Desentrañando la tecnología de la tomografía computarizada helicoidal multicorte (TCMC)

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1 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: /seram2014/S-0630 Cualquier información contenida en este archivo PDF se genera automáticamente a partir del material digital presentado a EPOS por parte de terceros en forma de presentaciones científicas. Referencias a nombres, marcas, productos o servicios de terceros o enlaces de hipertexto a sitios de terceros o información se proveen solo como una conveniencia a usted y no constituye o implica respaldo por parte de SERAM, patrocinio o recomendación del tercero, la información, el producto o servicio. SERAM no se hace responsable por el contenido de estas páginas y no hace ninguna representación con respecto al contenido o exactitud del material en este archivo. De acuerdo con las regulaciones de derechos de autor, cualquier uso no autorizado del material o partes del mismo, así como la reproducción o la distribución múltiple con cualquier método de reproducción/publicación tradicional o electrónico es estrictamente prohibido. Usted acepta defender, indemnizar y mantener indemne SERAM de y contra cualquier y todo reclamo, daños, costos y gastos, incluyendo honorarios de abogados, que surja de o es relacionada con su uso de estas páginas. Tenga en cuenta: Los enlaces a películas, presentaciones ppt y cualquier otros archivos multimedia no están disponibles en la versión en PDF de las presentaciones. Página 1 de 54

2 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: Página 2 de 54

3 Fig. 1 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). Página 3 de 54

4 Fig. 2 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: Página 4 de 54

5 Fig. 3 Página 5 de 54

6 Fig. 4 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: Página 6 de 54

7 Fig. 5 Página 7 de 54

8 Fig. 6 Cuando el grosor de corte es IGUAL al tamaño del píxel, los datos son ISOTRÓPICOS: Página 8 de 54

9 Fig. 7 Cuando el grosor de corte es MAYOR que tamaño del píxel, los datos son ANISOTRÓPICOS: Página 9 de 54

10 Fig. 8 Página 10 de 54

11 Fig. 9 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: Página 11 de 54

12 Fig. 10 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. Página 12 de 54

13 Fig. 11 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. Página 13 de 54

14 Fig. 12 TCMC: por cada giro de 360 del Gantry el equipo es capaz de reconstruir múltiples cortes axiales. Página 14 de 54

15 Fig. 13 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. Página 15 de 54

16 Fig. 14 DISEÑO DE DETECTORES Detectores simétricos: todas las filas de detectores tienen la misma anchura. Página 16 de 54

17 Fig. 15 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: Página 17 de 54

18 Fig. 16 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: Página 18 de 54

19 Fig. 17 Fig. 18 Página 19 de 54

20 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 LOS CANALES Los canales son los que determinan el número de cortes que puede realizar un equipo de TCMC: Página 20 de 54

21 Fig. 20 TC HELICOIDAL SIMPLE El grosor de corte está determinado por la colimación de haz. Página 21 de 54

22 Fig. 21 El pitch es el movimiento de la mesa dividido por el grosor de corte o colimación de haz. Página 22 de 54

23 Fig. 22 Si realizamos una colimación fina: El grosor de corte será menor. La cobertura será menor. Las vueltas de la hélice serán más finas. Página 23 de 54

24 Fig. 23 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. Página 24 de 54

25 Fig. 24 Página 25 de 54

26 Fig. 25 La ventaja de hacer un corte ("colimación de corte") fino es que aumenta la resolución espacial en el eje Z. Página 26 de 54

27 Fig. 30 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. Página 27 de 54

28 Fig. 26 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 :) Página 28 de 54

29 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) 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. Página 29 de 54

30 Fig. 28 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. Página 30 de 54

31 Fig. 30 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. Página 31 de 54

32 Fig. 31 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. Página 32 de 54

33 Fig. 29 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). Página 33 de 54

34 Fig. 32 Intervalo de reconstrucción (IR): los cortes se pueden reconstruir contiguos (IR = grosor de corte) o solapados (IR < grosor de corte). Página 34 de 54

35 Fig. 33 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%. Página 35 de 54

36 Fig. 34 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. Página 36 de 54

37 Fig. 35 Aunque resulte paradójico, para realizar un reformateo Volume Rendering del hueso, debemos emplear un algoritmo de reconstrucción de partes blandas: Página 37 de 54

38 Fig. 36 Images for this section: Página 38 de 54

39 Fig. 7 Página 39 de 54

40 Fig. 8 Página 40 de 54

41 Fig. 10 Página 41 de 54

42 Fig. 12 Página 42 de 54

43 Fig. 13 Página 43 de 54

44 Fig. 14 Página 44 de 54

45 Fig. 20 Página 45 de 54

46 Fig. 24 Página 46 de 54

47 Fig. 26 Página 47 de 54

48 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) Página 48 de 54

49 Fig. 31 Página 49 de 54

50 Fig. 29 Página 50 de 54

51 Fig. 34 Página 51 de 54

52 Fig. 35 Página 52 de 54

53 Fig. 36 Página 53 de 54

54 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. 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 applications. Radiographics. 2000; 20(6): Mahesh M. Search for isotropic resolution in CT from conventional through multiple-row detector. Radiographics.2002; 22(4): Dalrymple NC,Prasad SR,Freckleton MW,Chintapalli KN. Introduction to the language of three-dimensional imaging with multidetector CT.Radiographics2005; 25(5): Dalrymple NC,Prasad SR,El-Merhi FM,Chintapalli KN. Price of isotropy in multidetector CT. Radiographics.2007; 27(1): Página 54 de 54