Alumnos - Universidad Nacional de San Martín

Universidad Nacional de General San
Martín
Escuela de Ciencia y Tecnología
TECNICATURA EN DIAGNÓSTICO POR IMÁGENES
PROYECTO FINAL INTEGRADOR
EXPLORACIÓN DE TÓRAX POR TAC DE ALTA
RESOLUCIÓN EN PEDIATRÍA
Coordinadora: Lic. AMALIA PEREZ
Alumna: GLADYS BEATRIZ BOTTAZZI
e-mail: [email protected]
Julio de 2002
Contenido
1. Introducción
2. Equipo
2.1 Breve reseña histórica de la tomografía computada
2.2 Principio de funcionamiento
2.3 Principio de reconstrucción
2.4 Generaciones
2.5 Condiciones técnicas
2.6 Protocolos de adquisición. Parámetros
2.7 Ventajas y limitaciones
3. Radioprotección. Límite de dosis
4. Identificación de estructuras pulmonares
4.1 Anatomía normal
5. Patologías
5.1 Atelectasia
5.2 Bronquiectasia
5.3 Masas quísticas
5.4 Fibrosis
5.5 Metástasis
6. Conclusiones
7. Bibliografía
1. Introducción
El técnico en diagnóstico por imágenes, es la persona que tiene contacto
directo con el paciente que va a realizarse el estudio, y es quien debe darle
confianza y seguridad en todo sentido. En el caso de los pacientes pediátricos,
no solo debe contener al paciente sino a sus padres quienes llegan con una
carga emocional muy fuerte debido a la situación de tener un niño con su
estado de salud alterado y además tener que someterlo a un método de
estudio que no les es familiar. En el caso de las enfermedades de la región
torácica, se necesita de inspiración profunda y apnea durante algunos
segundos para poder ser explorada por rayos X. Estas dos condiciones se
hacen prácticamente imposibles de conseguir en este grupo de pacientes, lo
que obliga a que el método utilizado sea el más rápido posible para conseguir
una calidad de imagen satisfactoria que le permita al médico hacer un
diagnóstico certero con la menor dosis de radiación posible. Esto hace pensar
inmediatamente, para evaluar determinadas patologías, en la TAC de alta
resolución, aunque la dosis recibida sea mayor que en una Rx convencional,
pero como es posible explorar una amplia región en un pocos segundos evita la
exposición a un mayor número de placas lo que en definitiva daría una menor
dosis en el paciente y además un ahorro en el tiempo tanto del estudio como
en el diagnóstico médico para poder implementar el tratamiento adecuado.
2. Equipo
2.1 Breve reseña histórica de la tomografía computada
La especialización que actualmente llamamos diagnóstico por imágenes
comenzó a fines del siglo pasado con las experiencias de Roentgen sobre los
rayos X, siendo éste el único método que permitía observar el interior del
cuerpo humano. Varias décadas después, ya por el año 1970, Housnfield,
produce el primer tomógrafo computado para uso clínico, luego de
experimentar sobre una onda de rayos X y lograr que en lugar de impresionar
una placa, actuara sobre un detector que emitiera ondas que pudieran ser
analizadas electrónicamente, convertidas en información digital para ser
procesadas por un computador y vueltas a convertir en información analógica
para poder representarlas como imagen de video.
Todo este proceso que hoy parece tan simple, le valió a su creador el premio
Nobel de medicina en el año 1979, revolucionando el desarrollo de los métodos
de diagnóstico por imágenes, incorporándoles la conversión digital y la
computación.
2.2 Principio de funcionamiento
Mientras el tubo de rayos X tiene un movimiento de traslación alrededor del
paciente, el detector ubicado frente a él lo acompaña en dicho movimiento y va
rotando. A cada punto que este conjunto se traslada, el tubo emite y el detector
capta de forma de obtener proyecciones desde distintos ángulos.
2.3 Principio de reconstrucción
A través de un sistema electrónico, el equipo lee las corrientes captadas por
el sistema detector y por medio de un conversor analógico digital las convierte
en números binarios que almacena en una matriz para luego poder procesar y
reconstruir la información presentando una imagen.
La reconstrucción puede realizarse con diferentes métodos de acuerdo al
software con el que cuente el equipo.
2.3.1 Método iterativo: consiste en aproximaciones sucesivas partiendo de
una matriz sin corrección a la cual se le van aplicando correcciones hasta llegar
con la mayor aproximación a los valores de los rayos-suma. Según la
secuencia en que se hacen las correcciones en cada iteración se conocen tres
variantes de este método: simultáneo, rayo por rayo o punto por punto.
2.3.2 Método de la retro proyección: es una técnica simple para obtener una
reconstrucción aproximada a partir de múltiples proyecciones, proyectando
todos los rayos-suma desde sus respectivos ángulos. Este método presenta un
error conocido como artefacto estrella. Matemáticamente la imagen retro
proyectada es la convolución de la distribución real de la absorción de la
energía con una función h=1/r.
2.3.3 Métodos analíticos: deconvolucionan la función h de la imagen retro
proyectada para eliminar el artefacto estrella.
2.3.3.1 Retro proyección filtrada: por medio del teorema del slice se llega al
algoritmo que permite aplicar este método, el cual consiste en filtrar las
proyecciones una a una calculando la Transformada de Fourier unidimensional
de cada proyección, multiplicándola por la función rampa en el dominio de
frecuencia, para luego aplicar la antitransformada y finalmente, en el plano
espacial, calcular la retro proyección.
2.3.3.2 Transformada bidimensional de Fourier: se calcula la transformada
bidimensional de la imagen retro proyectada, se la multiplica por la función
rampa en el dominio de las frecuencias espaciales, luego se calcula la
antitransformada para así obtener la imagen real libre del artefacto estrella.
Como este método implica trabajar con ecuaciones bidimensionales, el
procedimiento es muy engorroso.
2.3.4 Para TC helicoidal se utilizan algoritmos de interpolación de 360° o
180°,que convierten los datos helicoidales en planares para luego aplicar las
técnicas convencionales de reconstrucción.
2.4 Generaciones
Primera: constan de un solo detector de haces
paralelos, son de radiación continua, el haz es muy
colimado, son necesarias 180 rotaciones, el tiempo
de scan es de 5 minutos, el detector tiene un bajo
costo pero se aprovecha muy poco la radiación.
detectores
se
de 10 a 40 con un haz
aproximadamente 12°,
radiación continua, se
rotaciones bajando el
minuto
aprovechando
estas dos generaciones
Segunda:
los
encuentran en número
de rayos en abanico de
siguen
siendo
de
hacen necesarias menos
tiempo de scan a 1
mejor la radiación. En
se mueve en bloque el
conjunto tubo detector.
Tercera: el número de detectores llega de 300 a
600 con el abanico de rayos de 40°, la radiación
puede ser continua o pulsada, el tiempo de scan
llega a 14 segundos, permite colimar el detector, con
un muy buen aprovechamiento de la radiación.
en un anillo fijo y
número de 400 a 4000,
30°, menor que en los
porque
en
estos
colimarse el detector
radiación continua, el
necesarias es variable,
aprovechamiento de la radiación.
Cuarta:
ya
los
detectores se encuentran
completo variando en un
el abanico de rayos es de
de tercera generación,
tomógrafos no puede
para evitar el scatter. Son
número de proyecciones
tiene un muy buen
Q
uint
a:
es
el
Ele
ctró
n
Be
an
Tec
nog
rap
hy.
Consta de cuatro ánodos en anillos sobre los que impactan los electrones
emitidos por un cañón, el haz de electrones es rotatorio, tiene gran velocidad,
permite hacer estudios dinámicos, es de gran tamaño y la calidad de imagen no
es tan buena.
2.5 Condiciones técnicas
La TC de alta resolución corresponde a una generación de equipos con una
serie de características técnicas que los hacen aptos para la exploración del
pulmón.
a) matriz de imagen de 512 x 512 píxeles
b)
c)
d)
e)
f)
tiempo de scan de 2 segundos o menor
alta resolución espacial
posibilidad de cortes de un espesor de 2mm. o menor
software de exploración reconstrucción y postprocesamiento con
opciones adecuadas
medios de registro de las imágenes de alta resolución sin pérdida
de definición.
2.6 Protocolos de adquisición. Parámetros
Se debe colocar al paciente en posición supina, con los brazos por sobre la
cabeza;
el láser se debe posicionar a nivel del manubrio esternal y en la línea media;
el scan debe abarcar desde el manubrio esternal hasta ver las glándulas
suprarrenales;
el estudio debe ser realizado con control de apnea y en pacientes no
colaborativos con anestesia general;
no se utiliza ningún medio de contraste;
el tiempo ideal de corte es de 1 segundo y no mayor a 3 segundos;
la secuencia de corte se programará según cada caso con cortes de 2mm o
4 mm. de espesor cada 4 o 5 mm.;
la tensión en el tubo será de entre 100 y 130 Kv;
la corriente del tubo de 200 mAs;
para la reconstrucción un algoritmo de realce de bordes o de muy alta
resolución según el caso;
se fotografía con un centro de ventana de –600 y un ancho de 1300 que son
los valores correspondientes a pulmón.
2.7 Ventajas y limitaciones
Ventajas
1- Gran capacidad para la discriminación de densidades;
2- Posibilidad de eliminar superposición de estructuras;
3- Capacidad para identificar imágenes inaparentes para la Rx convencional
a nivel del parénquima pulmonar;
4- Facilidad para determinar la extensión de procesos torácicos hacia el
cuello, abdomen, esqueleto y canal raquídeo.
Limitaciones
1- En los pacientes menores por el movimiento y la falta de control en la
respiración, la mayoría de las veces se requiere de sedación profunda o
anestesia, lo que implica un aumento de las secreciones haciendo difícil la
interpretación de imágenes correspondientes a las atelectasias;
2- Por ser una exploración de todo el tórax se requiere de una importante
dosis de radiación;
3- En neonatos o lactantes pequeños, la falta de interfases grasas dificulta la
diferenciación de estructuras densas.
3. Radioprotección. Límite de dosis
Hace 20 años un examen de tórax duraba varios minutos y hoy con la TC
heliciodal se hace en el tiempo que se retiene la respiración, lo que permite
aumentar la calidad de imagen por lo tanto es más frecuente su utilización.
Este creciente uso de la tomografía hace que la dosis de radiación que
recibe la población esté en constante aumento ya que una tomografía de tórax
equivale en dosis efectiva a 10 veces la de una radiografía convencional. Un
solo examen por TC implica una dosis en el volumen irradiado de entre 10 y
100 mGy. Para apreciar la magnitud de lo que esto significa cabe recordar que
la dosis que recibimos por radiación natural esta en el orden de 1 a 2 mGy. por
año y que el límite de dosis establecido para el público en las cercanías de una
Central Nuclear Argentina es de 0.3 mGy. Estos límites de dosis tienen el
objetivo de mantener los riesgos estocásticos de la radiación, es decir riesgo de
contraer algún tipo de cáncer, en valores que se consideren aceptables. A
medida que aumentan las dosis, es de suponer que también van a aumentar
los riesgos de contraer cáncer en la población. Para minimizar estos riesgos se
debe optimizar la práctica a fin de eliminar dosis innecesarias. Esta
suficientemente probado que es posible disminuir las dosis a la mitad sin
perder calidad de imagen para el diagnostico variando algunos parámetros
operativos siendo esto muy importante cuando se trata de pacientes
pediátricos.
Un ejemplo de optimización para disminuir la dosis es la siguiente tabla
perteneciente a un trabajo presentado por Kalender y un grupo de
colaboradores de la División Ingeniería Médica de la Universidad de Erlangen,
en Alemania.
Condiciones Operativas
Voltaje (kV)
Intensidad de corriente (mA)
Rango de escaneo (cm)
Espesor del corte (mm)
Avance de la mesa c/360° (mm)
Paso del espiral
Dosis en el pulmón (mGy)
Dosis efectiva (mSv)
Sin optimizar
140
165
31
5
5
1
24.3
7.1
Optimizado
140
110
31
5
10
2
8.15
2.4
Las dosis son proporcionales a los siguientes tres parámetros:
-intensidad de corriente del tubo (mA)
-tiempo total de irradiación (seg.)
-área de colimación (espesor de corte)(cm)
La disminución en cualquiera de ellos implica una disminución equivalente
en la dosis que recibe el paciente.
El espesor de corte es un factor que obviamente no se puede modificar ya
que a mayor espesor mayor atenuación y mayor energía que interacciona.
También implica una mayor masa en la que se absorbe la energía por lo que la
dosis puede aumentar dependiendo de la energía de la radiación incidente,
pero como está relacionado con el paso de avance de la mesa por corte (pitch),
el cual es inversamente proporcional a la dosis, si se duplica el pitch la dosis
baja a la mitad siendo este posible de acuerdo a la dimensión de la formación
que se quiere estudiar.
La tensión del tubo tiene un efecto variable en la dosis que recibe el
paciente. A mayor tensión mayor energía y mayor dosis pero menor
probabilidad de interacción en el tejido. Como la emisión de rayos X es un
espectro continuo, los rayos de baja energía de entre 5 y 20 keV. se absorben
en la piel, mientras que los de alta energía de entre 100 y 200 keV. tienen alta
chance de no provocar dosis por no interaccionar, por esto es de suma
importancia utilizar filtros de espesor y material adecuado que mejoren el
espectro de rayos X, dejando pasar las energías útiles para la imagen,
eliminando las bajas que solo aumentan la dosis sin mejorar la imagen.
La dosis también puede disminuirse limitando el volumen irradiado
solamente al área de interés sin extenderse a otras áreas; disminuyendo el
solapamiento en las imágenes continuas; evitando excesivas repeticiones;
protegiendo órganos con alto riesgo como ojos, tiroides o gónadas utilizando
blindajes de protección.
Pero lo más importante es bajar la intensidad de corriente del tubo a un nivel
compatible con la calidad de imagen, lo que surgirá de la experiencia práctica
del técnico, de las recomendaciones del fabricante y de los resultados de los
ensayos con fantomas.
En TC pediátrica es muy importante ajustar los parámetros de acuerdo a la
anatomía real. Cuanto menor es el espesor de tejido, menor es la atenuación y
por lo tanto menor debe ser la intensidad de corriente del tubo. En la medida
que este concepto se mantenga en todas las situaciones mayor será el ahorro
de dosis.
4. Identificación de estructuras pulmonares
4.1 Anatomía normal
Desde el punto de vista topográfico, en la descripción de las imágenes se
utilizan los mismos reparos que en la radiología convencional: segmentos,
lóbulos, cisuras, hilios.
Para poder categorizar los hallazgos patológicos, hay que relacionarlos con
determinados patrones estructurales del pulmón normal, entre los cuales se
diferencian:
a) el patrón de atenuación del manto pulmonar, que define la densidad que
produce el lecho capilar normal lleno de sangre en circulación. Esto suele
alterarse sensiblemente en todos los procesos que disminuyen la perfusión
pulmonar traduciéndose por una mayor trasparencia del manto alveolar, que
equivale a una disminución de la atenuación normal.
b) el del intersticio o espacio pulmonar extra alveolar (hilios y núcleo)
c) el de la vascularización o distribución vascular
d) el de los espacios alveolares
e) el del árbol bronquial
5. Patologías
5. 1 Atelectasia
Ausencia de aire en algún sector alveolar, debido a una obstrucción
bronquial.
a) Niño recién nacido prematuro, estudiado a las 10 semanas de vida,
desarrollo enfermedad pulmonar crónica, enfisema intersticial y lesión quística
en el lóbulo inferior derecho. Cortes de 3mm. de espesor, muestran difuso
espesamiento intersticial de los lóbulos superiores, como consecuencia de la
enfermedad pulmonar crónica con atelectasia dependiente.
b) Niño de dos años y medio de edad con diagnóstico clínico de asma. En el
corte de 1,5 mm de espesor, puede verse el veteado atelectásico a nivel del
lóbulo medio derecho y un incremento de la pared bronquial asociado a la
deficiente oxigenación pulmonar.
c) Niño de 4 meses con diagnóstico de bronquiolitis obliterante con
neumonía. Cortes finos de tomografía muestran áreas locales de decaimiento
de la densidad pulmonar en ambos lóbulos superiores y en la língula. También
pueden verse focos atelectásicos y opacidades nodulares lingulares con
aspecto de vidrio esmerilado.
5.2 Bronquiectasia
Dilatación de los bronquios.
a) Paciente de 11 años que debe ser evaluado para un trasplante pulmonar
por tener una severa fibrosis quística. Cortes de 1,5 mm. de espesor muestran
un engrosamiento de la septa interlobular y de la pared bronquial, con un
patrón intersticial de poca calidad y bronquiectasias.
b) Niño de 8 años con diagnóstico de bronquiolitis obliterante con neumonía.
Dos cortes de 10mm. y 1,5mm de espesor revelan lóbulos superiores normales
y bronquiectasia bilateral en los lóbulos inferiores con una leve prominencia
intersticial.
5.3 Masas quísticas
a) Recién nacido con diagnóstico prenatal de presumible malformación
adenomatosa quística. Un solo corte de 5 mm. de espesor el primer día de vida
revela un lóbulo inferior izquierdo heterogéneo con una masa quística
polilobulada parcialmente llena de fluido.
b) Paciente de 12 años con respiración ruidosa por la noche y dificultad
respiratoria en posición supina. Dos cortes tomográficos muestran múltiples
quistes y lesiones sólidas pulmonares.
5.4 Fibrosis
a) Niño de 14 años con diagnóstico de bronquiolitis obliterante. En el
exámen por tomografía con cortes de 3 mm. de espesor se observa una
prominente fibrosis intersticial.
b) Paciente de 16 años con progresiva dificultad respiratoria y diagnostico de
esclerosis tuberal. Por tomografía se ven áreas de infiltrado intersticial
prominente en las bases y fibrosis además de un neumotórax localizado en el
lado izquierdo.
5.5 Metástasis
Niño de 12 años con Sarcoma de Edwin paraespinal y lesión metastásica
única en el lóbulo inferior derecho. Tiene diagnóstico de metástasis
recurrentes. En una tomografía de control se detectan nuevas lesiones
pulmonares diagnosticándosele además infección oportunista y embolia
séptica. Los tres primeros cortes muestran 4 nuevas lesiones localizadas 2 en
la base del pulmón derecho y una en la del izquierdo y la cuarta en el hilio
izquierdo. En los cuatro cortes siguientes se pueden ver 3 nuevas lesiones en
el pulmón izquierdo y una de las halladas anteriormente con su tamaño
agrandado.
6. Conclusiones
Por lo expuesto se puede decir que la exploración de tórax por TAC de alta
resolución en pediatría es muy útil en los casos en los cuales se quiere definir
con certeza las lesiones atelectásicas, ver el patrón intersticial en las
bronquiectasias y determinar su extensión, como así también evaluar masas
quísticas, fibrosis y hacer un seguimiento de las enfermedades oncológicas ya
sean tumores primarios de la zona o metástasis para así poder planificar la
terapia a implementar. Se debe recordar que este tipo de estudio no debe
realizarse con la enfermedad crónica en sus periodos de actividad debido a la
imposibilidad de interpretar las imágenes por la magnitud de la densidad que
producen.
7. Bibliografía
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Anatomía Humana, Latarjet – Ruiz Liard, Ed. Panamericana
Colección de pósters de radiología pediátrica, F.J. Unchalo – J.J.
Bertolotti
Cómo disminuir riesgos radiológicos innecesarios en TAC, Dr. Touzet,
SAR
Children’s virtual hospital – Children’s hospital of IOWA
(www.vh.org/Providers/TeachingFiles/TAP/Thoracopedia)
Tecnología de las imágenes II, Ing. G. Chumillo (apuntes de clase)
www.sabe.org.ar/imágenes.html