TCMC: Desentrañando la tecnología de tomografía computarizada multicorte

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Desentrañando la tecnología de la tomografía
computarizada helicoidal multicorte (TCMC)
Premio: Cum Laude
Poster no.: S-0630
Congreso: SERAM 2014
Tipo del póster: Presentación Electrónica Educativa
Autores: A. Ovelar Ferrero, J. Esparza Estaún, S. Miquelez Alonso, A.
Rubio Arróniz, M. P. Lorente Valero, C. Sánchez Rodríguez;
Pamplona/ES
Palabras clave: , TC
DOI: 10.1594/seram2014/S-0630
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Objetivo docente
Tras la lectura de este trabajo, el lector será capaz de:
• Establecer la diferencia entre los datos isotrópicos y anisotrópicos.
• Definir cuál es la ventaja de los datos isotrópicos frente a los anisotrópicos.
• Definir la diferencia entre TC helicoidal simple y TCMC.
• Especificar cómo son los detectores de un equipo de TCMC.
• Definir qué determinan los canales de un equipo de TCMC.
• Definir quién determina el "grosor de corte adquirido" en un equipo de
TCMC.
• Establecer la diferencia entre "colimación de haz" y "colimación de corte"
• Explicar las desventajas de usar una "colimación de haz" fina.
• Definir qué es la "reconstrucción axial".
• Especificar qué parámetros podemos determinar nosotros en la
reconstrucción axial.
• Establecer la diferencia entre "grosor de corte adquirido" y "grosor de
corte reconstruido".
• Describir qué factores influyen en la calidad de nuestras imágenes de TC.
Revisión del tema
FUNDAMENTOS DE LA TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA (TC)
En primer lugar, vamos a defininir cuáles son los tres ejes del espacio, a los que
haremos referencia durante toda nuestra exposición:

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Fig. 1
Referencias: Complejo Hospitalario de Navarra B (Servicio de Radiología) -
Pamplona/ES
La imagen axial de TC está formada por un conjunto bidimensional de valores (píxeles)
cuantificados en una escala de grises.
Cada píxel de la imagen representa la atenuación media de un vóxel.
• Con un sólo haz de radiación NO es posible obtener dicha información, sino
que es preciso disponer de diversos haces que incidan sobre cada vóxel
desde distintos ángulos (proyecciones).

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Fig. 2
Pamplona/ES
El tamaño de la matriz es el campo de visión o Field Of View (FOV), que habitualmente
se expresa en centímetros.
El tamaño del píxel es igual al tamaño de la matriz (FOV) dividido por el número de
píxeles de la matriz:

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Fig. 3
Pamplona/ES

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Fig. 4
Pamplona/ES
• La matriz más habitual es de 512 x 512
Resolución espacial:
• Plano axial: definida por el tamaño del píxel.
• Eje longitudinal (Z): definida por el grosor de corte.
El tamaño del vóxel en el eje Z está determinado por el grosor de corte:

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Fig. 5
Pamplona/ES

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Fig. 6
Pamplona/ES
Cuando el grosor de corte es IGUAL al tamaño del píxel, los datos son ISOTRÓPICOS:

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Fig. 7
Pamplona/ES
Cuando el grosor de corte es MAYOR que tamaño del píxel, los datos son
ANISOTRÓPICOS:

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Fig. 8
Pamplona/ES

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Fig. 9
Pamplona/ES
Cuando los datos son anisotrópicos, la resolución espacial es peor en el eje Z que en
el plano axial, mientras que cuando son isotrópicos, la resolución espacial es similar
en el eje Z y en el plano axial:

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Fig. 10
Pamplona/ES
TC HELICOIDAL
La adquisición de datos es helicoidal porque la mesa se mueve A LA VEZ que el Gantry
gira alrededor del paciente para adquirir las diferentes proyecciones que se necesitan
para poder reconstruir luego la imagen.

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Fig. 11
Pamplona/ES
TC HELICOIDAL SIMPLE (MONOCORTE) VS TC MULTICORTE (TCMC)
• TC helicoidal simple: por cada giro de 360º del Gantry el equipo es capaz
de reconstruir un único corte axial.

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Fig. 12
Pamplona/ES
• TCMC: por cada giro de 360 del Gantry el equipo es capaz de reconstruir
múltiples cortes axiales.

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Fig. 13
Pamplona/ES
En los equipos de TCMC el detector está compuesto por varias filas de detectores en
el eje Z.
• El número de filas NO es necesariamente igual al número de cortes del
equipo.

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Fig. 14
Pamplona/ES
DISEÑO DE DETECTORES
• Detectores simétricos: todas las filas de detectores tienen la misma
anchura.

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Fig. 15
Pamplona/ES
El problema de los detectores simétricos es el "efecto sombra" producido por los
tabiques entre los detectores, que hace que los detectores periféricos sean menos
eficaces:

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Fig. 16
Pamplona/ES
• Para solventar el anterior problema, se crearon los detectores asimétricos,
en los que los detectores periféricos son cada vez más anchos, por lo que el
efecto sombra disminuye:

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Fig. 17
Pamplona/ES
Fig. 18

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Pamplona/ES
• Por último, están los detectores híbridos, que están formados por un
conjunto de filas de detectores centrales, todas de la misma anchura, y un
conjunto de filas periféricas a cada lado, más anchas que las anteriores,
pero todas ellas con la misma anchura.
Fig. 19
Pamplona/ES
LOS CANALES
Los canales son los que determinan el número de cortes que puede realizar un equipo
de TCMC:

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Fig. 20
Pamplona/ES
TC HELICOIDAL SIMPLE
El grosor de corte está determinado por la colimación de haz.

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Fig. 21
Pamplona/ES
El pitch es el movimiento de la mesa dividido por el grosor de corte o colimación de haz.

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Fig. 22
Pamplona/ES
Si realizamos una colimación fina:
• El grosor de corte será menor.
• La cobertura será menor.
• Las vueltas de la hélice serán más finas.

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Fig. 23
Pamplona/ES
TCMC: ADQUISICIÓN
En la TCMC, a diferencia de la TC helicoidal simple, el grosor de corte NO depende de
la colimación del haz sino de la configuración del detector que escojamos.
• Configuración del detector: número de canales que usamos por el
número de filas de detectores de las que recoge información cada uno de
los canales.

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Fig. 24
Pamplona/ES

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Fig. 25
Pamplona/ES
La ventaja de hacer un corte ("colimación de corte") fino es que aumenta la resolución
espacial en el eje Z.

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Fig. 30
Pamplona/ES
Las desventajas de usar una colimación de haz fina son:
• Aumenta la dosis de radiación: la penumbra es una extensión del
haz de radiación necesaria para asegurar una adecuada exposición de
los detectores más periféricos, pero que no contribuye directamente a
la formación de la imagen. La penumbra siempre es la misma (3 mm),
independientemente de la colimación de haz. Por lo tanto, con una
colimación de haz fina el porcentaje que representa la penumbra respecto
a la dosis total de radiación administrada es mayor y la dosis total de
radiación es también mayor.
• Aumenta el tiempo del estudio.

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Fig. 26
Pamplona/ES
La ventaja de muchos equipos de 64 cortes es que permiten hacer un corte fino con la
MISMA colimación de haz. Es decir, para hacer un corte fino NO es necesario emplear
una colimación de haz fina, con lo cual:
• Siempre que mantengamos constantes los parámetros de exposición (mAs
y pitch), la dosis de radiación NO aumenta porque el efecto de la penumbra
no varía.
• El tiempo del estudio tampoco aumenta :)

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Fig. 27: Al emplear una colimación de corte fina la dosis de radiación no aumenta,
siempre que mantengamos constantes los parámetros de exposición (mAs y pitch)
Pamplona/ES
• Es decir, en estos equipos de 64 cortes el principio ALARA permite la
adquisición de datos isotrópicos.
Hay algún equipo de 64 cortes que utiliza una tecnología diferente, que se detalla en
la siguiente imagen.
• En este equipo, a diferencia del de otras casas comerciales, sí hay que
emplear una colimación de haz más fina para realizar cortes finos.

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Fig. 28
Pamplona/ES
En cada estudio podemos especificar la configuración del detector que deseemos.
• En los equipos en los que hay que emplear una colimación de haz fina
para realizar cortes finos, esto debe estar justificado por un requerimiento
de una mayor resolución espacial en el eje Z, ya que emplear esta
colimación fina aumenta la dosis de radiación al paciente.

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Fig. 30
Pamplona/ES
TCMC: RECONSTRUCCIÓN
Datos en bruto: es lo que adquiere el aparato. Estos datos NO los vemos nunca. A partir
de estos datos el equipo reconstruye las imágenes axiales por medio de un proceso que
se conoce como "reconstrucción axial".
• Las propiedades espaciales de los datos en bruto están determinadas por la
adquisición y NO se pueden modificar después.
Reconstrucción axial: el proceso mediante el cual el equipo reconstruye imágenes
axiales, que son las que nosotros VEMOS, a partir de los datos en bruto.
• Las imágenes axiales ÚNICAMENTE se pueden reconstruir a partir de los
datos en bruto.

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Fig. 31
Pamplona/ES
En cada reconstrucción axial podemos especificar:
• Grosor de corte
• Intervalo de reconstrucción
• Campo de visión (FOV): cuanto menor sea, a igualdad de la matriz, tanto
mayor será la resolución espacial en el plano axial.
• Algoritmo de reconstrucción (kernel)
El grosor de corte mínimo que podemos reconstruir estará determinado por la
adquisición que hayamos realizado.
• Podemos reconstruir cortes con un grosor mayor pero NUNCA podremos
reconstruir cortes axiales con un grosor menor que el grosor de corte de la
adquisición.

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Fig. 29
Pamplona/ES
Habitualmente, se realizan dos reconstrucciones axiales:
• Cortes gruesos (3- 5 mm): para la visión AXIAL de las imágenes.
• Cortes finos (menor o igual a 1 mm, preferiblemente solapados): el objetivo
de estos cortes NO es la visión axial de las imágenes sino poder realizar
con ellos un reformateo multiplanar y volumétrico de alta calidad (ver las
imágenes en otros planos del espacio o en 3D).

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Fig. 32
Pamplona/ES
Intervalo de reconstrucción (IR): los cortes se pueden reconstruir contiguos (IR =
grosor de corte) o solapados (IR < grosor de corte).

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Fig. 33
Pamplona/ES
• El solapamiento no aumenta la resolución espacial pero sí aumenta la
sensibilidad (la puntería).
• Es especialmente importante para realizar el reformateo multiplanar y 3D,
por lo que se aconseja solapar los cortes finos, en torno a un 50%.

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Fig. 34
Pamplona/ES
Algoritmo de reconstrucción: es importante emplear el algoritmo de reconstrucción
más adecuado para cada estructura y región anatómica.
• Por ejemplo, para ver con una resolución espacial adecuada las estructuras
óseas hay que emplear un algoritmo de hueso, porque nos proporcionará
imágenes con mayor resolución espacial (también son imágenes con
mayor ruido, por lo que no son adecuadas para el estudio de las partes
blandas).
• IMPORTANTE: NO es lo mismo la ventana que el algoritmo de
reconstrucción. Para poder ver adecuadamente las estructuras óseas hay
que emplear un algoritmo de hueso, además de una ventana de hueso, que
son cosas diferentes. La ventana la podemos modificar en las estaciones de
trabajo, mientras que el algoritmo NO se puede modificar una vez hecha la
reconstrucción.

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Fig. 35
Pamplona/ES
Aunque resulte paradójico, para realizar un reformateo Volume Rendering del hueso,
debemos emplear un algoritmo de reconstrucción de partes blandas:

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Fig. 36
Pamplona/ES
Images for this section:

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Fig. 27: Al emplear una colimación de corte fina la dosis de radiación no aumenta,
siempre que mantengamos constantes los parámetros de exposición (mAs y pitch)

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Conclusiones
Conocer los fundamentos de la TCMC, en general, y las especificaciones técnicas
de nuestro equipo, en particular, es de gran utilidad a la hora de planificar los estudios
de TCMC:
- Planificar el MODO DE ADQUISICIÓN más adecuado en cada caso que, a su vez,
dependerá:
• De las especificaciones técnicas de nuestro equipo.
• De la zona anatómica que queramos estudiar.
- Realizar RECONSTRUCCIONES AXIALES de buena calidad que, a su vez,
dependerán:
• De la adquisición que hayamos realizado.
• Del objetivo de la misma: visión axial de las imágenes vs reformateo
multiplanar/ volumétrico de las mismas
• De la zona anatómica de interés.
Bibliografía
• Atlas de Tecnología de la Tomografía Computarizada Helicoidal Multicorte.
Teoría y Aplicaciones. COVIDIEN.
• Physics & Technology of Multi-slice CT. James Weston. ImPACT. http://
www.impactscan.org
• MDCT Physics. The Basics. Technology, Image Quality and Radiation Dose.
Mahadevappa Mahesh. Editorial: Lippincott Williams & Wilkins.
• Rydberg J, Buckwalter KA, Caldemeyer KS, Phillips MD, Conces DJ
Jr, Aisen AM et al. Multisection CT: scanning techniques and clinical
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• Mahesh M. Search for isotropic resolution in CT from conventional through
multiple-row detector. Radiographics.2002; 22(4):949-62.
• Dalrymple NC,Prasad SR,Freckleton MW,Chintapalli KN. Introduction
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• Dalrymple NC,Prasad SR,El-Merhi FM,Chintapalli KN. Price of isotropy in
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