Principios y Componentes de Tubos de Rayos X y Tomografía Computarizada

Tubo de Rayos X

El tubo de rayos X es una estructura blindada (coraza o carcasa) compuesta de plomo y materiales metálicos.

Componentes Principales

• Cátodo (-): Calentado por baja intensidad, emite electrones por efecto termoiónico.
• Zócalo: Con carga negativa, dirige los electrones emitidos hacia el ánodo.
• Ánodo (+): Acelera los electrones y es donde se produce (1%) la radiación de frenado y la emisión de rayos X. El calor generado se disipa a través del circuito de refrigeración.

Tipos de Radiación Generada

• Radiación de Fuga: Radiación capaz de atravesar la coraza en dirección distinta del haz útil.
• Haz Útil: Rayo X emitido a través de la ventana del tubo.
• Radiación Dispersa: Radiación producida al chocar el haz primario con un objeto.

Características del Haz de Radiación

• Foco Térmico: La proyección del foco térmico o real en la dirección de emisión de radiación nos da el tamaño del foco óptico o efectivo. El foco efectivo tiene un tamaño inferior al centro de campo.
• Tamaño del Punto Focal: No es estrictamente puntual, lo que genera pérdida de nitidez (penumbras).
• Efecto Talón: Se produce en estructuras anatómicas que difieren significativamente en grosor o densidad másica.
• Curva de Carga: El calor que debe disipar el ánodo depende del potencial (kVp), miliamperios seleccionados, tiempo de disparo, forma de onda y número de exposiciones.

Tomografía Computarizada (TC)

La Tomografía Computarizada (TC) se basa en la absorción diferencial que experimentan los rayos X al atravesar distintos tejidos del cuerpo, generando imágenes en sección axial.

El tubo de rayos X se diseña para generar un haz delgado y muy colimado en forma de abanico que irradia al paciente. Los detectores recogen datos desde múltiples ángulos de emisión y adquisición.

Tipos y Tecnologías de TC

• TC Dual: Utiliza 2 tubos simultáneos, aumentando la velocidad del escáner.
• Rotación Continua (Slip Ring): Tecnología 'non-stop' que permite la rotación continua mediante anillos colectores.
• TC Espiral: Permite escanear una amplia zona de interés a lo largo del eje longitudinal.
• TC Multicorte: Proporciona más información y minimiza el calentamiento del tubo. Utiliza más hileras de detectores para un mayor registro de información.

Configuración TC Multicorte (Tercera Generación)

Secciones paralelas y contiguas de detectores a lo largo del eje axial. Cada sección se divide en diversas porciones, configurando una matriz bidimensional.

Ventajas de la TC

• Rapidez del escáner.
• Más información adquirida.
• Minimiza los artefactos de movimiento.
• Reducción de dosis (en algunos protocolos).
• Mayor resolución espacial.
• Mejor capacidad de reconstrucción.
• Imagen continua.

Inconvenientes de la TC

• Ruido moderado.
• Promediado de los artefactos en todo el volumen.
• Tiempo adicional de procesado.

Conceptos Clave en TC

• Pitch: Relación entre el movimiento de la mesa en cada rotación y el grosor del corte. Influye en la calidad de la imagen y la dosis.

Componentes Principales de un Equipo de TC

• Gantry: Proporciona estabilidad a la posición del tubo y de su foco durante la rotación a elevada velocidad. Puede inclinarse hasta 30°. Incorpora láser para posicionamiento y referencia del paciente.
• Tubo de Rayos X: Un foco pequeño proporciona mayor resolución pero genera más calor.
• Colimación: Determina el espesor del corte que se empleará en un procedimiento determinado.
• Sistema Detector: Puede tener configuración de matriz fija (detectores de igual tamaño) o matriz adaptable (detectores de diferente tamaño).

Aplicaciones Diagnósticas de la TC

• Tórax: Evaluación de órganos pulmonares, diafragma, esófago y huesos.
• Abdomen: Detección de inflamación, infección, lesión o afección; evaluación de vasos sanguíneos y ganglios linfáticos.
• Cabeza/Cuello: Estudio del sistema nervioso central y cráneo.
• Músculo/Esquelético: Evaluación de estructura ósea, músculos y estructura vascular.
• Angiografía TC: Visualización de vasos cerebrales, pulmonares y cardíacos.
• Fluoroscopia TC: Ofrece resolución de contraste superior y anatomía 3D, beneficiosa para intervenciones.
• Endoscopia Virtual: Permite reconstruir estructuras superficiales, como en la colonoscopia o broncoscopia virtual.

Calidad de Imagen en TC

Conceptos Fundamentales

• Voxel: Elemento de volumen tridimensional más pequeño al que se le asigna un valor específico de atenuación.
• Pixel: Elemento de imagen bidimensional al que se le asigna un valor numérico. Compone la imagen representada.
• Window Level (Nivel de Ventana): Valor central de HU (Unidades Hounsfield) del rango numérico representado.

Resoluciones

• Resolución Espacial: Capacidad del sistema para resolver como formas independientes pequeños objetos que están cerca entre sí.
• Factores que Afectan la Resolución Espacial: Tamaño del pixel (un corte fino es más nítido), filtros diferentes, movimiento del paciente.
• Resolución Temporal: Rapidez con la que se adquieren los datos.
• Resolución de Contraste: Capacidad para distinguir estructuras o tejidos colindantes (afectada por el ruido, tamaño del pixel y grosor del corte).

Otros Factores

• Ruido: Fluctuación estadística local de los valores CT. Depende de la dosis de radiación.
• Uniformidad: Capacidad del sistema para producir el mismo número de CT para la misma densidad del objeto en diferentes puntos de la imagen.

Artefactos Comunes

• Artefacto por Endurecimiento del Haz:
  • Cupping: La periferia de la imagen es más clara.
  • Streak: Banda oscura o estría entre objetos densos.
• Aliasing: Aparecen rayas finas que irradian una estructura densa. Se combate reduciendo la velocidad de rotación o el pitch.