Tomografía Computarizada: Evolución, Detectores y Corrección de Artefactos en Imagen Médica

Tomografía Computarizada: Generaciones, Detectores y Artefactos

Evolución de las Generaciones de TC

A continuación, se detallan las características clave de las cinco generaciones de Tomografía Computarizada (TC), organizadas por parámetros:

Movimiento del Tubo y Detectores

• 1ª Generación (1A):
  • Movimiento del Tubo: Traslación-Rotación.
  • Detectores: 1 detector.
• 2ª Generación (2A):
  • Movimiento del Tubo: Traslación-Rotación.
  • Detectores: 5-35 detectores (lineal).
• 3ª Generación (3A):
  • Movimiento del Tubo: Rotación-Rotación.
  • Detectores: 500-1000 detectores con forma curvilínea.
• 4ª Generación (4A):
  • Movimiento del Tubo: Rotación-Estacionaria.
  • Detectores: 2000-4800 detectores (corona fija).
• 5ª Generación (5A):
  • Movimiento del Tubo: Estacionario-Estacionaria.
  • Detectores: Cámara fija.

Forma del Haz de RX, Tiempo de Adquisición y Matriz

• 1ª Generación (1A):
  • Forma del Haz de RX y Ángulo de Apertura: 1º (Haz de lápiz).
  • Tiempo Adquisitivo del Corte: 5-6 minutos.
  • Matriz (Píxeles): 80x80.
• 2ª Generación (2A):
  • Forma del Haz de RX y Ángulo de Apertura: 3-10º (Haz en abanico).
  • Tiempo Adquisitivo del Corte: 20-30 segundos.
  • Matriz (Píxeles): 160x160.
• 3ª Generación (3A):
  • Forma del Haz de RX y Ángulo de Apertura: Apertura completa (en abanico).
  • Tiempo Adquisitivo del Corte: 5 segundos.
  • Matriz (Píxeles): 250x250.
• 4ª Generación (4A):
  • Forma del Haz de RX y Ángulo de Apertura: En abanico.
  • Tiempo Adquisitivo del Corte: 1-5 segundos.
  • Matriz (Píxeles): Matriz más alta.
• 5ª Generación (5A):
  • Forma del Haz de RX y Ángulo de Apertura: Haz en abanico, apertura completa.
  • Tiempo Adquisitivo del Corte: Tiempos pequeños.
  • Matriz (Píxeles): Matriz más alta.

Observaciones por Generación

• 1ª Generación (1A): Dosis altas, baja calidad, solo cráneo, estudios largos. Pertenece a detectores de centelleo.
• 2ª Generación (2A): Estudios largos, dosis altas, aparece la radiación dispersa. Pertenece a detectores de centelleo.
• 3ª Generación (3A): Artefactos por movimiento del detector, colimadores. Se utiliza en la actualidad. Pertenece a los detectores de gas.
• 4ª Generación (4A): Alto coste por la gran cantidad de detectores.
• 5ª Generación (5A): Sin éxito (no se utiliza). Pertenece a los detectores sólidos o semiconductores.

Artefactos Comunes en TC

Los artefactos son distorsiones o errores en la imagen que pueden dificultar el diagnóstico. A continuación, se describen los más comunes y sus soluciones:

Artefactos por Movimiento

Son los más comunes. En la imagen se ven imágenes duplicadas. Se soluciona comunicándose adecuadamente con el paciente para asegurar su inmovilidad.

Artefactos Fuera de Campo (Out-of-Field)

Ocurre cuando el área a explorar no se encuentra completamente dentro del campo de radiación. Puede ser porque se coloca mal al paciente o porque es muy grueso. Se ve la imagen distorsionada. Se soluciona colocando bien al paciente y/o aumentando el FOV (Field of View).

Artefactos Metálicos

Ocurre cuando el objeto tiene una Unidad Hounsfield (UH) fuera del rango entre –1000 y 1000. Se ven como líneas y destellos hiperdensos y brillantes.

Artefactos por Endurecimiento del Haz

Se crean líneas hiper/hipo/densas. Se soluciona disminuyendo el grosor de corte, ya que se capta menos densidad.

Artefactos por Volumen Parcial

Ocurre cuando en un vóxel coinciden dos o más estructuras con distinto coeficiente de atenuación (µ). Se ve una densidad irreal. Para solucionarlo se disminuye el grosor de corte para reducir el tamaño del vóxel.

Artefactos por Falta de Estabilidad

Ocurre por la pérdida de uno o varios detectores o por un desajuste de un detector. Se muestra como círculos concéntricos. Se soluciona calibrando el equipo o contactando al técnico.

Aliasing (Artefacto de Muestreo)

Ocurre cuando un detector pasa de medir una estructura que atenúa mucho a una que atenúa poco. Se ven destellos que salen de zonas de alta atenuación. Se soluciona haciendo que gire más lento el tubo y realizando una exploración más lenta.

Tipos de Detectores y Eficacias

La eficacia de un detector se mide en tres parámetros:

Eficacia Intrínseca:

Capacidad del propio detector de convertir los Rayos X (RX) en electrones (E-).

Eficacia Extrínseca:

Relacionada con el tamaño del detector.

Eficacia Global:

Producto de la eficacia intrínseca y extrínseca.

Comparativa de Detectores

• Detectores de Cristal de Centelleo:
  • Eficacia Intrínseca: 90% (Buena).
  • Eficacia Extrínseca: 50% (Mala, porque se necesita menos tamaño).
  • Eficacia Global: 45%.
• Detectores de Gas:
  • Eficacia Intrínseca: 50% (Muy baja).
  • Eficacia Extrínseca: 90% (Muy alta).
  • Eficacia Global: 45%.
• Detectores Sólidos o Semiconductores: (Los que se utilizan en la actualidad)
  • Eficacia Intrínseca: 90%.
  • Eficacia Extrínseca: 90%.
  • Eficacia Global: 90-100%.

Características Clave de los Detectores

• Eficacia: Capacidad para captar fotones de RX y convertirlos en señal eléctrica.
• Poder de Resolución:
  • Espacial: Capacidad de distinguir estructuras muy pequeñas.
  • Temporal: Capacidad de reaccionar a cambios bruscos.
  • Contraste: Capacidad de distinguir densidades muy parecidas.
• Estabilidad: Capacidad del detector de estar ajustado en todo momento.

Post-Procesado de la Imagen

Las técnicas de post-procesado permiten visualizar y manipular los datos volumétricos obtenidos en la adquisición:

MPR (Reconstrucción Multiplanar)

Reconstrucción en 2D que muestra la imagen en los tres planos del espacio: coronal, axial y sagital. Son muy útiles para localizar estructuras. Dentro de las MPR se realizan reconstrucciones oblicuas o curvas (reconstrucciones curvoplanares) de forma manual con la finalidad de ver un órgano entero en un mismo plano.

MIP (Reconstrucción de Máxima Intensidad)

Reconstrucción en 3D en la que se muestran los vóxeles que más atenúan (los que tienen mayor UH, son más blancos o tienen mayor coeficiente de atenuación).

MinIP (Reconstrucción de Mínima Intensidad)

Es una reconstrucción en 3D que muestra los vóxeles que menos atenúan. Si una estructura tiene poco contraste intrínseco, se abre poco la ventana para que haya más contraste.

VR (Reconstrucción Volumétrica)

Es una reconstrucción en 3D que muestra todos los vóxeles, pero a cada vóxel se le asigna una opacidad o transparencia y un color.

Parámetros de Calidad de Imagen

Linealidad u Homogeneidad

Capacidad de distinguir estructuras de densidad y composición similares gracias a los colimadores post-paciente, ya que eliminan la radiación dispersa.

Resolución Espacial

Capacidad de resolver objetos pequeños de alto contraste. Depende del espesor de corte: cuanto más pequeño es el espesor, mayor es la nitidez.

Ruido

La variación de UH en un TC en una estructura homogénea. Se mejora aumentando el mAs. Está relacionado con la resolución de contraste: cuanto más ruido, más cuesta diferenciar grises. Esta resolución depende del kV y del mAs.