HISTORIA DE LA TOMOGRAFIA

RESEÑA HISTORICA DE LA TOMOGRAFÍA

Inicia en el año 1917, por el matemático Johann Radón, que mediante cálculos matemáticos demostró que se puede reconstruir un objeto bidimensional o tridimensional si se conocen todas sus proyecciones.

En 1967 el ingeniero Godfrey Hounsfield, concluyó su primer escáner EMI (Electro Musical Industries) MARK 1. Este equipo unía el cálculo electrónico a las técnicas de rayos x, para crear una imagen tridimensional a partir de las mediciones tomadas de diferentes ángulos, y con una computadora reconstruía la imagen a partir de los planos.

SIR GODFREY NEWBOLD HOUNSFIELD (28 de agosto 1919 en Newark (Gran Bretaña) – 12 de agosto 2004)

(Duque,J.2016)

El primer tomógrafo (TAC de laboratorio) fue creado en 1972, por Godfrey Hounsfield. Un corte se demoraba 24 horas para realizarse. El barrido a través de la radiación se demoraba 5 minutos, pero la transformada matemática y las computadoras de la reconstrucción de la imagen se demoraba 24 horas.

RECUENTO DE LAS GENERACIONES DE LOS TOMÓGRAFOS

PRIMERA GENERACION:

Resolución espacial y temporal: Poseía un haz de radiación en forma de lápiz. (PENBEAN). Los cortes no eran tan pequeños, por lo que no había detalle en la imagen.

Tipo de desplazamiento: traslación-rotación

Cantidad de detectores y la influencia que tienen en la formación de la imagen: un detector. Los tiempos de barrido por corte eran de 4 a 5 minutos. Un estudio completo podía durar hasta 24 Horas aproximadamente. los primeros equipos solo estaban diseñados para realizar estudios craneales.

Tipos de reconstrucciones permitidas: una- axial

Tipo de adquisición: secuencial. El tubo de RX y un detector en posiciones opuestas recorren una zona determinada, mediante un movimiento de traslación. Luego se giraba aproximadamente 1 Grado y se repetía el proceso de traslación, repiten el proceso hasta conseguir los cálculos correspondientes a un ángulo de 180º sobre el mismo eje. Las imágenes se adquieren de forma secuencial y por separado con distancias iguales entre los cortes. La mesa mantiene un avance pausado entre corte y corte, esto hace que la adquisición sea más lenta.

SEGUNDA GENERACION

Resolución espacial y temporal: as en forma de abanico parcial (3° a10°), aprovechando mejor la potencia de los rayos X emitidos. Se acoplan 30 detectores. El barrido espacial era lineal.

Tipo de desplazamiento: traslación/ rotación con angulación de 10°, de manera sincrónica. Un solo tubo de rayos x, que genera múltiples haces y gira a 180°

Tipos de reconstrucciones permitidas: Axial, de cuerpo completo

Cantidad de detectores y la influencia que tienen en la formación de la imagen: 30 detectores y un tubo de rayos X que genera múltiples haces, cada uno de los cuales incide en un único detector del arreglo. Después de cada traslación, el tubo de rayos X y el arreglo de detectores rotan, repitiéndose nuevamente el proceso de traslación. El número de rotaciones se reduce de 180 a 6; con un tiempo de barrido de 20 y 60 segundos.

Tipo de adquisición: porque los 30 detectores se acoplan y consiguen que se reduzca los tiempos de barrido. Uso de adquisición de imagen a través del corte a corte. Menor número de rotaciones angulares. La apertura del haz en abanico y los detectores permitían lograr que con una sola traslación se obtenía el mismo resultado que la primera generación.

TERCERA GENERACION

Resolución espacial y temporal:haz en forma de abanico. Cuenta con 250 detectores (forma curvilínea) y adquisición de tiempo de 5 segundos.

Tipo de desplazamiento: rotación/rotación. Apertura de 60° de rotación. Giro de 360° (rotación completa), un solo tubo de rayos x.

Tipos de reconstrucciones permitidas: Axial, de cuerpo completo

Cantidad de detectores y la influencia que tienen en la formación de la imagen: 250 detectores en forma de curvilínea, los detectores están fijos radialmente, esta relación fija permite a los detectores producir una alta colimación, lo que disminuye la radiación dispersa.

Tipo de adquisición: secuencial, el tubo de rayos X y el detector rotan simultáneamente, cubriendo el paciente con un haz de rayos X en forma de abanico. El tubo de rayo x y los detectores giran, se toman las imágenes de las proyecciones. Se toma una vista por cada punto fijo del tubo y cada detector.

CUARTA GENERACION

Resolución espacial y temporal: haz en forma de abanico de proyección completa y anillos detectores estáticos. Corona de detectores de 1200 a 4800, en forma de anillo. Con un tiempo de barrido de 1 segundo.

Tipo de desplazamiento: traslación/estacionario

Tipos de reconstrucciones permitidas: Axial, cuerpo completo

Cantidad de detectores y la influencia que tienen en la formación de la imagen: de 1200 a 4800 detectores en forma de anillo estacionario y en forma de abanico. Los detectores se mantienen estacionarios, rodeaban completamente al paciente, de modo que la rotación se limita al tubo de rayos X, alcanzando los mismos tiempos de exploración que los equipos de la tercera generación.

Tipo de adquisición: secuencial, tiene 2 tipos de geometría: uno es un tubo en abanico con detectores fijos en forma de anillo, el tubo de mueve de punto a punto los rayos se producen secuencialmente; los tiempos de escaneo es muy corto al girar a velocidades altas. El otro tipo de geometría: un tubo de rayos fuera del anillo de detectores (rotación/nutación), este sistema es poco sensible a las variaciones o diferencias de comportamiento entre los detectores; cuando el tubo gira, el anillo de detectores se inclina para que el rayo choque con un arreglo de detectores más alejado del tubo, mientras que los detectores más cercanos al tubo no están al alcance de los rayos. Los detectores realizan un movimiento de nutación (oscilación de pequeña amplitud del eje de rotación).

QUINTA GENERACION

Resolución espacial y temporal. Presenta múltiples fuentes fijas de rayos X gira 360°. Son muy rápidos y con tiempo de corte de 33 microsegundos o 100 microsegundos. Alta resolución espacial y temporal.

Tipo de desplazamiento: estacionario/estacionario.

Tipos de reconstrucciones permitidas: Axial, coronal, sagital.

Cantidad de detectores y la influencia que tienen en la formación de la imagen: hacían un barrido largo en donde habían 4 placas semicirculares, estas placas rodeaban al paciente contando con 14 fuentes de rayos x. 60 tajadas volumétricas x segundo
Tipo de adquisición: Helicoidal, un rayo de electrones hace un barrido a lo largo de cuatro placas semicirculares que rodean al paciente. La mayor innovación de este escáner fue su alta resolución temporal (33 ms a 100 ms), suficiente para tomar imágenes del corazón. No fue muy comercial.

SEXTA GENERACION

Resolución espacial y temporal:

Tipo de desplazamiento: Se mueve la mesa y al mismo tiempo gira el tubo.

Cantidad de detectores y la influencia que tienen en la formación de la imagen: fila única de detectores con cientos de elementos. Mejor caracterización de las estructuras vasculares. Mejor calidad de la imagen por disminución de artificios por movimientos.

Tipos de reconstrucciones permitidas: Reconstrucción 3D y octonal en 2D en varios planos: sagitales, coronales y oblicuas con excelente resolución de la imagen.

Tipo de adquisición: helicoidal. Se mueve en forma continua la mesa con el paciente mientras se hace girar el gantry. la exploración helicoidal no requiere radiación adicional para obtener cortes superpuestos. Antes de la iniciación del estudio varios parámetros deben especificarse: Colimación (grosor del corte), velocidad de la mesa, intervalo de reconstrucción de la imagen. La relación entre la velocidad del movimiento de la mesa durante una rotación completa de la garganta y el grosor del corte se conoce como Pitch, término nuevo en tomografía, indispensable para la programación de protocolos e imagen tridimensional.

Pitch = velocidad de la mesa X tiempo de rotación de la garganta

Colimación

SEPTIMA GENERACION

Resolución espacial y temporal: Cortes finos de hasta 0.625mm de espesor que permiten reconstrucciones multiplanares de alta resolución.

Tipo de desplazamiento: rotación múltiple continua de un tubo de rx y del detector. Traslación continua de la camilla.

Cantidad de detectores y la influencia que tienen en la formación de la imagen: Existen equipos de 64, 128 y 256 filas de detectores. utiliza dos arcos detectores paralelos para adquirir simultáneamente datos durante una sola exploración.

Tipos de reconstrucciones permitidas: Reconstrucciones 3D de alta definición y estudios angiográficos sin utilizar catéteres endovasculares.

Tipo de adquisición: helicoidal multicorte. la adquisición simultánea de perfiles de un gran número de secciones. Además, el tiempo de rotación se redujo desde 1-2 s, típicos en equipos de corte único, hasta valores muy inferiores (0,3-0,4 s). En consecuencia, en estas condiciones es posible escanear prácticamente todo el cuerpo de un adulto en una inspiración con espesores de corte muy por debajo de 1 mm. Con los equipos de TC multidetector las adquisiciones se suelen hacer en modo helicoidal.

HAZ DE RADIACION (GENERACIONES)

Al pasar de los años los nuevos avances en el campo de la TC, han incluido mejoras en los diseños y eficiencias de los tubos de rayos x y detectores, logrando con ello mejoras en el haz de radiación.

Estos haces se clasifican en tres tipos:

Haz de Radiación en lápiz (PEN BEAM) (Primera Generación de Haz): Se utilizó en la primera generación de equipos de tomografía computarizada, dado que estos solo tenían un detector en dirección apuesta al tubo de rayos x; si lo comparamos hoy en día es similar a la forma que genera un rayo láser, visto que tiene forma de lápiz. Esta tipo de haz se dejó de usar en la segunda generación de TC.

Haz de Radiación en Abanico (FAN BEAM): (Segunda Generación de Haz): Su principal característica es que tiene forma de abanico, aparece a partir de la segunda generación y se usó en posteriores generaciones de TC, desde la segunda hasta la cuarta generación, tuvo una gran utilidad en el desarrollo de la tomografía helicoidal o volumétrica, con el desarrollo de los equipos multicortes o multidetectores fue reemplazada por el haz en forma de cono.

Haz de Radiación en Cono (CONE BEAM): (Tercera Generación de Haz): Como su nombre lo indica es un haz en Forma de Cono, vino a sustituir al haz en forma de abanico (FanBeam), se desarrolló con el advenimiento de los equipos multicortes debido al aumento de las filas de detectores; ya que se necesitaba un haz capaz de cubrir el espesor completo de la banana de detectores. Su principal ventaja es la disminución de la dosis de radiación al generar menos radiación dispersa, y ofrecer una mayor cobertura en la sección explorada del paciente.

Actualmente los equipos que se desarrollan y se comercializan por todas los fabricantes, emplean el sistema de rotación de tercera generación, donde el tubo y detectores giran simultáneamente alrededor del paciente y usan tecnológica de haz de Rayos X en forma de Cono (Cone Beam), lo cual permite disminuir la dosis de radiación y obtener una mayor cobertura de la adquisición por vuelta.

Desde sus primeros pasos la tomografía ha evolucionado convirtiéndose desde Craneógrafos (TC de Cráneo), a equipos mucho más complejos capaces de realizar tomografía dinámica volumétrica y adquisiciones de cuerpo entero en la actualidad.