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Generalidades en Tomografia

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on 9 August 2013

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Transcript of Generalidades en Tomografia

Tomografía Axial iComputarizada
es la reconstrucción por
medio de un computador de un
plano tomográfico de un objeto.
Introduccion
Tomografía axial computada
CONCEPTO
Con la TC se obtienen imágenes de diversas estructuras anatómicas con densidades variables, tanto de huesos como tejidos, órganos, músculos y tumores.
Comparación Con Rayos X
Utilización de radiación ionizante (rayos X) que incide en el objeto en estudio y es en parte absorbida por el mismo
Similitud:
1. TC = rayos X ==> paciente ==> detectores ==> digital ==> PC
Rx = rayos X ==> Pelicula sensible ==> Revelado
2. TC ==> tridimensional, Rayos X ==> bidimensional.
3. TC distingue tejidos blandos ( Coágulo sanguíneo, Materia gris Materia blanca)
4. Resoluc. espacial = TC< Rx, Resoluc. de contraste = TC >Rx, detección de variaciones muy pequeñas entre los tejidos.

Detectabilidad de Contraste: radiografía: 5%, CT: 0.5%
Resolución espacial: radiografía: 8 - 10 pl/mm, CT: 1 pl/mm
DIFERENCIAS:
COMPARACION CON RMN
La Tomografía : rápida, utilizada en urgencias, radiación ionizante de mayor energía ,análisis de tejidos y órganos
La Resonancia : costosa, demora, mayor resolución de contraste, imagen con más detalles ,representaciones del cuerpo en distintos tonos de grises
.
Diaje o estudio de extensión de los cánceres: cáncer de mama, cáncer de pulmón y cáncer de próstata
Tratamiento del cáncer con radioterapia
Enfermedades intestinales como diverticulitis y apendicitis
Visualizar el hígado, el bazo, el páncreas y los riñones.
Usos de la TC
El primer equipo desarrollado por EMI, creado para estudios cerebrales.
Haz de rayos X colimado ==> haz estrecho y en el otro extremo del tubo se ubican los detectores.
Movimientos del gantry: lineal y rotacional.
Tubo detector realiza un movimiento de traslación + un giro de 1°
Haz de rayos X: activo = movimiento lineal e inactivo = movimiento rotacional.
Tiempo de scan (para cada corte) = 4.5 a 5 minutos, tiempo total = 25 minutos
Baja resolución
Bajo aprovechamiento de la radiación.
Generaciones De Tomografía
Primera generación:
SEGUNDA GENERACION
Disminuir tiempo de exploración (scanning)
Haz de Rx en forma de abanico (ángulo de apertura de 5°) .
Número de detectores varía segun fabricante, entre 10 y 30, dispuestos en un arreglo lineal.
Movimientos del gantry son lineales y rotacionales
Pasos rotacionales mayores (30°, 6 rot = 180°)
Tiempo de scan, aprox. 2 minutos.
Movimiento de rotación.
Haz de rayos x (forma de abanico con ángulo de apertura de 25° a 35°)
Detectores (300 a 700 ubicados en un arreglo en forma de arco), rotan alrededor del paciente. Tubo y detectores realizan movimiento de 360°.
Detectores : gas de xenón o cristal de centelleo.
Tiempo de scan : 2 ó 3 segundos.
Tercera generación
Detectores forman aro que rodea al paciente.
Tubo de rayos X rota en un círculo interior al aro de detectores
Haz de rayos X es colimado en forma de abanico(2000).
Emisión continua de rayos X y unidad de lectura es menos compleja
Ventaja : disminuya el tiempo de exploración.
Desventajas : incremento en la cantidad de radiación dispersa.
Cuarta generación:

Mejor calidad de imagen ,menor tiempo de exploración y una menor dosis para el paciente. Múltiples fuentes fijas de Rx y numerosos detectores fijos.
Caros, rápidos y cortos tiempos de corte.
Quinta Generación

Chorro de electrones. (Cañón emisor de electrones reflexionados que inciden sobre láminas de tungsteno).
Detector situado en el lado opuesto del Gantry por donde entran los fotones. Consigue 8 cortes contiguos en 224 mseg.
Sexta Generación

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.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
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 correspondiente a ese corte.
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.
Principio de Funcionamiento
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Resultado final de reconstrucción = matriz de números
Procesador asigna a cada rango de números, un tono de gris.
Valores numéricos relacionados con los coeficientes de atenuación.
La fórmula que relaciona los números TC con los coeficientes de atenuación es:
D. Presentación de la imagen, Números TC.
Imagen ==> matriz de intensidades electrónicas
Tamaño de la matriz : 512 x 512 pixeles
Las imágenes de TC constan de muchas células(cada información es un pixel).
La información contenida en cada pixel es: Un numero de TC ó Unidad de Hounsfield (UH).
Célula = representación bidimensional (pixel) de un volumen de tejido del organismo
Caracteristicas de la imagen
CARACTERISTICAS DE LA IMAGEN
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

Dos criterios:
a) Resolución espacial:
Grado de detalle de la imagen depende de:
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:
Número de niveles de gris asociados a cada voxel
Calidad de imagen
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 de avance de la mesa durante una rotación completa del gantry respecto a la colimación :
Modo helicoidal → Flexibilidad de reconstrucción:
Cualquier intervalo o posición,
Posibilidad de sobre posición en la reconstrucción
Pitch >1,5 = imagen de calidad diagnostica inferior.
Pitch
V = 20 mm/1 rotación
Espesor = 10 mm
Pitch = 2
Velocidad = 10 mm / rotación
Espesor = 10 mm
Pitch = 1
Parámetro inherente a la reconstrucción; no se pueden reconstruir imágenes con espesores de corte inferiores al espesor de corte de la adquisición
• A partir de 64x0.5mm se puede reconstruir a 0.5mm, 1mm, 2mmm, 4mm, etc
• A partir de 32x1mm no se puede reconstruir a 0.5mm; solo es posible a 1mm, 2mmm,4mm, etc
Espesor de corte reconstruido
El gantry se encuentra en la sala de exploración. Contiene:
a) Tubo de rayos X
b) La matriz de detectores
c) El generador de alta tensión
d) Sistema de adquisición de datos (DAS)
e) Los colimadores
f) Elementos mecánicos
Todos estos subsistemas se controlan desde la consola y envían datos al ordenador para analizar y generar la imagen.
Sistema de recolección de datos: Grúa o Gantry
Dispositivo técnico capaz de producir la radiación ionizante mediante una fuente artificial de alimentación de tipo eléctrico.
a. Tubo de rayos X
Miden la energía depositada en ellos después de ser impactados por los fotones de Rx que han atravesado el cuerpo del paciente.
La transforman en corriente eléctrica que llegará al ordenador y será cuantificada por un sistema electrónico.
Elevado coste de fabricación: detector de cristal es más caro que el de gas, por sus componentes electrónico, pero tiene señal eléctrica más fuerte .
 Eficiencia o eficacia. Es el rendimiento para captar fotones de Rx. Debería ser 100% = todo fotón que sale del tubo de Rx debe ser detectado.
 Estabilidad. Capacidad del detector para estar ajustado en todos los momentos en que deba medir.
 Conformidad. Es el tiempo que tarda en recibir, transformar y distribuir una señal o información hasta aparecer en el monitor.
Los detectores básicamente pueden transformar los RX que reciben de dos formas diferentes:
1. Transformación en luz: unos detectores convierten primero los rx en energía luminosa y luego en energía eléctrica.
2. Transformación en electricidad: otros detectores trasforman directamente los rx en corriente eléctrica.
b. Matriz de detectores
Características de los detectores
Transformación
Conforme se completa cada barrido, el sistema de adquisición de datos (DAS) convierte las señales procedentes de los detectores en datos digitales y las transmite al ordenador.
Para la reconstrucción de la imagen es necesario que el ordenador reciba múltiples señales después de explorar al paciente en diferentes ángulos. El ordenador es capaz de integrar la información enviada por el DAS y reconstruir las imágenes de forma casi instantánea.
c. Sistema de adquisición de datos (DAS)
Alimenta al tubo de RX.
Características técnicas:
Trifásicos, permite utilizar tubos de RX con ánodos giratorios de alta velocidad y proporcionan los picos de potencia característicos de los sistemas de RX pulsantes.
Para reducir el tamaño de los equipos, locolocan en la grúa (sistema que enrolle o desenrolle el cable de alimentación).
Generador de alta tensión
e. Colimadores
Formado por varias láminas, para conseguir un haz de RX casi paralelo. Dando a un haz muy fino de grosor y en forma de abanico. Si está mal ajustado dara una dosis innecesaria al paciente .
Se coloca en la matriz de detectores, mismo número de colimadores que de detectores, alineamiento muy preciso para obtener una imagen de calidad.
Restringe el haz de rayos que alcanza al detector, aumentando la nitidez de la imagen. Reduce la radiación dispersa que incide en el detector .
I. Colimador Prepaciente
II. Colimador Predetecor
O Postpaciente
Camilla
Mesa de exploración donde se posiciona al paciente y nos permite mediante su movilidad automática realizar los barridos necesarios.
Conectado al ordenador y al gantry y está diseñado para indexarse .
Posee un cabezal y es móvil.
Material de número atómico bajo que no interfiera en la transmisión de rayos X. (fibras de carbono)
Tiene tres unidades, cuyas funciones son:
1. Unidad de control del sistema (CPU). funcionamiento total del equipo. Configuración similar a sistema microprocesado con software y hardware asociados.
3. Unidad de reconstrucción rápida (FRU). Realiza procedimientos para la reconstrucción de la imagen a partir de los datos recolectados.
4. Unidad de almacenamiento de datos e imágenes. Almacenamiento de imágenes reconstruidas, datos primarios y software de aplicación.
Ordenador

Doble misión: programar la exploración que se va a realizar y seleccionar los datos requeridos para la obtención de la imagen.
Para programar la exploración, la unidades de TC tiene estandarizadas la técnicas de exploración más habituales, pero se puede variar cualquier dato técnico para adaptarla a una exploración individualizada (forma manual).
Sistema de visualización:
Consola de control

Para adquirir de ciertas zonas del cuerpo (cráneo, columna) es necesario ubicarse paralelo a estas estructuras, para ello el gantry se inclina (Tilt) hasta cierto punto (+-30ºaprox).
Para comodidad del paciente al subir al equipo y para poder ubicar la zona a examinar en el centro del campo de exploracion se puede subir y bajar la mesa (Lift).
Posicionamiento del paciente Gantry y mesa
Adquisición de los perfiles de transmisión mediante un giro del tubo de rayos X con la camilla en reposo.
Rotación completa (360°) del tubo de rayos X, aunque para mejorar la resolución temporal, se puede acortar a 180° + ángulo del haz.
En una exploración completa de TC se efectúa una (o más) serie(s) de adquisiciones axiales a fin de cubrir el volumen de interés clínico relevante.
Esto se logra mediante sucesivos desplazamientos de la camilla después de cada adquisición axial.
TIPOS DE TOMOGRAFOS
1. TC axial
2. TC helicoidal
Trayectoria circular del tubo de rayos X se transforma en una hélice . Adquisición helicoidal posibilitó la obtención de datos de un gran volumen del paciente (apnea).Desplazamiento de la camilla = cociente entre el desplazamiento de la camilla en una rotación de 360° del tubo y la anchura nominal del haz se denomina factor de paso o pitch

Escáneres multidetector de rotación rápida.
4 filas contiguas de detectores activos, dieron paso a los de 16 y 64 filas respectivamente
Adquisición simultánea de perfiles de un gran número de secciones.
Tiempo de rotación se redujo desde 1-2 s, típicos en equipos de corte único, hasta valores muy inferiores (0,3-0,4 s).
Es posible escanear todo el cuerpo de un adulto en una inspiración con espesores de corte muy por debajo de 1 mm.
Excepciones para TC de alta resolución de, por ejemplo, pulmones, TC cardíaca, cálculo del calcio coronario o para angiografía coronaria por TC.
3. TC multicorte
Basado en la sincronización de la reconstrucción de la imagen con el ECG y la selección de la fase de menor movimiento cardíaco .
La reconstruccion cardiaca puede ser:
Seleccion Prospectiva (ECG triggered).
Selección retrospectiva (ECG gated)de la fase cardíaca utilizan el registro de los datos brutos y el ECG durante uno o más ciclos cardíacos . adquisición de datos secuencial (step-and-shoot).
Ventaja :reducción de la dosis del paciente.
Los escáneres rápidos “de doble fuente” (Siemens Definition Flash) pueden adquirir helicoidalmente datos del corazón completo y los de haz cónico (Toshiba Aquilion ONE), hacerlo en una única rotación.
4. TC cardíaca
. En angiografía TC se administra contraste yodado por vía intravenosa para mejorar el contraste entre la luz y la pared del vaso. En algunos estudios de abdomen antes de la TC se administra por vía oral una solución diluida de yodo para mejorar el contraste en el tracto gastrointestinal.
6. TC con realce de contraste
Se define el rango de exploración y los cortes a realizar.
Se deja el tubo quieto y se mueve la mesa con el paciente.
Se utilizan radiaciones muy bajas
Técnicas de exploración
1. Topograma:
COMPONENTES DEL TOMOGRAFO

Se emplean para diafragmar el haz de radiación X, suele haber 2 colimadores.
Motivos de uso:
Disminuir la dosis que recibe el paciente al disminuir el área de tejido irradiado.
Controlar el grosor del corte; es decir, la longitud del voxel = 1 a 10mm.
Mejorar el contraste de la imagen al disminuir la radiación dispersa.
Se realizan cortes topográficos TAC.
Los parámetros a definir son kV, mA, espesor del corte, pasos de corte, etc.
Se utilizan cantidades de radiación más altas
2. Secuencial
Se mueve en forma continua la mesa con el paciente mientras se hace girar el gantry.
Se toman múltiples medidas que luego serán interpoladas para obtener los cortes o reconstrucciones 3D.
Los parámetros a definir son kV, mA, espesor de corte (colimación) y pitch(típicamente va de 0.5 a 2 en pasos de 0.1), para una rotación de 360 grados, cuanto avanza la mesa en relación al espesor del corte que se esté usando. Otro parámetro es el intervalo que determina la distancia entre corte y corte :
 Pitch: movimiento de la mesa [mm/seg] x giro [seg]/espesor del corte.
 Determina la distancia entre las espirales, ej. 10mm/s.1g/s/5mm=2
3. Espiral (SpiralCT)
Los fármacos empleados en la generación de bioimagenes representan un grupo extenso y complejo de sustancias cuyas propiedades físico-químicas producen señales diferenciadas en un entorno anatómico y funcional, con utilidad en el proceso diagnostico, y que demás pueden administrarse a los seres humanos en condiciones seguras
Iobitrol
Iohexol
Iopamidol
Ioversol
Estos medios pueden se isoosmolares con la sangre y por eso alterar en menor medida las propiedades de la membrana celular.
MEDIOS DE CONTRASTE
Medios de Contraste No Iónicos
Son sustancias que presentan dos principales ventajas: mejor tolerancia neural, por lo que sustituyeron a los iónicos en melografía, y menor incidencia de efectos adversos. La buena tolerancia se explicaría porque no presenta carga eléctrica, no contienen cationes, se unen poco a proteínas y se metabolizan a nivel hepático. Son utilizados en mielografias, colangiografias, arteriografías, urografías y contraste intravenoso de la TAC, también para angiocardiografia y urografía pediátrica
Presenta:
Luis Fernando Perez R
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