BASES FÍSICAS DE LA TOMOGRAFÍA COMPUTADA

Descripción básica de las bases físicas de la tomografía computada. Además de una descripción de las principales partes de un tomógrafo.

1. BASES FÍSICAS DE LA
TOMOGRAFÍA COMPUTADA
Dra. Nadia Andrea Rojas Valenzuela
Becada I año Radiología
Universidad de Valparaíso

2. TOMOGRAFÍA COMPUTADA

3. RAYOS X
•TC utiliza Rayos X, que son los mismos
descubiertos por Wilhelm Roentgen en
1895.

4. RAYOS X
•Tubo de rayos x se encuentra estático espacialmente y la
radiación emitida atraviesa el cuerpo atenuándose en su
trayecto y generando determinada tonalidad de gris en la
placa radiográfica.

5. •Limitaciones de la
radiografía:
–Alta dispersión del haz
primario de Rx.
–Superposición de
estructuras.
– Pobre resolución, de bajo
Contraste.
– Ineficiente absorción de Rx.

6. JOHAN RADÓN
1917: “Toda estructura
interna de un objeto
puede determinarse si se
conoce el valor de las
integrales de todas las
infinitas proyecciones que
pueden pasar a través de
él”

7. ALLAN CORMARCK
•Entre 1957 y 1963 desarrolló un método
para calcular la distribución de la absorción
de la radiación en el cuerpo humano basado
en mediciones de la transmisión .

8. GODFREY HOUNSFIELD
•1972: logra la implementación práctica y exitosa de
la formación de imágenes bidimensionales de un
objeto utilizando la computadora, se le considera el
padre de la Tomografía Computada.

9. PRIMERA TOMOGRAFÍA COMPUTADA
El tubo de rayos x está arriba y abajo, estrechamente vinculado a éste, el detector (un único
detector). Entonces, desde el tubo de rayos x se emite radiación electromagnética que es
captada por el detector. Este haz de radiación tenía un tamaño de 3mm en el plano del corte y
de 13mm de ancho perpendicular al corte, es decir, a lo largo del eje del sujeto. Debido a la
angostura de este haz, de sólo 3mm, se le conoce como “Pencil Beam”.

10. IMAGEN DIGITAL
•
Una imagen Digital es una
representación
bidimensional de un
objeto a partir de una
matriz numérica, cuya
información se compone
de números binarios
•
En una imagen de
Tomografía Computada,
podemos distinguir esta
matriz numérica. Si nos
acercamos a la imagen y
nos enfocamos solamente
en una parte de ella, nos
damos cuenta que, en
realidad, la imagen está
formada por múltiples
celdillas

11. •
Por tanto, cada uno de estos cuadraditos o
celdillas, que son elementos de imagen,
llamados Píxeles, en realidad tienen un
volumen, una profundidad, cada uno de ellos, y
a este volumen se le denomina Voxel.
•
Actualmente los equipos de Tomografía
computada utilizan principalmente unas matrices
de 512 x 512, es decir 512 pixeles horizontales y
512 pixeles verticales lo que da una matriz mucho
más amplia (262144 puntos de imagen), y por lo
tanto, la imagen obtenida presenta mucho mayor
detalle y mayor nitidez

12. IMAGEN DIGITAL
Un “bit” viene de la contracción del inglés
“binary digit” (“dígito binario”). Una imagen
que tiene un bit por pixel, significa que cada
elemento de imagen, es decir, cada pixel de
esa imagen, va a poder elegir entre dos
valores: 0 ó 1
Como se trata de una imagen digital,
por lo tanto, estos distintos niveles
de gris se diferencian en pasos
discretos, es decir, en la imagen de la
Tomografía Computada no tenemos
un continuo de niveles de gris .

13. NIVELES DE GRIS
En una imagen digital, la fórmula para saber la cantidad de
valores a la que puede optar cada uno de sus elementos de
imagen es 2n. En general, en Tomografía Computada, se
trabaja con 12 bits por píxel, lo que nos permiten obtener
4096 niveles de gris. Es decir, cada píxel, en una imagen de
Tomografía Computa, que trabaja con 12 bit va a poder
optar a cualquiera de los 4096 niveles de gris posibles.

14. ATENUACIÓN
El principio básico de la tc consiste
en medir la distribución espacial
(es decir, su posición en el plano
xy) de una cantidad física que va a
ser examinada desde distintas
direcciones espaciales y computar
estos datos para representarlos en
la imagen final. Lo que se mide es
la atenuación de la intensidad de
radiación.

15. LEY EXPONENCIAL
Los datos conocidos son Io, Ix, e y d. Debemos buscar el coeficiente de
atenuación lineal del objeto a estudiar para conocer su ubicación exacta.

16. CÁLCULO DEL COEFICIENTE DE
ATENUACIÓN

17. ESCALA DE NÚMEROS DE TC

18. ESCALA DE NUMROS DE TC
•Los equipos trabajan con 12
bits por pixel, cada elemento
de imagen puede optar a
212 valores distintos  cada
pixel puede tomar
cualquiera de los 4096
niveles de gris disponibles

19. ANCHO DE VENTANA
•El ANCHO DE VENTANA
determina el rango N°s CT
que serán desplegados en la
imagen, determina el
contraste de la imagen.
Mientras mayor es el ancho
de la ventana menor es el
contraste, pues hay mayor
cantidades de grises.

20. NIVEL DE VENTANA
• Valor central de la escala de n°s CT dentro del ancho de
ventana asignado a la imagen. Se selecciona de acuerdo al
N°CT promedio de la estructura a estudiar. Determina el
ennegrecimiento de la imagen.

21. CONSIDERACIONES TÉCNICAS
En Tomografía Computada tenemos distintos Ejes espaciales que
van a representar cómo se adquiere la imagen con respecto al eje
del paciente. Clasificación de los tomógrafos:
•Respecto a la Geometría de Detección.
•Respecto a la Modalidad de barrido.
•Respecto al número de cortes adquiridos por rotación del tubo de
rx.

22. GEOMETRÍA DE DETECCIÓN
Estructura geométrica que le permite al TC obtener los datos de atenuación del haz
de fotones  organización del complejo tubo-detector.

23. MODALIDAD DE BARRIDO
•SECUENCIAL
•HELICOIDAL:
•Forma en que el tubo-detector gira alrededor del sujeto*
•Anillos deslizantes:
adquisición de la información
tenga la forma de una espira.

24. NÚMERO DE CORTES POR ROTACIÓN
Cantidad de imágenes que el tomógrafo puede obtener luego de una
rotación completa de 360º.
Arreglo de detectores: es posible
determinar
“Configuración de adquisición”.
Canales de data 0,5 x 16 / 1 x 16
Fila de detectores

25. CONFIGURACIÓN DE UN EQUIPO DE TC

26. GANTRY: GENERADOR DE ALTA TENSIÓN Y
TUBO DE RAYOS X

27. GANTRY: SISTEMA DE COLIMADORES
•Función: limita el haz
de fotones para
disminuir la dosis
recibida por el
paciente y eliminar
la radiación dispersa
que llegaría a los
detectores:
–Pre-paciente
–Post-paciente.

28. GANTRY: MATRIZ DE DETECTORES

29. GANTRY: SISTEMA DE ADQUISICIÓN
DE DATOS
•3 componentes
principales:
–Amplificador*
–Conversor
análogo-digital.
–Transmisor.

30. CONFIGURACIÓN DE UN EQUIPO DE
TC: CAMILLA.

31. CONFIGURACIÓN DE UN EQUIPO DE
TC: SISTEMA DE RECONSTRUCCIÓN DE IMAGEN

32. CONFIGURACIÓN DE UN EQUIPO DE
TC: SISTEMA DE RECONSTRUCCIÓN DE
IMAGEN: CONSOLA DEL OPERADOR.

33. VENTAJAS DEL TC MULTICORTE
–?????? Un mayor volumen anatómico
pudo ser adquirido con una
simple adquisición
–?????? Mejora considerablemente la
resolución isotrópica
–?????? Mejora la velocidad de
adquisición
–?????? Utiliza de mejor forma la
energía de los rayos x
–?????? Permitió reducir los espesores
de corte.
–?????? Generó la posibilidad de
realizar nuevos estudios como
angioCT

34. RADIACIÓN:EFECTO DE LAS
RADIACIONES IONIZANTES
•TC contribuye al 35% de la recepción de la
radiación de los pacientes.
•Efectos determinísticos (previsibles o no
estocásticos).
–Dependen de la dosis administrada
–Pueden producir daño celular por sobre la dosis
umbral
•Efectos estocásticos (imprevisibles o pro­
babilísticos).
–Independientes de la dosis
–Malformaciones o cáncer.
–Posibilidad baja, pero aumenta con las sucesivas
exposiciones a los rayos X.
•Riesgo de cáncer en población general al recibir
dosis única de 1 Sv aumenta un 10%
•Riesgo acumulativo
•Mayor riesgo de tu de mama, hueso, tiroides y
pulmón .

35. PROTOCOLOS
•TORAX
•LÍMITES DE EXAMINACIÓN:
•Superior: ápices pulmonares
•Inferior: Supra-renales.
• VENTANAS:
•Pulmonar:
•Ancho: 1600
• Nivel : -550
•Mediastínica:
•Ancho: 400.
• Nivel : 40.
• Contraste:
• Delay 35 seg.
•Alta Resolución: sin contraste.

36. PROTOCOLOS
•ABDOMEN
•LÍMITES DE EXAMINACIÓN:
•Superior: cúpulas diagfragmáticas.
•Inferior: Bifurcación de la Aorta –
•Ramas isquáticas
• VENTANAS:
•Partes blandas:
•Ancho: 1600
• Nivel: -550
•Sin contraste.
•Contraste:
• Fase Arterial: Delay 30 seg.
•Fase Portal: 1 min -10 seg.
•Pancreas 40 arterial – 70 portal.

37. PROTOCOLOS
•PELVIS
•LÍMITES DE EXAMINACIÓN:
•Superior: Bifurcación de la Aorta – Ramas
isquáticas
•Inferior: inferior a la sínfisis púbica.
• VENTANAS:
•Partes blandas:
•Ancho: 1600
• Nivel: -550
•Sin contraste.
•Contraste:
• Fase Arterial: Delay 30 seg.
•Fase Portal: 1 min -10 seg.

38. •GRACIAS