La tomografía

Resumen

En el siguiente paper veremos lo que es un tomógrafo, lo que significa la tomografía, sus características en cuantas se dividen entre otros punto muy interesantes.

PALABRAS CLAVE: Tomograma, radiografia, gantry, TC, SPECT, PET, MRI

Introducción

Tomografía es el procesado de imágenes por secciones. Un aparato usado en tomografía es llamado tomógrafo, mientras que la imagen producida es un tomograma. Este método es usado en medicina, arqueología, biología, geofísica, oceanografía, ciencia de los materiales y otras ciencias. En la mayoría de los casos se basa en un procedimiento matemático llamado reconstrucción tomográfica. Hay muchos tipos diferentes de tomografía, tal y como se listan posteriormente (nótese que la palabra griega tomos conlleva el significado de "un corte" o "una sección"). Una tomografía de varias secciones de un cuerpo es conocida como politomografía.

Descripción

Por ejemplo, en una tomografía de rayos X médica convencional, el equipo clínico obtiene la imagen de una sección del cuerpo desplazando la fuente de rayos X y la película en direcciones opuestas durante la exposición.

En consecuencia, las estructuras en el plano focal aparecen nítidas, mientras que las estructuras de los otros planos aparecen borrosas. Al modificar el sentido y la amplitud del movimiento, los operadores pueden seleccionar diferentes planos focales que contengan las estructuras de interés. Antes de la llegada de algunas técnicas modernas asistidas por computadora. No obstante, tal recurso resultó útil en la reducción del problema de la superposición de estructuras en la radiografía proyeccional (aparición de sombras).

Tomografía Moderna

Las más modernas variaciones de la tomografía involucran la proyección de datos provenientes de múltiples direcciones y el envío de estos datos para la creación de una reconstrucción tomográfica a partir de un algoritmo de software procesado por una computadora. Los diferentes tipos de adquisición de las señales pueden ser utilizados en algoritmos de cálculo similares, a fin de crear una imagen tomográfica.

Actualmente, las tomografías se obtienen utilizando diferentes fenómenos físicos, tales como rayos X, rayos gamma, aniquilación de electrones y positrones – reacción, resonancia magnética nuclear, Ultrasonido, electrones, y iones. Estos se denominan TC, SPECT, PET, MRI, ultrasonografía, 3D TEM y átomo sonda, respectivamente.

Algunos avances recientes se basan en la utilización simultánea de fenómenos físicos integrados. Por ejemplo, los rayos X aplicados en los TC y la angiografía; la combinación de TC y MRI o de TC y PET.

El término imagen en volumen podría incluir estas tecnologías con más precisión que el término tomografía. Sin embargo, en la mayoría de los casos clínicos de rutina, el personal requiere una salida en dos dimensiones de estos procedimientos. A medida que más decisiones clínicas lleguen a depender de técnicas más avanzadas de visualización volumétrica, los términos tomografía / tomograma podrían llegar a caer en desuso.

Existen muchos algoritmos de reconstrucción. La mayoría de ellos entran en una de dos categorías: proyección de retroceso filtrado (FBP) y reconstrucción iterativa (IR). Estos procedimientos dan resultados inexactos: son fruto de un compromiso entre la exactitud y el cómputo de tiempo necesario. Mientras que FBP exige menos recursos de la computadora, los algoritmos del tipo IR producen menos artefactos (errores en la reconstrucción) a cambio de aumentar el uso de recursos durante el procesamiento.

Microscopía tomográfica de rayos X Synchrotron

Recientemente, una nueva técnica llamada "microscopía tomográfica de rayos X Synchrotron" (SRXTM) permite escanear fósiles con detalles en tres dimensiones.

Tipos de Tomografía

Tomografía axial computarizada

La tomografía axial computarizada, también conocida por la sigla TAC o por la denominación escáner, es una técnica de diagnóstico utilizada en medicina.

Tomografía viene del griego tomos que significa corte o sección y de grafía que significa representación gráfica. Por tanto la tomografía es la obtención de imágenes de cortes o secciones de algún objeto.

La palabra axial significa "relativo al eje". Plano axial es aquel que es perpendicular al eje longitudinal de un cuerpo. La tomografía axial computarizada o TAC, aplicada al estudio del cuerpo humano, obtiene cortes transversales a lo largo de una región concreta del cuerpo (o de todo él).

Computarizar significa someter datos al tratamiento de una computadora.

Muchas veces el "objeto" es parte del cuerpo humano, puesto que la TAC se utiliza mayoritariamente como herramienta de diagnóstico médico.

La TAC es una tecnología sanitaria de exploración de rayos X que produce imágenes detalladas de cortes axiales del cuerpo. En lugar de obtener una imagen como la radiografía convencional, la TAC obtiene múltiples imágenes al rotar alrededor del cuerpo. Una computadora combina todas estas imágenes en una imagen final que representa un corte del cuerpo como si fuera una rodaja. Esta máquina crea múltiples imágenes en rodajas (cortes) de la parte del cuerpo que está siendo estudiada.

Se trata de una técnica de visualización por rayos X. Podríamos decir que es una radiografía de una fina rodaja obtenida tras cortar un objeto.

En la radiografía se obtiene una imagen plana (en dos dimensiones) de un cuerpo (tridimensional) haciendo pasar a través del mismo un haz de rayos X.

Tomografía axial computarizada

Interior de un CT scanner.

El aparato de TAC emite un haz muy fino de rayos X. Este haz incide sobre el objeto que se estudia y parte de la radiación del haz lo atraviesa. La radiación que no ha sido absorbida por el objeto, en forma de espectro, es recogida por los detectores. Luego el emisor del haz, que tenía una orientación determinada (por ejemplo, estrictamente vertical a 90º) cambia su orientación (por ejemplo, haz oblicuo a 95º). Este espectro también es recogido por los detectores. El ordenador 'suma' las imágenes, promediándolas. Nuevamente, el emisor cambia su orientación (según el ejemplo, unos 100º de inclinación). Los detectores recogen este nuevo espectro, lo 'suman' a los anteriores y 'promedian' los datos. Esto se repite hasta que el tubo de rayos y los detectores han dado una vuelta completa, momento en el que se dispone de una imagen tomográfica definitiva y fiable.

Para comprender qué hace el ordenador con los datos que recibe lo mejor es examinar el diagrama que se aprecia líneas abajo.

La figura '1' representa el resultado en imagen de una sola incidencia o proyección (vertical, a 90º). Se trata de una representación esquemática de un miembro, por ejemplo un muslo. El color negro representa una densidad elevada, la del hueso. El color gris representa una densidad media, los tejidos blandos (músculos). El hueso, aquí, deja una zona de 'sombra'. Los músculos, una zona de 'penumbra'.

En la figura '4' el ordenador dispone de datos de cuatro incidencias: 45º, 90º, 135º y 180º. Los perfiles de la imagen son octogonales, lo que la aproximan mucho más a los contornos circulares del objeto real.

Una vez que ha sido reconstruido el primer corte, la mesa donde el objeto reposa avanza (o retrocede) una unidad de medida (hasta menos de un milímetro) y el ciclo vuelve a empezar. Así se obtiene un segundo corte (es decir, una segunda imagen tomográfica) que corresponde a un plano situado a una unidad de medida del corte anterior.

A partir de todas esas imágenes transversales (axiales) un computador reconstruye una imagen bidimensional que permite ver secciones de la pierna (o el objeto de estudio) desde cualquier ángulo. Los equipos modernos permiten incluso hacer reconstrucciones tridimensionales. Estas reconstrucciones son muy útiles en determinadas circunstancias, pero no se emplean en todos los estudios, como podría parecer. Esto es así debido a que el manejo de imágenes tridimensionales no deja de tener sus inconvenientes.

Fundamento técnico

Las fórmulas matemáticas para reconstruir una imagen tridimensional a partir de múltiples imágenes axiales planas fueron desarrolladas por el físico J. Radon, nacido en Alemania en 1917.

Tras sus trabajos las fórmulas existían, pero no así el equipo de rayos X capaz de hacer múltiples "cortes" ni la máquina capaz de hacer los cálculos automáticamente.

Usos de la TAC

Pantalla típica del software de diagnóstico, mostrando una vista 3D y tres vistas MPR.

La TAC, es una exploración o prueba radiológica muy útil para el estadiaje o estudio de extensión de los cánceres en especial en la zona craneana, como el cáncer de mama, cáncer de pulmón y cáncer de próstata o la detección de cualquier cáncer en la zona nasal los cuales en su etapa inicial pueden estar ocasionando alergia o rinitis crónica. Otro uso es la simulación virtual y planificación de un tratamiento del cáncer con radioterapia es imprescindible el uso de imágenes en tres dimensiones que se obtienen de la TAC.

Las primeras TAC fueron instaladas en España a finales de los años 70 del siglo XX. Los primeros TAC servían solamente para estudiar el cráneo, fue con posteriores generaciones de equipos cuando pudo estudiarse el cuerpo completo. Al principio era una exploración cara y con pocas indicaciones de uso. Actualmente es una exploración de rutina de cualquier hospital, habiéndose abaratado mucho los costes. Ahora con la TAC helicoidal, los cortes presentan mayor precisión distinguiéndose mejor las estructuras anatómicas. Las nuevas TAC multicorona o multicorte incorporan varios anillos de detectores (entre 2 y 320), lo que aumenta aún más la rapidez, obteniéndose imágenes volumétricas en tiempo real.

Esquema de una TAC de cuarta generación. El tubo gira dentro del gantry que contiene múltiples detectores en toda su circunferencia. La mesa con el paciente avanza progresivamente mientras se realiza el disparo.

Entre las ventajas de la TAC se encuentra que es una prueba rápida de realizar, que ofrece nitidez de imágenes que todavía no se han superado con la resonancia magnética nuclear como es la visualización de ganglios, hueso, etc. y entre sus inconvenientes se cita que la mayoría de veces es necesario el uso de contraste intravenoso y que al utilizar rayos X, se reciben dosis de radiación ionizante, que a veces no son despreciables. Por ejemplo en una TAC abdominal, se puede recibir la radiación de más de 50 radiografías de tórax, el equivalente de radiación natural de más de cinco años.

Las pruebas de TAC son realizadas por personal técnico especializado denominados imagenólogos.

Beneficios

Por medio de la visualización a través de la exploración por TAC un radiólogo experto puede diagnosticar numerosas causas de dolor abdominal con una alta precisión, lo cual permite aplicar un tratamiento rápido y con frecuencia elimina la necesidad de procedimientos de diagnóstico adicionales y más invasivos. Cuando el dolor se produce a causa de una infección e inflamación, la velocidad, facilidad y precisión de un examen por TAC puede reducir el riesgo de complicaciones graves causadas por la perforación del apéndice o la rotura del divertículo y la consecuente propagación de la infección. Las imágenes por TAC son exactas, no son invasivas y no provocan dolor. Una ventaja importante de la TAC es su capacidad de obtener imágenes de huesos, tejidos blandos y vasos sanguíneos al mismo tiempo. A diferencia de los rayos X convencionales, la exploración por TAC brinda imágenes detalladas de numerosos tipos de tejido así como también de los pulmones, huesos y vasos sanguíneos.

Los exámenes por TAC son rápidos y sencillos; en casos de emergencia, pueden revelar lesiones y hemorragias internas lo suficientemente rápido como para ayudar a salvar vidas. Se ha demostrado que la TAC es una herramienta de diagnóstico por imágenes rentable que abarca una amplia serie de problemas clínicos. La TAC es menos sensible al movimiento de pacientes que la RMN. La TAC se puede realizar si usted tiene implante de dispositivo médico de cualquier tipo, a diferencia de la RMN. El diagnóstico por imágenes por TAC proporciona imágenes en tiempo real, haciendo de éste una buena herramienta para guiar procedimientos mínimamente invasivos, tales como biopsias por aspiración y aspiraciones por aguja de numerosas áreas del cuerpo, particularmente los pulmones, el abdomen, la pelvis y los huesos. Un diagnóstico determinado por medio de una exploración por TAC puede eliminar la necesidad de una cirugía exploratoria y una biopsia quirúrgica. Luego del examen por TAC no quedan restos de radiación en su cuerpo. En general, los rayos X utilizados en las exploraciones por TAC no tienen efectos secundarios.

Riesgos 

Siempre existe la leve posibilidad de cáncer como consecuencia de la exposición excesiva a la radiación. Sin embargo, el beneficio de un diagnóstico exacto es ampliamente mayor que el riesgo. La dosis eficaz de radiación de este procedimiento es de aproximadamente 10 mSv, que es casi la misma proporción que una persona, en promedio, recibe de radiación de fondo en tres años. Consulte la página de Seguridad para obtener mayor información acerca de la dosis de radiación. Las mujeres siempre deben informar a su médico y al tecnólogo de rayos X o TAC si existe la posibilidad de que estén embarazadas. Consulte la página de Seguridad para obtener mayor información acerca del embarazo y los rayos X. En general, el diagnóstico por imágenes por TAC no se recomienda para las mujeres embarazadas salvo que sea médicamente necesario debido al riesgo potencial para el bebé. Las madres en período de lactancia deben esperar 24 horas luego de que hayan recibido la inyección intravenosa del material de contraste antes de poder volver a amamantar. El riesgo de una reacción alérgica grave al material de contraste que contiene yodo muy rara vez ocurre, y los departamentos de radiología están bien equipados para tratar tales reacciones. Debido a que los niños son más sensibles a la radiación, se les debe someter a un estudio por TAC únicamente si es fundamental para realizar un diagnóstico y no se les debe realizar estudios por TAC en forma repetida a menos que sea absolutamente necesario.

Angiografía por tomografía computarizada

Seguimiento de un bolo de contraste en su paso por la arteria aorta evidenciandose un aneurisma aórtico.

La angiografía por tomografía computarizada o angiotomografía es una variante de la tomografía computarizada que utiliza una técnica de angiografía para visualizar el flujo de los vasos arteriales y venosos en el cuerpo,1 desde los circuitos circulatorios del cerebro hasta la irrigación de los pulmones, riñones, brazos y piernas.

Cuando la evaluación ecocardiográfica no permite una definición anatómica de las patologías cardiacas congénitas, la angiotomografía puede ofrecer detalles que en determinados casos permiten reemplazar la angiografía convencional.2 También ha demostrado un alto valor predictivo para la detección de enfermedad coronaria obstructiva, con una sensibilidad y una especificidad para detectar estenosis significativa >95%.3

Técnica

La tomografía combina el uso de rayos X con el análisis computarizado de las imágenes. Los haces de rayos-x se transmiten desde un dispositivo de rotación hasta el área de interés en el cuerpo del paciente desde diferentes ángulos de proyección para obtener las imágenes, que luego se ensamblan por ordenador creando una imagen tridimensional de la zona en estudio.

En la angiografía por TAC, el análisis se realiza simultáneamente con una inyección de medios de contraste a alta velocidad hasta que alcance el lecho arterial de interés, empleando una técnica que le hace seguimiento a la trayectoria del bolo inyectado.1 En comparación con la angiografía por catéter, que consiste en colocar un catéter de calibre importante e inyectando a través de éste el material de contraste dentro de una gran arteria o vena, la angiografía por TAC es mucho menos invasiva y menos incómoda para el paciente. El material de contraste se inyecta en una vena periférica mediante el uso de una pequeña aguja o cánula intravenosa. Este tipo de examen se ha utilizado para examinar a un gran número de personas en busca de enfermedades arteriales.

Tomografía por emisión de positrones

Corta transversal PET TAC.

Esquema del proceso de captura de la PET.

La tomografía por emisión de positrones o PET (por las siglas en inglés de Positron Emission Tomography), es una tecnología sanitaria propia de una especialidad médica llamada medicina nuclear.

La Tomografía por Emisión de Positrones es una técnica no invasiva de diagnóstico e investigación ¨in vivo¨por imagen capaz de medir la actividad metabólica del cuerpo humano.. Al igual que el resto de técnicas diagnósticas en Medicina Nuclear como el SPECT, la PET se basa en detectar y analizar la distribución tridimensional que adopta en el interior del cuerpo un radiofármaco de vida media ultracorta administrado a través de una inyección intravenosa.Según qué se desee estudiar se usan diferentes radiofármacos.

La imagen se obtiene gracias a que los tomógrafos son capaces de detectar los fotones emitidos por el paciente. Éstos fotones de 511 Kev son el producto de una aniquilación. La aniquilación se produce entre un positrón,emitido por el radiofármaco y un electrón cortical del paciente. Ésta da lugar a la emisión, fundamentalmente, de dos fotones.Para que estos fotones acaben por conformar la imagen deben detectarse ¨en coincidencia¨, es decir, al mismo tiempo; en una ventana de tiempo adecuada (nanosegundos),además deben provenir de la misma dirección y sentidos opuestos, pero además su energía debe superar un umbral mínimo que certifique que no ha sufrido dispersiones energéticas de importancia en su trayecto (fenómeno de scatter) hasta los detectores. Los detectores de un tomógrafo PET están dispuestos en anillo alrededor del paciente, y gracias a que detectan en coincidencia a los fotones generados en cada aniquilación conformaran la imagen.Para la obtención de la imagen estós fotones detectados, son convertidos en señales eléctricas.Esta información posteriormente se somete a procesos de filtrado y reconstrucción, gracias a los cuales se obtiene la imagen.

Existen varios radiofármacos emisores de positrones de utilidad médica. El más importante de ellos es el Flúor-18, que es capaz de unirse a la desoxi-glucosa para obtener el trazador 18-Flúor-Desoxi-Glucosa (18FDG). Gracias a lo cual, tendremos la posibilidad de poder identificar, localizar y cuantificar, a través del SUV (Standardized Uptake Value), el consumo de glucosa. Esto resulta un arma de capital importancia al diagnostico médico, puesto que muestra que áreas del cuerpo tienen un metabolismo glucídico elevado, que es una de las característica primordial de los tejidos neoplásicos.La utilización de la 18FDG por los procesos oncológicos se basa en que en el interior de las células tumorales se produce sobre todo un metabolismo fundamentalmente anaerobio que incrementa la expresión de las moléculas transportadoras de glucosa (de la GLUT-1 a la GLUT-9), el aumento de la isoenzima de la hexokinasa y la disminución de la glucosa-6-fosfotasa. La 18FDG si es captada por las células pero al no poder ser metabolizada, sufre un ¨atrapamiento metabólico¨ gracias al cual se obtienen las imágenes.

Así, la PET nos permite estimar los focos de crecimiento celular anormal en todo el organismo, en un solo estudio, por ser de un estudio de cuerpo entero, por lo tanto nos permitirá conocer la extensión. Pero además sirve, entre otras cosas, para evaluar en estudios de control la respuesta al tratamiento, al compara el comportamiento del metabolismo en las zonas de interés entre los dos estudios.

Para el paciente la exploración no es molesta ni dolorosa. Se debe consultar en caso de mujeres lactantes o embarazadas ya que en estas situaciones se debe de retrasar la prueba, o bien no realizarse. Se debe acudir en ayunas de 4-6 horas, evitando el ejercicio físico en el día previo a la exploración y sin retirar la medicación habitual. La hiperglucemia puede imposibilitar la obtención de imágenes adecuadas, obligando a repetir el estudio posteriormente.Tras la inyección del radiofármaco, el paciente permanecerá en una habitación en reposo.La exploración tiene una duración aproximada de 30-45 minutos.

Conclusiones

Al concluir esta investigación entendemos el funcionamiento de la tomografía, también podemos ver los beneficios que tenemos y los riesgos también, además de saber los diferentes tipos de tomografías que hay.

Bibliografía

L. de la Cueva-Barrao, E. Noé-Sebastián, P. Sopena-Novales, D. López-Aznar, J. Ferri-Campos, C. Colomer-Font, Relevancia clínica de la FDG-PET en los traumatismos craneoencefálicos graves. Rev Neurol 2009;49:58-63.

Sopena R, Martí-Bonmatí L. Técnicas de imagen multimodalidad. Todo Hospital 2009; 255:190-196.

Varrone A, Asenbaum S, Vander Borght T, Booij J, Nobili F, Någren K, Darcourt J, Kapucu OL, Tatsch K, Bartenstein P, Van Laere K. Eur J Nucl Med Mol Imaging. 2009.Dec;36(12):2103-10.

Young H, Baum R, Cremerius U, et al.: Measurement of clinical and subclinical tumour response using [18F]-fluorodeoxyglucose and positron emission tomography: review and 1999 EORTC recommendations. European Journal of Cancer, Vol. 35, Issue 13, 1999.

REFERENCIAS

[1] ? MOSQUERA A, Walter, REYES P, Rafael, AGUILERA N, Fabio M et al. Utilidad de la angiografía por tomografía axial computarizada en la evaluación anatómica de los pacientes pediátricos con cardiopatías congénitas. Rev. Col. Cardiol. [online]. sep./oct. 2007, vol.14, no.5 [citado 07 julio de 2009], p.331-336. Disponible en la World Wide Web: [1]. ISSN 0120-5633.

[2] ? RODRIGUEZ-GRANILLO, Gastón A., ROSALES, Miguel A., LLAURADO, Claudio et al. Precisión diagnóstica de la angiografía coronaria por tomografía computarizada multislice aplicada al "mundo real". Rev. Argent. Cardiol. [online]. nov./dic. 2006, vol.74, no.6 [citado 07 julio de 2009], p.453-457. Disponible en la World Wide Web:[2]. ISSN 1850-3748.

[3] ? a b Orrison, William W. (2000). Neurorradiología (en español), Elsevier, España, pp. 50. ISBN 8481745545.

[4] http://www.radiologyinfo.org/sp/info.cfm?pg=abdominct

Autor:

Iván Cordero M.