Tecnología de Tomografía Computarizada: Principios, Generaciones y Avances en Imagenología Médica

Conceptos Fundamentales en Tomografía Computarizada (TC)

La Tomografía Computarizada (TC) es una técnica de imagenología médica que utiliza rayos X y procesamiento computarizado para crear imágenes detalladas de cortes transversales del cuerpo. A continuación, se exploran sus principios y componentes clave.

Herramientas de Planificación y Visualización Inicial

• Topograma, Scout View, Scanograma y Mapeo: Herramientas esenciales para la planificación y posicionamiento del paciente, permitiendo una vista preliminar para definir el área de exploración.

Principios de Formación de la Imagen en TC

• Ley de Lambert-Beer: Principio fundamental que describe la atenuación de la radiación al pasar a través de un material.
• Coeficiente de Atenuación Lineal: Refleja la habilidad de un material para detener fotones. Es directamente proporcional al número atómico (Z) y a la densidad del material.
• Transformada Inversa de Radon: Proceso matemático que, a partir de infinitas proyecciones, permite reconstruir la imagen de un objeto. Los datos se representan como números binarios.
• Retroproyección: Es una técnica de reconstrucción iterativa que forma la imagen a partir de las proyecciones, a menudo mejorada con filtros matemáticos y la transformada inversa de Fourier.
• Unidades Hounsfield (UH): Escala numérica utilizada en TC para representar la densidad de los tejidos. El agua tiene 0 UH, el aire -1000 UH y el hueso +1000 UH o más.
• Pantalla TC: Interfaz visual donde se muestran las imágenes reconstruidas.

Generaciones de Escáneres de Tomografía Computarizada

La evolución de los equipos de TC ha permitido mejoras significativas en velocidad, resolución y reducción de dosis.

1. Primera Generación:
   • Haz de rayos X en forma de lápiz.
   • Dos detectores.
   • Movimiento de rotación-traslación.
2. Segunda Generación:
   • Haz de rayos X divergente (en abanico).
   • Aproximadamente 30 detectores.
   • Menor tiempo de adquisición que la primera generación.
3. Tercera Generación (Helicoidal):
   • Movimiento de rotación opuesto del tubo de rayos X y el receptor (detectores).
   • Adquisición de datos en 360 grados.
   • Permite exploraciones helicoidales continuas.
4. Cuarta Generación:
   • Detectores fijos en un anillo completo.
   • El tubo de rayos X rota alrededor del paciente.
5. Quinta Generación (Imatron o TC por Haz de Electrones):
   • No utiliza tubo de rayos X.
   • Emplea un acelerador de electrones para generar el haz.
   • Extremadamente rápida, ideal para estudios cardíacos sin movimiento.

Conceptos Avanzados y Técnicas Especializadas

• Transformada de Radon: Principio matemático fundamental que establece que si se tienen infinitas proyecciones de un objeto, es posible reconstruir su imagen.
• Ángulo Alfa: Un mayor ángulo alfa puede generar más borrosidad por encima y por debajo del isocentro, afectando negativamente la calidad de la imagen.
• Sinograma: Representación de los datos digitalizados de las proyecciones, conteniendo información en horizontal y vertical (números binarios). La matriz diagnóstica típica es de 512x512 píxeles.
• Doble Energía: Técnica que utiliza dos tubos de rayos X (o un tubo con conmutación rápida de voltaje) para adquirir datos a diferentes niveles de energía (uno de alta y otro de baja). Permite la caracterización de materiales y la reducción de artefactos.
• Doble Muestreo: Utiliza dos puntos focales en el eje Z, adquiriendo doble información en cada canal para mejorar la resolución espacial.
• Cone Beam (Haz Cónico): Técnica de adquisición que utiliza un haz de rayos X en forma de cono. Ideal para obtener detalles finos y para estudios de extremidades o dental, con una sola rotación.
• 320 Canales: Los escáneres con 320 canales permiten cubrir órganos completos como el corazón en una o dos rotaciones, reduciendo el tiempo de adquisición y la dosis.
• Multicanal (Multicorte): Cubre más líneas en el eje Z, generando tantas imágenes como canales tenga. Ofrece alta velocidad, volumen y resolución, pero puede implicar una mayor dosis de radiación.
• Imagen Isotrópica: La resolución espacial es la misma en las tres dimensiones (X, Y, Z), permitiendo reconstrucciones multiplanares de alta calidad sin pérdida de detalle.
• Imagen Anisotrópica: La resolución espacial no es la misma en las tres dimensiones, siendo típicamente menor en el eje Z.
• Ventajas del Pitch Alto: Permite una menor duración del estudio y una reducción significativa de la dosis de radiación al paciente.
• Estudios Pulmonares: Se recomienda el uso de cortes finos para una visualización detallada del parénquima pulmonar y para evitar la interpolación de datos, que podría enmascarar pequeñas patologías.

Proceso de Adquisición y Reconstrucción de Datos

1. Scout View (Topograma): Imagen preliminar para la planificación.
2. Adquisición de Datos: Puede ser secuencial o helicoidal.
3. Reconstrucción de Datos (Raw Data): Procesamiento inicial de los datos brutos.
4. Reconstrucción Post-Proceso (Image Data): Aplicación de algoritmos y filtros para generar las imágenes finales.

Consideraciones en la Adquisición

• Puntos de Referencia: Establecimiento de coordenadas precisas (de cabeza a pies) para la exploración.
• Herramientas Dosimétricas: Uso de modulación de corriente para optimizar la dosis de radiación según la región anatómica y el tamaño del paciente.
• Longitud de Exploración: Definición precisa del área a escanear.

Modos de Adquisición Específicos

• Secuencial:
  • Cine: Adquisición rápida de múltiples imágenes en una misma posición.
  • Convencional: Adquisición de cortes individuales.
  • Multicorte: Adquisición de múltiples cortes simultáneamente.
  • Gatillado Prospectivo: Sincronizado con el ciclo cardíaco, adquiere datos en fases específicas.
• Helicoidal:
  • Convencional: Adquisición continua mientras la mesa se mueve.
  • Multicorte: Versión helicoidal con múltiples detectores.
  • Gatillado Retrospectivo: Adquiere datos durante todo el ciclo cardíaco, permitiendo la reconstrucción en cualquier fase.

Procesamiento de Imagen

• Interpolación: Proceso de estimar un valor desconocido utilizando valores conocidos de ambos lados de una curva o conjunto de datos. Es crucial en la reconstrucción helicoidal.
• Perfil de Corte (FWHM - Full Width at Half Maximum): Medida del ancho máximo a la mitad de la curva de respuesta de un sistema, indicando la resolución espacial en el eje Z.