Tomografia Computarizada Odontología PDF

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Apunte sobre tomografía computarizada. Odontología ...

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TOMOGRAFIA AXIAL COMPUTARIZADA La tomografía computadorizada (CT) es una técnica radiográfica que mezcla los conceptos de la radiografía de capa delgada (tomografía) con la adquisición electrónica de la imagen y la generación computarizada de la misma (computarizada). Tomografía: Es una técnica de registro de una sección del cuerpo, la diferencia con la OPM es que en ella el punto focal era curvo y en este caso el punto focal es lineal y la imagen formada es una serie de cortes o rebanadas, c/u representa anatomía de una capa de tejido, con cortes que recorren el eje axial HISTORIA

- El matemático Radon describió, en 1917, por primera vez el concepto matemático que fundamenta la CT. Demostró que un objeto bidimensional o tridimensional puede reconstruirse a partir del grupo infinito de todas sus proyecciones. Cerca de 40 años después, se propuso este concepto para uso en radiología. - En 1972, Godfrey Hounsfield, un investigador que trabajaba para la EMI Limited en Inglaterra, inventó un rastreador prototipo, basado en el principio de la reconstrucción de imagen, por el cual él y Allen Cormack recibieron el Premio Nobel en 1979. - El primer rastreador o escáner CT clínico se instaló en el Atkinson Morley Hospital de Londres en 1972; Sólo permitía acomodar la cabeza del paciente. El tiempo de estudio para un corte era de aproximadamente 4,5 minutos, con 1,5 minutos adicionales para la reconstrucción de la imagen. - Odontólogo estadounidense se interesó por la TC, esto llevó al desarrollo del primer escáner corporal total. - 1974: Instalación del primer tomógrafo para cuerpo entero. - 1979: 1º tomógrafo en Chile. - 1989: TC espiral/helicoidal. EVOLUCION Durante los 25 años que han transcurrido desde que se iniciaron las primeras aplicaciones clínicas, se han producido avances técnicos que permiten que un sistema de imagen que tardaba 5 minutos para la visualización de un corte de tejido en 1972 se genere de manera inmediata. Han habido 4 generaciones reconocidas de escáner, y dos modificaciones innovadoras que justifican la designación de una quinta generación. 1 generación (HAZ FINO RD) 2 (traslación –rotación, haz en abanico de 10) 3 (RotaciónRotación, haz en abanico>) 4 (ROTACION –FIJA) 5 (ESPIRAL /HELICOIDAL) TOMOGRAFOS ACTUALES 1. TC CONVENCIONAL Los detectores están en un arco rotatorio frente al generador de rayos X y tanto el tubo radiográfico como los detectores pueden rotar sincrónicamente alrededor del paciente. El escaneo se realiza por sucesivos cortes simples. A cada exposición de “una rebanada anatómica” la mesa y por lo tanto el paciente se mueve y se detiene. LIMITACIONES: tiempo total del examen prolongado, movimientos del paciente: estructuras escaneo parcial, perdida de detalles importantes.

2. TC ESPIRAL O HELICOIDAL

Los detectores están en un arreglo de 360° alrededor del cuerpo del paciente. El tubo de rayos X gira de manera continua mientras se produce un desplazamiento longitudinal simultáneo de la mesa del paciente. Esto disminuye los tiempos de exploración pero requiere una mayor precisión en la colocación del paciente. Un término nuevo asociado a la TC espiral es el de pitch o factor de desplazamiento, describe la relación de la velocidad del movimiento del paciente con la rotación de la fuente de rayos X. Cuanto mayor sea el factor de desplazamiento, más rápida será la exploración. Sin embargo, los factores de desplazamiento altos dan lugar a imágenes en las que se ha perdido información. Los datos perdidos son calculados o interpolados mediante un programa informático y están sujetos a falsos positivos o falsos negativos. Ventajas TC Helicoidal  Evita discontinuidad entre cortes.  Reduce tiempos de exploración y la exposición del paciente a la radiación.  Posibilita la reconstrucción multiplanar de la imagen.  Mejora la calidad de reconstrucciones tridimensionales.  Disminuye los artefactos de la imagen.  Posibilita la exploración con menos cantidad de contraste IV.  Permite la angioTC. 3. TC MULTICORTE Equipo de TC con varias bandejas de detectores, lo que permite la adquisición simultánea de más de un corte. COMPONENTES DE LOS SISTEMAS DE TC

 Carcasa o gantry  Camilla  Computador  Consola de control  estación de trabajo 1) CARCASA O GANTRY Está constituida por: a. trama de detectores b. fuente o tubo de rayos X a. Trama de detectors o células de carácter discreto. El detector alberga un detector de centelleo de cristal o un dispositivo de detección relleno de gas. La distancia entre cada dos detectores discretos determina: - la eficiencia de escáner y - la resolución espacial. Cada uno de estos detectores contiene adquiere información única para la imagen y envía esta información al computador. b. Fuente de rayos X En la mayoría de los equipos de TC disponibles en la actualidad consiste en un generador de rayos X y un tubo de rayos X. El tubo de rayos X tiene un gran ánodo de rotación y un punto focal bastante grande. El tamaño de este punto focal influye en la resolución espacial. El haz de rayos X es colimado antes de que atraviese el paciente (colimación prepaciente) y también en la trama de detectores (colimación pospaciente).

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La colimación prepaciente disminuye la dosis de radiación que recibe el paciente La colimación pospaciente reduce la cantidad de radiación dispersa que establece contacto con la trama de detectores, mejorando la imagen. La coordinación de los colimadores prepaciente y pospaciente determina el grosor del corte.

El ángulo del gantry se puede modificar para captar imágenes en planos diferentes. La angulación del gantry se indica con el término tilt (basculación) en la pantalla correspondiente a la imagen. 2) CAMILLA PARA EL PACIENTE Constituye una forma de estabilizar la posición del paciente mientras se realiza el estudio con TC. Posición paciente: de cubito dorsal o ventral. La camilla está monitorizada, de manera que el movimiento del paciente para la adquisición de la imagen es suave, controlada y reproducible. 3) COMPUTADOR La rapidez de captación de la imagen y el gran tamaño de la matriz requieren la utilización de computadores de gran velocidad, deben poder resolver 30000 ecuaciones de manera simultánea. Controla los sistemas de obtención de datos, almacena datos para visualizar y manipularlos. El tiempo que tarda el computador en generar una imagen visible tras la adquisición de los datos se denomina tiempo de reconstrucción. El tiempo de reconstrucción para un único corte suele ser del orden de 1 s. 256 x 256 c/Cuadrado de matriz =PIXEL ALMACENA DATOS DE LA IMAGEN EN : MATRIZ DE PIXELES 4) CONSOLA DE CONTROL Y ESTACION DE TRABAJO Permite al técnico establecer los parámetros del escáner de TC para visualizar las imágenes tal como van a obtenerse y para determinar el formato de salida de las mismas. La mayoría de las consolas consta al menos con dos monitores, de manera que el técnico y el radiólogo pueden manipular la imagen a medida que se adquieren los datos. PARÁMETROS DE ESTUDIO

1.- Grosor del corte 2.- Intervalo 3.- Campo de visión 4.- Kilovoltaje y miliamperaje 1.- Grosor del corte Determina el volumen del voxel = ancho del corte. Se mide en mm. Así para TC de abdomen y de otras partes del cuerpo se realizan cortes de 10 mm de grosor, para cabeza de 3 mm, para reconstrucciones tridimensionales de 1 a 1,5 mm. Mientras más delgadas las capas, se necesitan más cortes para cubrir el tejido, y una dosis de radiación más alta. 2.- Intervalo Determina la distancia entre un corte y otro. Está en relación directa con el movimiento de la mesa.

3.- Campo de visión (FOV) Es el diámetro máximo de la imagen reconstruida.

Como el tamaño del pixel no puede ser manipulado en la matriz de la imagen, sí es posible modificar el área de tejido cuya imagen se desea obtener, mediante ajuste del campo de visión. Se obtiene un mayor detalle utilizando un FOV pequeño que uno grande, por el contrario, si el FOV es más amplio la imagen es más pequeña y si ésta se amplia pierde resolución. 4.- Kilovoltaje y miliamperaje Establecidos en el protocolo para cada examen. ADQUISICION DE LA IMAGEN

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Posición del paciente Selección del examen: parámetros Rastreo scout view o escanorama Ajuste posición del paciente (sos) Selección zona Angulación del gantry (sos) Rastreo

Scout view o escanorama: corresponde a una radiografía digital por barrido lineal, sobre la que se planifican previamente los cortes que se han de realizar. En su forma más simple, un escáner de TC consiste en un tubo radiográfico que emite un haz de rayos X con forma de abanico finamente colimado, dirigido a una serie de detectores de centelleo o cámaras de ionización. Dependiendo de la geometría del escáner, tanto el tubo radiográfico como los detectores pueden rotar sincrónicamente alrededor del paciente, o los detectores pueden formar un anillo continuo alrededor del paciente, y el tubo de rayos X puede moverse en círculo dentro del anillo detector. Con independencia de la geometría mecánica, la señal de transmisión registrada por los detectores representa un compuesto de las características de absorción de todos los elementos del paciente situados en el camino del haz de rayos X. La reconstrucción de la imagen es un procedimiento complejo que se lleva a cabo con el computador del escáner de TC, que manipula matemáticamente los datos de transmisión obtenidos desde múltiples proyecciones. Se utilizan varios algoritmos diferentes para la reconstrucción de las imágenes de TC, ej: reconstrucción iterativa y reconstrucciones analíticas. Los datos que reúnen los detectores se basan en la atenuación del rayo X por todos los tejidos en la trayectoria del rayo. Si cuando entra al paciente la intensidad del rayo es de cierta magnitud, digamos 10 unidades, y la intensidad cuando "pega" en el detector es sólo de cuatro unidades, entonces el tejido absorbió seis unidades de rayos X. Para producir una imagen de estos datos, es necesario saber cómo se distribuye la atenuación a través del tejido. Por ejemplo, ¿hubo tres voxeles, cada uno de los cuales absorbe dos unidades, o hubo tres, con patrones de atenuación de 1-4-1 Ambos grupos de voxeles producen la misma atenuación total, pero la naturaleza del tejido es diferente en cada caso. Para resolver este dilema de señal ambigua, se toman medidas de los rayos X a todo alrededor del paciente. Después, mediante un algoritmo de reconstrucción, en el computador se calcula la atenuación de cada voxel dentro del corte; para explicar cómo sucede esto, supongamos que se trata de una matriz de 2 x 2 pixeles. Es posible resolver los valores individuales de píxel por ensayo y error hasta llegar a los números adecuados. Si la matriz es de 3 x 3 o incluso de 4 x 4, aún es posible resolver el problema por ensayo y error, pero lleva más tiempo; si la matriz es de un tamaño convencional, como de 256 x 256, se necesita una computadora para realizar los millones de cálculos requeridos para hallar la respuesta que permita obtener una imagen fidedigna de los tejidos.

Una vez que se realizan todos los cálculos, los resultados están en la forma de un mapa de pixeles de números de atenuación, cada uno de los cuales tiene un significado físico. Los datos de atenuación del rayo X se reúnen en un patrón de rejillas llamada matriz. Cada cuadrado en la matriz constituye un pixel (elemento de imagen), que representa la atenuación del rayo X de un volumen finito pequeño de tejido (voxel o elemento de volumen). El tamaño del pixel (alrededor de 0,1mm) está determinado por el área de tejido rastreado y por el tamaño de la matriz. La longitud del voxel (alrededor de 1 a 20 mm) está determinada por el ancho del haz de rayos X, controlado a su vez por los colimadores situados antes y después del paciente. Los tamaños típicos de matriz en CT son de 256 x 256 o 512 x 512 pixeles. Cuanto mayor sea la matriz, tanto más pequeño será el pixel individual y más fina la resolución de toda la imagen. Para visualizar la imagen, se asigna a cada píxel un número de TC que representa la densidad. Ese número es proporcional al grado en que el material presente dentro del voxel ha atenuado el haz de rayos X. Como a casi nadie le gusta ver una hilera grande de números, estas cifras CT se transforman en valores de gris que el cerebro interpreta como imagen. Los números de TC oscilan generalmente entre –1000 y +1000. Algunos equipos de escáner permiten diferenciar entre números de TC que oscilen entre –1000 y +4000. Sin embargo, el monitor del computador puede ser capaz de mostrar sólo 256 niveles de gris, lo que significa que es necesaria una manipulación matemática de los números de TC para hacer posible la presentación de la imagen. Estos niveles de gris son asignados a los pixeles apropiados en la matriz de la imagen. La imagen se muestra en un monitor de vídeo, se puede reformatear en otros planos en dos o tres dimensiones, se ajusta para una visión óptima del hueso o tejido blando, se almacena en una cinta magnética o disco óptico, se puede transmitir a otras instalaciones médicas, o se imprime en película para verla en los negatoscopios tradicionales. Una vez que se realiza el rastreo CT, todas las manipulaciones posteriores de la imagen se realizan en una estación de trabajo de computadora después de que el paciente se va, y así queda libre el escáner CT para otro paciente. Números TC o Unidades Hounsfield Los datos numéricos de cada pixel se denominan números de TC o unidades Hounsfield. El número de TC representa las características de absorción o coeficiente de atenuación lineal de un tejido en particular para un kV determinado. Los números de TC oscilan generalmente entre –1000 y +1000. Esta escala de densidades relativas se basa en el aire, el agua y el hueso denso. Por convención, al agua se le asigna un número de TC de 0; al aire, se le suele asignar un número de TC de –1000 y al hueso cortical, de +1000. Los números TC para varios tejidos blandos es de entre 12 y 8O, y el hueso, de 80 a 1500. Los números CT para la mayor parte de los tejidos biológicos están en la gama de -50 a + 100. +1000  Hueso cortical 0

 Agua

-1000  Aire VISUALIZACION DE LA IMAGEN

1.- Cortes axiales 2.- Ventanas 3.- Reformateo

4000 = esmalte 100 = grasa 50 = músculo 20 = sangre 15 = LCR

1.- CORTES La imagen de TC está formada por una serie de cortes o rebanadas, cada una de las cuales representa la anatomía de una capa de tejido. Generalmente estos cortes son axiales. 2.- VENTANAS En el monitor de vídeo, es posible visualizar una imagen de TC utilizando diferentes parámetros de densidad. Esto se logra estableciendo ventanas sobre la imagen. Este proceso de ventanas permite seleccionar el ancho de ventana, o escala de números TC, que estarán representados por el blanco puro hasta el negro puro (gama de densidades a visualizar); es posible también seleccionar un nivel de ventana, o número TC que corresponde a la mitad de la escala del blanco al negro. Esto es similar a ajustar el contraste y la brillo en los controles de una televisión. La selección del ancho y nivel de ventana es crítica para determinar el aspecto final de la imagen; supongamos que se selecciona un ancho de ventana de 100 y un valor central de +50. Todos los tejidos en los números TC menores de 0 serán negros y todos los números TC mayores de 100 serán blancos. Si el centro se moviera a -150, sólo los tejidos con números TC entre -100 y -200 serían visibles. Es posible utilizar esta característica de la selección de ventana con el fin de resaltar diferentes aspectos de la imagen, como la "ventana de hueso" o "ventana de tejido blando”. Una imagen con ventana para hueso puede ser la misma imagen en la que antes se ha aplicado ventana para tejidos blandos. La diferencia es simplemente la elección del nivel de ventana o número de TC elegido como valor medio para la anchura de la ventana. La anchura de la ventana está determinada por la naturaleza de la patología a evaluar Para producir estas variaciones de imagen, se altera simplemente el ancho y nivel de la ventana en el monitor. RECONSTRUCCION DE LA IMAGEN Las imágenes generalmente se adquieren en el plano axial pero pueden ser reformateadas y visualizadas en orientaciones diferentes. TECNICAS: a) Reformateo multiplanar b) Presentación de superficie sombreada c) Interpretación (rendering) de volumen d) Proyección de intensidad máxima e) Producción de modelo y realidad virtual.

a) REFORMATEO MULTIPLANAR Y RMP DENTAL Reformateo multiplanar: Mediante el reformateo las imágenes de corte axial se pueden visualizar en el plano coronal o sagital.

RMP dental: Programas: Dental CT (Siemens) Dentascan (General Electric) Sim/plant (Columbia Scientific Inc) DENTASCAN:

Es un programa computacional para scanner que permite obtener imágenes de alta resolución de maxila y mandíbula que a partir de cortes en el plano axial realiza reconstrucciones panorámicos y transversales. Estas imágenes las entrega en escala natural, 1:1, Requiere cortes de 1 mm. Proporciona: - vistas panorámicas en cortes (hacia vestibular, parte central de los maxilares o tabla lingual). - imágenes de corte transversal perpendiculares al arco de los maxilares. - al igual que otros exámenes puede hacerse reconstrucción de imágenes en tres dimensiones, en las que puede verse desde el ángulo deseado por el operador cualquier superficie o volumen. Tiene todas las herramientas de cortes axiales: medir distancia, densidad, etc. Indicaciones: actualmente, una de sus utilidades clínicas es en rehabilitación en base a implantes para determinar el remanente óseo en espesor y altura, determinar relación de reborde alveolar con estructuras anatómicas como canal mandibular y seno maxilar, además se han realizado estudios para evaluar la localización de piezas retenidas. b. PRESENTACION DE SUPERFICIE SOMBREADA Se indica para estudiar la superficie de una estructura a través de una imagen tridimensional. Para visualizar la estructura es necesario definir su valor umbral. c. INTERPRETACION (RENDERING) DE VOLUMEN = VOLCADO DE VOLUMEN La ventaja exclusiva es que el clínico puede observar las características internas de una estructura tridimensional. Mediante el volcado de volumen las estructuras internas de los tejidos duros y blandos se hacen visibles en el plano de corte. d. PROYECCION DE INTENSIDAD MAXIMA Se utiliza para crear imágenes angiográficas a partir de datos de imagen de TC y de RNM. e. PRODUCCION DE MODELO Y REALIDAD VIRTUAL Genera modelos tridimensionales de tamaño natural basado en datos de TC. Es útil para la planificación de tratamientos quirúrgicos rehabiltadores y de reconstrucción y también con fines didácticos. VENTAJAS DE LA TC

1.- Procesamiento electrónico sin modificar la imagen original. Los datos de un solo procedimiento de TC consistente en múltiples barridos contiguos del paciente, se pueden visualizar como imágenes en los planos axial, coronario o sagital, dependiendo de la tarea diagnóstica, lo que se conoce como capacidad de imagen multiplanar. En la radiografía convencional, o incluso en la tomográfica, el clínico determina la vista que desea para demostrar la patología, coloca la película por detrás de la parte del cuerpo, y dirige el rayo a través de la estructura de interés. Las imágenes frontales y laterales normales no son tan difíciles de obtener en la mayor parte de las áreas del cuerpo. Sin embargo, las imágenes en corte transversal no se pueden hacer en muchas regiones, debido a que no es posible colocar la película y dirigir el rayo en la posición correcta. Aunque es posible colocar la película en la parte superior de la cabeza del paciente y dirigir el rayo por debajo del mentón para obtener una vista en corte transversal (submentoapical o basilar) de la cabeza, en muchos pacientes no es posible flexionar

el cuello lo suficiente para obtener la posición correcta, lo que produce una imagen de menor calidad. Sin embargo, la TC permite obtener imágenes axiles o transversales en cualquier situación, debido al orden de los detectores alrededor del cuerpo del paciente, y el computador que procesa las señales de los detectores. 2.- Adquisición de la imagen en otros planos. Es posible obtener otr...