¿CÓMO SE MIDE EL COEFICIENTE DE ATENUACIÓN EN TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA? ( Measurement of Attenuation Coefficients in CT Images) by luis mazas artasona. Febrero 2011.

La medida del coeficiente de atenuación en Tomografía Computarizada es un procedimiento técnico muy sencillo que se realiza sobre una imagen determinada, en la pantalla de adquisición de datos del propio escáner, en las de postprocesado (Workstations) o en los visores de imágenes del PACS.

Esta opción suele estar en la barra de las herramientas designada como "MEASURE", o bien como una pequeña circunferencia o un cuadrado señalizados con las siglas ROI (Region of Interest). Con el puntero se arrastra el recuadro de la ROI hasta colocarlo sobre la región anatómica que deseamos medir. Haciendo "click" aparecen una serie de datos superpuestos a la imagen.

ÁREA: Indica, en cm2, el área que abarca la ROI. Corresponde a un pequeño cilindro o un vóxel (depende de la ROI, cuadrada o redonda, que se haya elegido) que tiene de base el área delimitada por la ROI y por altura el grosor de corte seleccionado por el Técnico. El sistema informático calculará los valores de atenuación de ese volumen de tejido y hará un promedio entre las distintas cifras que haya calculado.

MEAN: Indica el coeficiente de atenuación expresado en Unidades Hounsfield (UH). Es un indicador fiable de la densidad de los tejidos incluidos dentro del volumen delimitado.

STDDEV: Indica la desviación estándar de las cifras obtenidas.

El coeficiente de atenuación no siempre es un parámetro exacto. Sólo tiene valor diagnóstico cuando las cifras obtenidas son muy contundentes. Quiere decir que una lesión que aparece blanca (hiperdensa), si presenta unas cifras de +400 UH sólo puede ser calcio, pero si oscilan entre +60 +80 puede corresponder a un pequeño foco de sangrado o a un conglomerado de microcalcificaciones.

Por el contrario si las cifras indican -700 UH, eso supone que la zona que hemos medido sólo puede ser aire. Por eso hay que ser muy cautos con los resultados obtenidos. Como norma general, cuando se analiza una lesión de tamaño grande los resultados son fiables, pero cuando es pequeña, como un grano de arroz, las mediciones pueden ser erróneas.

FIGURA 1) Las mediciones realizadas con una ROI cuadrada y otra redonda, colocadas sobre la cámara gástrica, dan valores ligeramente negativos indicando que el agua ingerida, que aparece en un color gris, se ha mezclado con restos de grasa retenidos en el estómago y por eso se obtienen esas cifras. Eso no quiere decir que el líquido que contiene el estómago sea grasa. En cambio respecto a las cifras negativas que se han calculado en la grasa subcutánea de la pared abdominal, no hay duda de la composición que indican, aunque ya se sabe sin necesidad de medirla. Pero en otras ocasiones sí que  puede resultar de utilidad hacer una medición. Por ejemplo, cuando la estructura anatómica que aparece en las imágenes de Tomografía Computarizada no sabemos con certeza de qué se trata: un tumor, un absceso o una infección.

De (Fundamentos, Aplicaciones Clínicas y Protocolos de Tomografía Computarizada)

COEFICIENTE DE ATENUACIÓN EN TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA (Attenuation Coefficient in Computed Tomography) (Schwächungskoeffizient in der Computertomographie) by luis mazas artasona. Febrero 2011.

La atenuación que sufre un haz de rayos X cuando atraviesa los tejidos era un fenómeno físico ya conocido en Radiología, pero al que no se había encontrado utilidad práctica hasta la aparición del EMI-ESCANNER. El COEFICIENTE DE ATENUACIÓN, como magnitud física se considera una de las grandes aportaciones de Godfrey Newbold HOUNSFIELD al Diagnóstico Radiológico. Desde el prototipo hasta los modelos actuales, todos los escáneres de Tomografía Computarizada son capaces de medir y expresar en cifras exactas el grado de atenuación que producen los tejidos corporales de una persona sobre el haz de rayos X cuando realiza un barrido circular en el transcurso de cualquier exploración. Es un parámetro específico y exclusivo de los aparatos de Tomografía Computarizada.

El grado de atenuación, formulado en UNIDADES HOUNSFIELD (UH) en honor a su descubridor, expresa de forma numérica, por cada centímetro y para cada tejido que atraviesa, la atenuación en la intensidad que experimenta el haz de rayos, desde que sale por la ranura del tubo hasta que llega atenuado a la bandeja de los detectores que se dispone en el polo opuesto.

ESPECTROSCOPIA POR RESONANCIA MAGNÉTICA DEL HIDRÓGENO (ERMH) (HYDROGEN MAGNETIC RESONANCE NEUROSPECTROSCOPY) by luis mazas artasona. Febrero 2011.

La Espectroscopia por Resonancia Magnética Nuclear del Hidrógeno (ERMNH) es un método de análisis bioquímico incruento, que se basa en el fenómeno físico de la RMN, descubierto por Purcell y Bloch. El nombre, se define con tanta precisión porque, en el momento actual es posible realizar análisis espectroscópicos con la señal de resonancia magnética proveniente de otros núcleos atómicos distintos a los del Hidrógeno, pero los resultados son poco satisfactorios.

En la espectroscopia por Resonancia Magnética Nuclear del Hidrógeno (ERMNH) hay que distinguir dos modalidades completamente distintas, si nos fijamos en la metodología utilizada.

1) La primera, que se podría denominar Espectroscopia “in vitro”, es la más antigua porque fue desarrollada en los laboratorios de química, bioquímica y farmacología, a partir de 1950. Ésta tiene como objetivo analizar la composición de líquidos y sólidos contenidos en un recipiente de laboratorio. Se realiza con aparatos especiales diseñados especialmente para ese fin que se conocen con el nombre de Espectrómetros.

2) La segunda o Espectroscopia “in vivo”, sirve para analizar la composición de algunas lesiones que se detectan en los órganos de una persona durante el transcurso de una exploración de TRM. Es un examen complementario de reciente implantación que se lleva a cabo en los departamentos de Diagnóstico por Imagen, en los mismos aparatos, de alto campo, utilizados para realizar exploraciones de Tomografía por Resonancia Magnética. El proceso de Adquisición de Datos es dirigido por los Técnicos y la interpretación del espectrograma corre a cargo de los radiólogos.

Los resultados de una ERMNH "in vivo" no se plasman en imágenes, como cualquier exploración de TRM, sino en un sistema de coordenadas rectangulares, donde se representan como una gráfica de picos o espectros, denominado ESPECTROGRAMA.

En éste aparecen numerados ordenadamente, de derecha a izquierda, los espectros de resonancia característicos de los elementos químicos que forman parte de algunos metabolitos existentes en el tejido biológico que se ha analizado. Actualmente hay dos procedimientos distintos para realizar un análisis espectroscopico: el de Vóxel Único (Single Voxel) y el de Vóxel Múltiple (Multi Voxel). El más utilizado es el primero que, a su vez, tiene dos programas de "software" distintos para realizar exploraciónes de ERMH encefálicas. Se conocen con las siglas (PROton Brain Examination) PROBE-STEAM y PROBE-PRESS. Los espectrogramas obtenidos con ambos métodos son ligeramente distintos si nos fijamos en la morfología de los espectros, pero los resultados son casi idénticos.

FIGURA 1) Espectrograma PROBE-S. La línea basal aparece mellada y se aprecian más espectros, de menor importancia, que los que se consiguen con el PROBE-P.

FIGURA 2) En el PROBE-P la línea basal es más baja y sólo se aprecian los picos más importantes, mucho más definidos. ¿Cuál es la mejor de las dos? La que más os guste. Yo prefiero la PROBE-S, aunque los resultados son similares y la complejidad la misma.

PRINCIPALES METABOLITOS QUE SE DETECTAN EN     EL ESPECTROGRAMA PROBE-S.

La concentración de un metabolito detectado en la muestra de tejido analizada mediante una espectroscopia "in vivo" se representa por un pico o espectro. Todos los espectros aparecen colocados en la gráfica del espectrograma con un número de orden invariable. Como punto cero se toma de referencia el espectro del Tetra-metil-silano (TMS) que nunca aparece en la espectroscopia "in vivo" porque es una sustancia que no se encuentra en el cuerpo humano. A continuación se describen los siguientes metabolitos, separados entre ellos por espacios numerados en Partes por Millón (ppm).

1) (NAA) N-ACETILASPARTATO (2ppm) : Regula la síntesis de los lípidos y de las proteínas. Es un marcador bioquímico que se encuentra en las las neuronas del Sistema Nervioso Central, incluyendo también los axones, pero no se detecta en las células gliales. Por tanto, sus valores pueden estar disminuidos en todas aquellas situaciones patológicas en las que hay destrucción parenquimatosa, difusa o focal como: infartos, encefalitis, abscesos, enfermedades degenerativas encefálicas y en las neoplasias primarias o secundarias de cualquier tipo. El pico de este metabolito siempre se localiza en el puesto número 2 del espectrograma.

2) (Cr) CREATINA (3´1 ppm): Nombre con el que se conoce al ácido metilguanidinacético. Se encuentra en gran cantidad en las células musculares y nerviosas en forma de ácido creatinfosfórico. Circula en la sangre como transportador de energía. Atraviesa las membranas celulares y en el citoplasma reacciona con grupos fosfatos de alta energía provenientes del ATP mitocondrial y se transforma en fosfocreatina. Por tanto, actúa como los acumuladores eléctricos, almacenando energía en los momentos en que desciende el consumo celular y liberándola cuando aumenta. Los valores de este metabolito son muy estables. Por eso se utiliza como referencia para calcular los índices de los demás NAA/Cr,Cho/Cr, NAA/mI. Está disminuido en el tejido encéfalico de los niños y aumenta de forma fisiológica con la edad. También puede aparecer elevado en el edema vasogénico de origen tumoral.

3) (Cho) COLINA (3´2 ppm): Es una base orgánica presente en numerosos tejidos. Su derivado acetílico, la acetilcolina es un neurotransmisor de las terminaciones nerviosas del sistema nervioso parasimpático. También forma parte de las lipoproteinas (fosfatidilcolina) de las membranas celulares. Ésta es la porción que más interesa en espectroscopia del Hidrógeno, porque es un indicador indirecto del número de células existentes en los tejidos del VOI analizado. El espectro de colina refleja la concentración de los dos compuestos (Acetilcolina y Fosfatidilcolina).

La concentración de colina suele aumentar en los tumores malignos pero permanecen normales en el edema circundante. Los trastornos no neoplásicos como las enfermedades desmielinizantes, las Encefalitis agudas, algunos focos de Gliosis cicatricial la Enfermedad de Alzheimer, la encefalopatía multifocal progresiva o los estados depresivos también presentan, a veces, unos valores elevados de Colina. Es un indicador de aumento del número de células pero no necesariamente indica que dicho aumento tenga un carácter tumoral. Las neoplasias de bajo grado pueden mostra unos espectros de colina completamente normales y sin embargo algunas infecciones como las encefalitis focales se manifiestan por espectros elevados de Colina como consecuencia del aumento de macrófagos y otras células de la sangre que se acumulan alrededor de los procesos infecciosos.

4) (mI) MIO-INOSITOL (3´6ppm): Es un alcohol cíclico muy paraecido estructuralmente a las moléculas de glucosa. Se encuentra en la sangre, en concentraciones elevadas y traspasa fácilmente la mebrana bicapa de las células del SNC. Se considera como un indicador de proliferación de las células gliales (astrocitos, oligodendrocitos y microglia). Este metabolito aumenta cuando se produce degradación de las vainas de mielina o en la enfermedad de Alzheimer. También puede estar aumentado en los gliomas de bajo grado.

CONCLUSIÓN: En el momento actual la EMRH "in vivo" es una técnica complementaria a la TRM. En ocasiones resulta de utilidad porque refuerza la sospecha del radiólogo cuando examina una lesión de diagnóstico dudoso. Pero muchas veces aumenta más la duda porque los resultados no son concluyentes. Tiene que mejorar mucho la ERMH "in vivo" como para que pueda considerarse una técnica de diagnóstico concluyente. 

UN PÁJARO DENTRO DE LA CABEZA (A Head Full of Birds. Things are not Always what they Seem to Be) by luis mazas artasona. Febrero 2011.

En este mundo traidor
Nada es verdad ni mentira
Todo es según el color
Del cristal con que se mira

(Ramón de Campoamor 1817-1901)

De Doña María siempre habían dicho que tenía muchos pájaros en la cabeza, por eso no me extrañé al examinar las imágenes de la Tomografía por Resonancia Magnética craneoencefálica que le habían practicado. No es cierto que tuviera muchos pájaros, tan solo uno; acurrucado junto al tronco del encéfalo. Desde el centro de la imagen que había aparecido en la pantalla del monitor, el animal, miraba fijamente con su ojo negro y profundo, como si tuviera miedo y fuera a salir volando en cualquier momento. Por su aspecto, pico afilado, el pecho ahuecado y la cola desplegada me recordó al ave del paraíso (Figura 1).

 FIGURA 1)

SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS DE UN ESCÁNER HELICOIDAL MULTICORTE? by luis mazas artasona. Febrero 2011.

El sistema mecánico de Adquisición de Datos (Tubo-Detectores) de un aparato de Tomografía Computarizada está montado dentro de una carcasa metálica que se conoce con el inexpresivo nombre de “gantry”, llamado así porque dicho elemento puede inclinarse hacia delante o hacia atrás como una grúa mecánica. 

Visto de frente, "el gantry" recuerda al frontal de una enorme lavadora de dos metros de lado por 80 centímetros de fondo, con una abertura central circular de 70 centímetros de diámetro, por donde se introduce el tablero deslizante que transporta a una persona durante el transcurso de una exploración de Tomografía Computarizada.

El aspecto externo de del “gantry” del EMI-SCANNER de Hounsfield y de los modelos posteriores, utilizados durante las décadas de los ochenta y de los noventa, era cuadrado. Actualmente ha evolucionado hacia formas más redondeadas y su morfología recuerda a la de una rosquilla gigante, de dos metros de diámetro. 

También ha cambiado definitivamente el diseño del sistema detector que en los modelos de cuarta generación, estaba formado por una corona de celdillas (de 1200 a 4000), hasta los aparatos actuales que tienen un diseño "EN  ARCO" como podemos comprobar en la figura 1. Dejemos pues, en el cementerio de los inventos, las coronas marchitas de los modelos de cuarta generación y miremos a los escáneres helicoidales multicorte actuales, dotados de un sistema de detectores formados por multiples hileras de celdillas dispuestas sobre un armazón metálico curvo.

FIGURA 1) A grandes rasgos, el “gantry” es como el chasis de un automóvil; cumple una función decorativa y protectora contra los golpes de las camas que trasportan a los pacientes. En su interior, alberga la unidad de adquisición de datos formada por el Tubo de Rayos X, el Bastidor con los Detectores y los motores mecánicos que lo impulsan para girar. Ninguno de estos elementos se puede ver a simple vista y sólo puede acceder a ellos el Ingeniero de mantenimiento cuando levanta la tapa metálica frontal del “gantry”.

FIGURA 2

FIGURA 3

Figuras 1, 2 y 3) Imágenes pertenecientes al Escáner Multicorte Aquilion 64 de Toshiba. 

¿QUÉ ELEMENTOS MECÁNICOS SE ENCUENTRAN EN EL INTERIOR DEL "GANTRY" DE UN ESCÁNER DE RAYOS X? by luis mazas artasona.Febrero 2011.

FIGURA 1) El aspecto externo del "gantry" de un Escáner de Rayos X es lo que distingue a unos aparatos de otros. Por dentro casi todos son iguales y hay tantos elementos, de escaso interés práctico, que apenas se logra identificar a los más importantes como son: el Tubo de Rayos X y la carcasa que sustenta el Sistema de Detectores. 

Figura 1) Escáner Multicorte LightSpeed 16 . Este modelo permite obtener 16 cortes, como máximo, por cada rotación del tubo. Tiene un bastidor en arco, con 24 hileras de celdillas detectoras. No coincide nunca el número de hileras con el de cortes en ningún modelo. (General Electric Healthcare) (Hospital Universitario Miguel Servet HUMS. Zaragoza).

Figura 2) El tubo, con el ánodo y el cátodo, apenas se identifica en esta fotografía porque está protegido por un armazón metálico (HUMS).

Figura 3) Ranura por donde sale el haz de rayos X. Llama la atención su tamaño y amplitud. Se regula con los colimadores prepaciente, cuando se modifica el grosor de corte de una adquisición.