TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA

HISTORIA

La tomografía computada (TC) fue creada y desarrollada por sir Godfrey Hounsfield en el año 1972, Godfrey, ideó la posibilidad de reconstruir un corte trasversal del cuerpo humano a partir de varias proyecciones radiográficas adquiridas desde diferentes posiciones; recibiendo seis años más tarde el Premio Nobel de medicina debido a que se convirtió en una técnica de uso casi ilimitado. Con los equipos de primera generación se podía obtener una sola imagen por cada apnea inspiratoria y los estudios se realizaban en plano axial. En 1989, surge la tomografía computada helicoidal, la cual tenía ventajas considerables a su antecesora la Tomografía Axial Computada (TAC). Ya que permitía la adquisición continua de varias imágenes por cada inspiración; esto era posible debido a la sincronía que se daba entre el tubo de rayos X, la camilla y los detectores (una sola fila de detectores). En el año 1998, nace la tomografía computada multidetector, también conocida como multislice (TCMS), el avance en esta técnica es que ya contaban con varias filas de detectores (4 filas para los primeros equipos de este tipo) los cuales iban en aumento conforme se perfeccionaba el diseño y técnica del instrumento hasta llegar actualmente a encontrar tomógrafos con 64 filas de detectores; es importante resaltar que a mayor número de filas de detectores los resultados son mejores. De manera más reciente se desarrolla el sistema de tomografía cone-beam (CBCT), técnica muy utilizada en odontología, para el análisis de la región bucomaxilofacial. la Tomografía, es una técnica no invasiva que permite la adquisición de imágenes en capas o cortes de un objeto, logrando hacer un diagnóstico adecuado de lesiones quísticas, tumorales, así como la aplicación que se le da durante los tratamientos de implantes debido a que nos permite tener una evaluación preoperatoria de altura, espesor y calidad ósea.

QUE ES LA TOMOGRAFIA COMPUTADA

El término “tomografía computarizada”, o TC, se refiere a un procedimiento computarizado de imágenes por rayos X en el que se proyecta un haz angosto de rayos X a un paciente y se gira rápidamente alrededor del cuerpo, produciendo señales que son procesadas por la computadora de la máquina para generar imágenes transversales—o “cortes”—del cuerpo. Estos cortes se llaman imágenes tomográficas y contienen información más detallada que los rayos X convencionales. Una vez que la computadora de la máquina recolecta varios cortes sucesivos, se pueden “apilar” digitalmente para formar una imagen tridimensional del paciente que permita más fácilmente la identificación y ubicación de las estructuraras básicas, así como de posibles tumores o anormalidades.

PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DEL TC

La obtención de imágenes en un TC se realiza a través de un tubo de Rx.

En los estudios radiográficos con la técnica convencional, la región del paciente de objeto de estudio que es tridimensional queda proyectada en la película como una imagen bidimensional. Por este motivo no tiene la nitidez deseable, ya que existe una superposición de las estructuras anatómicas de esta región.

Para eliminar este problema y conseguir una mayor calidad en la imagen se desarrollaron diversas técnicas tomográficas.

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.

 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.

TIPOS DE ESCANER

Cuanto mayor sea el número de barridos exploratorios que efectúe el sistema,

mayor será el número de datos que enviará al ordenador y por lo tanto se reproducirá

con mayor fidelidad la imagen.

Según el tipo de rotaciones del tubo alrededor del paciente se clasifican las

diferentes generaciones de escáneres. La 1ª y 2ª generación ya no se usa, ya que el

tiempo de exploración para la obtención de imágenes daba una mala definición

radiográfica. En la actualidad se utilizan escáneres de 3ª, 4ª, 5ª y 6ª generación que

obtienen imágenes en tiempos que oscilan en los 2-4 segundos y cuya calidad

diagnóstica es alta.

1.     Escáner de primera generación

Los scanner de primera generación se caracterizan por un haz colimado de 6 rayos (haz tipo lápiz) y un solo detector desplazándose sobre un paciente y girando entre barridos sucesivos. Actualmente se les llaman “equipos de 1ª generación”. Este scanner de primera generación emplea en principio un solo tubo y un solo detector con movimiento de traslación y rotación que repetía sucesivamente hasta realizar la exploración completa.

El método de recopilación de datos se basa en el principio de traslación y rotación del bloque tubo-detectores. El proceso de exploración engloba las siguientes fases:

a) El tubo y los detectores se mueven en línea recta de los pies a la cabeza del paciente, en lo que dura el disparo, luego se paran.

b) El tubo y los detectores rotan 1º, comienza de nuevo el movimiento lineal y el disparo. Ahora el sentido del movimiento es de cabeza a pies. Terminando el disparo se paran.

 Este proceso, trasladarse-parar-rotar-parar, trasladarse-parar-rotar-parar…, es repetido 180 veces para obtener un corte, por lo que los primeros equipos fabricados (por la EMI) exigían 180 barridos, con un giro de 1º entre cada uno

2.     Escáner de segunda generación

Los escáneres de segunda generación también eran del tipo traslación-rotación y al igual que los de primera ya no se fabrican.

En estos equipos hay un conjunto de detectores (entre 5 y 35 detectores), que recogen un haz de Rx en abanico en lugar de un haz tipo lápiz. La desventaja de la radiación en abanico es el aumento de la radiación dispersa en cada disparo, pero esto se limita por la existencia de un colimador en la salida del tubo de Rx y un colimador antes de cada detector. De esta forma se consigue que la influencia de la radiación dispersa sobre la calidad de imagen sea despreciable.

 La principal ventaja de estos equipos era su velocidad. Tenían entre 5 y 35 detectores de radiación y, por tanto, conseguía tiempos de barridos mucho menores (20 seg. /proyección). Además, al ser el haz de rayos en abanico no era necesario realizar tantas traslaciones, ya que la apertura del haz permite que el giro posterior a cada barrido sea de 5 ó de más grados (con un giro de 10º solo se necesitan 18 barridos para obtener una imagen de 180º).

3

.     Escáner de tercera generación

Se introduce e 1977 y cubre casi la totalidad de TC. En esta generación se vuelve a reducir considerablemente el tiempo de corte, gracias al aumento del número de detectores y a la incorporación de los nuevos avances en el software informático. La principal limitación de los escáneres de 2ª generación era la duración del examen (20seg./Proyección), debido a la complejidad del mecanismo de traslación y rotación y a la gran masa del conjunto.

Para superar esto, los escáneres de 3ª generación presentan las siguientes características:

ü  No hay traslación, el método de recopilación de datos está basado en un movimiento de rotación y se suprime la traslación, abarcado un ángulo de giro alrededor del paciente de 240º a 360º, según la velocidad.

ü  El modo de corte es por continuos destellos pulsados durante la rotación, con un haz de radiación monoenergético y en abanico amplio (se abre entre 30-60º)

ü  Aumentan los detectores, oscilando su número entre 260 y 750, colocados en una matriz curvilínea.

ü  El tiempo empleado en realizar un corte y representarlo en pantalla oscila entre 4.8 y 10 segundos.

En los aparatos de TC de 3ª generación el haz cubre por completo al paciente durante todo el examen, permitiendo la matriz curvilínea que la distancia entre fuente y detector sea siempre constante, lo que facilita la reconstrucción de las imágenes. Esto permite también una mejor colimación, lo que reduce la radiación dispersa.

 Este tipo de colimación se llama COLIMACIÓN PREDETECTOR o POST-PACIENTE que tiene un funcionamiento parecido al de una rejilla en la radiografía convencional y COLIMACIÓN PRE-PACIENTE, que reduce la dosis que recibe el examinado. La colimación pre-paciente determina además el grosor de la sección de tejido que va a ser explorada.

 Uno de los problemas de los escáneres de 3ª generación es la aparición ocasional de “artefactos en anillo”, que pueden deberse a que cada detector visualiza cada anillo de la anatomía y si falla un detector o un conjunto de ellos, aparecerá un anillo en la imagen reconstruida.

4.     

Escáner de cuarta generación

Tanto los equipos de TC de 4ª generación como los de 3ª solo tienen movimiento de rotación, pero en este caso solo gira el tubo y los detectores permanecen fijos. La detección de la radiación se consigue con un conjunto de al menos 100 detectores colocados en forma de circunferencia. El haz tiene forma de abanico al igual que en los de 3º generación. El tiempo de exploración es un segundo y se pueden explorar secciones anatómicas de grosor variable gracias a la colimación pre-paciente automática.

 Los exploradores de esta generación tienen como características principales:

ü  El método de recopilación de datos es por medio del movimiento rotacional del tubo de rayos X alrededor de una corona estática de detectores enfrentados a él.

ü  El modo de corte es por un haz en abanico con continuos destellos pulsados durante los 360º que dura la rotación.

ü  Los detectores, en número de 424 a 2400, según las casas comerciales, se disponen formando un círculo cuyo centro es el cuerpo del paciente.

ü  El tiempo empleado en la realización y representación de un corte es de 1 a 12 segundos.

5.     Escáner de 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.

6.   

Escáner de 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 este situado en el lado opuesto del Gantry por donde entran los fotones. Consigue 8 cortes contiguos en 224 mseg

7.  

   TC HELICOIDAL

Gracias a los importantes avances del hardware en estos años, se ha logrado un nuevo método de tomografía computarizada (TC), el TAC helicoidal (TCH), que aprovecha el giro continuo de detectores y tubo productor de rayos X con el movimiento continuo de la mesa de estudio. El conjunto de todos estos movimientos hace que la resultante sea una espiral o hélice. Con esta forma de estudio conseguimos que el tiempo útil sea el 100%, mejorando considerablemente el tiempo de exploración.

 El TC espiral o helicoidal se utiliza desde 1989, siendo un instrumento de diagnóstico nuevo y de mejores prestaciones que los anteriores. El término “espiral” hace referencia al movimiento aparente del tubo de rayos X durante el examen.

Con esta técnica es posible obtener mejores imágenes de estructuras anatómicas implicadas en los movimientos respiratorios, resultando muy adecuada en el estudio del tórax, abdomen y pelvis, aunque también nos permite obtener imágenes de otras regiones del cuerpo en las que no existen problemas de movimiento como son la cabeza, la columna y las extremidades. Los actuales equipos de TAC helicoidal se llaman TAC multidetector.

La adquisición Helicoidal, implica tener que manejar una gran cantidad de datos, hecho que fue solucionado con nuevas computadoras, cada vez más rápidas, y con la utilización de disco duros, también de gran capacidad de almacenamiento. Fue necesario elaborar nuevos algoritmos de reconstrucción ya que ahora la adquisición, no se hace con la camilla parada, sino que ésta está en continuo movimiento. Los algoritmos tienen que ser capaces de reconstruir las imágenes en los distintos planos, como si la camilla estuviese parada.

FUNCIONAMIENTO

A diferencia de una radiografía convencional—que utiliza un tubo fijo de rayos X—un escáner de TC utiliza una fuente motorizada de rayos X que gira alrededor de una abertura circular de una estructura en forma de dona llamada Gantry. Durante un escaneo por TC, el paciente permanece recostado en una cama que se mueve lentamente a través del Gantry, mientras que el tubo de rayos X gira alrededor del paciente, disparando haces angostos de rayos X a través del cuerpo.

En lugar de una película, los escáneres de TC utilizan detectores digitales especiales de rayos X, localizados directamente al lado opuesto de la fuente de rayos X. Cuando los rayos X salen del paciente, son captados por los detectores y transmitidos a una computadora.

Cada vez que la fuente de rayos X completa toda una rotación, la computadora de TC utiliza técnicas matemáticas sofisticadas para construir un corte de imagen 2D del paciente. El grosor del tejido representado en cada corte de imagen puede variar dependiendo de la máquina de TC utilizada, pero por lo general varía de 1-10 milímetros. Cuando se completa todo un corte, se almacena la imagen y la cama motorizada se mueve incrementalmente hacia adelante en el Gantry. El proceso de escaneo por rayos X se repite para producir otro corte de imagen. Este proceso continúa hasta que se recolecta el número deseado de cortes.

La computadora puede desplegar las imágenes de los cortes en formas individuales o amontonadas, para generar una imagen 3D del paciente que muestre el esqueleto, los órganos y los tejidos, así como cualquier anormalidad que el médico esté tratando de identificar. Este método tiene muchas ventajas, incluyendo la capacidad de rotar la imagen 3D en el espacio o ver los cortes en sucesión, haciendo más fácil encontrar el lugar exacto donde se puede localizar un problema.

CARACTERÍSTICAS

·       Un haz colimado de Rayos X en forma de abanico atraviesa transversalmente al objeto.

·       Se producen imágenes de la sección transversal de dicho objeto.

·       Las imágenes transversales del objeto representan rebanadas (slices) del mismo.

·       Permite visualizar diferentes tejidos blandos tales como cerebro, riñones, páncreas o pulmones sin el efecto de la superposición.

·       Los tejidos no están superpuestos

CARACTERISTICAS EN LA IMAGEN DE LA TAC

Resolución espacial. - es la capacidad de un sistema de representar los objetos con exactitud, tiene dos componentes:

-Resolución espacial

-Resolución de contraste

Resolución temporal. - Capacidad de resolver objetos en movimiento rápido en la imagen de TC.

Una buena resolución temporal evita los artefactos y la borrosidad de la imagen inducidos por el movimiento.

Ruido. - La variación de los valores de cada píxel por encima o por debajo del valor medio se denomina ruido del sistema. 
Es el granulado que existe en la imagen, puede oscurecer y difuminar los bordes de las estructuras representadas con la consiguiente pérdida de definición.

Uniformidad. - El valor de los píxeles debe ser uniforme en toda la superficie de la imagen reconstruida si representan al mismo material.
Píxel: unidad de una imagen digital

Linealidad. - Se sugiere realizar una calibración diaria, utilizando alguna fantoma (maniquí) 
La falta de linealidad indica que el equipo funciona mal.

VENTAJAS

DESVENTAJAS

·       Se elimina la superposición de sombras en la imagen obtenida. ·       Las imágenes de las estructuras conservan las mismas proporciones, sin distorsiones. ·       Alta resolución de bajo contraste (0.5%), que le permite distinguir perfectamente entre órganos con densidades muy similares. Ej.: riñones y páncreas ·       Se obtiene una serie de imágenes digitales que pueden ser manipuladas después de adquiridas. ·       Alta disponibilidad, rapidez y excelente resolución espacial.

·       La exploración del TAC no se recomienda a mujeres embarazadas, a no ser que sea medicamente necesaria, debido al riesgo de potencial del bebe. ·       Siempre existe la leve posibilidad de cáncer como consecuencia de la exposición excesiva a la radiación. ·       Debido a que los niños son más sensibles a la radiación, se les debe someter a un examen por TAC únicamente si es fundamental para realizar un diagnóstico y no se les debe realizar exámenes por TAC en forma repetida a menos que sea absolutamente necesario. Las exploraciones por TAC en niños siempre deben hacerse con la técnica de dosis baja.

EN QUE CASOS SE REALIZA UN TAC O TC

Los motivos más frecuentes por los que se puede solicitar la realización de un TAC o tomografía computarizada son los siguientes:

Ø  En caso de un traumatismo para detectar hemorragias, lesiones de los órganos internos o fracturas.

Ø  Para diagnosticar tumores y ver su posible extensión.

Ø  Para estudiar patologías de la médula espinal o de la columna vertebral.

Ø  Para diagnosticar algunas infecciones.

Ø  Para guiar algunas intervenciones como la toma de biopsias o el drenaje de abscesos.

En muchas ocasiones, es necesario administrar un líquido llamado contraste, que suele ser un compuesto de yodo, y que resalta en las imágenes que se obtienen con la TAC, lo que facilita la interpretación de la prueba. Este medio de contraste suele administrarse vía intravenosa, aunque también puede administrase vía oral o, raras veces, por otras vías.

COMO SE REALIZA UN TAC

El aparato en el que se realiza un TAC, llamado tomógrafo o escáner, tiene forma de donut y en su interior se mueve una camilla que es donde se tumba el paciente, habitualmente boca arriba. La camilla se mueve por dentro del agujero del tomógrafo durante unos segundos y en ese momento se van realizando múltiples radiografías. A diferencia de la resonancia magnética, esta prueba no suele causar claustrofobia, pues el paciente no permanece dentro de un sitio cerrado. Tampoco se oyen ruidos molestos.

En general, es necesario cambiarse la ropa por una bata de hospital. Si se realiza un TAC craneal no suele ser necesario cambiarse de ropa. Le harán quitarse todos los objetos metálicos pues interfieren en las imágenes radiográficas.

En caso de que se administre contraste vía oral se le dará a beber previamente a la prueba una especie de papilla que contiene bario. Si el contraste es vía intravenosa le cogerán una vía venosa en el brazo y le introducirán el contraste por allí instantes antes de la toma de las imágenes.

Durante el procedimiento, un técnico le estará vigilando a través de un cristal desde una sala anexa y le indicará que no se mueva. A veces también le puede decir que no respire durante algunos segundos. Al acabar la prueba, si le han administrado contraste, le pueden decir que espere unos minutos en una sala anexa por si apareciera una reacción alérgica.

RESULTADOS DE UN TAC

Las imágenes obtenidas por el tomógrafo se pueden ver inmediatamente. Sin embargo, su interpretación requiere mucha especialización y es llevada a cabo por médicos radiólogos. Este especialista hará un informe escrito que le entregarán a los pocos días de la realización de la prueba junto con las imágenes radiográficas obtenidas.

El informe del resultado incluirá datos sobre la técnica utilizada, si fue necesario el uso de contraste y los hallazgos encontrados. El tipo de hallazgo puede variar mucho dependiendo de la patología y del órgano estudiado. Muchas veces se pueden encontrar tumores benignos o malignos, signos indicativos de diversas infecciones como abscesos o cavidades en algún órgano, o patología en los huesos, como fracturas o malformaciones. En relación con los vasos que riegan los distintos órganos, se pueden encontrar trombos, infartos vasculares (debido a la obstrucción de una arteria) o hemorragias. Muchas veces es necesario repetir la prueba para ver cómo evolucionan las distintas lesiones ya sea de forma espontánea o con algún tratamiento. Conviene acudir a recoger el resultado y no asumir que todo está normal porque no se le entregan los resultados en unas pocas semanas. El médico que le ha pedido la prueba le dará los resultados y le indicará a necesidad de hacer otras exploraciones complementarias o algún tratamiento.

APLICACIONES CLINICAS

·       Cardiología (corazón)      

·       Neurología

·       Traumatología

·       Medicina interna

·       Cirugía

·       Oncología

·       Pediatría

·       Ginecología

·       Emergencias Otorrinolaringología

·       Neumología

·       Medicina Vascular

PROCEDIMIENTOS AVANZADOS

A nivel vascular, articulaciones, reconstrucciones óseas y adquisiciones volumétricas en 3D, donde sobresalen:

Ø  AngioTEM para evaluación de la vascularización de distintas zonas anatómicas (arterias cerebrales, carótidas, coronarias, vasos de miembros inferiores, etc)

Ø  UroTEM (evaluación de sistema urinario)

Ø  Reconstrucción de volúmenes en 3d en exploraciones vasculares y traumatológicas

Ø  Estudios de navegación virtual que permite viajar a través de las estructuras del paciente, evitando métodos invasivos

     

CONTRAINDICACIONES

-        Embarazo

-        Las mujeres en edad fértil siempre deberán informar a su médico o al tecnólogo de rayos X si existe la posibilidad de embarazo.

-        Las dosis de radiación en TC son mucho mayores que en una Radiografía.

-        Como ejemplo, la dosis en una TC de tórax equivale a alrededor de 400 veces la dosis de una Radiografía de tórax.

FUNCIONES DEL TECNOLÓGO MEDICO

- Evaluación de la preparación de la paciente previa al examen

- Evaluación de la protección radiológica y de factores de riesgo para aplicación de MCR

- Posicionamiento del paciente

- Determinación del protocolo de exploración a emplear

- Adquisición de imagen

- Determinación de la dosis y administración del MCR

- Evaluación de la calidad de la imagen obtenida

- Post procesamiento de la imagen

-Impresión, grabado y envío de imágenes