Clase 3 - Generación de Imagen PDF

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GENERACIÓN DE IMAGEN EN TC

Adquisición de datos. Exploración Tomografía Computada Lo primero que tenemos es el Topograma, luego de éste tenemos que hacer una serie de acciones para poder determinar cómo vamos a hacer el estudio, de qué forma, si va a ser secuencial o helicoidal, planificar toda la región a estudiar, si la región en particular la vamos a estudiar más de una vez dependiendo del tipo de patología que se ande buscando, etc. Una vez que protocolizamos nuestro estudio vamos a reconstruir los datos y se van a transformar en imágenes, y esa imagen nosotros tenemos que generar un proceso para asegurarnos que lo que se está evaluando esté relacionado con lo que se anda buscando, no solo anatómico sino que también patológico. Y la reconstrucción de imagen post-proceso que es parte de la clase siguiente. Flujo de examen de TC En el flujo de exámenes en tomografía es muy importante la ubicación del paciente en la camilla, las características del paciente en relación al peso, en relación a sus diámetros para ver si las condiciones de mi equipo van a ser para un paciente en particular. Ubicar al paciente depende de muchas condiciones, depende de las condiciones del equipo, del tipo de equipo que estamos utilizando, depende de si el estudio lo vamos a realizar en un paciente que tiene algún grado de complejidad, si vamos a inyectar contraste en fases precoces o no. Eso nos va a indicar cómo ubicar al paciente, si será con la cabeza primero o los pies primero, si va a ser decúbito supino o decúbito prono. Eso nosotros tenemos que indicarlo, una vez que posicionamos al paciente en la camilla tenemos que indicarlo en la exploración. Porque por ejemplo si nosotros ponemos a un paciente decúbito prono para ver niveles hidroaéreos en las cavidades perinasales, y no cambiamos la posición del paciente y el paciente aparece en el protocolo como que está en supino, el estudio va a ser igual en el equipo, pero el equipo no entiende, el quipo adquiere y después reconstruye. Entonces ¿Qué va a ocurrir si al paciente lo adquirimos en prono, y el protocolo dice que está en supino?, ¿Qué va a ocurrir con el resultado de imagen? Quedará al revés, se verá como que el derecho es el izquierdo y esto es una situación compleja porque ha pasado muchas veces. Es muy importante en la exploración posicionar bien al paciente en el protocolo de examen.

Luego se adquiere el scout view, en este se planifica la exploración y se ejecuta. Todo este proceso en el cual están los registros de datos del paciente hasta finalizar el examen, tiene que ver con el procesamiento de la imagen. Todos estos datos van unidos, se ingresan a través de una unidad externa dependiendo del centro, a través de un sistema de lista de trabajo, a través de un ris pacs. Sin embargo esa información está unido a uno de los procesadores que están en paralelo, donde finalmente se une toda la información para generar este procesamiento. Y el sistema total es el sistema de procesamiento de exploración. Hay integración de datos en el Work List, cuando nuestro sistema nuestro lugar de trabajo tiene un sistema de ris pacs y por lo tanto los datos del paciente que se ingresan en la ficha del centro de la unidad radiológica o de la clínica o del hospital aparecen automáticamente en mi sistema. Es muy importante dependiendo del sistema, poner la mayor cantidad de datos (nombre, fecha de nacimiento, sexo, el peso en algunos casos, etc), porque algunos equipos que modulan corriente y que trabajan con una técnica que se llama Montecarlo se fija en estos parámetros que están acá. Una forma de regular y modular dosis en algunos equipos se basa en ese modelo llamado Montecarlo y que toma en cuenta estos parámetros. Si nosotros no ponemos estos parámetros, el equipo no va a modular adecuadamente, o en algunos casos no nos va a dejar hacer el estudio. Tenemos que determinar la orientación, cómo ubicamos nosotros al paciente en la camilla, acá también nosotros debemos indicarlo, es decir, si va la cabeza o los pies primero, si está en decúbito supino o en decúbito prono, y los equipos nos preguntan eso, no nos dejan hacer el estudio si nosotros no ponemos esa información.

Una vez que ponemos la información, si la orientación es errónea, el equipo nos deja hacer igual el estudio, pero lo que entregaremos como resultado estará incorrecto (el resultado de la imagen). Para el scout view nosotros podemos determinar el largo que viene protocolizado, hay protocolos del equipo, pero sin embargo nosotros podemos modificar los protocolos y el largo de exploración depende del equipo. Se puede modificar para que esta exploración sea más larga o más corta. Una vez que nosotros tenemos determinado todo eso y obtenemos el scout view (la imagen digital), lo que hacemos nosotros es planificar desde dónde hasta donde vamos a hacer nuestro estudio. Si el estudio lo vamos hacer, el primer corte va a partir en la parte superior y va a terminar inferior o viceversa. Determinar el diámetro, también nosotros lo establecemos.

En la imagen, tengo el scout view, la imagen del tórax pero también veo partes blandas y veo el aire, porque lo que se usó acá fue un scan field of view grande, generalmente de 50 cm; un scan field of view medio de aproximadamente 30-35 cm, y scan field of view pequeño de 20-25 cm. Esto es cuánto nosotros activamos los detectores en el plano x, la abertura de esos detectores. Sin embargo todo esto que se exploró para el scout no nos sirve completamente, entonces nosotros en la planificación que hacemos, acotamos el diámetro a la estructura que nosotros queremos visualizar, eso se conoce como el display field of view, ese tamaño de campo que nosotros desplegamos. Esto nos sirve para que el tamaño de campo (display field of view) sea bien acotado a la estructura que estamos estudiando y lo dejamos igual que el scan field of view ¿cuál es la ventaja de tener un display field of view acotado a la estructura? Si yo voy a hacer un estudio cardiaco en este mismo estudio de tórax, que inicialmente usé este scan field of view de 50 cm, el display field of view de tórax solo será una parte para corazón para el estudio cardiaco, el resto no lo voy a tomar en cuenta para generar una imagen. Esto nos sirve para acotar la dosis y la resolución espacial. La resolución espacial se ve mejorada si acotamos la información al diámetro de la estructura que quiero evaluar, porque uno de los parámetros de la resolución espacial tiene que ver con el tamaño del pixel, si el tamaño del pixel es mas chiquitito, es mejor la resolución espacial. Y la forma de determinar el tamaño del pixel es el display field of view partido por el tamaño de la matriz (Pixel = DFOV/tamaño de la matriz). Por lo tanto hay una relación directamente proporcional, si es menor el display field of view, menor es el tamaño del pixel, por lo tanto mejor resolución espacial. Entonces es la razón de por qué nosotros siempre nuestro estudio debemos acotarlo a la estructura que queremos visualizar. Entonces es inversamente proporcional, las matrices que se trabajan actualmente son de 512x512, entonces con eso nosotros podemos sacar la relación de cuál sería el tamaño del pixel. Con eso nosotros estamos planificando el scout view en nuestro estudio, dónde vamos a partir, dónde vamos a terminar, dependiendo de las condiciones del paciente, depende del tipo de estudio, etc. Adquisición de datos Una vez que nosotros planificamos nuestro estudio, en el scout view determinamos desde dónde hasta dónde, determinamos el display field of view, etc; nosotros tenemos que determinar si la adquisición la vamos a hacer secuencial o la vamos a hacer helicoidal. Secuencial tiene todos estos modelos (cine, convencional, multicorte), puede ser un equipo

con una fila de detectores, o con una matiz de detectores si estamos hablando del plano z. Y el helicoidal también puede ser una única fila de detectores o un equipo multicorte, una matriz de detectores. TC Helicoidal En más del 90% de los estudios de tomografía computada se hacen con el modo helicoidal, con las desventajas que esto tiene, más dosis de radiación y menor calidad de imagen que si lo hacemos secuencial. Reconstrucción datos. Interpolación ¿Qué diferencia tenemos entre la tomografía convencional y el modo helicoidal (la información adquirida en forma discreta tanto definido en forma homogénea)?. Nosotros en Tc convencional tenemos exploración que la hacemos en 360°, y que va de una posición en el plano z, la posición de la camilla a otra posición de la camilla que está establecida claramente, yo digo que voy a hacer un corte que está en la posición I100. Entonces si por ejemplo quiero hacer una biopsia bajo tomografía computada, y que nosotros encontramos que el paciente tiene un nódulo específico en tal región por la cual va a entrar una aguja, nosotros tenemos que tener la posición exacta dónde está el nódulo, entonces si nosotros obtenemos la adquisición secuencial podemos saber efectivamente en la camilla dónde está ese nódulo, en la posición I100. En el caso de la exploración helicoidal, como es un volumen que se adquiere en forma continua mientras la camilla se está moviendo, la exploración también puede ser en 360° y va de z a z, no es una posición exacta en el plano z, sino que es un volumen de información. ¿Qué pasa si digo que en el helicoidal tengo en la imagen una lesión también en la posición I100? ¿Qué tan real será eso, de que está efectivamente en la posición I100 si la camilla se está moviendo, y yo estoy interpolando datos para decir que esto está en el I100? ¿Cómo en la adquisición helicoidal podríamos establecer de que este valor I100 donde está el nódulo, sea un poco más preciso? Para que esto sea un poco más preciso ese grado de interpolación tiene que ser mínimo y lograrlo es cuando hablamos del concepto de un Pitch de 1. Hablar de un Pitch de 1 significa que lo que se está desplazando la camilla es igual al grosor

de corte matemáticamente, eso me da un valor de 1, entonces se acerca más a la realidad, pero la camilla sigue moviéndose, igual hay interpolación, por lo tanto preciso preciso no es. En biopsias bajo TC la mejor forma de hacer el estudio es secuencial porque tengo el punto preciso de la camilla en el cual quiero meter la aguja para sacar la muestra. Posición z a z conocido mis valores en la camilla en TC convencional. En cambio en TC helicoidal el volumen va de z a z, ¿qué pasa entre medio? Es un continuo. Acá se agrega un paso extra que es la interpolación, si la camilla se está moviendo y en eso nosotros lo que usamos como plano de exploración de la imagen es una línea, mientras la camilla se está moviendo y el tubo está rotando, para saber el punto preciso, como la posición del tubo es distintos puntos yo tengo que interpolar la información, matemáticamente no me coincide un punto con otro de la rotación del tubo por lo tanto yo tengo que matemáticamente interpolar eso. Y la interpolación está asociado al pitch. Este es un paso que solo se realiza cuando la adquisición fue hecha volumétrica, cuando fue hecha helicoidal, independiente si es helicoidal convencional multicorte, solamente es helicoidal porque la adquisición fue hecha helicoidal independiente de la cantidad de canales o fila de detectores. La reconstrucción de imagen y convolución y retroproyección son lo mismo en ambos tipos de adquisición. En TC convencional el resultado es n imágenes en posiciones z a z, esto quiere decir que si yo en mi planificación estudio desde ápex hasta base pulmonar en un corte de tantos milímetros, la cantidad final de imágenes que eso generó, yo lo veo en la planificación en el scout, fueron por ejemplo 60 imágenes. En cambio en el TC helicoidal como es un volumen, yo planifiqué que fueran 60 imágenes pero yo en un pos proceso o en la raw data puedo obtener 100 imágenes, 200, 300, 1000 imágenes, lo que yo quiera, a partir de esas 60 imágenes porque estamos adquiriendo un volumen. Si tenemos por ejemplo un equipo helicoidal convencional y tenemos estas 60 imágenes que adquirimos porque así lo protocolizamos en el estudio y quisiéramos obtener el doble de imágenes a partir de información adquirida ¿qué podríamos hacer? Nosotros adquirimos un volumen, entonces es información continua, tenemos mucha información en ese volumen ¿podríamos modificar en la raw data el espesor de corte? Se puede modificar el espesor de corte en la raw data siempre y cuando mi adquisición haya sido realizada en un equipo multicorte, porque aquí el espesor de corte es determinado por la matriz de detectores. ¿Quién determina en un equipo convencional el espesor de corte? El colimador. Por lo tanto si es el colimador quien determina el espesor de corte yo no podré modificar la raw data ¿qué podría modificar para llegar al doble de imágenes en la raw data? Tiene que ver con la interpolación, pero es el intervalo de desplazamiento. Cuando nosotros hacemos estudios en tomografía decimos que hacemos un corte de 5 cada 5 (5/5), el primer 5 es el espesor de corte, el segundo 5 es el intervalo de desplazamiento, cuánto avanzó la camilla en una rotación. Como el desplazamiento en helicoidal es continuo,

esta información la podemos modificar en la raw data, por lo tanto generar nuevos cortes con un espesor de 5 mm pero a un intervalo de 2,5 y generar el doble de imágenes. Interpolación En el proceso de interpolación lo que nosotros hacemos matemáticamente, es el procesamiento de un valor desconocido usando valores conocidos desde ambos lados de la curva. Si yo tengo una curva y tengo puntos que están fuera de la curva, es en el fondo promediarlos con ese valor de la curva, es meter toda esa información en esa curva. Hablamos de interpolación en tomografía cuando los datos que metemos a la curva son datos que están entre dos líneas de muestreo, es decir los datos están entre ambas líneas, eso es interpolar. En TC podemos también extrapolar, es decir, tengo dos líneas de muestreo pero los datos están fuera de esas dos líneas de muestreo ¿Qué pasa si el resultado de imagen es peor? Lo ideal es una interpolación lineal, no una extrapolación lineal que en algunos casos puede ocurrir. Una extrapolación lineal (datos fuera de estas líneas de muestreo) puede ocurrir cuando el desplazamiento de la camilla es muy amplio, es muy rápido, queda mucha información fuera de estas dos líneas de muestreo. Para evitar extrapolación lineal, ojalá no utilizar un pitch muy elevado. ¿Qué podemos hacer para que estos datos que están fuera queden dentro de estas dos líneas de muestreo? Hacer una Interpolación en 360°, es decir ampliar el ancho de estas líneas de muestreo y esta información que queda fuera sigue quedando adentro, pero estoy modificando matemáticamente esta información, el resultado final es una imagen que está más degradada. Mientras más interpolación, hay mas degradación de la imagen. Esto está asociado a un pitch más elevado, si un pitch tan elevado nos degrada mucho la calidad de imagen, que tenemos que generar un ancho de muestreo más amplio para interpolar y no extrapolar ¿para qué nos puede servir esto? Para disminuir la dosis en el paciente y mejorar la resolución temporal. Si la camilla avanza más rápido, el tiempo total de exploración va a ser más corto. Si hacemos un estudio angiográfico y estamos inyectando contraste en un vaso grande como la aorta por ejemplo, hay que pillar el contraste justo cuando esté pasando el contraste por la aorta y no cuando ya haya pasado, entonces en esos casos me conviene hacer la exploración más rápida, considerando que la aorta es una órgano bastante largo y extenso, entonces conviene usar un pitch más elevado. En 180° la resolución en el eje z es mejorada respecto a 360°, porque en 360° lo que hicimos fue ampliar estas líneas de muestreo. En la interpolación de 180° la sensibilidad de los perfiles de corte es más estrecha o es más “exacta”. Si yo hago una adquisición secuencial y estos son los milímetros en el z y yo puse en mi equipo que lo que necesito estudiar como anatomía en el z, es decir lo

que está avanzando la camilla son 5 mm, el perfil de sensibilidad para esos 5 mm, los datos obtenidos que se van a expresar en una imagen va a ser un rectángulo, es decir en un modo secuencial si yo voy a estudiar 5 mm en el z, lo que estudia son 5 mm, no estudia mas ni estudia menos, por eso dijimos que en modo secuencial era exacto. ¿Qué pasa en el modo helicoidal que la camilla se esté moviendo en relación a esos perfiles de sensibilidad? No va a ser exacto, lo que va a ocurrir en los perfiles de sensibilidad en ese caso, es que yo le dije al equipo que estudiara los 5 mm, sin embargo, en esa adquisición de datos, hay una adquisición de datos continua, la camilla se está moviendo, ¿Cuál es el espesor real que se obtuvo en un equipo en donde la adquisición de datos es en forma continua? En la mitad de la altura máxima de la curva. El FWHM (Full width at Half Maximum) eso es el espesor real que se estudió. Si es a 5 mm lo que nosotros protocolizamos, lo que realmente el estudió fue todo eso que está acá, ¿qué pasa con esta información que está demás, este volumen que está demás a los 5 mm? ¿qué hacemos con eso? Se agregan de alguna forma mediante la interpolación. Mientras mayor sea el ancho de esta curva, más datos tengo que interpolar, más datos tengo que poner al espesor que yo protocolicé, mas se degrada la imagen, esto ocurre que el ancho de la curva sea mayor cuando el pitch es mayor. Interpolación 180°-360° Si nosotros vemos los puntos de la curva o aquellos puntos que no están en la curva, nosotros vemos que existe una curva en 180° y hay puntos que están en relación, sin embargo hay algunos puntos que queda fuera de la curva por este desplazamiento de la camilla, son esos puntos los que tenemos que promediar y que queden dentro de la curva y se muestran como una imagen.

Mientras mayor es la velocidad de desplazamiento de la camilla, lo que yo puedo hacer es ensanchar la curva o hacer un doble muestreo (para generar ensanchamiento y que quede todo como interpolación y no como extrapolación), entonces genero una doble curva o muestreo más ancho en donde van quedar más puntos fuera de la curva real, todos esos

puntos demás están interpolando. 360° pitch mayor, mayor interpolación, mayor degradación de la imagen. Ventajas: menos dosis, mejor resolución temporal.

Imagen derecha: mejor definición, datos más precisos, corresponde a un modo secuencial. Imagen izquierda: corresponde a un modo helicoidal.

Nos acercamos más a la realidad con un pitch cercano a 1. ¿Qué desventaja tiene usar un pitch cercano a 1? Es más lento y la dosis es mayor, tenemos que saber qué tipo de paciente estamos haciendo, si nosotros vamos hacer un niño siempre usamos valores de pitch más elevados por el tema de dosis. Perfiles de corte en modo secuencial determinamos.

perfil de corte exacto al grosor que nosotros

Perfiles de corte en modo helicoidal tenemos un FWHM y otro que es más ancho porque el pitch en este caso fue mayor. Por ejemplo si determinamos 5 mm de estudio lo que realmente estudió la camilla en el z, en esa rotación fueron de 6 mm. Hay un milímetro que esta sobrando y que hay que interpolar. Si la velocidad es mayor son más los milímetros que tenemos que interpolar a lo que nosotros habíamos protocolizado. Existen distintas tablas que nos dicen de acuerdo al espesor y un pitch determinado, en la variación o la degradación de la imagen va a ser de tantos milímetros. TC Helicoidal La raw data es una forma continua 3D. Esto significa que con reconstrucción retrospectiva nuevos cortes pueden ser creados. Tecnología de anillos giratorios (slips rings). Transferencia óptica de imágenes. Generadores de alta frecuencia con pequeños transformadores de alto voltaje. PITCH = viaje de la mesa por 360° rotación del tubo/espesor de corte. El parámetro de pitch ahí está en relación al desplazamiento de la camilla por espesor de corte, pero en parámetros de equipo no viene expresado como desplazamiento, viene expresado como velocidad (v=m/s), por lo tanto en ese caso el concepto de pitch es distinto, va a ser velocidad por tiempo partido por el espesor de corte (Pitch = v × t/espesor). El tiempo se refiere al tiempo de rotación del tubo. Estas son las dos formas dependiendo del equipo de calcular ...