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Figura II: Principio básico de la obtención de imágenes en un tomógrafo.
El plano a estudiar se divide en pequeños bloques llamados voxel (volume element o elemento de volumen). El tamaño de los bloques esta definido por el grosor del corte multiplicado por el tamaño del píxel (picture element o elemento de imagen), que a su vez depende del tamaño de la matriz y el campo de visión (FOV = Field of view). El FOV determina el diámetro del corte y depende de la zona de estudio. Cuanto más amplio sea el FOV más pequeña se verá la imagen en la pantalla.

Si se consigue calcular la atenuación de cada voxel se podrá conocer su densidad y de esta manera reconstruir un mapa del plano de estudio, asignando a cada densidad un gris de una escala de negro a blanco. La imagen se forma píxel a píxel, dispuestos en filas y columnas en una matriz (Fig. III). Los píxeles son la representación gráfica de la información obtenida de cada uno de los voxel.



Figura III: Imagen de TC.
1.3. GENERACIONES DE TOMÓGRAFOS
Según el sistema de exploración utilizado surgen las distintas generaciones de tomógrafos computados. El sistema de exploración es el conjunto formado por el tubo de rayos X y la unidad de detección con las partes mecánicas encargadas de los movimientos del sistema (gantry o garganta).

Primera generación (Traslación/ Rotación)

Los equipos de primera generación, descriptos en el apartado anterior, eran utilizados solo para estudios de la cabeza y los tiempos de exploración eran elevados, para la obtención de un corte eran necesarios 4,5 a 5 minutos.



Segunda generación (Traslación/Rotación).

Este sistema es similar al anterior en cuanto a los movimientos que realizaba el conjunto, pero este modelo utilizaba un haz de rayos X en forma de abanico con un ángulo de apertura mayor y un numero mayor de detectores (entre 10 y 30). De esta manera, se logro reducir el tiempo de exploración a dos minutos, ya que al tener varios detectores se logra con una única traslación el mismo resultado que con varias traslaciones en un equipo de primera generación, y además el giro posterior a cada barrido puede ser de cinco grados o más, con lo que se reduce el número de rotaciones.

Los equipos de segunda generación ya se utilizaban para estudios de cuerpo entero, y al igual que los equipos de primera generación ya no se utilizan en la actualidad. [2]

Tercera generación (Rotación).

Los equipos de tercera generación utilizan un haz en abanico que cubre toda el área de exploración. El tubo de rayos X esta acoplado a una matriz curvilínea de detectores compuesto por alrededor de 300 a 600 elementos (Fig. IV). La utilización de esta matriz permite una mejor colimación, lo que reduce la radiación dispersa, radiación que afecta la calidad de imagen de la misma forma que en radiología convencional. Este tipo de colimación se llama colimación predetector o postpaciente. También se realiza colimación prepaciente para reducir la dosis que recibe el sujeto, además de determinar el grosor de la sección de tejido que va a ser examinada.




 

Figura IV: Esquema del tomógrafo de 3ra generación (rotación).

Ambos elementos, tubo y matriz de detectores, realizan un movimiento de rotación de 360º. A medida que el sistema rota y, por cada punto fijo del tubo y los detectores, se obtiene una proyección. En este sistema el tiempo de exploracion se reduce a solo 1 segundo, y se aprovecha en forma eficiente la radiación emanada del tubo.

Uno de los problemas de la tercera generación es la aparición ocasional de artefactos en anillo, que se deben a la falla de uno o varios detectores



Cuarta generación (Rotación).

La cuarta generación utiliza un anillo fijo de detectores formado por alrededor de 4000 elementos dentro del cual gira el tubo de rayos X (giro 360º).





Figura V: Esquema del tomógrafo de 4ta generación (rotación).
La rotación del tubo puede ser alternativa, en cuyo caso los cables de transmisión de datos y de alta tensión que alimentan al tubo deben desenrollarse después de una rotación completa para realizar el próximo giro. Otra posibilidad es la rotación continua que se logra con la tecnología del slip ring o anillo deslizante, anillos en los cuales es aplicada la tensión (alta o baja) de alimentación que se transmite a la parte en movimiento por medio de un sistema de roce o escobillas, de modo que se elimina el largo cable de alta tensión. En el sistema de anillos de baja tensión el generador y el tubo de rayos X giran continuamente. En el sistema de anillos de alta tensión el generador se ubica en el gantry pero no rota junto al tubo de rayos, por lo tanto el generador suministra alto voltaje al anillo y de allí al tubo de rayos X. Este sistema presenta la ventaja de que el tubo puede girar a velocidades altas, disminuyendo el tiempo de exploración.

La obtención de las proyecciones es distinta en esta generación de tomógrafos, a medida que el tubo se mueve desde un punto a otro dentro del anillo de detectores un único rayo llega a un detector particular desde cada punto para ir formando una proyección. [3]


Tomografía helicoidal o volumétrica.

Hasta el momento se ha tratado la tomografía convencional o corte a corte, donde el tubo de rayos X rota alrededor del paciente para la colección de datos de un único corte de tejido, luego el tubo se detiene y la camilla o mesa donde se ubica el paciente se mueve para obtener el próximo corte. Esto presenta una serie de limitaciones:



  • Tiempos de estudios largos debido al arranque-frenado del tubo, movimiento de la mesa, respiración si-no del paciente.

  • Omisión de ciertas regiones anatómicas por inconsistencia respiratoria entre cortes (distinta profundidad en la inspiración).

  • Imprecisión en las reconstrucciones multiplanares (coronal, sagital) o 3D.

  • Se pueden hacer pocos cortes durante máximo contraste.

La tomografía helicoidal surge por las limitaciones de la TC corte a corte o secuencial. Para realizar una exploración helicoidal se combinan a la vez el movimiento rotatorio del tubo y el movimiento de desplazamiento de la mesa durante el barrido, creándose una geometría en espiral, con lo que se consigue una adquisición volumétrica durante una única contención de la respiración.

Para lograr la adquisición volumétrica varios requerimientos se deben cumplir:



1) Rotación continúa del tubo de rayos X basado en la tecnología del slip ring.

2) Avance continuo de la mesa.

3) Algoritmo de reconstrucción especial a fin de poder reconstruir las imágenes en los distintos planos como si la mesa estuviese detenida, y alta velocidad de procesamiento de imagen.

4) Mayor memoria para almacenar grandes volúmenes de datos.

El segundo paso importante, luego de la adquisición de datos, es la interpolación. Debido a la ausencia de un corte definido las proyecciones no se pueden utilizar con los métodos de reconstrucción ya que no están tomadas en el mismo plano. Si se usaran esos métodos se tendrían imágenes con artefactos similares a los de movimiento. Estos problemas se solucionan utilizando técnicas que convierten los datos helicoidales en planares para luego aplicar las técnicas convencionales de reconstrucción. El algoritmo de interpolación es una técnica matemática por la cual un valor desconocido puede ser aproximado dado dos valores conocidos a ambos lados de él. Si se quiere reconstruir una imagen es una posición, solo una proyección pertenece realmente a ese plano, las restantes no, de modo que se debe aproximar cada proyección realizando un promedio ponderado de la proyección anterior y posterior para cada ángulo.

Una vez hecha la interpolación se pueden reconstruir cortes axiales en cualquier posición, y cualquier incremento, pero con un ancho de corte igual al espesor utilizado en la adquisición, el cual depende de la apertura del colimador y la velocidad de la mesa.

Al factor de desplazamiento de la mesa se le denomina pitch y determina la separación de las espirales:



Pitch = Movimiento de la mesa (mm) x giro (segundo) / Grosor de corte (mm)

Si el desplazamiento de la mesa es de 10mm por segundo, un giro por segundo, y el grosor de corte fuese de 10mm, correspondería un pitch 1.



Cuanto mayor es el valor del pitch, más estiradas estarían las espirales, menor es el tiempo de exploración, menor la radiación del paciente, pero menor sería la calidad de las imágenes obtenidas (Fig. VI).




Figura VI: Factor de desplazamiento de la mesa.
Son múltiples las ventajas de la tomografía helicoidal en comparación con el examen tomográfico convencional:

1) Extraordinaria velocidad, que permite cubrir extensas regiones anatómicas en tiempos reducidos (segundos), aún en pacientes que no cooperan, evitando numerosas anestesias generales, fundamentalmente en los niños.

2) Se pueden reconstruir imágenes en cualquier posición.

3) Se eliminan los efectos de la diferencia de profundidad inspiratoria.

4) Se obtiene mejores reconstrucciones multiplanares y 3D, debido a la adquisición sin saltos entre cortes.

5) Capacidad de "capturar" el contraste durante el pico de opacificación, permitiendo obtener excelentes imágenes angiográficas.

A fines de los 90 surge la Tomografía Computada Helicoidal Multicorte, que permitía la adquisición simultánea de 4 cortes por giro. Con el tiempo comienzan a surgir equipos que realizan 8 y 16 cortes simultáneos. Y actualmente ya se habla de 32 y 64 cortes por giro.


Esta tecnología ha revolucionado el diagnóstico por imagen ya que las ventajas introducidas son enormes:

  • Los tiempos de adquisición se han reducido drásticamente, lo cual es sumamente importante en los estudios de tórax o abdomen.

  • La posibilidad de hacer cortes de 0.5 mm en tórax, oído, columna, permite ver estructuras que antes eran impensadas.

  • El perfeccionamiento de técnicas ya utilizadas por la Tomografía Helicoidal, como la Angio Tomografía, la Fluoroscopia y la Endoscopía Virtual.

  • La aparición de nuevas técnicas, fundamentalmente las aplicaciones cardíacas en tomografía. [4]


1.4. COMPONENTES DE UN EQUIPO DE TC
Todos los equipos de tomografía axial computada están compuestos básicamente por tres grandes módulos o bloques. Estos son: el gantry, la computadora y la consola.

Gantry

El gantry es el lugar físico donde es introducido el paciente para su examen. En él se encuentran el tubo de rayos X, en algunos casos el generador de alta tensión, filtros, colimadores, el sistema de detección de rayos X y todo el conjunto mecánico necesario para realizar el movimiento asociado con la exploración. Además de todos los cables de conexiones eléctricas necesarios para la comunicación de los distintos componentes.



El tubo de rayos X (Fig. VII) es básicamente un tubo de vacío rodeado de una cubierta de plomo con una pequeña ventana que deja salir las radiaciones al exterior. El espacio entre la funda aislante y el tubo está relleno de aceite, que actúa como disipador del calor. El tubo de vacío (diodo) tiene un filamento en uno de los extremos (cátodo-negativo) y un blanco metálico móvil en el otro extremo (ánodo-positivo) con velocidades de giro entre 3600 y 10.000 rpm.





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