Sistema informatico en radiologia

SISTEMA INFORMATICO
EN RADIOLOGIA
UNIVERSIDAD ANDRES BELLO
Facultad de Medicina
Escuela de Tecnología Médica
Docente: Oscar Estay Torreblanca
Ingeniero en Computación e Informática
Jefe Sub-Unidad Informática en
Imagenología
Hospital Guillermo Grant Benavente
Contacto: oscarestay@gmail.com
Fecha: 23.08.2023
TECNOLOGIA MEDICA
2023

EVOLUCION DE LAS IMÁGENES EN
PRO DEL DIAGNÓSTICO
“El cambio es la única cosa inmutable”
Arthur Schopenhauer

EVOLUCION DE LAS IMÁGENES EN PRO DEL DIAGNÓSTICO
TUBO DE RX: En la figura se ve un tubo de RX sacado de la estructura que lo
envuelve. Los tubos actuales son de cátodo incandescente y con vacío
elevado que permite que los electrones no interaccionen con moléculas de
gas y pierdan energía. El ánodo giratorio permite que no se produzcan
problemas de refrigeración.

INTENSIFICADOR DE IMAGEN O LUMINOSIDAD: soluciona el problema de la
baja percepción de detalles de la imagen radioscópica convencional. La
imagen de radiación es transformada en imagen luminosa con intensidad
de brillo mayor. El resultado es una imagen de gran luminosidad, más
pequeña que la original y que puede verse en un monitor a través de un
circuito cerrado de televisión

LA PELICULA RADIOGRÁFICA. La radiografía es una representación fotográfica
sobre una emulsión, de las variaciones de intensidad de un haz de RX después
de atravesar estructuras de diferentes densidades y espesores. Las técnicas de
procesado de la película radiográfica han ido evolucionando hasta llegar a la
procesadora automática luz-día .

UNIDADES RADIOLÓGICAS TELEMANDADAS: tienen sistemas de radioscopia
televisada y mandos a distancia para dirigir los movimientos de la mesa. El
seriador de películas permite obtener varias imágenes en un mismo chasis

1945: INVENCIÓN DE LA COMPUTADORA Los grandes avances en el
diagnóstico médico mediante la imagen radiológica no hubiese sido posible
sin la invención de la computadora y el desarrollo paralelo de la informática
Desde que empezó a utilizarse los computadores para obtener una imagen
digital (tomografía computarizada), los avances tecnológicos en la
radiología digital han sido muy importantes en los diferentes campos de
obtención y representación de imágenes, almacenamiento y más
recientemente en la transmisión a distancia
La primera computadora programable
llamada "Eniac" pesaba más de 30.000
kilogramos y tenía mas de 6.000
interruptores. Aún así, ese monstruo
era más “tonto” que nuestras
calculadoras de bolsillo

1972: TOMOGRAFIA AXIAL COMPUTARIZADA.
Después del descubrimiento de los RX por Roentgen, la Tomografía
Computarizada (TC)) ha sido la invención más importante en el diagnóstico
por la imagen . Las primeras aplicaciones clínicas se realizaron en 1972.
En 1979, Hounsfield y Cormack (físico norteamericano que también
contribuyó a su descubrimiento), recibieron el Premio Nobel de Medicina.
La TC permite ver cortes axiales del cuerpo humano a partir de muchas
determinaciones de absorción de los fotones de los RX. En 1978 se instaló
el primer TC en España y fue en el Hospital de Sant Pau de Barcelona.

1976-201…: EVOLUCIÓN DE LA TOMOGRAFÍA AXIAL COMPUTARIZADA (CT)
Desde que en 1970 se diseñó el primer equipo de TC hasta la actualidad,
han ido sucediéndose diferentes generaciones que han mejorado la rapidez
y la calidad de la imagen, modificándose especialmente la rotación del tubo
de RX y la localización y número de detectores. La mayor innovación ha
sido el TC helicoidal multicorte ((2001-02), que permite cortes muy finos.
El diseño de los detectores ha sido, no obstante,el avance más significativo.
Los avances realizados con la TC multicorte y la continua puesta al dia de
los software han permitido ampliar sus aplicaciones: estudios de perfusión
cerebral, análisis vascular avanzado, colonoscopia virtual , visualización en
3D, etc.

1942-2010…: APLICACIÓN DE LOS ULTRASONIDOS
Los ultrasonidos (US) se basan en la detección y
representación de los ecos reflejados (energía
acústica) en las distintas interfases del cuerpo.
Aunque la primera aplicación en medicina se debe a
Dussik (1942), ya habían sido aplicados en la
industria naval durante la Segunda Guerra Mundial
(sónar). Kossoff (1972) consiguió mejorar la calidad
de la imagen, desarrollando la técnica de escala de
grises. La incorporación de los ordenadores permitió
incorporar las ventajas de la digitalización en los US.
El transductor o sonda es el que produce los US y
funciona como emisor y receptor. Transforma las
cargas eléctricas aplicadas en vibraciones. Según su
frecuencia y forma de emisión del US existen varios.
Hoy dia, todos son electrónicos y multifrecuencia.
Una de las últimas innovaciones es el transductor
matrix volumétrico.

1976-2010… : RESONANCIA MAGNÉTICA (RM)
El principio de la Resonancia magnética nuclear (RMN), denominación inicial, se
publicó en 1946. Bloch y Purcell demostraron que algunos núcleos bajo la acción
de un campo magnético intenso podían absorber energía de ondas de
radiofrecuencia y a su vez emitir señales de radiofrecuencia que pueden ser
captadas por una antena. En 1976 se obtuvo la primera imagen de un animal
vivo. A partir de entonces, el desarrollo en el campo de la radiología ha sido muy
importante.
• No utiliza radiaciones ionizantes
• Ni el aire ni el hueso son obstáculos
• Más cara que la TC y los US
• Técnicamente más avanzada y difícil de interpretar

RADIOLOGÍA DIGITAL:
La Radiografía computarizada (CR) y la radiografía
digital directa (DR) triunfan hoy dia sobre la
radiografía convencional. Son ya tecnologías
maduras que se han ganado su aceptación clínica.
Durante los últimos 30 años muchos sistemas de
placas radiográficas han sido sustituidos por
unidades digitales. Los dos principales sistemas
de detectores usados en la radiología digital son
las pantallas fosforecentes fotoestimulables en la
CR y el panel plano (fat -planel) en estado sólido
en la DR. La DR incluye detectores de conversión
indirecta y otros de conversión directa. La DR
proporciona imágenes en un tiempo mínimo y de
mucha mejor calidad que los sistemas
convencionales y la CR. Significa también un
ahorro económico anual.

SISTEMAS DE COMUNICACIÓN Y ARCHIVOS DE IMÁGENES:
El año 2009 se concedió el Premio Nobel de Física a Charles Kao, Willian Boyle y
George Smith por sus aplicaciones prácticas en optoelectrónica. La aplicación
informática en sanidad nos permite trabajar en interacción con los tres sistemas:
el HIS (sistema informático del hospital), el RIS (sistema informático de
radiología) y el PACS (sistema de archivo y comunicación de imágenes). La
misión primordial del PACS es que el conjunto de exploraciones de un paciente y
sus informes, incluyendo las anteriores, estén a disposición del médico. Las
estaciones de trabajo permiten un acceso rápido a las imágenes radiológicas,
realizar los informes radiológicos y utilizar las herramientas de diagnóstico
necesarias.

FUSIÓN DE IMAGEN MÉDICA:
Las técnicas actuales de fusión permiten un análisis e integración de
imágenes obtenidas por diferentes equipos de radiología y medicina
nuclear: CT, MR, SPECT (tomografía computarizada por emisión de fotón
único), PET (tomografía por emisión de positrones), dando lugar a una
imagen única que facilita la interpretación.

Conclusiones:
• Los grandes avances en el diagnóstico médico mediante la
imagen radiológica no habrían sido posible sin la invención de la
computadora y el desarrollo paralelo de la informática.
• Después del descubrimiento de los RX por Roentgen, la TC ha
sido la invención más importante en el diagnóstico por la imagen.
• Los avances tecnológicos en la radiología digital permiten la
obtención y representación de imágenes, almacenamiento y
transmisión a distancia.

COMPONENTES DE UNA IMAGEN DIGITAL

IMAGEN DIGITAL
La imagen digital es la representación bidimensional de una imagen
empleando bits, unidad mínima de información compuesta por dígitos
binarios (1 y 0), que se emplea a instancias de la informática y cualquier
dispositivo de tipo digital.
Mapa de Bits:
Bit acrónimo de Binary digit. (dígit o binario).
Un bit es un dígito del sistema de numeración binario, que utiliza dos
dígitos 0 y 1. Se puede imaginar un bit, como una bombilla que puede
estar en uno de los siguientes dos estados: Encendida o Apagada. Una
imagen rasterizada, (mapa de bits) estructura de datos que representa
una rejilla rectangular de pixeles o puntos de color, denominada raster,
que se puede visualizar en un monitor de ordenador, papel u otro
dispositivo de representación. A las imágenes rasterizadas se las
caracteriza por su altura y anchura (en pixels) y por su profundidad de
color (en bits por pixel), que determina, la calidad del color de la imagen.

DIFERENCIA ENTRE BIT Y BYTE

- Pixel:
Es el elemento más básico de una imagen digital. Si alguna vez has acercado una
imagen lo suficiente para ver cuadritos de colores uniformes ya has visto un pixel.
Espacialmente, una imagen es separada en pixeles con valores discretos (es decir:
números enteros). El proceso de asociación de pixeles con valores discretos define
la máxima resolución de contraste.

- Tamaño de un pixel:
El tamaño de un pixel está directamente relacionado con la cantidad
de resolución espacial o detalle en la imagen. Por ejemplo, entre
menor tamaño del pixel, mayor es el detalle. El tamaño del pixel
puede cambiar con una variación en el tamaño de la matriz o el
campo de visión.

- Profundidad del pixel:
Cada pixel tiene bits de información. Si un pixel tiene una profundidad de
8, la cantidad de tonos de gris que puede producir es de 2 elevada a la
profundidad (8). Es decir, puede producir 256 tonos de grises (cada uno
de los pixeles). Cada pixel puede mostrar entre 1 (20) y 65536 (216). La
cantidad de grises va a ser el factor más importante en la determinación
de la resolución de contraste de una imagen.

- Matriz:
Es un arreglo de cuadrado de números ubicados en columnas verticales y
horizontales. Estos números, corresponden cada valor discreto de cada pixel.
Cada caja dentro de la matriz, corresponde a una localización específica en la
imagen y a un área específica del paciente en estudio.
Una imagen es digitalizada tanto en posición (localización espacial) e
intensidad (nivel de gris). La matriz habitual para una imagen de radiología es
de 512x512 y hasta 1024x1024. Puede ser tan grande como 2500x2500. Por
ejemplo, en radiología computarizada (utilizando películas de fósforo) si
tienes un chasis de 10x12 y otro de 14x17 y ambos tienen una matriz de
512x512 entonces el chasis de 10x12 va a tener pixeles más pequeños.

- Campo de visión (FOV):
El término en radiología, es un sinónimo a “campo de Rayos x”. En
otras palabras, es la cantidad de paciente incluida en una imagen.
Entre más grande el campo de visión más grande el área del que se
obtiene la imagen. El campo de visión no afecta el tamaño de la
matriz, sin embargo, cambios en la matriz si afectan si afectarán el
tamaño del pixel.
Esto se debe a que, si aumentamos la matriz de 512x512 a
1024x1024, el FOV se mantendrá intacto, pero, claramente el
tamaño del pixel se verá reducido para encajar con la nueva matriz.

En las imágenes que se ven en las tres primeras columnas podemos observar el aspecto que tendría una
fotografía si la representamos en una matriz y a cada pixel le atribuimos uno de los dos colores: blanco o
negro. Observe en las imágenes de abajo cómo a mayor número de celdillas o pixeles obtenemos una
imagen más parecida a la fotografía real (resolución espacial). En resumen, a mayor matriz mayor
resolución espacial. Fíjese en las dos columnas de la derecha. Si queremos ver un detalle de la imagen, lo
veremos de mucha mayor calidad si cambiamos el FOV que si hacemos un zoom. Esto es fácil de
comprender: usamos más pixeles para el mismo campo de visión si cambiamos el FOV.

CARACTERÍSTICAS DE LA CALIDAD DE IMAGEN EN RADIOLOGÍA
Brillo:
El brillo en una imagen médica digital, hace referencia a la
apariencia de la misma en el monitor del computador de
visualización. La cantidad de luz transmitida por el monitor así
como la luz reflejada por el propio monitor puede afectar la
apariencia de la imagen. Dependiendo de la tecnología del
monitor, es posible que de alguna u otra forma, la cantidad de
luz en la sala de diagnóstico provoque diferentes efectos visuales
que afecten directamente la imagen. Cuando se visualiza una
imagen en cualquier monitor, el tecnólogo puede ajustar el brillo
utilizando una herramienta que se llama nivel de ventana
(término que será profundizado después). Cambiar el nivel de
ventana hace una imagen más clara o más oscura.

CARACTERÍSTICAS DE LA CALIDAD DE IMAGEN EN RADIOLOGÍA (2)
Resolución de contraste:
Este término se refiere a la capacidad de un sistema digital de
mostrar sutiles cambios en la escala de grises. Una resolución de
contraste alta quiere decir que las diferencias entre densidades
adyacentes van a ser aumentadas, esto quiere decir que se
mostrarán más niveles de grises resultando en la habilidad de
diferenciar pequeños cambios en densidades. Como mencioné en
un artículo pasado, la cantidad de grises está directamente
relacionada a la profundidad del pixel.

Consideración Importante:
En Imagenología digital, podemos usar alto kilovoltaje y bajo
miliamperaje/segundo bajando la dosis recibida por el paciente
afectando un poco el contraste de la imagen, es decir,
conservando una resolución de contraste adecuada. La resolución
de contraste en Imagenología digital depende de la cantidad de
dispersión. Entonces, si tenemos mucha señal de dispersión por
utilizar un kilovoltaje muy alto y poca radiación, podemos llegar a
perder resolución de contraste porque puede volverse hasta casi
imposible diferenciar datos reales del ruido generado por la
dispersión. Por esto, podemos usar esta técnica con ciertos
cuidados como por ejemplo limitar los colimadores a las
estructuras a radiografiar para evitar así dispersión innecesaria.

Resolución Espacial:
La habilidad de un sistema de imágenes de demostrar pequeños detalles
de un objeto es conocida como resolución espacial. Así como el tamaño
del cristal o el grosor de una capa de fósforo determinan la resolución en
radiología convencional, el tamaño del pixel la determina en Imagenología
digital. En radiología convencional, la resolución de una imagen está
limitada a 10 pares de líneas por milímetro (lp/mm). En receptores
digitales, la resolución va aproximadamente de 2.5 lp/mm hasta 10
lp/mm como en el caso de películas de fósforo fotoestimulable. Esto
claramente quiere decir que hay menos detalle en radiología digital que
en radiología convencional. Pero esto no quiere decir que la imagen
digital sea peor que la convencional. En Imagenología digital existe el
término rango dinámico. Este se refiere a la habilidad de responder a
niveles de exposición variantes. Esto permite ver muchas más densidades
de tejido en una imágenes digital, dando así la apariencia de más detalle.

RESOLUCION DE UNA IMAGEN
Se refiere a la cantidad de filas y columnas de pixeles que tenga de alto y
ancho un archivo digital. Es una medida de longitud o definición de una
imagen, que no es lo mismo que la calidad de la imagen.
A MAYOR NÚMERO DE PUNTOS O PÍXELES POR PULGADA, ESTOS SERÁN
MÁS PEQUEÑOS Y LA IMAGEN TENDRÁ MAYOR RESOLUCIÓN O DEFINICIÓN
¿ Resolución lo mismo que calidad de la imagen ?
Mucha gente confunde la resolución con calidad de una imagen digital. La
resolución es una medida de definición o nitidez de la imagen, que a
medida que sea más alta, más definida se ve. La calidad, por otro lado,
es la combinación de la resolución y el tamaño de la imagen. Si la
resolución es alta y el tamaño de la imagen es grande, por lo tanto, la
calidad de la imagen también lo hará.

RESOLUCION DE UNA IMAGEN
Pixeles que hay en un área. Mejor resolución en sensores con más
pixeles por pl/mm

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