Tomografia axial computerizada

INDICE
1.−) Principio de funcionamiento.
2.−) Técnicas de medida.
A.−) Primera generación.
B.−) Segunda generación.
C.−) Tercera generación.
D.−) Cuarta generación.
E.−) Quinta generación.
F.−) Escanograma.
3.−) Métodos de adquisición de datos.
A.−) Definiciones.
B.−) Diagramas R−F.
4.−) Técnicas de reconstrucción de datos.
A.−) Método iterativo.
B.−) Proyección filtrada.
C.−) Transformada de Fourier.
La tomografía axial es un sistema por radiaciones cuyo objetivo es el de obtener imágenes diagnósticas
transversales al plano del paciente. (en dirección del haz de radiación ).
1.−) Principio de funcionamiento.
El procedimiento que produce imágenes de cortes axiales, consiste en tres pasos básicos; Medición, sobre la
forma de generar los datos de las múltiples muestras; adquisición de datos, o el modo en que los datos son
introducidos al sistema de reconstrucción; y reconstrucción de datos, en donde el sistema produce una imagen
en tonos de gris dependiendo de la densidad radiológica de cada punto de la matriz de muestra.
2.−) Técnicas de medida.
Las técnicas de medida están relacionadas en forma directa con el desarrollo a través del tiempo de un sistema
de emisión y detección diseñado como primera aplicación médica de la reconstrucción por proyecciones. Así,
estas se designan como generaciones, en donde la aparición de una nueva relega el uso de la anterior, y las
cuales se describen a continuación.
A.−) Primera.
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Solo un escáner fue producido bajo esta generación. Se utiliza una fuente simple de radiación, asociada a un
detector simple.
El detector recibe la información de densidad, la cual es almacenada tomando en cuenta la posición y el
ángulo de la fuente. A continuación se realiza una translación sobre el plano del corte, y se repite la medición.
El ciclo continúa hasta recorrer todo el plano. Una rotación de algunos grados es echa, tomando como
referencia el centro del paciente, y repitiendo todo el ciclo de nuevo. El tiempo alto de toma de muestras llevó
a la utilización de dos detectores paralelos, como sistema comercial.
B.−) Segunda.
Para esta generación se introduce un cambio en el número de detectores, lo que permite un incremento alto en
el ángulo de rotación, reduciendo el tiempo de toma de muestras a cerca de 10 segundos, comparado con las
varias horas del primero.
C.−) Tercera.
En esta generación se suprime el movimiento de translación, tomando las muestras con la rotación del tubo y
los detectores alrededor del paciente. El número de detectores agrupados en un arco sobre el circulo de
rotación pasó a ser de más de quinientos, comparados con los máximo cien de la generación anterior. Los
detectores cubren por completo la proyección del campo bajo medición, formando un abanico que permite la
supresión del movimiento translacional. La rotación se realiza sobre 3600 creando a partir de 1800 una
duplicidad en la información.
La primera variación del sistema consiste en eliminar esta duplicidad, generando un corrimiento transversal
sobre el centro de rotación tal que las muestras entre 00 y 1800, resultan intercaladas con las obtenidas entre
1800 y 3600. La última modificación introducida en el sistema es el alargamiento geométrico, cuya función es
la de acercar o alejar el conjunto del tubo y los detectores del campo de medición, permitiendo la utilización
máxima de los detectores en la toma de muestras, ya sea sobre un campo de medición de diámetro pequeño o
grande.
D.−) Cuarta.
La configuración básica de la cuarta generación, consiste en la utilización de un anillo completo de detectores,
− con solo activos los correspondientes al abanico de radiación −, de tal forma que el tubo de Rx es la única
parte del sistema que realiza la rotación.
Dos posibilidades ocurren entonces, una en la cual el anillo es de radio mayor al circulo de rotación del tubo,
y la otra en la posición contraria. En esta segunda opción, se hace necesaria la desviación del anillo respecto
del plano de corte, para evitar la superposición de detectores entre el haz de radiación y los detectores activos
o de recepción.
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E.−) Quinta.
Poco promovida en nuestro medio, está diseñada para estudios cardiacos dinámicos, llegando a producir hasta
diecisiete cortes por segundo. En este sistema, el movimiento mecánico de rotación del tubo se suprime,
reemplazándolo con un cañon acelerador de electrones y el tubo se reemplaza por anillos con igual orientación
que los detectores. El Haz de electrones generado por el cañon, se deflecta por magnetismo, enfocando un
punto en los anillos de emisión, que producen rayos X en dirección a los detectores opuestos en el círculo del
corte.
F.−) Escanograma.
Existe una modalidad de medición que aunque no produce imágenes axiales del volumen estudiado, se utiliza
para la ubicación del paciente, como para la selección de áreas de exploración. En este sistema la imagen
obtenida se asemeja a una radiografía normal, para lo cual el sistema de un tubo y detectores se mantiene en
una posición fija, mientras se avanza el soporte del paciente en la dirección perpendicular al haz de radiación.
3.−) Métodos de adquisición de datos.
A.−) Definiciones.
El corte sobre el que se realizan las muestras, es en realidad un volumen de algún espesor determinado, y un
área axial de la cual se quiere obtener una imagen. Este área se puede dividir en una matriz de pequeñas áreas
que determinan la cantidad de puntos a ser visualizados en la pantalla. Cada área y su correspondiente
espesor, forma la unidad de volumen de la muestra denominada Voxel. A mayor número de unidades de
volumen, mayor resolución en el plano de la muestra, pero mayor cantidad de datos son requeridos para su
reconstrucción. Puesto que la medición es en realidad la densidad promedio sobre el voxel, a mayor espesor
del mismo, menor la resolución de estructuras sobre el plano de la muestra.
Cada elemento de la imagen visualizada se denomina Pixel, y representa en forma de un tono de gris, la
densidad promedio del voxel asociado.
B.−) El diagrama R − ð.
Para obtener una reconstrucción correcta de la muestra , es necesario obtener suficientes medidas
independientes, en diferentes direcciones en el plano de la muestra, lo que genera una gran cantidad de datos
que deben ser codificados. Para esto es conveniente poder almacenar las mediciones en un plano que facilite
su manipulación y comprensión. Este plano es llamado R − ð, pues en el se colocan los valores del radio de
separación de la medida con respecto al centro de giro, contra el ángulo de giro sobre el que se encuentra el
haz de radiación.
El diagrama muestra la forma en que se llena el plano dependiendo del método de medición utilizado.
4.−) Técnicas de reconstrucción de datos.
Reconstrucción significa convertir un arreglo de medidas relativas a los elementos de volumen por columnas,
en un arreglo de características de atenuación relativas a cada voxel. Tres métodos son utilizados en los
sistemas comerciales, todos ellos iniciados después de la adquisición total de las muestras. Primero se deben
realizar un número de correcciones para eliminar efectos no deseados sobre la imagen, como el nivel de
umbral de los sistemas electrónicos, correcciones por radiación dispersa y geometría de la toma de
mediciones. Después de esto se calibran en forma individual los detectores basado en un coeficiente de
atenuación de un medio conocido y aplicando varias medidas con diferentes grosores del material.
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A.−) Método iterativo.
También llamado de reconstrucción algebraica, primero coloca la proyección del primer dato en una columna
de una memoria acumulativa. Segundo se coloca la diferencia con el siguiente dato en la dirección de este y se
lleva al acumulador. El método se repite para todos los ángulos de los que hay muestras, hasta llenar la matriz
completa de la imagen. Varias iteraciones pueden ser realizadas para obtener una mayor precisión del sistema,
aunque esto genera un tiempo de reconstrucción mayor.
C.−) Proyección filtrada.
Para obtener una reconstrucción rápida, se aplica un filtro que simplifica los cálculos permitiendo una
proyección de los datos en forma inversa a como estos fueron tomados (proyección hacia atrás ). Este filtro
puede aplicarse en forma directa a cada muestra mediante convolución, o se puede aplicar en frecuencia por
una simple multiplicación por la ganancia del filtro. Esto implica la transformación de las muestras por
Fourier, y su transformación inversa posterior al filtrado. El tipo de filtro utilizado es seleccionable por
software dependiendo de la estructura que se quiere resaltar.
C.−) Transformada de Fourier.
Para este método es necesario un sistema capaz de realizar en forma rápida la transformada bidimencional de
Fourier. Las diferentes medidas son transformadas al dominio de la frecuencia formando una imagen que
mantiene la dirección según el ángulo de la muestra. Los diferentes datos son interpolados para obtener una
matriz cartesiana, a la que se le aplica una transformación inversa de Fourier en dos dimensiones obteniendo
la imagen en el plano real. De esta forma se disminuyen los cálculos requeridos y se agiliza el proceso de
reconstrucción, dando una mayor definición de estructuras al utilizar la información completa en frecuencia.
Esquema comparativo.
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