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.
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2009.Dec;36(12):2103-10.

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35, Issue 13, 1999.

REFERENCIAS

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N, Fabio M et al. Utilidad de la angiografía por
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anatómica de los pacientes pediátricos con
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[online]. sep./oct. 2007, vol.14, no.5 [citado 07 julio de 2009],
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[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.