TOMOGRAFÍA AXIAL COMPUTARIZADA Carlos Gutiérrez Tesías Isabel Herrera Simón INDICE ¾ Introducción ¾Historia ¾Descripción del funcionamiento ¾Componentes del sistema ¾Modos de funcionamiento. Distintas generaciones de TAC ¾ Características de la imagen ¾Obtención de la imagen ¾Calidad de la imagen ¾Usos de la TAC ¾Beneficios y riesgos de usar la TAC ¾Dosis de irradiación ¾¿Cómo se realiza la TAC? ¾Tomografía Computarizada Helicoidal INTRODUCCIÓN OMOGRAFÍA XIAL Tomos = Corte o sección Grafía = Representación gráfica Plano perpendicular al eje longitudinal de un cuerpo Someter datos al trato de un OMPUTARIZADA ordenador INDICE ¾ Introducción ¾Historia ¾Descripción del funcionamiento ¾Componentes del sistema ¾Modos de funcionamiento. Distintas generaciones de TAC ¾ Características de la imagen ¾Obtención de la imagen ¾Calidad de la imagen ¾Usos de la TAC ¾Beneficios y riesgos de usar la TAC ¾Dosis de irradiación ¾¿Cómo se realiza la TAC? ¾Tomografía Computarizada Helicoidal HISTORIA DEL TAC 1917: El matemático J. Radon estableció los fundamentos matemáticos de la TAC 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. 1967: Goodfrey N.Hounsfield 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 HISTORIA DEL TAC Hounsfield desarrolló el primer aparato de TAC listo para ser usado de forma comercial 1972: Introducción al mercado de Estados Unidos Finales de los 70: Primeras TAC instaladas en España Primer tomógrafo de Hounsfield INDICE ¾ Introducción ¾Historia ¾Descripción del funcionamiento ¾Componentes del sistema ¾Modos de funcionamiento. Distintas generaciones de TAC ¾ Características de la imagen ¾Obtención de la imagen ¾Calidad de la imagen ¾Usos de la TAC ¾Beneficios y riesgos de usar la TAC ¾Dosis de irradiación ¾¿Cómo se realiza la TAC? ¾Tomografía Computarizada Helicoidal DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO La TAC basa su funcionamiento en el estudio de la atenuación de un haz de rayos X mientras atraviesa una parte del cuerpo humano Haz de rayos X estrecho Colimadores Los detectores obtienen medidas de la atenuación resultante de haber atravesado los rayos X una franja del cuerpo DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO Una sola proyección no basta para reconstruir el corte Rotación del conjunto en torno al cuerpo Registrar una serie de proyecciones de la atenuación (perfiles) que resultan de haber atravesado el mismo corte desde distintas direcciones DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO Este gran número de proyecciones se almacenan en formato digital en un ordenador Tras un procesado informático reconstruimos una imagen de las estructuras anatómicas de la sección estudiada Imagen Axial Plano Axial DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO Una imagen por sí sola puede que no sea suficiente para que el clínico realice un diagnóstico adecuado Tomar más de una imagen cada cierto intervalo: 1, 0.5 mm… Estas imágenes sirven como base para una visualización tridimensional Espesor del corte Distancia entre un corte y otro INDICE ¾ Introducción ¾Historia ¾Descripción del funcionamiento ¾Componentes del sistema ¾Modos de funcionamiento. Distintas generaciones de TAC ¾ Características de la imagen ¾Obtención de la imagen ¾Calidad de la imagen ¾Usos de la TAC ¾Beneficios y riesgos de usar la TAC ¾Dosis de irradiación ¾¿Cómo se realiza la TAC? ¾Tomografía Computarizada Helicoidal COMPONENTES DEL SISTEMA 3 grandes módulos: ¾ Gantry • Tubo de rayos X • Detectores • Colimador • Generador de alto voltaje • DAS • Posicionamiento del paciente y mesa de soporte ¾Ordenador ¾ Consola COMPONENTES DEL SISTEMA GANTRY Lugar físico donde es introducido el paciente para su examen COMPONENTES DEL SISTEMA GANTRY Tubo de rayos X Principal causa de avería de los sistemas TAC Principal limitación en la frecuencia secuencial de imágenes Están alimentados de forma distinta dependiendo del diseño del sistema de TAC Los haces de rayos X pueden ser Continuos: Corrientes de hasta 400 mA Se generan durante toda la rotación Pulsados: Corrientes hasta 1.000 mA Pulsos de 1 a 5 mseg Tasas de repetición de pulsos de 60 Hz COMPONENTES DEL SISTEMA GANTRY Detectores Reciben los rayos X transmitidos después de atravesar el cuerpo del paciente y los convierten en una señal eléctrica 2 tipos: de centelleo y de gas Detectores de centelleo Formados por cristales‐fotodiodo de centelleo Rayos X Luz Luz Señal eléctrica proporcional al nº fotones de rayos X Hoy en día podemos agrupar los detectores de modo que no quede espacio entre ellos Eficiencia: 90% COMPONENTES DEL SISTEMA GANTRY Detectores de gas Cámara metálica con deflectores espaciados que dividen a la cámara mayor en muchas cámaras pequeñas Cada cámara pequeña funciona como un detector de radiación independiente Relleno a presión con xenón o una mezcla de xenón y criptón El rayo entrante ioniza el gas y los electrones son atraídos por una placa cargada positivamente. La corriente generada es proporcional a la cantidad de rayos absorbidos Eficiencia: 45% COMPONENTES DEL SISTEMA GANTRY Colimador Colimador prepaciente En el tubo de rayos X o adyacente a él Determina la dosis para el paciente Colimador predetector Restringe el haz de rayos X visto desde los detectores Reduce la radiación dispersa incidente en los detectores Define el grosor de sección COMPONENTES DEL SISTEMA GANTRY Generador de alto voltaje Se encarga de alimentar al tubo de rayos X Muchos fabricantes reducen espacio instalando el generador de alto voltaje en la rueda giratoria del gantry DAS (Data Acquisition System) Muestrea la señal eléctrica y realiza la conversión analógica‐ digital, para que el ordenador procese los datos COMPONENTES DEL SISTEMA GANTRY Posicionamiento del paciente y mesa de soporte Acomodar confortablemente al paciente La mesa debe estar construida con un material de baja impedancia de forma que no interfiera con la transmisión del haz de rayos X COMPONENTES DEL SISTEMA ORDENADOR Se encarga del funcionamiento total del equipo Almacena las imágenes reconstruidas y los datos primarios Debe ser de gran potencia para realizar los cálculos de forma muy rápida En la actualidad se presentan los datos forma casi instantánea COMPONENTES DEL SISTEMA CONSOLA Doble misión: Programar la exploración a realizar Seleccionar los datos requeridos para la obtención de la imagen (zoom, flechas aclarativas…) Permite ajustar el espesor de la sección a explorar (ajuste del colimador) Controles para el movimiento de la mesa de exploración INDICE ¾ Introducción ¾Historia ¾Descripción del funcionamiento ¾Componentes del sistema ¾Modos de funcionamiento. Distintas generaciones de TAC ¾ Características de la imagen ¾Obtención de la imagen ¾Calidad de la imagen ¾Usos de la TAC ¾Beneficios y riesgos de usar la TAC ¾Dosis de irradiación ¾¿Cómo se realiza la TAC? ¾Tomografía Computarizada Helicoidal MODOS DE FUNCIONAMIENTO DISTINTAS GENERACIONES DE TAC Primera generación (Translación/Rotación, detector único) 1 fuente y 1 detector Combinación de un movimiento de rotación y otro de translación de la fuente y el detector Tiempos de exploración muy largos(4.5min) Imágenes craneales Resolución pequeña (80 x 80 píxeles) MODOS DE FUNCIONAMIENTO DISTINTAS GENERACIONES DE TAC Segunda generación (Translación/Rotación, múltiples detectores) Un haz de rayos X en forma de abanico Un conjunto de detectores dispuestos linealmente Menos movimientos de translación Se reduce el tiempo de exploración (2 min) 160 x 160 píxeles MODOS DE FUNCIONAMIENTO DISTINTAS GENERACIONES DE TAC Tercera generación (Rotación/Rotación) Sólo rotación Un haz de rayos X ancho que cubre toda el área de exploración Un arco de detectores con un gran número de elementos Se reduce el tiempo de exploración (10 seg) 250 x 250 píxeles MODOS DE FUNCIONAMIENTO DISTINTAS GENERACIONES DE TAC Cuarta generación (Rotación/Estacionario) Anillo fijo de detectores dentro del cual gira el tubo de rayos X El tubo puede girar a velocidades altas Menor tiempo de exploración (2 seg) 512 x 512 píxeles MODOS DE FUNCIONAMIENTO DISTINTAS GENERACIONES DE TAC Quinta generación (Estacionario/Estacionario) Muchas fuentes y detectores fijos que funcionan de forma sincronizada Tiempo de exploración Centésimas de segundo Entre 240 x 240 y 1000 x 1000 píxeles INDICE ¾ Introducción ¾Historia ¾Descripción del funcionamiento ¾Componentes del sistema ¾Modos de funcionamiento. Distintas generaciones de TAC ¾ Características de la imagen ¾Obtención de la imagen ¾Calidad de la imagen ¾Usos de la TAC ¾Beneficios y riesgos de usar la TAC ¾Dosis de irradiación ¾¿Cómo se realiza la TAC? ¾Tomografía Computarizada Helicoidal CARACTERÍSTICAS 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: • Cada célula de información es un pixel. • La información contenida en cada pixel es: • Un numero de TC ó • Unidad de Hounsfield (UH). • CARACTERÍSTICAS DE LA IMAGEN (II) Cada célula en una matriz de imagen de tomografía computarizada es una representación bidimensional (pixel) de un volumen de tejido del organismo (voxel) CARACTERÍSTICAS DE LA IMAGEN (III) Cada voxel tendrá una atenuación a los rayos X: • I0 = intensidad del rayo incidente Ix = intensidad del rayo a una distancia ‘x’ μ = coeficiente de atenuación Con estos datos, empleando técnicas de reconstrucción, se reproducen los valores de atenuación de cada voxel, en forma de escala de grises CARACTERÍSTICAS DE LA IMAGEN (IV) 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 CARACTERÍSTICAS DE LA IMAGEN (V) Para cada tejido, el valor de la absorción en unidades Hounsfield viene dado por: μx = coeficiente de absorción de la sustancia tratada μagua = coeficiente de absorción del agua. INDICE ¾ Introducción ¾Historia ¾Descripción del funcionamiento ¾Componentes del sistema ¾Modos de funcionamiento. Distintas generaciones de TAC ¾ Características de la imagen ¾Obtención de la imagen ¾Calidad de la imagen ¾Usos de la TAC ¾Beneficios y riesgos de usar la TAC ¾Dosis de irradiación ¾¿Cómo se realiza la TAC? ¾Tomografía Computarizada Helicoidal OBTENCIÓN DE LA IMAGEN Para la visualización de la imagen en pantalla se selecciona un pequeño rango de UH • Esta función, se denomina ventana • Permite diferenciar con claridad estructuras que poseen una pequeña diferencia de números TC El resultado obtenido es valioso: • Por su gran riqueza de datos Pero no es apto para clínicas: • Por su dificultad de interpretación INDICE ¾ Introducción ¾Historia ¾Descripción del funcionamiento ¾Componentes del sistema ¾Modos de funcionamiento. Distintas generaciones de TAC ¾ Características de la imagen ¾Obtención de la imagen ¾Calidad de la imagen ¾Usos de la TAC ¾Beneficios y riesgos de usar la TAC ¾Dosis de irradiación ¾¿Cómo se realiza la TAC? ¾Tomografía Computarizada Helicoidal CALIDAD DE LA IMAGEN TAC Dos criterios para medir la calidad de una imagen TAC: a) Resolución espacial: • Da el grado de detalle de la imagen • Depende de los factores: 1) Dimensión del haz de rayos X 2) 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 CALIDAD DE LA IMAGEN TAC (II) 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 σ2= varianza del coeficiente de atenuación lineal K = constante de proporcionalidad T = transmisividad, es la inversa de la atenuación del haz en el camino recorrido s = espesor de la rodaja d = dimensión transversal del elemento de volumen R = dosis de la radiación X del haz Contraste s CALIDAD DE LA IMAGEN TAC (III) Defectos en las imágenes TAC: 1) Errores sistemáticos: • Debidos al mal funcionamiento del equipo • Suelen 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 exploración • Intensidad 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 INDICE ¾ Introducción ¾Historia ¾Descripción del funcionamiento ¾Componentes del sistema ¾Modos de funcionamiento. Distintas generaciones de TAC ¾ Características de la imagen ¾Obtención de la imagen ¾Calidad de la imagen ¾Usos de la TAC ¾Beneficios y riesgos de usar la TAC ¾Dosis de irradiación ¾¿Cómo se realiza la TAC? ¾Tomografía Computarizada Helicoidal USOS DE LA TAC Se usa en el diagnóstico de muchas dolencias, entre ellas: • Las TAC de la cabeza se utilizan para identificar: • Hemorragias cerebrales y tumores • En los pulmones • Enfisemas, fibrosis y tumores • En el abdomen • Cálculos renales, apendicitis, pancreatitis, etc. •En los miembros • Fracturas complejas, sobre todo en articulaciones INDICE ¾ Introducción ¾Historia ¾Descripción del funcionamiento ¾Componentes del sistema ¾Modos de funcionamiento. Distintas generaciones de TAC ¾ Características de la imagen ¾Obtención de la imagen ¾Calidad de la imagen ¾Usos de la TAC ¾Beneficios y riesgos de usar la TAC ¾Dosis de irradiación ¾¿Cómo se realiza la TAC? ¾Tomografía Computarizada Helicoidal BENEFICIOS Y RIESGOS DE USAR LA TAC Beneficios: • Los exámenes por TAC son rápidos y sencillos, en casos de emergencia, pueden revelar lesiones y hemorragias internas lo suficientemente rápido como para ayudar a salvar vidas • Las imágenes por TAC son exactas, no son invasivas y no provocan dolor. • La exploración por TAC brinda imágenes detalladas de numerosos tipos de tejido así como también de los pulmones, huesos y vasos sanguíneos, a diferencia de los rayos X convencionales • La TAC es menos sensible al movimiento de pacientes que la Resonancia Magnética Nuclear BENEFICIOS Y RIESGOS DE USAR LA TAC (II) Riesgos: • La mayoría de veces es necesario el uso de contraste intravenoso • Siempre existe la leve posibilidad de cáncer como consecuencia de la exposición excesiva a la radiación • No se recomienda para las mujeres embarazadas salvo que sea médicamente necesario debido al riesgo potencial para el bebé INDICE ¾ Introducción ¾Historia ¾Descripción del funcionamiento ¾Componentes del sistema ¾Modos de funcionamiento. Distintas generaciones de TAC ¾ Características de la imagen ¾Obtención de la imagen ¾Calidad de la imagen ¾Usos de la TAC ¾Beneficios y riesgos de usar la TAC ¾Dosis de irradiación ¾¿Cómo se realiza la TAC? ¾Tomografía Computarizada Helicoidal DOSIS DE LA IRRADIACIÓN Una TAC es el equivalente de hacerte muchas radiografías, de modo que la dosis recibida puede llegar a ser bastante alta: desde unos 1,5 mSv para un TAC craneal hasta 13 mSv para un TAC del corazón con gran resolución INDICE ¾ Introducción ¾Historia ¾Descripción del funcionamiento ¾Componentes del sistema ¾Modos de funcionamiento. Distintas generaciones de TAC ¾ Características de la imagen ¾Obtención de la imagen ¾Calidad de la imagen ¾Usos de la TAC ¾Beneficios y riesgos de usar la TAC ¾Dosis de irradiación ¾¿Cómo se realiza la TAC? ¾Tomografía Computarizada Helicoidal ¿CÓMO SE REALIZA LA TAC? El TAC se realiza con el paciente tumbado en la camilla que se desplaza mecánicamente El proceso dura alrededor de una hora En dependencia del órgano estudiado puede realizarse con contraste inyectado, o administrado vía oral o por enema, que permite distinguir con mayor nitidez los tejidos y órganos El paciente debe mantenerse relajado y sin realizar movimientos Se mantiene en contacto con el equipo técnico que está en una sala próxima viendo al paciente y a las imágenes, que se comunica con el paciente por un sistema de megafonía, y que le indica cuando respirar o retener la respiración Después de un examen por TAC, se puede retomar las actividades habituales INDICE ¾ Introducción ¾Historia ¾Descripción del funcionamiento ¾Componentes del sistema ¾Modos de funcionamiento. Distintas generaciones de TAC ¾ Características de la imagen ¾Obtención de la imagen ¾Calidad de la imagen ¾Usos de la TAC ¾Beneficios y riesgos de usar la TAC ¾Dosis de irradiación ¾¿Cómo se realiza la TAC? ¾Tomografía Computarizada Helicoidal TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA HELICOIDAL Surge como una herramienta de diagnóstico nueva y mejorada Proporciona mayores imágenes de partes anatómicas que presentan dificultades debido a movimientos respiratorios Tiene la capacidad de registrar imágenes transversales, igual que la tomografía computarizada convencional, en regiones del cuerpo donde el movimiento no es un problema, como la cabeza, la espina dorsal o las extremidades Buena para el tórax, el abdomen y la pelvis
