Radiología y Tomografía Diagnóstico por Imágenes Las ramas del diagnóstico por imágenes más...

Radiología y Tomografía Diagnóstico por Imágenes

Las ramas del diagnóstico por imágenes más importantes y de mayor difusión son:

• Radiología• Tomografía computada• Ultrasonografía• Gammagrafía• Ecografía • Resonancia Magnética Nuclear (RMN)


Los diferentes métodos empleados para obtener una imagen tienen las mismas etapas.

• Adquisición de datos• Procesamiento de la información (computación)• Proyección televisiva• Registro de la información: Fotografía, placa,

archivo o cualquier otro tipo de impresión. • Interpretación e informe médico.


La principal diferencia que existe entre los métodos radica en la etapa de adquisición de datos.

Esta etapa esta condicionada por el principio físico que rige cada método de DETECCIÓN Y TRANSDUCCIÓN de la señal estudiada.

RADIOLOGÍA

La naturaleza de los rayos X fue descubierta en 1895 por Wilheim Conrad Roentgen. En esa época observa, trabajando con los denominados “tubos de Hittorf-Crookes” una nueva radiación capaz de atravesar el papel, la tela, la madera, etc. La denomina Radiación X y el 22 de diciembre del mismo año obtiene la primera radiografía de la mano de su esposa.

Rayos X: Características Los rayos X son radiaciones electromagnéticas similares a la luz, pero de menor longitud de onda. Ubicándolos dentro del espectro de frecuencias estos ocupan un lugar entre los rayos ultravioletas y los gamma. (Ver Fig. Nº 1)

Dentro de la banda que corresponde a los rayos X es posible diferenciar dos tipos:• Los Rayos X duros• Los rayos X blandos

• Los rayos X duros son más penetrantes, de frecuencia más alta y dan una mejor imagen radiológica.

• Los blandos con las propiedades inversas dan en la película radiográfica una imagen de menor nitidez pero resultan menos perjudiciales para el organismo.

• Los rayos X se propagan en línea recta y carecen de carga eléctrica. por lo que no se desvían en un campo electromagnético. Tienen la propiedad de impresionar las placas radiográficas, hecho fundamental para la obtención de la imagen radiológica. No se reflejan e interaccionan con la materia en forma similar a los rayos gamma de los que se diferencia por su origen y longitud.

Propiedades fundamentales de las radiaciones.

El que puedan usarse en la clínica se debe a las propiedades siguientes, que dan origen a sectores diversos de métodos o procedimientos:

1. Penetran los cuerpos opacos y aun los atraviesan.2. Reducen (ionizan) las sales de plata de películas fotográficas.3. Hacen fluorescentes ciertas sales untadas en pantallas tales como el

tungsteno de calcio, el platino cianuro de bario, y algunas tierras raras.4. Al penetrar la materia, chocan contra los electrones de los compuestos,

por lo tanto los desplazan, los ionizan, producen disturbios electromagnéticos.

5. Lo anterior a suficiente intensidad y tiempo, detiene el crecimiento celular en los tejidos y eventualmente mata a la célula.

Producción de rayos X. Descripción del tubo productor

Existe una gran variedad de equipos de rayos X, aunque el elemento central es en todos los casos el Tubo de rayos X.

El prototipo fue el tubo de COOLIDGE, ideado por el investigador homónimo en 1913.

TUBO de COOLIDGEEl tubo de COOLIDGE funciona sobre la base de tres observaciones experimentales

• EDISON - Demostró que un metal en incandescencia es capaz de emitir electrones y que la emisión puede ser controlada por la regulación de la temperatura del metal.

• DE FOREST - Observó que provocando una diferencia de potencial entre el metal emisor (electrodo negativo o cátodo) y otro electrodo (positivo o ánodo), los electrones emitidos eran atraídos por el ánodo con una velocidad proporcional a la diferencia de potencial establecida entre ambos electrodos.

• ROENTGEN - La observación del mismo se explica sabiendo que los electrones acelerados devuelven su energía al llegar al ánodo en forma de radiación.

TUBO de COOLIDGEEl tubo de Coolidge es de muy bajo rendimiento, ya que menos del 1% de la energía de los electrones emitidos por el cátodo se convierten en rayos X, mientras que el 99 % restante se pierde como calor.

Los electrodos están colocados en el interior de una ampolla de vidrio tipo Pirex muy resistente al calor dentro de la cual se ha hecho un alto vacío.

Una fuente de potencial proporciona entre ambos electrodos una diferencia de potencial de varios miles de voltios.

El cátodo también llamado filamento está construido con un material cuyo punto de fusión se encuentra por encima de los 3350 ºC (tungsteno o wolframio). El filamento está conectado a una fuente calefactora para obtener por efecto Edison electrones libres.

• Los electrones emitidos forman una nube alrededor del filamento emisor y son acelerados hacia el ánodo por la aplicación de una diferencia de potencial de 50.000 150.000 voltios. Como ya dijimos la interacción de los electrones con el material anódico origina los rayos X.

Rayos X generales y característicos

RAYOS X GENERALESLa mayor parte de los rayos X emergentes del tubo tiene su origen en el frenamiento que sufren los electrones en el campo electromagnético nuclear de los átomos del ánodo. Los electrones pasan por distintos estados de energía cinética y la diferencia entre un estado y otro se emite en forma de radiaciones electromagnéticas conocidas como rayos X generales. El espectro de estos rayos es de tipo continuo y constituye la mayor parte del tipo de radiación que se utiliza en las técnicas de diagnóstico.

Rayos X generales y característicosRAYOS X CARACTERÍSTICOSSon generados por expulsión de electrones de sus orbitalesLa colisión de los electrones puede provocar la expulsión de electrones anódicos cuyo lugar vacante es ocupado por electrones provenientes de órbitas más externas. El salto es acompañado por la emisión de un rayo X de longitud de onda definida como rayo X característico. Los rayos X característicos tienen un espectro discontinuo que corresponde a cada salto orbital.En las condiciones habituales de utilización de los rayos X en medicina la proporción de radiación característica es del orden del 30 %.

CARACTERÍSTICAS DE UN TUBO MEJORADO

Los rayos X son emitidos en todas direcciones.El ánodo, conocido como blanco se construye también de un material de alto punto de fusión (tungsteno). El impacto se produce sobre una pequeña zona (área focal) y para evitar un rápido deterioro del ánodo (el 99% de la energía se disipa como calor), se recomienda que el mismo sea giratorio (tubos de rayos X con ánodo giratorio) y de esta forma el calor se distribuye en una superficie mayor. Para favorecer aun más la disipación de calor parte de la ampolla esta bañada en aceite y contenida en una cubierta protectora que se conoce con el nombre de calota. Un ventilador unido al vástago que sostiene al ánodo completa el sistema de refrigeración.

CARACTERÍSTICAS DE UN TUBO MEJORADO

Formación de la imagen radiológica

• El electrodiagnóstico se basa en la diferente atenuación que provocan los distintos tejidos al ser atravesados por los rayos X.

• La imagen radiológica esta constituida por las sombras proyectadas por los órganos o estructuras que atraviesa el haz de rayos X.

• Los contrastes observados se deben a la diferencia de densidades medias del tejido que conduce a una mayor o menor absorción de los rayos X. El contraste esta directamente relacionado con la diferencia entre coeficientes lineales de atenuación de los tejidos atravesados.

• La película radiográfica está constituida por una placa de celuloide cubierta con una emulsión de bromuro de plata. Dos pantallas luminiscentes adosadas a cada lado de la película dentro de un estuche plano llamada chasis aumentan su sensibilidad.

• Tras el revelado se observan zonas de color negro, tanto más intenso cuanto más radiaciones ha recibido la película.

• La radiación que emerge del cuerpo examinado contiene lo que se llama radiación dispersa que tiende a hacer perder nitidez a la imagen radiológica. Existe una serie de dispositivos, llamados en forma genérica parrilla antidifusora o “potter-bucky” que colocados entre el paciente y la placa eliminan la radiación dispersa.

RADIOSCOPÍALa radioscopía constituye un examen donde el paciente es expuesto a la acción de los rayos X y su imagen se proyecta en una pantalla fluorescente. Este estudio permite apreciar los movimientos de algunas vísceras, músculos y articulaciones. La pantalla fluoroscópica emite luz visible cuando sus átomos son excitados por los rayos X. Un progreso evidente es utilizar la cámara de video que permite almacenar las imágenes y repetir su visualización, cuantas veces sea necesario. Combinada con la radiografía convencional, la fluoroscopía nos permite la seriografía que no es más que la obtención de imágenes radiológicas en serie. La imagen fluoroscópica como cualquier otra imagen puede ser intensificada electrónicamente, lo que aumenta 2000 veces su resolución y permite disminuir la irradiación del paciente.

ESTUDIOS RADIOLÓGICOS CON CONTRASTE.ARTERIOGRAFÍA Y VENOGRAFÍA CONVENCIONALES

• Cuando el objeto de un estudio radiológico son los vasos sanguíneos se utiliza la radiografía convencional previa inyección, por medio de un catéter, de una sustancia yodada de contraste en la arteria o vena a explorar. El disparo de rayos X se efectúa cuando la sustancia circula por el vaso a estudiar. Múltiples son las indicaciones de este tipo de procedimiento, que se incluye dentro de los métodos invasivos de diagnóstico.

• Es insustituible en el estudio de las enfermedades arteriales oclusivas, malformaciones vasculares, aneurismas, vasculitis, etc. También es utilizada como complemento pre-quirúrgico en tumores del sistema nervioso central.

ANGIOGRAFÍA POR SUSTRACCIÓN DIGITAL (ASD)

• Este procedimiento fue desarrollado como alternativa para estudiar en forma menos invasiva la enfermedad arterial. la ASD mejora la resolución del contraste lo que hace posible la visualización arterial aunque el ingreso de la sustancia radio-opaca se haga por vía venosa. El aumento en la sensibilidad de contraste se logra enviando los datos recibidos de la pantalla fluoroscópica, previamente digitalizados a una computadora. la eliminación de los artefactos (ruido) y amplificación obtenidos por este método permite una buena resolución con una concentración del compuesto yodado del 2 al 3 %, mientras que para una arteriografía convencional exige entre el 40 y el 50 %.

TOMOGRAFÍA LINEAL

• El objetivo de la tomografía lineal es la visualización preferencial de un plano del volumen examinado

• El principio básico de la tomografía consiste en “hacer borrosas” todas las estructuras situadas por delante y por detrás del plano que se desea estudiar.

TOMOGRAFÍA LINEAL

TOMOGRAFÍA COMPUTADA

La base de la tomografía computada es como su nombre lo indica el empleo de la computación para reconstruir una imagen a partir de la información obtenida cuando una fuente de rayos X gira en torno al volumen en estudio y lo examina desde distintos ángulos.

TOMOGRAFÍA AXIALCOMPUTADA

En ella el haz gira alrededor del eje vertical del órgano explorado. El haz es mucho más focalizado que en la radiografía clásica, por lo que la zona o rodaja explorada es mucho menor (algunos centímetros)

TOMOGRAFÍA COMPUTADA

La base de la tomografía computada es como su nombre lo indica el empleo de la computación para reconstruir una imagen a partir de la información obtenida cuando una fuente de rayos X gira en torno al volumen en estudio y lo examina desde distintos ángulos.

MÉTODO Y TÉCNICA DEL PROCEDIMIENTO. RECOLECCIÓN DE DATOS

Son necesarios:

•Mesa donde se ubica el paciente. permite rotaciones del tubo y los detectores•Generador de alta tensión para el tubo de rayos X•Tubo de rayos X•Detectores que traducen la radiación en señales que el computador puede leer.


Tubos emisores de Rayos X para tomógrafos•Son tubos que permiten una angulación del blanco de tungsteno para producir haces finos es de unos 15º y para producir un abanico de radiación mayor a 20º • Para mejorar la evacuación de calor producido en el ánodo se mejoró el sistema de aletas refrigeradas exteriormente por aire e internamente forzando al aceite a circular alrededor del ánodo para luego obligarlo a circular por un intercambiador refrigerado por agua.• La intensidad de bombardeo es de unos 600 mA y el tamaño del área efectiva del foco emisor es de 0,6 mm². • La fuente de alta tensión es de un diseño cuidadoso ya que se debe lograr una excelente regulación y estabilidad de tensión. Asimismo debe suprimirse el ripple

DETECTORESLos detectores corrientemente utilizados son de dos tipos:De escintilaciónDe ionización

Aunque existen otros detectores: De estado sólido y detector diferencial

DE ESCINTILIZACIÓN

Están formados por un cristal que absorbe los rayos X y produce flashes de luz por fluorescencia (escintilación). Esta luz es aplicada a un fotomultiplicador el cual transforma las diversas intensidades lumínicas en variaciones de tensión.

DE IONIZACIÓNUtilizan la diferencia de potencial generada por la ionización de un gas (xenón o mezcla de xenón con kriptón) presurizado a unas 20 atm para aumentar la eficienciaOtros detectores: De estado sólido y detector diferencial: El detector de estado sólido esta basado en un semiconductor de ioduro de mercurio sensible a los rayos X. Posee una alta eficiencia y respuesta estable, funciona a temperatura ambiente pero presenta una larga memoria (post-encendido). El detector diferencial es parte de un sistema tomográfico denominado sistema de dos energías: En éste el generador de rayos X emite radiación de dos niveles de energía (100 y 140 Kv), luego la detección se realiza con dos detectores de escintilación que trabajan simultáneamente y reacciona cada uno a un nivel de energía. Ventajas: El detector diferencial brinda dos ventajas 1) Presenta dos juegos de datos para el mismo instante de barrido, es decir doble cantidad de datos para un barrido. 2) Provee muy buena discriminación entre regiones de parecidas atenuaciones, sobre todo cuando estas son a su vez muy parecidas a la atenuación del tejido circundante normal.

Procesamiento de los datos

En 1971 se tardaba alrededor de 80 minutos para reconstruir cada imagen. Hoy esto se realiza en pocos segundos pese a que para cada imagen el computador recibe más de 500.000 datos. Para reconstruir el corte se lo divide mediante un sistema de abscisas y ordenadas en una matriz de 160 x 160 elementos. Los valores de atenuación se miden en unidades Housfield y van desde el -1000 para el aire hasta el +1000 para el hueso correspondiendo el cero al agua.

1° Generación

El movimiento del tubo de rayos es lineal (traslación de 25 a 50 cm)1 ó 2 detectores más uno de referenciaExploración con giros cada 90ºMovimiento coordinado de traslación y disparoTiempo de exposición de 4 a 6 minutos (estudio de cráneo)

2° Generación

El movimiento del tubo sigue siendo de traslación y rotación, pero se hace una exploración con ángulos que varían de 10º en 10º hasta 180º. 12 detectores que actúan simultáneamente para cada disparo. Durante cada traslación se toman 160 muestras por cada detector y por la cantidad de posiciones. El tiempo exposición disminuye a 20 seg.

3° Generación

No hay traslación lineal. El movimiento es exclusivamente de giro (rotación continua de 360Sistema de mayor números de detectores por cada disparo.El tiempo de exposición se reduce a 5 seg

4° Generación

Sistema de detectores fijos en forma de anillo que rodea al pacienteEl emisor de rayos se mueve en un ángulo de 360ºLa fuente de rayos X emite en forma continua un haz de entre 60º y 120º. Para 120º, 30º para recalibración o referencia.La cantidad de detectores del sistema varía entre 300 y 1400 unidadestiempo de exposición de 2 segCantidad de datos por corte: 100.000 a 230.000

Diagnóstico por Imágenes

• Gammagrafía• Tomografía de Emisión de Positrones (TEC)• Resonancia Magnética Nuclear (RMN)• Otros métodos


• Gammagrafía• La cámara gamma o de centelleo es un instrumento que

permite visualizar la distribución de un radioisótopo en un órgano generando una imagen bimensional de la distribución de la radioactividad en el órgano estudiado.

• Una cámara gamma convierte en pulsos de luz y luego en señales eléctricas a los fotones emitidos por un radionucleído inyectado al paciente. Los pulsos de luz son convertidos por un cristal detector y las señales eléctricas por un fotomultiplicador, estas señales son utilizadas para generar una imagen


• Gammagrafía

Diagnóstico por Imágenes• TOMOGRAFÍA DE EMISIÓN DE POSITRONES (TEC)• Los instrumentos hasta aquí descriptos permiten a veces con gran precisión

la localización de anomalías estructurales y/o funcionales. La TEP permite anticipar el diagnóstico en la etapa de inicio bioquímico de la afección.

• Procedimiento y principio del método• Se le administra al paciente un compuesto por el cual el órgano o tejido a

estudiar posee una gran afinidad. Este compuesto está marcado con un radionucleído emisor de partículas beta positivas o positrones. Habiendo ya sido captado por el tejido en estudio que se conoce como blanco, los positrones emitidos interaccionan de inmediato en un radio no mayor de los 2 mm, con electrones orbitales de los átomos que constituyen el tejido. Esto dá por resultado la aniquilización de las dos partículas con la consecuente emisión de dos rayos gamma que se propagan en sentido diametralmente opuesto.


• TOMOGRAFÍA DE EMISIÓN DE POSITRONES (TEC)


• Resonancia Magnética Nuclear (RMN) La generación de imágenes mediante resonancia

magnética se basa en recoger las ondas de radiofrecuencia procedentes de la estimulación de la materia sometida a la acción de un campo electromagnético. La energía liberada por los protones (que tiene la misma frecuencia que la del pulso de RF recibido) al volver al estado de equilibrio, es captada por un receptor y analizada por un ordenador que la transforma en imágenes


• Resonancia Magnética Nuclear (RMN)¿cómo se obtiene la imagen de la zona que se

quiere estudiar? La clave está en ser capaz de localizar la ubicación exacta de una determinada señal de resonancia magnética nuclear en una muestra. Si se determina la ubicación de todas las señales, es posible elaborar un mapa de toda la muestra.


• Resonancia Magnética Nuclear (RMN)

Diagnóstico por Imágenes• Resonancia Magnética Nuclear (RMN) La generación de la señal de RM es similar a la producción de corriente eléctrica en un

alternador. En un alternador, para que un imán en el interior de una bobina genere una corriente alterna, éste ha de girar perpendicularmente a la bobina. En el caso de la RM, cuando el vector de magnetización neto está alineado con el campo magnético (paralelo a la bobina de recepción) no induce señal alguna sobre las bobinas. Cuando el vector se traslada al plano transversal (x,y), su precesión y paso alternativo por delante de una bobina genera corriente eléctrica.

En conclusión, para generar una señal de RM hay que inclinar el vector neto en mayor o menor medida al plano transversal. En el ejemplo de la izquierda, el vector de magnetización M ha sido inclinado 90º. Posteriormente, veremos qué mecanismos se utilizan para inclinar este vector. Si el vector mantuviera su módulo (tamaño del vector) constante durante su giro o precesión, la señal generada sería una onda de amplitud constante como la que muestra la figura.

Sin embargo la señal decae rápidamente (en pocos ms), es decir, el vector se hace progresivamente menor, debido a que cada vez que pasa por delante de la bobina su módulo es menor. La señal generada es en realidad una onda amortiguada, su amplitud disminuye de forma exponencial hasta que finalmente desaparece. El tiempo que tarda en desaparecer depende de la relajación de los tejidos. Esta señal generada por un solo pulso de excitación se denomina FID (Free induction decay) o caída de la inducción libre.


• Resonancia Magnética Nuclear (RMN)

Diagnóstico por ImágenesOtros métodos de diagnósticos (no desarrollados)LA XERORADIOGRAFÍALa Xeroradiografía consiste en que ciertas partes

del cuerpo como las extremidades, los órganos genitales masculinos y las mamas, todos relativamente de poco espesor, sean atravesados por un potente haz luminoso del espectro visible durante 0,05 a 1 segundo. Como la radiografía convencional el haz lumínico proyecta las sombras de las estructuras atravesadas. El haz emergente llega a una placa de material fotoconductor como el óxido de selenio.

La luz del espectro visible, a diferencia de los rayos X no ioniza los átomos de las estructuras tisulares y gracias al corto tiempo de exposición y al uso preventivo de filtros adecuados para radiación infrarroja, tampoco se producen lesiones térmicas en las zonas estudiadas. El esquema básico del equipo es similar al observado en otros equipos de diagnóstico por imágenes.

Diagnóstico por ImágenesOtros métodos de diagnósticos (no

desarrollados)TELETERMOGRAFÍA COMPUTADALa teletermografía computada se basa en

la elevación local de la temperatura que producen ciertas manifestaciones neoplásticas. Cada desarrollo tumoral ha sido objeto de exhaustivos estudio termométricos mediante los cuales se han elaborado distintas escalas de gradientes térmicos que permiten diferenciarlos entre sí y al vez de los tejidos normales. El transductor es aquí un detector de rayos infrarrojos que se acopla a un sistema de computación y video similar al de otros equipos.

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