FUNDAMENTOS DE LA TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA (TC)

En primer lugar, vamos a defininir cuáles son los tres ejes del espacio, a los que haremos referencia durante toda nuestra exposición:

Fig. 1

La imagen axial de TC está formada por un conjunto bidimensional de valores (píxeles) cuantificados en una escala de grises. 

Cada píxel de la imagen representa la atenuación media de un vóxel.

• Con un sólo haz de radiación NO es posible obtener dicha información, sino que es preciso disponer de diversos haces que incidan sobre cada vóxel desde distintos ángulos (proyecciones).

Fig. 2

El tamaño de la matriz es el campo de visión o Field Of View (FOV), que habitualmente se expresa en centímetros.

El tamaño del píxel es igual al tamaño de la matriz (FOV) dividido por el número de píxeles de la matriz:

Fig. 3

Fig. 4

• La matriz más habitual es de 512 x 512

Resolución espacial:

• Plano axial: definida por el tamaño del píxel.
• Eje longitudinal (Z): definida por el grosor de corte.

El tamaño del vóxel en el eje Z está determinado por el grosor de corte:

Fig. 5

Fig. 6

Cuando el grosor de corte es IGUAL al tamaño del píxel, los datos son ISOTRÓPICOS:

Fig. 7

Cuando el grosor de corte es MAYOR que tamaño del píxel, los datos son ANISOTRÓPICOS:

Fig. 8

Fig. 9

Cuando los datos son anisotrópicos, la resolución espacial es peor en el eje Z que en el plano axial, mientras que cuando son isotrópicos, la resolución espacial es similar en el eje Z y en el plano axial:

Fig. 10

TC HELICOIDAL

La adquisición de datos es helicoidal porque la mesa se mueve A LA VEZ que el Gantry gira alrededor del paciente para adquirir las diferentes proyecciones que se necesitan para poder reconstruir luego la imagen. 

Fig. 11

TC HELICOIDAL SIMPLE (MONOCORTE) VS TC MULTICORTE (TCMC)

• TC helicoidal simple: por cada giro de 360º del Gantry el equipo es capaz de reconstruir un único corte axial.

Fig. 12

• TCMC: por cada giro de 360 del Gantry el equipo es capaz de reconstruir múltiples cortes axiales.

Fig. 13

En los equipos de TCMC el detector está compuesto por varias filas de detectores en el eje Z.

• El número de filas NO es necesariamente igual al número de cortes del equipo.

Fig. 14

DISEÑO DE DETECTORES

• Detectores simétricos: todas las filas de detectores tienen la misma anchura.

Fig. 15

El problema de los detectores simétricos es el "efecto sombra" producido por los tabiques entre los detectores, que hace que los detectores periféricos sean menos eficaces:

Fig. 16

• Para solventar el anterior problema, se crearon los detectores asimétricos, en los que los detectores periféricos son cada vez más anchos, por lo que el efecto sombra disminuye:

Fig. 17

Fig. 18

• Por último, están los detectores híbridos, que están formados por un conjunto de filas de detectores centrales, todas de la misma anchura, y un conjunto de filas periféricas a cada lado, más anchas que las anteriores, pero todas ellas con la misma anchura. 
  

  Fig. 19

LOS CANALES

Los canales son los que determinan el número de cortes que puede realizar un equipo de TCMC:

Fig. 20

TC HELICOIDAL SIMPLE

El grosor de corte está determinado por la colimación de haz.

Fig. 21

El pitch es el movimiento de la mesa  dividido por el grosor de corte o colimación de haz. 

Fig. 22

Si realizamos una colimación fina:

• El grosor de corte será menor.
• La cobertura será menor. 
• Las vueltas de la hélice serán más finas.

Fig. 23

TCMC: ADQUISICIÓN

En la TCMC, a diferencia de la TC helicoidal simple, el grosor de corte NO depende de la colimación del haz sino de la configuración del detector que escojamos.

• Configuración del detector: número de canales que usamos por el número de filas de detectores de las que recoge información cada uno de los canales.

Fig. 24

Fig. 25

La ventaja de hacer un corte ("colimación de corte") fino es que aumenta la resolución espacial en el eje Z.

Fig. 30

Las desventajas de usar una colimación de haz fina son:

• Aumenta la dosis de radiación: la penumbra es una extensión del haz de radiación necesaria para asegurar una adecuada exposición de los detectores más periféricos, pero que no contribuye directamente a la formación de la imagen. La penumbra siempre es la misma (3 mm), independientemente de la colimación de haz. Por lo tanto, con una colimación de haz fina el porcentaje que representa la penumbra respecto a la dosis total de radiación administrada es mayor y la dosis total de radiación es también mayor.
• Aumenta el tiempo del estudio.

Fig. 26

La ventaja de muchos equipos de 64 cortes es que permiten hacer un corte fino con la MISMA colimación de haz. Es decir, para hacer un corte fino NO es necesario emplear una colimación de haz fina, con lo cual:

• Siempre que mantengamos constantes los parámetros de exposición (mAs y pitch), la dosis de radiación NO aumenta porque el efecto de la penumbra no varía.
• El tiempo del estudio tampoco aumenta :)

Fig. 27: Al emplear una colimación de corte fina la dosis de radiación no aumenta, siempre que mantengamos constantes los parámetros de exposición (mAs y pitch)

• Es decir, en estos equipos de 64 cortes el principio ALARA permite la adquisición de datos isotrópicos.

Hay algún equipo de 64 cortes que utiliza una tecnología diferente, que se detalla en la siguiente imagen.

• En este equipo, a diferencia del de otras casas comerciales, sí hay que emplear una colimación de haz más fina para realizar cortes finos.

Fig. 28

En cada estudio podemos especificar la configuración del detector que deseemos. 

• En los equipos en los que hay que emplear una colimación de haz fina para realizar cortes finos, esto debe estar justificado por un requerimiento de una mayor resolución espacial en el eje Z, ya que emplear esta colimación fina aumenta la dosis de radiación al paciente.
  

  Fig. 30

TCMC: RECONSTRUCCIÓN

Datos en bruto: es lo que adquiere el aparato. Estos datos NO  los vemos nunca. A partir de estos datos el equipo reconstruye las imágenes axiales por medio de un proceso que se conoce como "reconstrucción axial".

• Las propiedades espaciales de los datos en bruto están determinadas por la adquisición y NO se pueden modificar después. 

Reconstrucción axial: el proceso mediante el cual el equipo reconstruye imágenes axiales, que son las que nosotros VEMOS, a partir de los datos en bruto.

• Las imágenes axiales ÚNICAMENTE se pueden reconstruir a partir de los datos en bruto.

Fig. 31

En cada reconstrucción axial podemos especificar:

• Grosor de corte
• Intervalo de reconstrucción
• Campo de visión (FOV): cuanto menor sea, a igualdad de la matriz, tanto mayor será la resolución espacial en el plano axial.
• Algoritmo de reconstrucción (kernel)

   

El grosor de corte mínimo que podemos reconstruir estará determinado por la adquisición que hayamos realizado.

• Podemos reconstruir cortes con un grosor mayor pero NUNCA podremos reconstruir cortes axiales con un grosor menor que el grosor de corte de la adquisición.

   

Fig. 29

Habitualmente, se realizan dos reconstrucciones axiales:

• Cortes gruesos (3- 5 mm): para la visión AXIAL de las imágenes.
• Cortes finos (menor o igual a 1 mm, preferiblemente solapados): el objetivo de estos cortes NO es la visión axial de las imágenes sino poder realizar con ellos un reformateo multiplanar y volumétrico de alta calidad (ver las imágenes en otros planos del espacio o en 3D).

Fig. 32

Intervalo de reconstrucción (IR): los cortes se pueden reconstruir contiguos (IR = grosor de corte) o solapados (IR < grosor de corte).

Fig. 33

• El solapamiento no aumenta la resolución espacial pero sí aumenta la sensibilidad (la puntería).
• Es especialmente importante para realizar el reformateo multiplanar y 3D, por lo que se aconseja solapar los cortes finos, en torno a un 50%. 

Fig. 34

Algoritmo de reconstrucción: es importante emplear el algoritmo de reconstrucción más adecuado para cada estructura y región anatómica.

• Por ejemplo, para ver con una resolución espacial adecuada las estructuras óseas hay que emplear un algoritmo de hueso, porque nos proporcionará imágenes con mayor resolución espacial (también son imágenes con mayor ruido, por lo que no son adecuadas para el estudio de las partes blandas). 
• IMPORTANTE: NO es lo mismo la ventana que el algoritmo de reconstrucción. Para poder ver adecuadamente las estructuras óseas hay que emplear un algoritmo de hueso, además de una ventana de hueso, que son cosas diferentes. La ventana la podemos modificar en las estaciones de trabajo, mientras que el algoritmo NO se puede modificar una vez hecha la reconstrucción.

Fig. 35

Aunque resulte paradójico, para realizar un reformateo Volume Rendering del hueso, debemos emplear un algoritmo de reconstrucción de partes blandas:

Fig. 36