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BASES FÍSICAS DE LA TOMOGRAFÍA, Referencia bibliográfica extra: Dr.…
BASES FÍSICAS DE LA TOMOGRAFÍA
Tomografía axial computada (TAC) o tomografía computada (TC), es un método imagenológico de diagnóstico médico
Observa el interior del cuerpo humano, a través de cortes milimétricos transversales al eje cefalo-caudal, mediante la utilización de los rayos X.
Imágenes obtenidas por un tomógrafo
Se visualizar el corte como si estuviera mirando al paciente desde los pies.
Desventajas
Dosis de radiación que recibe el sujeto a estudio
Aumenta con la cantidad de cortes que se realicen
Ventajas
TAC se utiliza un haz dirigido y con un grosor que depende del tamaño de la estructura a estudiar (0.5 mm a 20 mm)
Estructuras en TAC se distinguen distintas densidades, múltiples tejidos y visualizan detalles de 1 mm o 2 mm
Resolución para diagnóstico precoz de procesos tumorales
Usos
Tumores cerebrales
Accidentes cerebro vasculares
Anormalidades del cerebro y médula espinal
Sinusitis
Aneurisma de aorta
Infecciones torácicas
Enfermedades de órganos como
Hígado
Nódulos linfáticos del abdomen
Riñones
Reseña histórica
Fundamentos matemáticos de la TAC
Establecidos en el año 1917
Por matemático Austriaco J. Radon
Probó que era posible reconstruir un objeto bidimensional o tridimensional, a partir de un conjunto de infinitas proyecciones
En 1963
Físico A.M. Cormack
Indicó la utilización práctica de los resultados de Radón para aplicaciones en medicina.
"Tomografía computada"
Primer aparato de TAC
Producido en la compañía disquera EMI (Electric and Musical Industries)
Ingeniero Goodfrey N.Hounsfield
Premio Nóbel en Medicina en 1979
“Por el desarrollo de la tomografía asistida por computadoras”
En 1967 propuso la construcción del escáner EMI
Base de técnica para desarrollar la TAC, como máquina que unía el cálculo electrónico a las técnicas de rayos X
En 1972
Cada corte o giro del tubo emisor de radiación requería 4 minutos y medio para realizarse y 60 segundos para reconstruir la imagen
Actualmente
Con los tomógrafos multicorte se realizan 2 cortes por segundo y se reconstruyen instantáneamente
Tomografos
Multicorte con multidetectores
Tomógrafos helicoidales
Giro del tubo emisor es continuo
Cortes y disparos simultáneos en diferentes ángulos
Evita la discontinuidad entre cortes
Reduce el tiempo de exposición
Utiliza menos líquido de contraste
Facilita reconstrucción tridimensional de imágenes
Principios básicos
A. Reconstrucción de proyecciones
Estructura interna de un objeto puede reconstruirse, a partir de múltiples proyecciones de ese objeto
Matemático alemán J. Radon
Calcula f(x,y,z) a partir de F(G)
"Transformada de Radon"
Procedimiento práctico
Dividir K en secciones planas
Resolver el problema sección por sección
Integrarlas a todo el cuerpo K
Ecuación
R se denomina la transformada de Radon, representa la integral de f(x,y), a lo largo de un rayo S, que atraviesa al objeto en la dirección θ
Para resolver el problema de hallar f(x,y) a partir de g(s,θ)
Métodos iterativos
Estima un valor y por iteraciones sucesivas se va aproximando
Métodos analíticos
La imagen se obtiene como la suma de todas las contribuciones para cada ángulo de corte
B. Principio de Hounsfield
Coeficiente de atenuación lineal, expresa atenuación que sufre un haz de rayos X, al atravesar una determinada longitud de una sustancia dada; este coeficiente es específico de cada sustancia o materia
Un rayo X monoenergético (compuesto por una longitud de onda), atraviesa un trozo uniforme de material
I out es la intensidad del rayo X luego de atravesar el material
I in es la intensidad del rayo X incidente
μ es el coeficiente de atenuación lineal del material
L es la distancia recorrida por el rayo X en el material
En el cuerpo humano
Haz de rayos X pasa a través de materiales de coeficientes de atenuación
Compuesto por un gran número de elementos de igual tamaño, de largo w, cada uno posee un coeficiente de absorción constante
Coeficientes de atenuación indicados como μ1, μ2,..., μn
Logaritmo natural, de atenuación total, a lo largo de un rayo particular, proporcional a la suma de los coeficientes de atenuación, de todos los elementos que el rayo atraviesa
C. Técnicas de adquisición
1) Primera generación (Traslación/ Rotación, detector único)
Máquinas de primera generación
Estudiar atenuación de 160 trayectorias paralelas mediante traslación del tubo emisor y del detector
Girar todo el conjunto 1 grado
Realiza operaciones 1 y 2, hasta el conjunto gire 180º.
Datos previa conversión analógico-digital se almacenan en un disco
La computadora realiza exploración completa
Presentación de diferentes planos en pantalla
Imagen se produce utilizando escala de Hounsfield
2) Segunda generación (Traslación/Rotación, múltiples detectores)
Haz de rayos X en abanico con un ángulo de 5º y un conjunto de detectores de 10 y 30, dispuestos linealmente formando un vector
Reduce tiempo de exploración
3) Tercera generación (Rotación/Rotación)
Haz de rayos X ancho de 25º y 35º, cubre toda el área de exploración y arco de detectores posee un gran número de elementos 300 y 500
Tubo y banco de detectores realizan movimiento de rotación de 360º
Ventajas
Tiempo de exploración se reduce (2 o 3 segundos)
Aprovecha en forma eficiente la radiación del tubo
4) Cuarta generación
Rotación/Estacionario
Anillo fijo de detectores dentro del cual gira el tubo de rayos X
Ventajas
Tubo gira a velocidades altas, disminuye el tiempo de exploración.
Sistema poco sensible a variaciones o diferencias de comportamiento entre detectores
Desventajas
Grande y costoso, por el gran número de detectores
Rotación/Nutación
Anillo de detectores, el tubo de rayos X gira por fuera del anillo y los detectores realizan un movimiento de nutación para el paso del haz de rayos X
Ventajas
Exploraciones de muy alta resolución en tan sólo un segundo
Desventajas
Complejo y costoso
D. Presentación de la imagen, Números TC
Resultado final de reconstrucción por computadora es una matriz de números, que no se visualiza en pantalla
Fórmula relaciona números TC con coeficientes de atenuación
E= energía efectiva del haz de rayos X
μ material y μ agua= coeficientes lineales de atenuación del material en estudio y agua
K= constante del diseño del equipo
IV. COMPONENTES DE UN TOMÓGRAFO
A. Gantry
Lugar físico donde es introducido el paciente para su examen
Estructuras
Tubo de rayos X
Colimador
Detectores
Reciben rayos X transmitidos después de atravesar el cuerpo del paciente y los convierten señal eléctrica
Tipos
Detectores de gas Xenón
Cámara que contiene gas Xenón a alta presión y un par de placas
Detectores de cristal o de estado sólido
De material cerámico convierte rayos X en luz.
Tipos
Rotan 360º y cambian de dirección
Rotación continua
B. Computadora
Funcionamiento total del equipo, almacenamiento de imágenes reconstruidas y datos primarios, contiene software de aplicación del tomógrafo y unidad de reconstrucción rápida (FRU)
C. Consola
Módulo en donde esta el teclado para controlar la operación del equipo, monitor de TV, unidad de Display encargada de conversión de imagen digital almacenada en el disco duro de la computadora
4) DAS (Data acquisition system)
Señal eléctrica y conversión analógica-digital, para que la computadora procese datos
CONCLUSIÒN
La Tomografía Axial Computada, ha sido un gran avance técnico en el campo médico de nuestros días. Gracias a ella, los médicos pueden acceder a diagnósticos más exactos y evidenciar la existencia de nuevas patologías.
El rápido avance de la tecnología, nos ha permitido evolucionar hacia el tomógrafo helicoidal permitiendo visualización tridimensional del cuerpo humano.
En lo personal considero que el estudio de la tomografía, es buena y ayuda a obtener imágenes en alta resolución que favorecen el diagnostico medico, solo que este procedimiento es muy invasivo y genera muchos daños si se le dan demasiadas dosis de radiación al paciente, es por esta razón que dicho estudio solo se debe mandar a realizar cuando sea necesario y con los fundamentos que avalen que se debe de llevar acabo.
Durante el tiempo los tomografos han ido evolucionando y actualmente se cuenta con un avance tecnológico que permite obtener imágenes de alta resolución.
FUNCIONAMIENTO BÁSICO
Tomógrafo compuesto por un tubo de rayos X y un detector de radiaciones
Mide la intensidad del rayo
Atraviesa el objeto en estudio
Conocida intensidad emitida y recibida, se calcula atenuación o porción de energía absorbida
Dividiendo el plano a estudiar en serie de celdas de igual altura el haz y las dimensiones elegidas para completar el plano
Atenuación del haz será la suma de la atenuación de cada celda
Calculando atenuación de cada celda se conoce su densidad, reconstruye un mapa del plano de estudio, asignando a cada densidad un nivel de gris
Imágenes guardadas en disco, procesadas, se muestra en pantalla
PROCEDIMIENTO
Solicita al paciente que se despoje de todo objeto metálico
El paciente debe acostarse sobre la camilla, es amarrado, para evitar que se mueva durante el procedimiento.
Técnico radiólogo deja al paciente ubicarse en una habitación contigua, con ventana diseñada, que permite observar el procedimiento y protegerse de las radiaciones del equipo.
A veces el estudio puede detenerse para inyectar contraste
Medico radiólogo, realiza informe correspondiente al procedimiento.
Duración total del procedimiento es de 30 y 90 minutos, dependiendo del tipo de tomógrafo utilizado.
Referencia bibliográfica extra:
Dr. Frenk, J.(2004). Guía Tecnológica No. 6: Tomografía Computarizada. Recuperado en Febrero 21, 2022, de Centro Nacional de Excelencia Tecnológica en Salud Sitio web:
http://www.cenetec.salud.gob.mx/descargas/biomedica/guias_tecnologicas/6gt_tomografo.pdf
Realizado por: Galicia Hernández Jenifer 602
