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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
(Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA)
Facultad de Medicina San Fernando
Escuela Académico Profesional de Tecnología Médica
Área de Radiología
TOMOGRAFÍA COMPUTADA
TEMA: Historia y generaciones de la Tomografía Computada
Del Castillo Bazan, Melissa Katherine
Código: 12010472
Mg. Cecilia Muñoz Barabino
Lima – Perú
2014
Índice HISTORIA DE LA TC .......................................................................................... 2
SUS PRIMERAS INVENCIONES DE HOUNSFIELD ........................... 3
CAMINO A LA TOMOGRAFÍA AXIAL COMPUTADA (TAC) ............... 3
GENERACIONES DE LA TC ................................................................................ 7
1 ERA GENERACIÓN ...................................................................................... 7
2DA GENERACIÓN ........................................................................................ 8
3 ERA GENERACIÓN ...................................................................................... 9
4TA GENERACIÓN ....................................................................................... 11
5TA GENERACIÓN ....................................................................................... 12
TC Helicoidal ....................................................................................... 12
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................ 14
1
MISIÓN
Somos una comunidad académica, integrante de la facultad de
medicina de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos,
inspirada en principios éticos y valores, formadora de
Profesionales tecnólogos médicos, proactivos, creativos y de alto
rendimiento académico e intelectual. Participamos en la solución
de los problemas de salud de la sociedad.
VISIÓN
Ser una escuela modelo líder en la formación e innovación
académica, investigación, gestión y proyección social, acreditada
nacional e internacionalmente
2
HISTORIA DE LA TC
Sir Godfrey Hounsfield (Fig. 1), fallecido el 12 de agosto de 2004, revolucionó la
medicina con la tomografía computada. Su invento, con el cual ganó el Premio
Nobel en 1979, es considerado por muchos como uno de los más importantes del
siglo XX.
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SUS PRIMERAS INVENCIONES DE HOUNSFIELD
Ya finalizados sus estudios, el joven ingeniero se incorporó a las empresas Electro
Musical Industries (EMI), un grupo de compañías centradas en la música, la
electrónica y las actividades de ocio vinculadas a la radiocomunicación. Allí,
comenzó su carrera de investigación y se dedicó al desarrollo de sistemas de
radar y armas teledirigidas.
Por aquel tiempo, EMI albergaba la esperanza de convertirse en la empresa
pionera en fabricación de computadoras, por lo que Hounsfield dirigió un equipo
para construir las primeras computadoras totalmente transistorizadas, logrando en
1958 construir la primera de Gran Bretaña: la EMIDEC 1100.
Así, Hounsfield se convirtió en el director de su departamento de Investigación
Médica y fue transferido a los Laboratorios Centrales de Investigación de
EMI en Hayes, donde trabajó en el diseño de una delgada película para almacenar
un millón de palabras (un invento que fue comercialmente poco viable). A partir de
ese proyecto, se le dio la oportunidad de pensar en otras áreas de investigación
que él creyera fructíferas. Una de sus sugerencias fue lo que más tarde se
convertiría en el escáner EMI y la técnica de tomografía computada.
CAMINO A LA TOMOGRAFÍA AXIAL COMPUTADA (TAC)
EMI era la compañía grabadora de The Beatles y le había ido muy bien económicamente tras la venta de los discos de la banda. Su nuevo director, John Read, reconocía la naturaleza arriesgada y variable del negocio de la música (la cual representaba las dos terceras partes de las ventas de la empresa), por lo que le dio vía libre a Hounsfield, estableciendo un fondo de investigación para financiar sus proyectos innovadores. Según se cree, el dinero provenía de los réditos dejados por The Beatles. Hounsfield entendía que debía haber más información en una radiografía de lo que se capturaba en la película y pensaba que las computadoras podrían ser utilizadas para obtener esos datos faltantes. Como se sabe, un examen con rayos X da como resultado una imagen bidimensional en la que se pierde la profundidad. La inhabilidad para distinguir entre las distintas densidades de los tejidos es una de las limitaciones fundamentales de las radiografías. En este sentido, el paradigma fue comprender que, al escanear un objeto desde muchos ángulos, era posible extraer toda la información contenida en él y recrear una imagen tridimensional con la utilización de una computadora. Este concepto, conocido con el nombre de tomografía computarizada, ya había
sido publicado por el físico sudafricano Allan Cormack (1924-1998) en el año
1963; sin embargo, sus estudios no tuvieron un resultado práctico (probablemente
por las dificultades de los computadoras de su época para realizar todos los
cálculos necesarios en un tiempo razonable. Desde esta perspectiva, Hounsfield
es la figura central ya que, tras arduos trabajos y en forma totalmente
independiente de Cormack, desarrolló en 1967 para EMI lo que sería la mayor
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revolución en el campo del Diagnóstico por Imágenes desde que Röntgen
descubriera los rayos X: la TAC, siglas de Tomografía Axial Computada
En 1967 concluyó su primer escáner o tomógrafo de rayos X cerebral y, a partir de
ese entonces, se dedicó a perfeccionar este prototipo. Tres años después,
Hounsfield creó el primer escáner para el cuerpo y en 1972, al concedérsele la
patente de su invento, presentó el tomógrafo ante la comunidad científica
internacional e inmediatamente se publicaron los primeros resultados clínicos. Su
invento implicaba una auténtica conmoción en el campo de la tecnología sanitaria,
pues venía a solucionar muchos de los problemas que daba el estudio del cerebro
por medio de la radiología.
La TAC reemplazó a la placa radiográfica por detectores de radiación que giraban
alrededor del paciente durante la realización del estudio. Estos transformaban
dicha radiación recibida en señales eléctricas y las transmitían a una computadora
que reconstruía los valores de densidad detectados en una imagen formada por
puntos en una pantalla de televisión. La imagen se formaba gracias a que cada
valor de atenuación (que en honor a su descubridor se mide en unidades
Hounsfield) tenía un tono de gris diferente debido a la capacidad de cada zona
explorada para atenuar la radiación.
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En 1979, Hounsfield recibió el Premio Nobel de Medicina y Fisiología "por sus aportes al desarrollo del escáner y su empleo en los diagnósticos clínicos, y en especial por las mejoras aplicadas a la tomografía asistida por ordenador". Si bien el reconocimiento fue compartido con el físico Allan M. Cormack (que también había trabajado en este concepto de forma independiente), de Cormack, desarrolló su propio método y construyó el primer tomógrafo computarizado para la cabeza. (1)
Entre sus múltiples aportaciones a la ciencia, Radón desarrolló en 1917 las
fórmulas matemáticas que permiten reconstruir una imagen en tres
dimensiones a partir de una serie de imágenes en dos dimensiones tomadas a
lo largo del eje de un objeto. El hecho de que aún no existiera una máquina
que fuera capaz de obtener este tipo de imágenes nos vuelve a poner de
manifiesto la importancia de la ciencia básica. (2)
En Amsterdam, Bernard Ziedses des Plantes (1902-1993) fue el segundo gran
pionero en presentar un modelo de tomografía viable, desconociendo los
logros de otros inventores. Ingeniero devenido en estudiante de Medicina, su
obra fue la más elaborada en este campo. La idea de su principio tomográfico
se le ocurrió durante su primer año de estudiante (por analogía con los cortes
histológicos en el microscopio), sin embargo Ziedses des Plantes discutió su
proyecto con su profesor de Radiología y como éste le dijo que el método no
tenía aplicación práctica, abandonó sus planes de desarrollarlo. Recién en
1928, siendo residente de Neuropsiquiatría, pasó por alto una imagen
patológica en una radiografía de la base del cráneo (que terminó siendo un
tumor) y la experiencia volvió a convencerlo de la necesidad de obtener
imágenes por cortes. Su principio tomográfico, al que denominó «planografia»
(de «planus»: plano), finalmente fue presentado en su tesis doctoral holandesa
en 1931.(3)
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El sudafricano Allan McLeod Cormack y el británico Godfrey Newbold
Hounsfield. Su invención les valió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina
en 1979. Las primeras experiencias clínicas con el TAC se llevaron a cabo
en 1972, y el primer TAC de cuerpo entero se realizó en 1974. (4)
La primera patente fue el EMI-TAC. Más tarde esta fue vendida a General
Electric que comercializó los nuevos equipos por todo el mundo. Gracias a
su éxito y generosidad se pudo financiar la TAC. (5)
7
GENERACIONES DE LA TC
1 ERA GENERACIÓN Haz de rayos x finamente colimado y un único detector ensamblado que se
traslada a lo largo del paciente y gira entre traslaciones sucesivas es
características de los istemas de imagen de primera generación. El sistema de
imagen original de EMI requería 180 traslaciones, cada una de ellas separada por
una rotación de 1 °. Incorporaba dos detectores y separaba el haz de rayos x
finamente colimado de forma que podían obtenerse dos cortes contiguos durante
cada procedimiento. El principal inconveniente de este sistema era que requería 5
minutos para completar una imagen. (6)
Producía rayos paralelos gracias a un movimiento de traslación a lo largo del
objeto. (7)
Para obtener un corte tomográfico son necesarias muchas mediciones y, por tanto
muchas rotaciones del sistema, lo que nos lleva a tiempos de corte muy grandes
(superiores a 5 minutos). Se usaba para hacer Cráneos. (8)
8
2DA GENERACIÓN
Los equipos de segunda generación funcionaban bajo un principio de traslación-rotación similar; sin embargo, podían realizar el proceso un poco más rápido, gracias al uso de un mayor número de detectores, y una fuente que emitía rayos en forma de abanico , además, aprovechaban mejor la potencia de los rayos X emitidos. (9) Los sistemas de imagen de segunda generación fueron también del tipo
traslación- rotación. Estas unidades incorporaban la extensión natural del detector
único a múltiples detectores ensamblados interceptando un haz de rayos x e forma
de abanico en lugar de un haz de rayos x en forma de lápiz.
Una desventaja del haz en forma de abanico es la elevada radiación difusa. Esto
afecta a la imagen final. Otra desventaja es el incremento en la intensidad en la
periferia del haz debido a la forma del cuerpo. Esto se compensa utilizando un
filtro en forma de pajarita.
La principal ventaja de un sistema de imagen de TC de segunda generación era
su rapidez. Estos sistemas de imagen tenían de 5 a 30 detectores ensamblados,
por lo que eran posibles tiempos de imagen más cortos. Debido a las múltiples
líneas de detectores, una única traslación proporcionaba el mismo número de
puntos de datos que varias traslaciones con un sistema de imagen de TC de
primera generación. Consecuentemente, cada traslación estaba separada por
incrementos de rotación de 5° o más. Con un incremento de rotación de 10° sólo
se requerían 18 traslaciones para la adquisición de una imagen de 180°. (10)
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3 ERA GENERACIÓN
En este tipo de escáneres, el tubo de rayos X y el detector rotan simultáneamente,
cubriendo el paciente con un haz de rayos X en forma de abanico. Los primeros
prototipos de tercera generación contaban con arreglos (unidimensionales) de
hasta 250 detectores y permitían tiempos de adquisición de sólo 5 segundos. A
pesar de una ganancia considerable en los tiempos de adquisición, esta geometría
presenta un problema: dado que los tubos de rayos X están firmemente unidos a
los detectores, cada detector sólo puede medir los rayos que pasan a una
distancia específica del centro de rotación, dependiendo de la ubicación del
detector en el arreglo. Cualquier error en la calibración de cada detector con
respecto a los demás, se retro-proyecta a lo largo de estos rayos, y resulta en la
formación de un artefacto en forma de anillo en las imágenes reconstruidas. Otro
problema adicional es la dispersión de rayos X, que se produce a causa de las
proyecciones en forma de abanico del sistema. (11)
El sistema de imagen de TC de tercera generacion utiliza un ordenamiento
curvilineo que contiene muchos detectores y un haz en abanico. El numero de
detectores y el espesor del abanico del haz, entre 30 y 60°, son sustancialmente
superiores a los de los sistemas de imagen de segunda geenracion. En los
istemas de imagen de tercera generacion, el haz de radiacion y el conjunto de
detectores ven todo el paciente en todo momento.
El ordenamiento de detectores curvilíneo describe una trayectoria con una longitud
constante entre la fuente y el receptor, lo que supone una ventaja para una buena
reconstrucción de la imagen. Esta caracteristica del ensamblaje de los detectores
de tercera generación permite tambien una mejor colimacion del haz de rayos x
que reduce el efecto de la radiación difusa.
Una de las principales desventajas es la aparicion ocasional de artefactos en
anillo. Cuando un detector o banco de detectores no funciona, la señal adquirida o
su ausencia ocasiona un anillo en la imagen reconstruida. ( figura 29-10). Los
correcciones del software en los algoritmos de reconstrucción de la imagen
minimizan estos artefactos. (12)
En esta generacion hacen uso de los detectores de camara de ionizacion de gas
de xenón. (13)
10
11
4TA GENERACIÓN
Incorpora una configuracion de giro estacionario. La fuente de rayos x gira pero el
conjunto de detectores no. La detección de la radiación se consigue con un
ordenamiento de detectores fijo, que contiene hasta 4.000 elementos individuales.
El haz de rayos x tiene forma de abanico con características smilares a los haces
de radiacion d ela tercera generacion. Estas unidades pueden obtener imágenes
en menos de 1 segundo, disponen de adecución variable del grosor de sección
mediante colimación automática prepaciente, y presentan las posibilidaddes de
manipulación de imágenes de los sistemas de imagen precedentes.
El ordenamiento de detectores fijos de los sistemas de imagen de TC de cuarta
generación no se acompaña de una trayectoria constante del haz de radiación
desde la fuente hasta todos los detectores, pero permite que cada detector sea
calibrado y su señal normalizada para cada imagen, tal y como era posible con los
sistemas de imagen de segunda generación. Los sistemas de imagen de cuarta
generacion no suelen producir artefacto en anillo.
La principal desventaja de los sistemas de imagen de TC de esta generacion es la
dosis que recibe el paciente, que es algo amyor que con otros sistemas de
imagen. El coste de estos sistemas tambien puede ser algo mayor debido a que
contienen un gran numero de detectores y componentes electrónicos asosciados.
Aunque se han realizado multiples comparaciones en cuanto a la calidad de la
imagen, no es posible generalizar,ni es fácil decidir claramente cuál proporciona
mejor imagen. Gran parte d ela calidad final de la imagen depende de los
procesos matématicos de reconstrucción, y estas técnicas evolucionan de forma
continua. (14)
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5TA GENERACIÓN
El continuo desarrollo en el diseño de los sistemas de imagen de TC promete
mejoras adicionales en la calidad de la imagen con menores dosis para el
paciente. Algunos incorporan novedades en el movimiento del tubo de rayos X o
del conjunto de detectores, o de ambos. Ninguno de estos diseños ha sido
denominado como el diseño de la quinta generación, ya que la TC helicoidal es el
principal candidato. (15)
TC Helicoidal
En estos sistemas el tubo de rayos x y los detectores se montan, sobre anillos
deslizantes y no se necesitan cables para recibir electricidad o enviar información
recibida. Esto permite una rotación completa y continua del tubo y detectores, tras
la camilla de exploración, se desplaza con una velocidad constante.
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El haz de rayos x traza un dibujo en forma de hélice sobre la superficie del
paciente, mientras se adquieren inmediatamente los datos de un volumen de su
anatomía, por esto se denomina TC volumétrico o helicoidal.
Las imágenes o cortes axiales se reconstruyen a partir de los datos obtenidos en
cada uno de los ciclos del TC helicoidal, también puede funcionar como un TC
convencional.
Fue introducida por Siemens en el año 1990, actualmente casi todos los equipos
de TC que se venden son helicoidales, los tiempos de exploración son de 0.7 y 1
sg por ciclo. (16)
14
BIBLIOGRAFÍA
1. RAR 4-2012 - v76n4a08.pdf [Internet]. [citado 31 de agosto de 2014].
Recuperado a partir de: http://www.scielo.org.ar/pdf/rar/v76n4/v76n4a08.pdf
2. Johann Radon, los Beatles y el TAC - ¡Cuánta Ciencia! [Internet]. [citado 1
de septiembre de 2014]. Recuperado a partir de:
http://www.cuantaciencia.com/ciencia/radon-beatles-tac
3. Revista argentina de radiología - Tomografia lineal: nacimiento, gloria y
ocaso de un método [Internet]. [citado 1 de septiembre de 2014].
Recuperado a partir de: http://www.scielo.org.ar/scielo.php?pid=S1852-
99922013000300009&script=sci_arttext
4. El neutrino: El TAC y el PET [Internet]. [citado 1 de septiembre de 2014].
Recuperado a partir de: http://elneutrino.blogspot.com/2011/10/el-tac-y-el-
pet.html
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2014]. Recuperado a partir de: http://www.dei.org.mx/2014/08/tomografia-
axial-y-los-beatles/
6. Stewart C. Bushong. Manual de Radiología para Técnicos: física, biología y
protección radiológica.8 va. Edición. España: Elvieser editores; 2005.p.422.
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8. www.TSID.net radiologia [Internet]. [citado 31 de agosto de 2014]. Recuperado a
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9. Tomografía computarizada por rayos X fundamentos y actualidad.pdf [Internet].
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10. Stewart C. Bushong. Manual de Radiología para Técnicos: física, biología y
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11. Tomografía computarizada por rayos X fundamentos y actualidad.pdf [Internet].
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12. Stewart C. Bushong. Manual de Radiología para Técnicos: física, biología y
protección radiológica.8 va. Edición. España: Elvieser editores; 2005.p.423-424.
13. DETECCION DE LOS RAYOS X de jacke tabares en Prezi [Internet]. [citado 31
de agosto de 2014]. Recuperado a partir de:
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15
14. Stewart C. Bushong. Manual de Radiología para Técnicos: física, biología y
protección radiológica.8 va. Edición. España: Elvieser editores; 2005.p.424.
15. Stewart C. Bushong. Manual de Radiología para Técnicos: física, biología y
protección radiológica.8 va. Edición. España: Elvieser editores; 2005.p.424.
16. www.TSID.net radiologia [Internet]. [citado 31 de agosto de 2014]. Recuperado a
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