaciones sobre vuelo lanzándose desde montones de heno en rudimentarios planeadores construidos por el mismo. En el colegio demuestra un moderado y fácil entusiasmo por física y matemáticas. El interés en aeroplanos lo lleva durante la segunda guerra mundial a enrolarse como reservista voluntario en la real fuerza aérea (RAF), donde adquirió experiencia en electrónica al trabajar en radares. Su aporte lo lleva a ser instructor de la Escuela de Radar de la RAF. El reconocimiento de su labor por parte de sus superiores lo llevan a la Faraday House Electrical Engineering College de Londres donde estudia Ingeniería eléctrica. En 1951, se incorpora a la firma EMI Limited participando en el desarrollo de nuevos sistemas de radar y de armas guiadas. B) Camino a la tomografía computada (TC) En su trabajo tempranamente se interesó por los computadores, liderando el equipo que construyó el primer computador con transistores del Reino Unido en 1958, siendo posteriormente trasladado por EMI a sus laboratorios de investigación. En los años 60 aplicó los conocimientos adquiridos al desarrollo del escáner, dándonos con ello una forma diferente de obtener y registrar la interacción de los Rayos X con el cuerpo. De esta forma pudimos visualizar los distintos órganos y tejidos, con el giro el tubo en el eje axial y procesamiento de la información con detectores y amplificadores de mayor sensibilidad que la placa radiográfica convencional disponible hasta ese momento. La radiología convencional era la principal herramienta de diagnóstico por imágenes, y tenía numerosas limitaciones.No se podía representar, en una película de dos Página 27 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 dimensiones toda la información contenida en un objeto que posee tres, quedando las diferentes estructuras superpuestas. Además discriminaba solo entre tejidos de densidad muy diferente como lo son el aire, agua, hueso, grasa y tampoco era capaz de separar en forma cuantitativa las distintas densidades de las estructuras exploradas por el haz de rayos X. La placa radiográfica sólo es capaz de registrar la absorción media de los tejidos atravesados. La tomografía computada introduce el cambio ya que puede medir la atenuación o absorción del haz de rayos cuando pasa a través de secciones del cuerpo y lo hace desde cientos de diferentes ángulos. Con estas mediciones, los computadores pueden reconstruir imágenes del interior del cuerpo. El paradigma fue comprender, que al escanear un objeto desde muchos ángulos, era posible extraer toda la información contenida en él. Este concepto ya había sido publicado por Allan Cormack, físico sudafricano, en los años 1963 y 1964, pero sus estudios no tuvieron un resultado práctico, probablemente por las dificultades de los computadores de su época para realizar todos los cálculos necesarios en un tiempo razonable, pero es sin duda Sir Godfrey Hounsfield la figura central en el desarrollo del tomógrafo computado. En forma totalmente independiente de Cormack, desarrolló un prototipo y construyó el primer equipo de TC para uso clínico, que permitía examinar el cráneo y su contenido (Figuras siguientes). Los primeros resultados clínicos se publicaron en la primavera europea de 1972, sorprendiendo a la comunidad médica. Procesos patológicos que previamente solo podían demostrarse, en forma indirecta, eran ahora demostrados en forma directa. Pocos descubrimientos médicos han recibido una aceptación tan inmediata y entusiasmaron tanto como la tomografía computada, revolucionando el trabajo médico en el mundo entero. Los cinco primeros equipos fabricados fueron instalados en el Reino Unido y Estados Unidos. Luego se sucedieron rápidamente nuevas generaciones de ellos con notables avances, que expandieron sus aplicaciones, permitiendo no sólo el estudio del cráneo y cerebro, sino también del resto del cuerpo. El número de equipos creció rápidamente. Sir Godfrey Hounsfield obtuvo el premio Nóbel de Fisiología o Medicina en 1979, compartiéndolo con Allan Cormack. En el discurso de presentación del comité del Nóbel, se destacó que previo al escáner, “las radiografías de la cabeza mostraban sólo los huesos del cráneo, pero el cerebro permanecía como un área gris, cubierto por la neblina. Súbitamente la neblina se ha disipado”. Página 28 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 En su discurso de aceptación del premio, se refirió al futuro de esta técnica, prediciendo muchos de los avances que seguirían, e incluso habló de la posibilidad de examinar las arterias coronarias, bajo lo que llamó “condiciones especiales”. Hoy esas condiciones son una realidad y permiten, entre muchos otros estudios, evaluarlas en forma rutinaria y no invasiva. En ese mismo discurso se refirió a los fundamentos de la resonancia magnética, que por esos años también se iniciaba como una revolucionaria herramienta diagnóstica. Visualizó que ambas técnicas, serían complementarias, contribuyendo a importantes avances, en una nueva era del diagnóstico médico. Figura 1. Primer prototipo de escáner clínico para cerebro instalado en el Hospital Atkinson Morley´s. Londres. Figura 2. Primera imagen clínica obtenida con tomógrafo computado prototipo. Permaneció en EMI como jefe del área de investigación médica, retirándose oficialmente en 1986, pero continuó trabajando como consultor de dicha empresa y de varios hospitales del Reino Unido. El interés del público por su invención complicó a este hombre sencillo, que disfrutaba caminando por las montañas, sin un plan definido. Recibió numerosos premios y distinciones entre ellas ser nombrado caballero y ser distinguido con el McRobert Award considerado como el premio Nóbel de ingeniería, un mérito indiscutible para alguien sin estudios universitarios. En su recuerdo y como homenaje, utilizamos las unidades Hounsfield, para definir la densidad de los tejidos estudiados en tomografía computada. Página 29 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 C) Conclusión Los avances continúan hasta hoy y especialmente en los últimos años, a un ritmo vertiginoso. Estos han sido posibles gracias al desarrollo de nuevos algoritmos de reconstrucción de las imágenes, nuevos desarrollos técnicos y al desarrollo paralelo de equipos computacionales que pueden procesar cada vez mayor información, en un tiempo menor. Como un indicador de estos cambios, los equipos en la década de los 80, efectuaban un corte de 1 cm de grosor, con un tiempo de giro de 1 segundo y requerían 20-30 segundos, para reconstruir la imagen de dicho corte. Actualmente existen equipos capaces de efectuar 64 cortes, submilimétricos, en 1/2 segundo, todos los cuales son reconstruidos en forma instantánea. Entre las muchas ventajas de los nuevos equipos está, el permitir reconstruir los “volúmenes de datos” adquiridos, en cualquier plano del espacio, dándole una capacidad multiplanar, mejorando así nuestra habilidad para detectar y entender las enfermedades. Millones son los pacientes que se benefician cada día con el invento de Sir Godfrey Hounsfield, que permitió objetivar mejor las alteraciones que las enfermedades producen en el organismo, contribuyendo a un diagnóstico más precoz, preciso y a evaluar los tratamientos efectuados. De esta forma sustituyó y eliminó numerosos otros estudios diagnósticos de menor rendimiento y permitió el crecimiento de la radiología tecnológica intervencionista, o cirugía mínimamente invasiva, al utilizarlo como guía de agujas o catéteres para obtener muestras de tejidos o vaciar abscesos, sustituyendo en ambos casos a la cirugía tradicional. Con su invento, Sir Godfrey Hounsfield transformó la especialidad de la radiología, expandiendo sus áreas de influencia, convirtiendo nuestro trabajo que es tecnología medica, lo primordial es un apoyo y servicio a las demás especialidades médicas. TOMOGRAFIA COMPUTARIZADA RECUERDO HISTÓRICO: En 1972, el Dr. Godfrey Hounsfield describe y pone en práctica la Tomografía Axial Computarizada. Su teoría se fundamenta en el coeficiente de atenuación que experimenta el haz de rayos X al atravesar la materia. En radiología convencional, la imagen se consigue por la interacción fotoquímica de los fotones que atraviesan la materia con las sales de plata de la emulsión de la placa radiográfica, después del proceso de revelado, fijado, lavado y secado. En radiología digital, aunque no se puede prescindir por el momento, de la placa radiográfica para su estudio e informe posterior, la imagen se consigue Página 30 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 mediante los cálculos de atenuación de la radiación X, al interaccionar y atravesar la materia de estudio. LAS GENERACIONES DE LOS TOMOGRAFOS EVOLUCION DE LOS CT SCANNERS Losprimeros sistemas experimentales y su desarrollo: Aunque Allen M. Cormack (fig. siguiente) publico sus primeros resultados experimentales en 1964 en el cual los coeficientes de atenuación del corte de un objeto fueron reconstruidos desde sus series de proyecciones angulares, su publicación recibió poca atención en aquella época. Algunos años después, Godfrey N. Hounsfield condujo experimentos similares pero mucho mas extensos usando primero fuentes de radiación gamma y posteriormente una fue de Rx. En sus experimentos iniciales con R , le tomó 9 días para adquirir los datos ( a 28,000 mediciones) y 2.5 horas para reconstruir la imagen en una computadora principal. Reemplazando la fuente de R por un tubo de Rx redujo el tiempo de scan a 9 horas . Un aparato posterior mostrado en la figura: Con tubo de Rx y en detector montado en un banco de torno con un corte seccional de un espécimen preservado de cerebro humano. Al final del choque de traslación el espécimen cerebral era rotado un grado y el choque traslacional era repetido con el tubo de Rx y el detector. Página 31 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 Con este aparato Hounsfield fue capaz de diferenciar sustancia gris de blanca en el espécimen preservado El Sr. Hounsfield empleó en aquella época los laboratorios de investigación de la EMI en Londres, Inglaterra. Su éxito le condujo al desarrollo del escáner para cabeza y cuerpo EMI y la revolución en la práctica de la medicina. En 1979 Cormack y Hounsfeld recibieron el premio Nobel en medicina por sus contribuciones a CT. En la TAC, existen 4 técnicas de adquisición de los datos, cada una de ellas, asociada con una generación del desarrollo de esta tecnología: TIPOS DE CT (Escáneres). 1) PRIMERA GENERACIÓN (TRASLACIÓN/ROTACIÓN, DETECTOR ÚNICO) O ESCANERES DE PRIMERA GENERACIÓN (TIPO I) A inicios de 1972 un prototipo clínico el scanner EMI para la cabeza (EMI marK I) fue instalado en el hospital de Atkinson Morley , Londres Y probó ser un éxito inmediato con la primera imagen clínica Una versión mejorada fue introducida en el mercado de EU en el meeting de RSNA. El scanner consistía en un tubo de Rx con ánodo estacionario enfriado por aceite circulante. El haz de Rx era colimado hasta convertirlo en forma de un lápiz de allí su nombre de Haz en lápiz y después de pasar a través de la cabeza del paciente y una bolsa de agua era detectada por un cristal de yoduro de sodio acoplado a un tubo foto multiplicador. . Dos detectores lado a lado con una apertura de 5 x 13 mm fueron empleados para permitir que dos cortes se obtuvieran simultáneamente. El tubo de Rx y los detectores fueron acoplados rígidamente por una estructura que se le denominaba el YOKE (yugo) como se ilustra en las figuras: Las vistas son obtenidas por la traslación del Yoke tubo de Rx y detectores dibujados por flechas rectas y muestreando la salidas de los detectores durante este scan transnacional ( 160 muestras a través de 24 cm. de FOV ). El tubo y los detectores fueron rotados un grado ( dibujados por flechas curvas ) seguida por otro scan transnacional para obtener una segunda vista. Este movimiento de traslación y rotación fue repetido hasta obtener 180 perfiles de atenuación, cada un grado de angulación fue obtenido. Esto tomó 4,5 minutos. Página 32 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 Las figuras muestran los rayos simples para tres vistas. Otros 1,5 min. Fueron requeridos para reconstruir imágenes de 80 x 80 (píxel de 3mm) de dos slices. La bolsa de agua fue empleada para otorgar un tejido constante equivalente en el camino longitudinal del haz de Rx y para minimizar los problemas del endurecimiento del haz. También permitía la calibración del detector antes y después de escanear al paciente. El funcionamiento se basa en un tubo de Rx y un detector, este sistema hace el movimiento de translación rotación. Para obtener un corte tomográfico son necesarias muchas mediciones y, por tanto muchas rotaciones del sistema, lo que nos lleva a tiempos de corte muy grandes (superiores a 5 minutos). Se uso para hacer Cráneos. Las máquinas de primera generación, realizan la siguiente serie de operaciones: 1. Estudiar la atenuación de 160 trayectorias paralelas mediante la traslación del tubo emisor y del detector. 2. Posteriormente girar todo el conjunto 1 grado. 3. Realizan nuevamente las operaciones 1 y 2, hasta que el conjunto gire 180º. Página 33 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 Esquemas del funcionamiento del escáner de primera generación Se realizan 180 estudios de 160 muestras cada uno, obteniéndose 28800 atenuaciones, para una imagen con una matriz de 80 x 80, se tienen en total 6400 celdas. Para hallar la atenuación producida por cada celda hay que resolver 6400 incógnitas con 28800 ecuaciones. La máquina tarda unos cinco minutos en realizar la operación completa. Los datos, previa conversión analógico-digital se almacenan en un disco. Estos datos pueden procesarse en la computadora mientras se realiza la siguiente exploración completa. Con los resultados obtenidos, mediante un conversor digital-analógico, se puede realizar la presentación de los diferentes planos en una pantalla. La imagen se produce utilizando la escala de Hounsfield. • Principio de T-R • Haz en lápiz • Rotación de 180º • Time de corte: 4.5 – 5 min. • Proceso de trasladarse-parar-rotar (180 veces) Página 34 TAC – TACH – TEM – TCMD MANUAL PRACTICO DE TOMOGRAFIA J.G.V FTM 2011 2) SEGUNDA GENERACIÓN (TRASLACIÓN/ROTACIÓN, MÚLTIPLES DETECTORES) O ESCÁNERES DE SEGUNDA GENERACIÓN (TIPO II) Aplicando estos principios para escanear el cuerpo así como la cabeza fue el siguiente paso lógico, y condujo al desarrollo de la segunda generación el escáner EMI 5000 conceptualmente ilustrado en las figuras siguientes. El haz en lápiz empleado en el escáner MARK I daba como resultado en una pobre utilización geométrica del Haz de Rx y alargamiento de los tiempos de scan . Esto fue mejorado con los escaners de segunda generación EMI 5000 por le empleo de 30 detectores, 3mm x 13 mm y 10° de haz abanicado. Como se ilustra en las figs. Los detectores y el haz de Rx escaneaban al paciente linealmente. Cada detector muestreaba durante el movimiento traslación arreglo tubo-detector y resultaba en 30 vistas con 0,33° de diferencia angular entre las vistas obtenidas por los detectores vecinos. El tubo de Rx y el arreglo de detectores deberían entonces rotar 10° y el movimiento de traslación fue repetido. Dieciocho movimientos de traslación y rotación ocurrían, resultando un total de 5400 perfiles de proyección o vistas de tal manera que cada vista comprendía 600 rayos simples. Los tiempos de escaning más rápidos fueron de 18 seg. Debería notarse que esta máquina también fue del tipo de traslación y rotación y que las vistas consistían en rayos paralelos similares a aquellos vistos en los escaners de primera generación. Sin embargo la calidad de la imagen fue marcadamente mejorada sobre el escáner EMI MARK I
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