Tomografía Axial Computada
- 1. Hardware aplicado a la salud: tomografías.
- 2. ¿Que es un tomógrafo? En 1971 la empresa discográfica EMI anunció el desarrollo del scanner, máquina que unía el cálculo electrónico a las técnicas de rayos X, constituyendo el mayor avance en radiodiagnóstico desde el descubrimiento de los rayos X. Su creador fue el Doctor Godfrey Hounsfield. Hasta este momento la técnica de rayos X permitía la visualización en dos dimensiones, con el problema de que unas imágenes se superponían a otras, por lo que se perdía gran parte de la información. El tomógrafo axial computado de rayos X, nombre completo del aparato, permite observar cortes del cuerpo humano transversales a su eje principal con una resolución de hasta 1 mm, con lo cual hay muy pocas estructuras que quedan fuera de observación utilizando esta técnica. Desde el primer tomógrafo hasta la fecha, la evolución tecnológica de estos equipos ha sido permanente, al punto de haberse convertido en la actualidad en una herramienta diagnóstica de uso tan cotidiano como los equipos de rayos X convencionales.
- 3. Funcionamiento básico de un tomógrafo Básicamente, el tomógrafo está compuesto por un tubo generador de rayos X y un detector de radiaciones que mide la intensidad del estrecho haz emitido por el tubo de rayos X, luego que atraviesa el objeto en estudio. Conocida la intensidad emitida y la recibida, se puede calcular la atenuación o porción de energía absorbida, que será proporcional a la densidad atravesada. Dividiendo el plano a estudiar en una serie de celdas de igual altura que el haz y el resto de las dimensiones elegidas de forma adecuada para completar el plano, la atenuación del haz será la suma de la atenuación de cada celda. Si se consigue calcular la atenuación de cada celda se podrá conocer su densidad y, por tanto, reconstruir un mapa del plano de estudio, asignando a cada densidad un gris de una escala de negro a blanco.
- 4. Principio de Hounsfield El coeficiente de atenuación lineal expresa la atenuación que sufre un haz de rayos X al atravesar una determinada longitud de una sustancia dada. Este coeficiente es específico de cada sustancia o materia. El problema de la formación de la imagen en tomografía se resume a determinar cuanto es atenuado un haz de rayos X cuando el mismo atraviesa una sección determinada, y a representar esta información en forma de imagen. Para un rayo X mono energético (compuesto por una sola longitud de onda) que atraviesa un trozo uniforme de material, la atenuación que sufre se expresa de la siguiente manera: OUT = IN . e -m.L ó ln ( IIN / IOUT ) = m . L OUT: Intensidad del rayo X luego de atravesar el material. IN: Intensidad del rayo X incidente. m: Coeficiente de atenuación lineal del material. L: distancia recorrida por el rayo en el material.
- 5. Si, como ocurre en el cuerpo humano, el haz de rayos X pasa a través de materiales de distintos coeficientes de atenuación, podemos considerar al cuerpo como compuesto por un gran número de elementos de igual tamaño, de largo w, cada uno de los cuales posee un coeficiente de absorción constante. Estos coeficientes de atenuación están indicados como m1, m2, ..., mn. Entonces, la ecuación queda: ln ( IN / OUT ) = m1 . w + m2 . w + m3 . w + ... + mn . w Sacando w como factor común y pasándolo al lado izquierdo queda: ln/w ( IN / OUT ) = m1 + m2 + m3 + ... + mn Esta fórmula muestra que el logaritmo natural de la atenuación total lo largo de un rayo particular, es proporcional a la suma de los coeficientes de atenuación de todos los elementos que el rayo atraviesa. Para determinar la atenuación de cada elemento, debe obtenerse un gran número de mediciones desde distintas direcciones, lo cual genera un sistema de ecuaciones múltiples, que una vez resuelto dará el resultado esperado.
- 6. Presentación de la imagen. Números CT. El resultado final de la reconstrucción por la computadora es una matriz de números, la cual no es conveniente para su visualización en pantalla, de modo que un procesador se encarga de asignar a cada número o rango de números, un tono gris para formar en definitiva la imagen en pantalla. Los valores numéricos de la imagen de tomografía computada están relacionados con los coeficientes de atenuación debido a que la disminución que sufre el haz de rayos X al atravesar un objeto depende de los coeficientes de atenuación lineales locales del objeto. Debido a esto, se han definido distintas escalas arbitrarias de valores CT. La gran mayoría asigna como valor cero de la escala al agua. EJEMPLOS DE NUMEROS CT Hueso Compacto1000 800 600 400 200 Sangre coagulada: 56-76 Sustancia cerebral gris: 36-46 Sustancia cerebral blanca: 22-32 Sangre: 12 agua: 0 Grasa: -1000 -200 -400 -600 -800 Aire-1000
- 7. Equipo Informático La computadora es un módulo que está compuesto en general por tres unidades, cuyas funciones están claramente diferenciadas. Éstas son: Unidad de control del sistema (CPU). Unidad de reconstrucción rápida (FRU). Unidad de almacenamiento de datos e imágenes. El control del sistema o CPU tiene a su cargo el funcionamiento total del equipo. Su configuración es similar a la de cualquier sistema microprocesador con su software y hardware asociados. La unidad de reconstrucción rápida o FRU es la encargada de realizar los procedimientos necesarios para la reconstrucción de la imagen a partir de los datos recolectados por el sistema de detección. El sistema de almacenamiento de datos e imágenes está generalmente compuesto por uno o más discos magnéticos donde se realiza el almacenamiento no sólo de las imágenes reconstruidas y de los datos primarios, sino también del software de aplicación del tomógrafo. AMD Phenom 9850, 8GB de RAM, 4 tarjetas GeForce 9800GX2, disco duro de 750GB
- 8. Consola La consola es el módulo donde se encuentra el teclado para controlar la operación del equipo, el monitor de TV (donde el operador observa las imágenes) y, en algunos casos, la unidad de Display encargada de la conversión de la imagen digital almacenada en el disco magnético de la computadoras en una señal de vídeo capaz de ser visualizada en el monitor de TV. En los tomógrafos computados, la unidad de Display está incorporada en la computadora, en lugar de formar parte de la consola.
- 9. Fotografías