Fundamentos Esenciales de la Tomografía Computarizada y sus Aplicaciones

Conceptos Fundamentales de la Tomografía Computarizada

Valores Hounsfield y Escala TC

Los **valores del equipo** indican una capacidad de **4000 HU** sin artefactos metálicos. El valor de **0 HU** corresponde al agua. Un valor negativo indica menor densidad (ej. **-1000 HU = aire**), y un valor positivo indica mayor densidad (ej. **+1000 HU = hueso compacto**). Un **número TC alto** se ve brillante, radiopaco y blanco. Un **número TC bajo** se ve oscuro, radiolúcido y negro. La herramienta **ROI (Región de Interés)** es un software que estudia una zona de interés y observa su área estadística.

Ventanas de Visualización en TC

La **capacidad clásica del equipo** abarca de **-1024 a 3071 HU**. El **rango** es de **4096 tonos** en la escala, ajustándose en el monitor. La **anchura de la ventana** (o ancho de ventana) es el rango de números TC disponibles que determina el número de HU. Dependiendo del nivel de la ventana, se ajusta la observación de los tejidos en función del contraste utilizado. Una ventana más ancha muestra más colores, pero con menor diferencia fina entre blanco y negro. La **visualización de la imagen** utiliza el mismo algoritmo (formas matemáticas en el sistema que realizan cálculos y forman la imagen) y ventana (rango de valores a seleccionar dependiendo del tejido).

Reconstrucción de Imágenes en TC

Reconstrucción de Imágenes 3D

1. Una **matriz** recibe fotones y los detectores responden según la composición (centelleo o gas).
2. Al convertir la energía en luz o corriente, se obtiene una **señal** que el sistema de adquisición de datos recibe y amplifica con tubos de intensificación.
3. La señal se digitaliza mediante un **convertidor ADC** (analógico a digital).
4. La señal digitalizada llega a un **procesador vectorial** que utiliza algoritmos de reconstrucción de imagen.
5. Estos algoritmos utilizan **filtros de convolución** que corrigen la imagen borrosa.

Filtros de Convolución (Kernels)

Los **filtros de convolución** o **kernels** eliminan y corrigen la borrosidad de la imagen. Seleccionan un rango específico de energía en la ventana. Si el algoritmo no es correcto, puede no funcionar.

• **Alta frecuencia**: Bordes no definidos, y mayor resolución de contraste.
• **Baja frecuencia**: Bordes definidos, mayor resolución espacial y ruido.

Reconstrucción de Imágenes 2D

1. El **tubo de rayos X** asociado al gantry gira alrededor del paciente (P).
2. Completa el giro y forma una **imagen prospectiva**; el programa la edita y transforma.
3. Realiza una **reconstrucción retrospectiva 2D** para editarla.
4. Se juntan varias imágenes retrospectivas para formar una **imagen 3D**.
5. Con los **datos en bruto**, se reconstruyen planos estándar.

Técnicas de Reconstrucción Avanzadas

• **MIP (Maximum Intensity Projection)**: Reconstrucción 3D que proyecta los vóxeles con mayor número TC y potencia en espiral, mostrando estructuras con densidad elevada. Muestra información brillante y tejidos contiguos sin sombreado.
• **MinIP (Minimum Intensity Projection)**: Inverso a MIP.
• **MPR (Multiplanar Reformatting)**: Reconstrucción que interpreta datos 3D (o a falta de ellos). Genera imágenes en planos axiales, con referencias isotrópicas o cortes de mínimo espesor, y superpone imágenes.

Artefactos en Tomografía Computarizada

Artefactos de Origen Físico

• **Endurecimiento del haz**: El grado de dureza depende de la carga eléctrica según la densidad y estructura. Un haz más duro contiene fotones energéticos más intensos. Un haz más blando contiene fotones de baja energía y poco intensos. Los fotones de baja intensidad son absorbidos si el número atómico efectivo es alto. En las imágenes se observan líneas *streak* y el fenómeno de *cupping* debido al valor energético elevado. Se evita aplicando filtros y algoritmos matemáticos.
• **Volumen parcial**: En un vóxel, puede haber tejidos con distinto coeficiente de atenuación, porque el número TC asignado es la media de los valores y no son reales. Aparecen líneas sobre la imagen y se corrige reduciendo el espesor del corte.
• **Déficit de fotones**: Ocurre en zonas anchas del cuerpo cuando no hay suficientes fotones ni energía para pasar la región, y se ven líneas hacia esa zona.
• **Muestreo insuficiente**: Ocurre cuando hay mucho tiempo entre proyecciones, perdiendo datos para una reconstrucción fidedigna con un *pitch* alto.

Artefactos de Origen del Equipo

• **Anillo**: Anillos concéntricos originados por la matriz de detectores, debido a deterioro de detectores, fallo de lectura del sistema o error de calibración.
• **MPR y 3D**: Se reducen cortes finos axiales y se superponen.
  • **Efecto escalón**: Por un plano distinto al axial.
  • **Efecto cebra**: Líneas que cubren la imagen por ruido.

Artefactos de Origen del Paciente

• **Movimiento**: Artefactos causados por el movimiento del paciente.
• **Objeto metálico**: Coeficiente de atenuación alto que endurece el haz y provoca pérdida de datos.
• **Fuera de campo**: Reconstrucción incompleta por falta de datos, ya que partes anatómicas están fuera del **SFOV (Campo de Visión de Escaneo)**, afectando al volumen y la representación.

Parámetros de Calidad de Imagen y Operación

Parámetros de Calidad de Imagen

• **Resolución espacial**: Capacidad de representar elementos separados en estructuras cercanas y de alto contraste. Relación directa con el volumen. Un valor no óptimo resulta en borrosidad.
• **Resolución de contraste**: Capacidad del sistema para diferenciar estructuras parecidas.
• **Ruido**
• **Linealidad**
• **Uniformidad espacial**

Dispositivos de Soporte para el Paciente

Son **radiotransparentes**:

• **Exploración de tronco**: Reposacabezas/brazos para facilitar el confort.
• **Examen de cabeza**: Dispositivos cóncavos para reposo.
• **Inmovilización**: Para evitar el movimiento durante la prueba.

Centrado de la Imagen

• **Posicionador láser**: Mecanismo que enciende haces de luz perpendiculares entre sí, indicando el punto de radiación. Con indicación para el centrado y las zonas del **SFOV (Campo de Visión de Escaneo)**:
  • **Sagital**: Señala el eje de la mesa.
  • **Axial**: Marca la posición donde empieza la irradiación.
  • **Coronal**: Marca la altura de la parte central de la estructura.

Angulación del Gantry

La **angulación del gantry** varía la indicación, importante en planos oblicuos. Es una acción previa al examen para ajustar la adquisición, indicando el sistema el grado de inclinación sobre el topograma. Los equipos actuales tienen protocolos y parámetros asociados.

Topograma de Reconocimiento

El **topograma de reconocimiento** se realiza antes de la adquisición para delimitar el **SFOV** y marcar colores topográficos.

• **Topograma**: Imagen de prueba de la región seleccionada, con el tubo de rayos fijo y velocidad constante para la adquisición.
• **Elementos que lo condicionan**: Punto de centrado, proyección y distancia de recorrido.

Parámetros Técnicos de Adquisición

• **Modos de trabajo**:
  • **Secuencial**: Mesa parada y tubo gira al completar el giro.
  • **Helicoidal**: Movimiento simultáneo de la mesa a velocidad constante del tubo.
• **Índice de reconstrucción**: Distancia en mm entre cortes; se solapan.
• **Tiempos**: Sincronizados por variación dependiente.
  • **Rotación**: Tiempo que el detector/tubo tarda en dar una vuelta a la mesa.
  • **Desplazamiento**: Velocidad de la mesa en mm/seg.
• **Exposición**: Conjunto y resultados de los parámetros (**kV**, **mA** y duración).