Fundamentos Fisicos Y Equipos

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c a p i t u l o

CARACTERIZACION DE EQUIPOS DE TOMOGRAFÌA COM PUTARIZADA Jaum e M otero i Savall

S u m a rio 1. Evolución de las técnicas tom ográficas 2. TC convencional y espiral 3. TC m ulticorte 4. Com ponentes de un equipo de TC 5. Usos diagnósticos y terapéuticos de la TC 6. Seguridad en las exploraciones de TC 7. Representación de la imagen en TC 8. Calidad de la imagen 9. A rtefactos en TC 10. Uso eficiente de recursos

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El gran avance tecnológico en el procesado de la información ha permitido desarrollar amplia­ m ente el concepto de la obtención de una imagen a partir de m últiples proyecciones de un objeto. Esta técnica, denominada to m o g ra fia c o m p u tarizad a (TC), se ha convertido en una herramienta básica para el diagnóstico y seguim iento clínicos. En este capítulo se desarrolla­ rán los fu n d a m e n to s básicos de la im ag en por to m o g ra fia co m p u tarizad a, la evo lución de los equipos, sus aplicaciones y las principales características de la im ag en o b ten id a.

I. E V O L U C IÓ N D E LA S T É C N IC A S T O M O G R Á F IC A S l.l. La im ag en to m o g rá fic a RECUERDA QUE

La sección axial que permite visualizar la técnica tomográfica es una reconstrucción de las múltiples proyecciones del haz de rayos X.

A

La imagen radiográfica convencional se basa en la absorción dife­ renciada que experimentan los rayos X al atravesar los distintos tejidos del cuerpo. La radiación de salida proporciona una proyección en dos dimensiones de los órganos y tejidos (Figura 1A). La tomografía computarizada (TC) proporciona una sección axial de la anatomía (Figura 1B). Esto se obtiene a partir de los datos recogidos en diferentes proyecciones del haz de rayos X sobre el objeto. El complejo cálculo que relaciona la absorción de radiación en el interior del cuerpo del paciente requiere un potente algoritmo de cálculo computacíonal.

—

La tomografia

computarizada proporciona una sección axial de la anatomía. Figura 1. A. Radiografía de tórax. B. Sección axiai del tórax.

Caracterización de equipos de tom ografia com putarizada

I.c2. F u nd am ento básico Mientras la mesa avanza a través de la apertura circular de la TC Igantry), el tubo emisor de rayos X rota alrededor del paciente. Una sola rotación dura alrededor de 1 segundo. Para cada angulación, un conjunto de detectores diametralmente opuestos al tubo registra la radiación emergente de la sección irradiada como una radiografía ins­ tantánea. El tubo de rayos X se diseña para dar lugar a un haz delgado, muy colimado, en forma de abanico, que irradia la sección del cuerpo del paciente (grosor desde 1 mm hasta 10 mm). Un examen completo comprende de 10 a 50 o más rotaciones del tubo alrededor del paciente. Este m ovimiento combinado de la mesa durante la rotación del tubo da lugar a la imagen tomográfica de la zona antómica que se quiere estu­ diar. Durante una rotación completa los detectores recogen múltiples ángulos de emisión y adquisición de datos. Estos datos son transferidos a un ordenador para su procesado, obteniéndose la reconstrucción de las "instantáneas" individuales en un corte axial de la sección anatómi­ ca que abarca cada una de las rotaciones completas del tubo.

RECUERDA QUE

El haz de rayos X que emite un equipo de tomografia está m uy colimado e incide sobre un espesor pequeño del paciente. Por ello la radiación dispersa es m enor que en la radiografía convencional.

I.=3. O rigen y e s ta d o actu al d e la tecn o lo g ía La primera TC de uso médico fue construida en 1967 por el ingeniero inglés G. N. Hounsfield para ser comercializado por la compañía EMI Ltd., que instaló su primer equipo en el Hospital Atkinson-Morley (Reino Unido) en 1971. Actualmente, la mayoría de equipos de TC son capaces de realizar barridos en espiral (denominados también "helicoidales") que registran m últiples cortes sim ultáneam ente. Los avances en la tecnología han permitido la exploración de extensas zonas anatómicas en tiempos de adquisición muy cortos, con reconstrucciones rápidas y de alta resolución. La radiografía convencional emulaba el concepto tom ográfico, aun antes del desarrollo de los primeros ordenadores, con el desplazamien­ to angular del tubo de rayos X o la realización de placas ortogonales. El salto cualitativo fue pensar que podía incrementarse el número de ángulos de la emisión de rayos X sobre el objeto y que la información recogida de la transmisión de cada ángulo podía ser procesada para obtener información acerca de la sección atravesada. Para ello harían falta dos requisitos principales: un haz de rayos X estrecho y un orde­ nador que resolviera la reconstrucción planteada. Los algoritmos de reconstrucción de la imagen a partir de la información de cada detector individual se han perfeccionado y sofisticado enorme­ mente hasta el m om ento actual. Pero el principio matemático original

RECUERDA QUE

La imagen tomográfica es el resultado de un complejo algoritmo de cálculo que relaciona la absorción de radiación en el interior del cuerpo del paciente a través de la señal captada por los detectores.

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fue desarrollado por Radon en 1917, quién dem ostró analíticamente que la imagen del interior de un objeto puede obtenerse a partir de infinitas proyecciones realizadas a través del mismo. La TC de primera generación, como la primera desarrollada por HounsRECUERDA QUE

Cada ángulo de emisión y detección durante la exploración determina una “instantánea" y a lo largo de toda la rotación los datos son transferidos a un ordenador para su procesado, p o r lo que se requiere una gran memoria y velocidad de los procesadores.

field, incorporaba un tubo de rayos X convencional muy colimado soli­ dario con un detector de centelleo de ioduro de sodio (Nal) a la salida del haz. El tubo se desplazaba a lo largo de una sección produciendo un conjunto de rayos paralelos que constituían una vista. Una vez com­ pletada la primera traslación, el conjunto tubo-detector se rotaba y se volvía a recoger una vista con el ángulo determinado (Figura 2).

Figura 2. TC de primera generación.

RECUERDA QUE

El detector de centelleo más utilizado es de ioduro de sodio (Nal), p o r su buena eficiencia en energía en el rango de los rayos X y su óptima resolución temporal, necesaria para procesar señales m uy contiguas en el tiempo.

La TC Mark I de Hounsfield registraba un total de 160 traslaciones (rayos) por vista y 180 vistas (barría 180° a incrementos de 1°) en unos 6 minutos, obteniendo una matriz de 28.800 datos que procesar por cada sección (corte). Era capaz de adquirir 12 cortes de 13 mm de gro­ sor cada uno. Las imágenes se reconstruían en una matriz de 80 x 80 píxeles en aproximadamente 35 minutos. La segunda generación de TC incorporó un conjunto de varios detec­ tores (array) a la salida para así registrar un haz estrecho pero no fino de radiación (fan b e a m e n lugar de p e n c ilb e a m ) (Figura 3). Con ello se aumentó el número de detecciones por vista, obteniéndose una mayor resolución espacial. También se obtenían más vistas (angulaciones dife­ rentes) aumentando el número de datos para garantizar la precisión de la reconstrucción.

Caracterización de equipos de tom ografia com putarizada

Traslación

A—

m atem ático original fue desarrollado p o r

Radon en 1917, quien demostró analíticamente que la imagen del interior de un objeto puede obtenerse a partir de infinitas proyecciones realizadas a través del mismo. Figura 3. TC de segunda generación.

Las TC de segunda generación incorporaban una hilera de 30 detec­ tores y registraban 540 vistas de 600 rayos cada una, mejorando enor­ memente la calidad de la imagen. También el tiem po de adquisición de cada corte se redujo considerablemente, siendo de unos 18 segundos. Para lograr mayor rapidez, la tercera generación de TC requería la eliminación del m ovim iento de traslación del tubo y dotarlo de una rotación continua. Este objetivo se alcanzó ensanchando el haz de rayos X en un abanico que abarcaba toda la sección del paciente y utilizando una hilera de detectores para interceptar el haz (Figura 4). El conjunto formado por detectores y tubo de rayos rota solidariamente alrededor del paciente. Las versiones más modernas de TC de tercera generación incorporan más de 800 detectores y tardan menos de un segundo en realizar la adquisición de cada corte. Con el objeto de obtener mayores velocidades de barrido, se diseña­ ron las TC de cuarta generación. El principal cambio en el diseño de esta cuarta generación de TC fue la introducción de un anillo completo de detectores que permanece estático mientras el tubo de rayos X gira entorno a él (Figura 5). Cada uno de los detectores registra una vista completa del haz de radiación que es equivalente a la vista angular de los de la tercera generación. Detector y tubo de rayos X intercam­ bian aquí sus papeles. Puesto que tubo y conjunto detector no están vinculados en la rotación, se pueden obtener señales con menor sepa­ ración espacial mientras el tubo va barriendo el campo de visión de los detectores. Esto permite una alta densidad de muestreo. Sin embargo,

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el número de vistas, y por lo tanto el tamaño de la matriz de la imagen, viene limitado por el número de detectores. La llegada de la TC m ulticorte significó la supremacía comercial del diseño de la tercera generación, ya que la multiplicidad de hileras de detectores necesarias para esta técnica encarecería prohibitivamente el producto en un diseño de cuarta generación.

I.M . TC dual En 2006 se introdujo un nuevo tipo de TC provista de dos tubos de rayos X y sus correspondientes conjuntos detectores montados perpen­

RECUERDA QUE

Para aprovechar toda la anchura del haz se diseñaron conjuntos detectores compuestos p o r varias hileras de elementos fotoconversores que dan lugar a señales más elevadas pero también a un m ayor número de datos que procesar.

dicularmente en el gantry: la TC de doble fuente (dual source TC, DSCT). Las adquisiciones espirales se toman simultáneamente. Este sistema dual, en primer lugar, aumenta la velocidad de escaneado (importante para estudios cardiacos) y, en segundo lugar, permite la exploración con dos energías diferentes. Aunque los dos tubos funcionan simultánea­ mente, su kilovoltaje es diferente y la atenuación en los tejidos propor­ cionará información adicional que podrá ser utilizada para distinguirlos, por ejemplo, sin necesidad de contraste.

c 2 . T C C O N V E N C IO N A L Y E S P IR A L czM. TC convencional o secuencial La tecnología de la TC ha evolucionado acompañada de los

avances

de la electrónica y la inform ática. Valores típicos de una TC de la

Caracterización de equipos de tom ografia com putarizada

tercera generación se encuentran hoy entre los 600 y 900 detectores y de 1.000 a 2.000 proyecciones o vistas por cada rotación del tubo. Hasta finales de los años 80 del siglo pasado, la adquisición sobre la zona anatómica que se iba a estudiar se realizaba de manera secuencial: una rotación del tubo de rayos X era seguida de un m ovimiento longitudinal de la mesa (Figura 6). Las vistas de cada corte se adquieren secuencialmente. El proceso secuencial resultaba lento porque, des­ pués de cada rotación de 360°, los cables que conectan los componen­ tes en rotación (tubo de rayos X y detectores) con la electrónica del equipo en el gantry debían rebobinarse de nuevo. De este modo, entre corte y corte, la rotación debe parar e iniciarse en sentido contrario. El barrido tomográfico de un corte, parada y rotación reversa implica del orden de 10 segundos, de los cuales solo de 1 a 2 se emplean en la adquisición de datos. El resultado es una pobre resolución temporal (muy importante en estudios de órganos en m ovim iento o en estudios

RECUERDA QUE

La idea de utilizar conexiones deslizantes (slip rings) ha permitido la rotación continua del tubo de rayos X hasta alcanzar velocidades de adquisición muy elevadas.

dinámicos realzados con contraste) y largos tiem pos de exploración.

M o v im ie n to s e cu e n cia l de la m esa

Figura 6. TC convencional o secuencial.

A

La rotación

continua del conjunto

c í . ¿ . R otación continua: slip rings

tubo-detectores requiere una

Suprimir el retraso entre corte y corte requiere una tecnología nonst°P, es decir, la rotación continua del tubo y de los detectores. Esto

tecnología non-stop que se consigue

Se consigue mediante el diseño de unos anillos colectores (slip rings) P°r los que se deslizan tubo y detectores. A través de estos anillos

deslizándolo p o r los

Se transmite la tensión al tubo y a los detectores sin conexiones fijas,

anillos colectores.

de modo similar a la conexión empleada por los coches de choque o

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A-

La rotación

y adquisición de los datos de manera continua a medida que la mesa (paciente) se desplaza

las escobillas de los coches de Scalextric®. Esta tecnología permite la eliminación del retraso entre corte y corte debido al rebobinado del cableado, pero persiste el tiem po requerido para mover la mesa a la posición del siguiente corte. Esta secuencia (axial step-and-shoot CT) resulta todavía algo ineficiente, ya que la mayor parte del tiem po del estudio se utiliza en el posicionamiento de la mesa. Por otro lado, los movimientos rápidos y bruscos de la mesa podrían introducir artefactos en la imagen debido al movimiento súbito (sacudida) de los tejidos.

suavemente a través del anillo del gantry da

c£.r3. TC espiral o helicoidal

lugar a una trayectoria resultante del tubo y

Una estrategia para resolver el problema planteado consiste en hacer

los detectores relativa

girar y adquirir los datos de manera continua a medida que la mesa

al paciente que dibuja

(paciente) se desplaza suavemente a través del anillo del gantry. La tra­

un trazo helicoidal (o

yectoria resultante del tubo y los detectores relativa al paciente dibuja un trazo helicoidal (o espiral), m otivo por el cual se denomina TC

espiral).

helicoidal o TC espiral (Figura 7). Este concepto perm ite barrer rápidamente (por ejemplo, en una res­ piración contenida) una am plia zona de interés a lo largo del eje longitudinal. Tan significativa fue esta mejora en la calidad y resolución de las exploraciones que a mediados de los años 90 del siglo pasado la TC espiral se convirtió en un estándar, al menos para los estudios de cuerpo.

RECUERDA QUE

La innovación tecnológica en un elemento tan mecánico com o es la mesa de exploración ha permitido el desarrollo de la tomografia espiral o helicoidal, al conseguirse un desplazamiento suave, rápido y sincronizado durante la adquisición.

M o v im ie n to c o n tin u o de la m esa

Figura 7. TC helicoidal (espiral).

C aracterización de equipos de tom ografia com putarizada

cB.1—I. V e n tajas d e la TC espiral Los tiem pos alcanzados por la TC espiral dan lugar a una serie de ven­ tajosas prestaciones:

A

La trayectoria

resultante del tubo y los detectores relativa

1 Rapidez de escaneado. 1 Obtención de gran cantidad de información.

al paciente dibuja un trazo helicoidal.

} Minimización de los artefactos por movimiento. 1 Minimización de los errores de registro entre dos cortes consecutivos debidos al m ovimiento respiratorio. ) Reducción de la dosis de radiación al paciente. ) Mayor resolución espacial en el eje longitudinal. I Mejora la capacidad de reconstrucción multiplanar o 3D del objeto. 1 Posibilidad de reconstrucción de cualquier corte arbitrario. 1 Mayor resolución temporal (angiografía por TC). I Permite la imagen continua (TC en tiem po real, fluoroscopia porTC). Por citar algunos inconvenientes, cabe destacar: 1 Ruido moderado en la imagen, atribuible tanto a las técnicas de inter­ polación com o a la pérdida de potencia del tubo de rayos X en el escaneado continuo.

) Promediado de los artefactos en todo el volumen escaneado. ) Tiempo adicional de procesado debido al elevado número de datos obtenidos.

Un p a rá m e tro fun d am en tal: p itch Un concepto importante en la TC espiral es la celeridad con la que se desliza la mesa a través del gantryen relación con el tiempo de rotación del tubo y el grosor del corte. Este concepto se denomina "pitch " y se define como el movimiento de la mesa en cada rotación dividido por el 9rosor de corte. En la Tabla 1 se presentan algunos ejemplos del valor del pitch y sus efectos sobre la adquisición espiral.

RECUERDA QUE

Los protocolos de exploración tomográfica deben definir de manera correcta el valor del pitch ya que influye de manera determinante sobre la calidad de la imagen y la dosis impartida al paciente.

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Ejem plos de evaluación del p itch y sus e fe c to s Grosor de corte

Avance de la mesa en una rotación del tubo

Valor del pitch

Posición de los bucles consecutivos de la espiral

10 mm

10 mm

10/10 = 1,0

Contiguos

10 mm

15 mm

15/10 = 1,5

Separados 5 mm

10 mm

7,5 mm

7,5/10 = 0,75

Solapados 2,5 mm

El valor del p itc h influye sobre la calidad de la imagen y la dosis impar­ tida al paciente. La elección del pitch depende de la exploración y debe ser un compromiso entre la extensión de la zona anatómica que se va a estudiar y la precisión de los datos obtenidos (Figura 8). Valores por encima de 1 hacen posible estudios extensos en tiem pos cortos, pero la calidad de los datos obtenidos es menor debido a que la interpolación del corte se realiza entre espirales que están más separadas. Valores pequeños del pitch, que dan lugar al solapamiento de las espirales, pro­ porcionan una alta resolución pero también es mayor la dosis recibida por el paciente al irradiar doblemente los tejidos. Comúnmente, en espiral de corte simple se utilizan valores del pitch entre 1 y 1,5.

TC

Figura 8. Ilustración del efecto del pitch en la TC espiral: (izquierda: pitch >1; derecha: pitch = 1).

A

= 3 . T C M U L T IC O R T E

—

El valor del

pitch influye sobre la

El calentamiento del tubo de rayos

X impone una limitación importan­

te para poder alcanzar escaneados espirales sobre cortes de menos de 3 mm, que son los deseables para generar con calidad aceptable

calidad de la imagen

reconstrucciones coronales, sagitales u oblicuas. Las actuales recons­

y la dosis impartida al

trucciones anatómicas 3D tampoco serían posibles sin limitar la región de escaneado para no sobrecalentar el tubo en la adquisición de las

paciente.

imágenes. Limitar la carga del tubo para poder obtener cortes muy finos daba como resultado imágenes de baja calidad y elevado ruido.

Caracterización de equipos de tom ografia com putarizada

Para solucionar este problema se desarrollaron tubos de alta capaci­ dad calorífica. Sin embargo, resultó más práctica la idea de aprovechar al máximo el haz de rayos X em itido por el tubo. Esto es, hacer más

A-

La

eficiente la radiación disponible en lugar de perder parte de esta. Si el haz diverge y, por tanto, se ensancha en la dirección del eje craneo-

configuración

caudal del paciente (del grosor del corte) y se utilizan múltiples hileras de detectores en lugar de solo una, entonces se pueden registrar los

recoger gran cantidad

datos procedentes de más de un corte a la vez (Figura 9).

multicorte permite

de información minimizando el calentamiento del tubo de rayos X.

....

I

L J C J L J L .J

1 d e te c to r p o r fila

4 d e te c to re s p o r fila

►

—

.. .

►-

. .

Figura 9. Principio de la TC multicorte.

Esta solución reduce el número total de rotaciones del tubo (por tanto, también disminuye el tiempo de disparo del tubo de rayos X) necesarias para cubrir la extensión anatómica deseada. En resumen, esta configura­ ción múltiple permite recoger gran cantidad de información (necesaria para obtener imágenes de alta calidad, bajo ruido y resolución suficiente para las reconstrucciones) minimizando el calentamiento del tubo de rayos X.

=3.1. C onfiguración d e una TC m ulticorte Debido al encarecimiento que supone disponer de grandes matrices de detectores, los escáneres multicorte se diseñan sobre configura­ ciones de TC de tercera generación. El haz de rayos X puede coli­ marse de manera variable para ajustarlo a la técnica de adquisición. El conjunto detector consiste en varias secciones paralelas y contiguas de elementos detectores a los largo del eje axial (coronas). A su vez, cada sección se divide en diversas porciones, constituyendo una matriz bidimensional. La primera TC con dos hileras de detectores y haz ancho fue introducida en 1992 por Elscint, el CT-Twin®.

RECUERDA QUE

La tecnología m ulticorte aprovecha la pequeña divergencia del haz de rayos X que incide sobre múltiples hileras de detectores (llamadas coronas) para recopilar información de más de un corte del paciente simultáneamente.

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La capacidad de procesar la información fue el principal impedimento para desarrollar todas las funcionalidades de una TC m ulticorte hasta cerca del año 2000, cuando la mejora de los procesadores posibilitó la adquisición simultánea de datos procedentes de hasta 16 canales. Las actuales TC m ulticorte se diseñan con 33, 64 y hasta 128 coro­ nas, reduciendo el tiem po de adquisición a una fracción de segundo,

RECUERDA QUE

aumentando la calidad de la imagen y minimizando la dosis impartida al paciente durante la exploración.

La gran calidad gráfica que se obtiene actualmente con los equipos de tomografía se fundamenta en la adquisición multicorte que proporciona imágenes de alta calidad, bajo ruido y resolución suficiente para la reconstrucción.

=3.dH. M o d o s d e adquisición m ulticorte Cada elemento de la matriz bidimensional de detectores recoge la señal obtenida de la radiación que le incide. El conjunto de señales se pro­ cesa para dar lugar a la imagen final de la TC. Los datos digitales provenientes de cada elemento pueden ser manipulados informática­ mente con el fin de mejorar la funcionalidad de la exploración. A causa de la limitación en la adquisición y procesado de tan enor­ me cantidad de información, las primeras versiones de MSCT, aunque diseñadas con 16 coronas, se limitaban a recoger los datos de cuatro cortes. Así, cuatro hileras de detectores correspondientes a los cuatro cortes registrados simultáneamente transmitían los datos a solo cuatro canales de memoria. Las señales provenientes de cada grupo detector pueden vincularse electrónicam ente, configurando grupos de detectores en dirección axial que funcionan como un solo detector más largo. Esta estrategia proporciona una gran flexibilidad en el grosor de los cuatro cortes

A r r a y de ancho fijo Haz de rayos X 20 mm

1 ~~ /

1,25 mm

II

I I

| 5 mm

I I I 5 mm

__^ I I I 5 mm

que hay que registrar (Figura 10). Los avances te cn o ló g ico s en

Haz de rayos X 20 mm

.

I I I

rrrr

Z ---- ► I

i

I

2,5 mm

2,5

2,5

2,5

mm

mm

mm

I

5 mm

111

I

2 ,5 m m .

de canales de los sistem as de registro posibilitan la flexibilidad

Haz de rayos X 20 mm ^

.

posible en los últim os años la adquisición simultánea de 8, 16, 32, 64 y hasta 128 canales. El número de coronas y el número

A r r a y de ancho adaptable Haz de rayos X 20 mm

los sistemas de registro y com­ putación de datos han hecho

en la configuración del detector, [ 5 mm I 5 mm

2,5 |1,5|1 1)1,51 2,5 5 mm

5 mm

5mm J 5 mm |

jr~5mm

5mm ]

2,5 1,5|1 1|1,5 2,5 2,5

I mm

2,5 mm

2,5 mm

2,5 mm

Figura 10. Agrupación de los elem entos detectores y espesor de corte.

I I

llegando a espesores de corte subm ilim étricos. Esta función, junto con la colimación variable ^ az

ra y ° s X , r e s u lta

Caracterización de equipos de tom ografia com putarizada

una gran versatilidad del equipo de TC para adaptarlo a los diferentes requerimientos de las técnicas de exploración estáticas o dinámicas.

A

El número de

coronas y canales

M . C O M P O N E N T E S D E U N E Q U IP O DE T C

de los sistemas de registro posibilitan

Los componentes de un sistema moderno de TC comprenden (Figu­ ra 11):

la flexibilidad en la configuración del

) Gantry: tubo de rayos X, colimador del haz, generador de alta tensión, elem ento detector, electrónica del sistem a detector y sistema de transmisión de datos.

detector, llegando a espesores de corte submilimétricos.

I Mesa y accesorios de colocación. 1 Consola de operación y adquisición. ) Dispositivo de almacenamiento de datos. I Ordenador para reconstrucción y manipulación de imágenes.

Consola de visualización HSj

Control del inyector

RECUERDA QUE

Figura 11. Com ponentes de un equipo de TC.

^ • 1 . G a n try Las modernas TC (espirales, MSCT), basadas en diseños de tercera 9eneración, utilizan la geometría llamada de "rotación-rotación", en

La configuración de la adquisición m ulticorte y el posprocesado de los datos originalmente captados permite cortes submilimétricos y tiempos del orden de la fracción del segundo.

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la cual tanto el tubo de rayos X como el sistema detector se encuen­ tran montados en un gantry que permite a ambos rotar contrapuestos alrededor del paciente. La tecnología de anillos colectores (siip rings), por los que deslizan tubo y detectores conectados eléctricamente por una especie de escobillas, permite la rotación continua del sistema de RECUERDA QUE

Los equipos de TC actuales incorporan las técnicas espiral y multicorte en diseños de tercera generación y geometría rotaciónrotación de hasta 128 coronas.

adquisición de imagen sin interferencias del cableado. El gantry alberga elementos muy importantes como el generador de tensión para el tubo, el sistema de conversión analógico-digital y el sistema de transmisión de datos. El requisito principal que ha de cumplir el diseño del gantry es la estabi­ lidad de la posición del tubo y de su foco durante la rotación a tan elevadas velocidades (de pocas décimas de segundo). Por lo tanto, el soporte mecánico del tubo de rayos X, de su colimador y del elemento detector debe diseñarse para soportar la elevada aceleración asociada con esta rapidísima rotación del gantry (desde 17 g para 0,42 s hasta 33 g para 0,33 s). La forma típica del gantry de una TC moderna es la de un "d o n u t” por cuyo agujero discurre la mesa de exploración con el paciente. El tama­ ño del agujero se denomina "apertura” y, en general, los diámetros de apertura suelen ser de entre 50 y 85 cm. Las TC de grandes aperturas facilitan el montaje del equipo de biopsia o, en radioterapia, la inclusión de dispositivos de inmovilización. En algunos modelos el gantry puede inclinarse (tilt) hasta 30° para compensar la angulación de ciertas zonas anatómicas y alinearlas con el plano de escaneo (columna cervical). El gantry incorpora un juego de láseres de centrado que se utilizan como guías del posicionamiento del paciente y referencian el centro de los planos axial, coronal y sagital.

1—I. cE. Tubo d e rayos X y g e n e ra d o r

A

-------------------------

El requisito

El sistem a productor de rayos X proporciona una potencia pico de 60-100 kW, según los modelos, lo que permite seleccionar varios vol­

principal que ha de

tajes: 80 kV, 100 kV, 120 kV y 140 kV. Las diferentes aplicaciones clíni­ cas requieren un espectro de rayos X distinto y, por lo tanto, diferentes

cumplir el diseño del

ajustes de kilovoltaje para optimizar la calidad de la imagen obtenida y/o

gantry es la estabilidad de la posición del tubo y de su foco durante la rotación.

la mejor relación señal/ruido con la mínima dosis. Una lim itación al tiem po de rotación (es decir, a la extensión de la exploración) es el calentamiento del tubo. En un tubo de rayos X con­ vencional el ánodo es un disco de aproximadamente 160-220 mm de diámetro que gira alojado en un tubo de vacío. La capacidad de alma-

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cenar y disipar el calor producido en la generación de rayos X por parte del ánodo y su carcasa determina su rendimiento: cuanto mayor sea su capacidad de almacenamiento calorífico mayor será el tiem po que podrá escanear antes de alcanzar su temperatura límite. Es frecuente ver este parámetro que determina el calor almacenado en unidades de capacidad calorífica, en inglés heat units (HU) o también mega heat

A-

La utilización

del foco pequeño

aumenta la resolución espacial.

units (MHU). Valores típicos de este parámetro para tubos de rayos X instalados en TC se encuentran entre los 5 y 9 MHU, lo cual se logra uniendo láminas de grafito al dorso del ánodo de tungsteno. Como en radiografía convencional, el foco del tubo viene determinado por el tamaño del filamento del cátodo. La mayoría de los tubos cuentan con dos tamaños de foco. La utilización del foco pequeño aumenta la resolución espacial, pero genera más calor al concentrar la energía en una pequeña porción del ánodo. Por ello los tubos diseñados para TC tienen filamentos de mayor tamaño. La pérdida de resolución se com­ pensa entonces mediante algoritmos de mejora cuando se procesan los datos obtenidos.

*—1 .^ . C olim ación y filtrado del haz En TC, la colimación del haz de rayos X comprende: colimadores pri­ marios del tubo, conjunto de colimación prepaciente y conjunto colimador pospaciente o predetector. Los colimadores primarios se encuentran a la salida del tubo y determinan el espesor de corte que se empleará en un procedimiento determinado. Cuando el operador de la TC selecciona un espesor de corte está determinando la colimación del tubo, esto es, ensanchando o estrechando el haz de rayos X emitido. Otro conjunto adicional de colimadores se encuentra debajo del tubo y contiene la anchura del haz que incide sobre el paciente. Finalmente, sobre los detectores se coloca otro conjunto colim ador cuya misión es asegurar la anchura del haz apropiada al incidir sobre el detector y reducir el número de fotones dispersados que podrían entrar en él. La filtración inherente y otros filtros de aluminio o teflón se utilizan en la TC para modelar la intensidad del haz eliminando los fotones de baja energía que contribuyen a aumentar la dispersión. Los fotones dispersa­ dos, o no contribuyen a la formación de la imagen aumentando la dosis al paciente o empeoran la calidad de la imagen. Se utilizan filtros especiales, denominados "bow -tie" (lazo de corbata), que absorben los fotones de baja energía antes de alcanzar al paciente. Eliminando los fotones de baja energía mediante la filtración se consigue un haz energéticamente más uniforme. Así se mejora la precisión en la asignación de los valores de ate­ nuación, es decir, en los números CT de la región anatómica escaneada.

RECUERDA QUE

Del mismo m odo que en radiografía convencional, cada protocolo de exploración TC debe incorporar los ajustes de kilovoltaje y miliamperaje óptimos para obtener la calidad de imagen y la m ejor relación señal/ ruido con la mínima dosis impartida al paciente.

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1—1.1—I. S istem a d e te c to r Los equipos actuales de TC utilizan principalm ente detectores de estado sólido. Cada elem ento detector consiste en un cristal de cen­ telleo, sensible a la radiación, que convierte los rayos X absorbidos RECUERDA QUE

Se debe vigilar el calentamiento del tubo de rayos X cuando se realizan exploraciones m uy continuadas, ya que supone una limitación a la extensión de la exploración.

en destellos de luz visible. Los destellos se detectan m ediante un fotodiodo de silicio que genera una corriente eléctrica. Cada impulso eléctrico generado es amplificado y convertido en una señal digital. La matriz de detección de una TC se compone de un millar de elementos detectores. Las propiedades más relevantes para que un material sea adecuado para usarse com o elem ento detector son: una gran eficiencia de detección (número atóm ico alto) y un tiem po de resolución muy corto para permitir altas velocidades de rotación (con miles de vistas en cada rotación). Entre los materiales utilizados pueden citarse: tungstato de cadmio (CdW 04), germanato de bismuto (Bi4Ge30 12), óxido de gadolinio (Gd20 3) o sulfoxilato de gadolinio (Gd202S) y ioduro de cesio Csl (TI) o ioduro de sodio activados con talio Nal(TI). En las primeras TC tam bién se utilizaron detectores de gas, como cámaras de ionización de xenón, inferiores claramente en eficiencia y resolución temporal a los detec­ tores de estado sólido. En una TC de corte único (detector único) el ancho de corte se obtiene colimando el haz de rayos X a su salida (colimación prepaciente). Para TC multicorte los diversos fabricantes han introducido diferentes dise­ ños de los elementos detectores. Con el fin de poder seleccionar distintos anchos de corte, los equipos

RECUERDA QUE

Los fotones de baja energía no contribuyen a la imagen y sí a la dosis absorbida p o r el paciente. En todo caso, degradan la imagen y deben eliminarse mediante la filtración incorporada al tubo de rayos X.

de TC combinan electrónicamente varias hileras de detectores en un menor número de cortes de acuerdo con la colimación seleccionada para el haz y la anchura de corte de exploración deseada. Dos tipos de configuraciones han dado respuesta a esta necesidad: la configuración de m atriz fija y la de matriz adaptable. La configura­ ción de matriz fija consiste en la disposición de elementos detectores de igual tamaño a lo largo del eje axial. El diseño de matriz adaptable incorpora una hilera de detectores de diferente tamaño. La combinación electrónica de las señales obtenidas por cada hilera da lugar a diferentes combinaciones de anchuras de corte y cantidad de cortes escaneados. Las TC de más de 16 coronas, en general, incorpo­ ran la configuración de matriz adaptable (Figura 12).

Caracterización de equipos de tom ografia com putarizada

Grosor corte (eje Z) craneocaudal

A

Cada elemento

detector consiste en

GE 20 mm longitud

un cristal de centelleo,

mutui I I

sensible a la radiación,

4 x 1 , 2 5 * f * ----- 16 x 0,625 — ► - * 4 x 1 , 2 5

que convierte los rayos X absorbidos

Philips 24 mm longitud |» 4 X 1 ,5 -4 *

n

nn

16 x 0 ,7 5

en destellos de luz visible.

x 1 ,5 - H

Toshiba 32 mm longitud -12 X 1,0

-12 x 1,0-

Figura 12. Configuración del array adaptable de detectores.

El rango dinámico determina la capacidad de un detector para discrimi­ nar un amplio rango de intensidades de radiación. Los sistemas actuales de TC son capaces de discriminar alrededor de 1.000.000 de intensida­ des en aproximadamente 1.000 vistas cada segundo.

i. M e s a La plataforma sobre la que se desliza el paciente es un dispositivo auto­ matizado que actúa sincronizado con el gantry y el ordenador central. Su diseño permite realizar desplazamientos suaves en incrementos exactos después de cada barrido, de acuerdo con el programa de esca­ neo seleccionado por el Técnico según el tipo de exploración. RECUERDA QUE

La precisión y exactitud de los m ovim ientos de la mesa son de vital

Los detectores de estado sólido, basados en un cristal de centelleo tienen un amplio rango dinámico para discriminar un gran espectro de intensidades de radiación incidentes.

transcendencia para la calidad de la imagen. En la TC espiral el movi­ miento de la mesa se cuantifica en mm/s, ya que se desplaza durante todo el escaneo de la zona que se va a explorar. El parámetro pitch da cuenta de la relación entre el grosor de corte y el avance de la mesa en una rotación del tubo. Mediante el ajuste de este parámetro se consi­ gue la superposición o separación de los bucles espirales, dependiendo del tipo de exploración deseada. Las mesas de la TC deben fabricarse con materiales que no interfie­ ran Sa radiación y no causen artefactos en la imagen. La mayoría de

\

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

mesas se fabrican en fibra de carbono, material casi radiotransparente. Si se excede el límite de peso recomendado por el fabricante, común­

RECUERDA QUE

El desplazamiento de la mesa de exploración y su sincronización con la rotación de tubo es determinante para la calidad de la imagen en una exploración tomográfica.

mente 150 kg, se verá comprometida la precisión en el desplazamiento de la mesa. En el mercado existen diversos accesorios que se acoplan a la mesa de exploración para realizar diferentes procedimientos, tales como inmovilizadores para TC de planificación en radioterapia.

Ed . u s o s d i a g n ó s t i c o s y T E R A P É U T IC O S D E LA T C La introducción de la TC significó un gran avance en el diagnóstico por la imagen. El continuo desarrollo de los equipos y la tecnología asociada ha perm itido dotar a la medicina de una herramienta de gran utilidad clínica para el diagnóstico de enfermedades, el seguim iento de patologías y su tratam iento, y tam bién para la planificación en radioterapia. La TC permite la resolución submilimétrica de estructuras y órganos y tiempos de exploración con rotaciones por debajo del segundo que facilitan el estudio de órganos en m ovim iento y el procesado de imágenes en tiem po real. En la actualidad disponemos de TC de hasta 128 coronas de detectores; se obtiene una fiel reconstrucción multiplanar isotrópica y reconstrucciones volumétricas que facilitan la compren­ sión espacial de la patología. De este modo es posible la evaluación de los vasos sanguíneos con detalle similar a las angiografías, la valoración de perfusión cerebral o cardiaca e incluso la endoscopia virtual.

ízd.I.

T ó rax

La TC del tórax permite estudiar todos los órganos contenidos en su interior: los pulmones, la pleura, el mediastino, el diafragma y el esófa­ go, así como los huesos que lo rodean: la columna dorsal, las costillas

A

y el esternón. Es especialmente útil en el diagnóstico de las enferme­ dades difusas de los pulmones. Como el parénquima pulmonar es de densidad parecida a la del aire, cualquier lesión será fácilmente visible

Las mesas de

la TC deben fabricarse

por ser más densa. La gran mayoría de las estructuras del tórax son verticales (vena cava superior, tráquea, aorta y esófago) y, por lo tanto,

con materiales que no

en los cortes axiales se verán como estructuras redondeadas cuya

interfieran la radiación y no causen artefactos en la imagen.

opacidad o lucidez dependerá de si transportan sangre o aire. Otras estructuras son oblicuas, como el bronquio fuente izquierdo y el tronco braquiocefálico venoso izquierdo, y se verán como imágenes elípticas. Las estructuras horizontales (como el bronquio lobar medio) se obser­ varán como sombras lineales.

Caracterización de equipos de tom ografia com putarizada

A b do m en y pelvis Una TC abdominal puede detectar signos de inflamación, infección, lesiones o afecciones de hígado, bazo, riñones, vejiga, estómago, intestinos, páncreas y glándulas suprarrenales. También permite visua­ lizar problemas en los vasos sanguíneos y ganglios linfáticos de la zona. Aunque en algunas patologías, como las ginecológicas, no sea la pri­

RECUERDA QUE

El procesado digital de las imágenes da lugar a visualizaciones complejas de las zonas anatómicas (multiplanar, 3D, virtual) que ofrecen recursos de gran utilidad diagnóstica.

mera elección, también colabora en el seguim iento o valoración de los tratamientos asociados. La TC delinea claramente las estructuras anatómicas en el abdomen, lo que es fundamental en el diagnóstico de diafragma interno y otras hernias no palpables o insospechadas. También ofrece un claro detalle de la pared abdominal que permite identificar con precisión la presen­ cia de hernias. La TC es fundamental para la detección de lesiones de órganos sólidos después de un traumatismo. Los procedim ientos de TC ayudan a diagnosticar la causa del dolor pélvico o abdominal y las enfermedades de los órganos internos, el intestino y el colon. En función de las indicaciones, se pueden utilizar medios de contraste, orales o rectales, para la exploración.

í=d.=3.

C a b e z a y cuello

La TC es de gran utilidad en el estudio del sistema nervioso central, fundamentalmente en la evaluación del paciente de urgencias, de los enfermos críticos y en el seguim iento de numerosas patologías. La TC con cortes subm ilim étricos perm ite la visualización detallada del parénquima encefálico y del cráneo, a lo que hay que añadir las venta­ jas de la reconstrucción multiplanar para el estudio de cara y cuello. La resolución temporal de la tomografía multicorte permite el estudio de la vascularización cerebral.

M úsculo y e sq u e le to La TC puede aportar una información de gran calidad sobre las estructu­ ras óseas, los planos musculares y grasos, así como de las estructuras

A

- — las indicaciones se

vasculares. Esos datos son de gran utilidad para el tratamiento de las neoplasias, las infecciones y los traum atism os, además del segui­

pueden utilizar medios

miento post-quirúrgico de estos pacientes. Las técnicas de reconstruc­ ción multiplanar y visualización 3D resultan esenciales para el estudio

o rectales, para la

del sistema musculoesquelético por revelar detalles de las lesiones no V|sualizados mediante otras técnicas.

de contraste, orales exploración.

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

f b .íb . A ngiog rafia TC Los avances en los sistemas de TC m ultidetector y en las técnicas de procesado de imágenes han ampliado el papel de la TC en la evaluación de las enfermedades vasculares: cerebral, pulmonar y cardiaca. RECUERDA QUE

Los cortes submilimétricos y la resolución temporal de la tomografia multicorte han dado lugar a la angiografia mediante TC, tanto cardiaca como cerebral.

üb. üb. I. A T C c e r e b r a l Aunque la angiografia convencional intervencionista (por catéter o por sustracción digital) es el estándar para la obtención de imágenes de los trastornos cerebrovasculares, es una técnica que requiere mucho tiem­ po y se asocia con cierta tasa de complicaciones neurológicas perma­ nentes. La angiografia por TC (ATC) tiene la ventaja de ser un método no invasivo y el ahorro de tiem po sobre la angiografia tradicional es crucial en el caso de pacientes con sospecha de padecer un accidente cerebrovascular agudo, en el que las decisiones de tratam iento deben realizarse rápidamente. Además, la ATC cerebral se puede combinar con imágenes de perfusión cerebral para evaluar la viabilidad del parénquima cerebral y su irrigación vascular. Las reconstrucciones tridimensionales visualizan la relación de las lesiones vasculares complejas con las estructuras circundantes, proporcionando información muy valiosa para el cirujano. La adquisición de imágenes de alta resolución se realiza en fase de realce arterial con contraste.

Ed . f b .

. A T C p u lm o n a r

Las ventajas de la TC multicorte, en cuanto a su alta resolución temporal y espacial, son especialmente adecuadas para visualizar con precisión el corazón y los vasos torácicos. Su utilización ha dado lugar a nuevos protocolos de exploración encaminados al diagnóstico del tromboem-

A

bolismo pulmonar. La reconstrucción multiplanar perm ite una mejor representación de la vascularización pulmonar y la rapidez de la explo­ ración es importante para el embolismo pulmonar agudo.

Las

reconstrucciones

5d.Ed.=3. A T C c a rd ia c a

tridimensionales visualizan la relación

La ATC coronaria se realiza en el modo de adquisición espiral conti­ nua durante todo el ciclo cardiaco. Sin embargo, para los estudios del

de las lesiones

corazón y de las arterias coronarias se necesitan técnicas especiales

vasculares complejas.

para producir imágenes libres de artefactos de movimiento. La visualización de las arterias coronarias es difícil porque son relativamente de

Caracterización de equipos de tom ografia com putarizada

ì

pequeño calibre, de forma tortuosa y están sujetas al constante y rápido movimiento del corazón. La utilización de un medio de contraste optimi­ za el realce de las estructuras vasculares sobre los tejidos circundantes. Existen dos técnicas de sincronización de la adquisición de imágenes TC con el ritmo cardiaco a partir del electrocardiograma (ECG): el pros­ pectivo (triggeñng ECG) y el retrospectivo (gating ECG). El gating ECG prospectivo identifica los instantes de más bajo m ovimiento cardiaco y adquiere imágenes solo en esas partes del ciclo cardiaco, lo que mini­ miza la exposición de radiación. Los métodos de sincronización retros­ pectiva adquieren imágenes durante todo el ciclo cardiaco mientras se registra el ECG del paciente. Las imágenes se reconstruyen después creando imágenes en cualquier fase que se desee del ciclo cardiaco.

üb.Eb. Intervencionism o y flu o ro sco p ia TC La TC es una herramienta valiosa para los procedimientos interven­ cionistas, tales como biopsias y drenaje de abscesos. El uso de la TC para guiar los procedim ientos percutáneos ofrece diversas ventajas: la alta resolución de las imágenes proporciona la localización tridim en­ sional precisa de las lesiones y perm ite al clínico planificar una ruta de acceso a la lesión porque muestra la relación de las estructuras circundantes. La capacidad de visualizar con precisión materiales de alta densidad permite el uso de cualquier tipo de instrumento (aguja, tubo de drenaje u otros dispositivos). Puede ser necesaria la inyección de medio de contraste para realzar el espacio anatómico circundante. Los pacientes se pueden colocar en una gran variedad de posiciones para permitir el acceso más fácil a la lesión. La mejora de la precisión del procedimiento disminuye los riesgos asociados. Se utilizan dos técnicas diferentes para las intervenciones guiadas: la TC secuencial y la fluoroscopia TC. La TC secuencial cuenta con todas las ventajas enumeradas anteriormente, pero presenta algunos inconvenien­ tes. El procedimiento puede ser largo debido a las numerosas imágenes de la TC simple o helicoidales que se obtienen. El proceso requiere de una adquisición de escaneo, la colocación de la aguja, otra adquisición de exploración, el ajuste de la aguja, otra adquisición de exploración, y así sucesivamente hasta que la aguja esté en el lugar correcto. La fluoroscopia TC (FTC) ofrece las mismas prestaciones de visuali­ zaron "casi" en tiem po real de la fluoroscopia tradicional, mientras que aporta una resolución de contraste superior y la posibilidad de representación anatómica tridimensional. Estos beneficios aumentan la capacidad de realizar intervenciones guiadas por imagen en zonas anatómicamente complejas. Cualquiera de los dos métodos supone

RECUERDA QUE

Para algunos supuestos diagnósticos, la endoscopia virtual mediante TC puede ser un prim er filtro en el cribado de enfermedades digestivas o pulmonares.

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

Estos beneficios aumentan

cierto nivel de dosis de radiación administrada al paciente. Con la FTC, además, se debe tener en cuenta la exposición a la radiación del opera­ dor durante el procedimiento. Para minimizar este riesgo, dependiendo del estudio clínico, pueden utilizarse ambas técnicas en combinación.

la capacidad de realizar intervenciones guiadas p o r

üd ."7 .

Endoscopia virtual

imagen en zonas

El posprocesado de los datos obtenidos en la TC permite reconstruir

anatómicamente

las estructuras mostrando su representación superficial (surface ren­ dering) o volumétrica (volumen rendering). Estas técnicas de software

complejas.

tienen su aplicación en una variedad de usos clínicos de gran utilidad como la inspección interna del colon o de los árboles bronquiales. Lo que se conoce con el nombre de "endoscopia virtual" es hoy una rea­ lidad y se ofrece como una herramienta de cribado. La colonoscopia virtual ofrece varias ventajas: es rápida en la ejecu­ ción, no es un método invasivo, es más confortable para el paciente, no necesita mucho material y permite al médico visualizar todo el colon y las estructuras anatómicas adyacentes. El procedimiento también per­ mite la visualización de áreas distales a una obstrucción del intestino, proporcionando información sobre los carcinomas oclusivos. Además, la colonoscopia virtual puede ser una herramienta valiosa en la evaluación preoperatoria del colon. Se define la localización anatómica exacta de la anomalía y la proximidad de las estructuras adyacentes, mientras que la colonoscopia convencional solo estima la localización de las lesiones. En contrapartida, es un poco limitada en la visualización de los detalles de la mucosa y los pólipos menores de 1 cm y no es posible la toma de biopsias de los tejidos de interés. La broncoscopia virtual puede visualizar más allá del bronquio seg­ mentario, lo que permite detectar la estenosis, la oclusión y la impresión externa en la luz bronquial. Además, las imágenes de TC obtenidas durante la broncoscopia virtual ofrecen imágenes no solo de las vías respiratorias, sino también del parénquima pulmonar. Junto con las imá­ genes axiales se puede precisar la localización anatómica de la lesión. Como contrapartida, no pueden extraerse biopsias tisulares y no es capaz de mostrar la coloración de la mucosa bronquial.

ü b .Q . A plicaciones e s p e c ia le s '=d . S . I. TC dual Las imágenes de TC de doble energía (o energía dual) realizan a d q u is i­ ciones del volumen de interés con dos energías diferentes de fo to n e s .

Caracterización de equipos de tom ografia com putarizada

Esto se efectúa con la rotación de dos tubos de voltaje diferente, mon­ tados perpendicularmente en el gantry. La TC de energía dual permite una mejor diferenciación entre ciertos tejidos con y sin patologías. Se puede diferenciar, por ejemplo, entre el ácido úrico que contiene cálcu­ los urinarios y el ácido úrico que no lo contiene. La TC de energía dual permite mejorar la visualización de los tendones de la mano y el pie; además, se pueden eliminar las estructuras óseas de la imagen en las exploraciones angio-TC.

üb.Q.cr!. E studios dinám icos d e TC Algunos escáneres permiten la obtención de estudios dinámicos de TC, esto es, el seguim iento de la evolución temporal de un proceso dinámico en un volumen de interés. Estas exploraciones son también conocidas como TC en 4D. En ellas se puede visualizar, por ejemplo, el movimiento de las articulaciones o la captación de contraste en ciertos órganos (perfusión o angiografía TC dinámica). Con las imágenes de la evolución temporal del realce de contraste vascular del cerebro se puede llevar a cabo un seguimiento del realce arterial y venoso. Actual­ mente es posible realizar estudios de perfusión de órganos tales como el cerebro, el corazón y el hígado.

íb .Q . TC en ra d io te ra p ia Las imágenes de cortes transversales proporcionan una gran cantidad de datos anatómicos básicos para las tareas de planificación dosimè­ trica de los tratamientos. La TC en radioterapia encuentra su aplicación en cuatro áreas principales: Ì Diagnóstico. La TC proporciona información cuantitativa acerca de las anomalías en tejidos y estructuras que sirve para evaluar la exten­ sión y el estadio de la enfermedad. Con esta información el oncòlogo radioterapeuta decidirá el tipo de tratamiento, la técnica y la prescrip­ ción de dosis. * Localización de volúmenes. El detalle de las estructuras visualizadas en los cortes axiales permite localizar y delinear el tum or y los tejidos normales. El oncòlogo radioterapeuta dibuja sobre las imágenes de la TC el volumen que se va a irradiar según se aprecia en los tejidos (CTV: clinical target volumen). Por la imprecisión de la localización real, los posibles m ovim ientos y el error en la reproductibilidad de la colocación del paciente se añade cierto margen al volumen obje­ tivo, lo que da lugar al volumen final de tratam iento (PTV: planned

RECUERDA QUE

La planificación radioteràpica tiene com o punto de partida las imágenes de TC obtenidas del paciente.

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

A

target volumen). Del m ism o modo, se contornean los órganos de

El detalle

riesgo como aquellos que deben cumplir las restricciones de dosis que correspondan.

de las estructuras visualizadas en los cortes axiales permite

localizar y delinear el tum or y los tejidos normales.

I Cálculo dosimètrico. Las imágenes de TC consisten en una matriz de coeficientes de atenuación. A través de los números CT (unidades Hounsfield) de cada punto de la imagen se obtiene una matriz de densidades electrónicas que serán la base del cálculo de dosis en los planificadores. La dispersión Compton es el proceso predominante en la interacción de los fotones de alta energía (MV) con el tejido. La probabilidad del efecto Compton es directamente proporcional a la densidad electrónica del material; por lo tanto, la TC proporciona también información detallada acerca de la densidad electrónica que puede usarse para el cálculo de la dosis absorbida en los diferentes tejidos. 1 Control del tratam iento. El seguimiento de las imágenes de TC, ya sea durante o después del tratamiento, ofrece un medio para evaluar la remisión del tum or o su recurrencia, o el daño del tejido normal. Esta información es útil tanto para el estudio de la eficacia de los tratamientos como para el planteamiento de estrategias terapéuticas posteriores. > Con las nuevas y complejas técnicas radioterápicas la verificación del tratam iento durante la irradiación ha cobrado especial importancia. Así, a las imágenes obtenidas con el haz de megavoltaje se han unido imágenes de rayos X (kV) e incluso imágenes TC. En este último caso la verificación del tratamiento en directo, mientras se realiza la sesión de radioterapia, se incluye en los equipos modernos de irradiación

A

con megavoltaje mediante dos sistemas diferentes: I Disponiendo una TC convencional opuesta al gantry del acele­ rador y una camilla orientable.

La TC

proporciona también

i Incorporando al g a n try del acelerador un tubo de rayos X y una pantalla de detección electrónica opuesta, capaz de realizar durante el tratamiento una TC de haz cónico (CBCT: Cone Beam CT).

información detallada acerca de la densidad electrónica que puede

É b . S E G U R ID A D E N LA S E X P L O R A C IO N E S DE TC

usarse para el cálculo de la dosis absorbida en los diferentes tejidos.

La evolución tecnológica de los equipos de TC ha permitido aplicaciones más allá de las exploraciones convencionales, realizándose actualmente estudios clínicos de gran complejidad. Así pues, la TC (multicorte y espi­ ral) es una herramienta fundamental para el diagnóstico y el control de patologías en la práctica clínica diaria. Como consecuencia, en

Caracterización de equipos de tom ografia com putarizada

los países occidentales ha aumentado considerablemente el número de pacientes sometidos a exámenes de TC. El uso de radiaciones ioni­ zantes no es inocuo para la población en su conjunto. Las exploraciones con TC representan casi la mitad de la dosis anual colectiva debida a aplicaciones médicas de las radiaciones. Esta situación ha generado

A

c2z3i3

No se aplica

el principio de

limitación de dosis

una creciente preocupación acerca del uso apropiado de las técnicas

para el uso m édico

de TC, los valores reales de la dosis de radiación administrada en las exploraciones y los posibles riesgos asociados.

de las radiaciones pero sí el principio de

La seguridad en el uso de TC debe atender a la dosis de radiación admi­

optimización, con lo

nistrada al paciente, teniendo en cuenta el enorme número de personas

que debe procurarse

que son sometidas a exploraciones médicas de este tipo. El uso de la TC deberá ceñirse a los criterios básicos de protección radiológica: justificación, optimización y limitación. La optimización requiere el

el uso de técnicas

uso de técnicas adecuadas que minimicen la dosis de radiación sumi­ nistrada al paciente y proporcionen imágenes con información clínica suficiente. Para conseguir esto, es importante someter los equipos de TC a un programa de garantía y control de calidad que permita mantener su funcionalidad en óptimas condiciones. En otro orden, el uso de contraste en algunos estudios diagnósticos o funcionales también puede ser objeto de reacciones adversas por parte del paciente. Para minimizar o paliar riesgos de este tipo debe disponer­ se de procedimientos escritos para la aplicación de estos productos y para las normas de actuación ante posibles emergencias.

fb .l. Justificación, optim ización y lim itación La prescripción de una exploración TC debe ajustarse a un requeri­ miento indispensable de información clínica que no puede obtenerse mediante otras técnicas de imagen alternativas. El principio ALARA (as lo w as reasonably achievable) establece que toda exposición a radiaciones ionizantes con finalidad diagnóstica se mantendrá en un nivel tan bajo como sea razonablemente posible. Este principio parte de la premisa de que no existe un nivel umbral para la carcinogénesis (es decir, no existe una dosis que pueda considerarse inofensiva). La reducción de la exposición a la radiación sigue siendo un desafío constante en el desarrollo de prestaciones de los equipos de diag­ nóstico médico. El criterio de limitación en protección radiológica no se aplica a la dosis recibida por el paciente, aunque se puede considerar que la dosis sumi­ nistrada por un equipo de TC debe estar dentro de los limites de lo esta­ blecido comúnmente, de lo contrario el equipo no cumpliría los criterios

adecuadas que minimicen la dosis de radiación al paciente proporcionando imágenes con información clínica suficiente.

c5z3M

A

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

Toda

exposición a

radiaciones ionizantes con finalidad diagnóstica se mantendrá en un

de calidad. La protección radiológica procura la limitación de la dosis recibida por el personal y el público en general. Por ello, el diseño de un equipo de TC debe comprender elementos que garanticen la innece­ saria exposición a las radiaciones ionizantes: salas de exploración blindadas, señalización de áreas y control y limitación de accesos. Si cualquier trabajador tuviera que permanecer en el área de exploración, por ejemplo el anestesista si fuera necesario, se situaría lo más alejado posible del haz y provisto de protecciones plomadas (delantal).

nivel tan bajo com o sea razonablemente posible.

é d . cB.

O ptim ización: téc n ica s d e red ucción d e dosis

Los equipos de TC deben operar en óptimas condiciones técnicas y estar sujetos a programas de garantía de calidad. Sin embargo, los objetivos de optimización van más allá y aprovechan los avances tecno­ lógicos actuales para reducir la exposición. También, en circunstancias apropiadas, la calidad de la Imagen puede ser manipulada para reducir la exposición, a condición de que no vaya en detrim ento de la sensibili­ dad apropiada para la aplicación clínica. Para garantizar el cumplimiento de este objetivo se debe disponer de protocolos basados en la mejor experiencia acumulada hasta la fecha. Existen varios mecanismos para reducir la dosis en los exámenes por TC; cada uno de ellos, como contrapartida, tiene implicaciones para la calidad de imagen de diagnóstico, por ejemplo: > Reducir los mAs: > Disminuye la dosis proporcionalmente a la reducción (mAsorjgina)/ mAs..re d u c id o ’ i Incrementa el ruido en la imagen proporcionalmente a: RECUERDA QUE

La construcción de las salas de tomografia debe proporcionar la protección reglamentaria a los trabajadores expuestos, incluyendo vidrios plom ados y mecanismos de control en las puertas de acceso a la sala.

mAsor¡ginal / mAs re d u c id o i Por lo tanto, una reducción de la mitad en los mAs aumenta el ruido en un factor igual a 1,41, es decir, en un 40 %. El aumento del ruido en la imagen degrada la resolución abajo contraste. I Reducir el kVp: I Disminuye la dosis (pero no de manera lineal con el kVp). I Si el kVp es muy bajo (< 90 kVp) pueden aumentar significativa­ mente los artefactos por endurecimiento del haz. 1 Aumentar el paso de hélice (pitch) o velocidad de la mesa: I Disminuye la dosis proporcionalmente al incremento del pitch.

Caracterización de equipos de tom ografia com putarizada

I Reduce la resolución espacial (longitudinal) al aumentar el grosor efectivo del corte (perfil de sensibilidad). I Atención: algunos equipos están programados para aumentar auto­ máticamente los mAs al aumentar el pitch.

éd .=3 .

C uantificación d e la dosis en e xp lo racio n es d e TC

La unidad utilizada para cuantificar la dosis absorbida de radiación es el gray (Gy) que se define como la cantidad de energía absorbida por unidad de masa (1 Gy = 1 J/kg). La definición de dosis a la entrada del paciente que se usa las técnicas radiográficas convencionales no es útil en el caso de la TC por la complejidad de la incidencia del haz y su geometría característica. Las magnitudes dosimétricas más empleadas como indicadores de dosis recibida por el paciente en una exploración de TC son: } CTDI: índice de dosis en tomografía computarizada. ) DLP: producto dosis longitud.

£>.z3.l. índice d e dosis en to m o g ra fía c o m p u ta riza d a Esta es la magnitud dosimètrica más importante debido a la sencillez de su determinación en la práctica clínica. El índice de dosis en TC (CTDI) representa el promedio de la dosis absorbida a lo largo del eje Z (longitudinal) de una serie de exposiciones contiguas. Formalmente se calcula dividiendo la integral de la dosis absorbida en el recorrido del corte entre el grosor de la sección estudiada: ( CTDI = - ' - • ( D( z ) - dz ( en m V _______ N I Ja_____________ donde D(z) es el perfil de dosis a lo largo del eje z entre los puntos a y b, T se refiere al grosor de la sección (determinado por el colimador) y N es el número de cortes tomográficos escaneados durante una rotación del gantry. Con el fin de estandarizar los diferentes equipos, se han propuesto una serie de definiciones prácticas que toman un intervalo finito. La más utilizada toma com o intervalo de integración un segm ento de TOO mm, el CTDI100. Los valores del CTDI se evalúan experim ental­ mente mediante cámaras de ionización insertadas en maniquíes cilín-

RECUERDA QUE

Los protocolos de exploración deben adaptar la calidad de imagen para reducir la exposición según la experiencia clínica acumulada.

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

drícos de PMMA (polimetil metacrilato) caracterizando exploraciones de cuerpo o cabeza. Cuando se utiliza para tomografía de cuerpo el CTDI varía dependiendo del FOV y sus valores son diferentes en la región central y en la periferia. En este caso, se ha definido como magnitud de referencia el CTDI ponderado como: RECUERDA QUE

CTDI

El índice de dosis en tomografia computarízada (CTDI) y el DLP (producto dosis longitud) son indicadores de dosis que permiten com parar los valores de referencia establecidos internacionalmente.

l.C D T I

100 CENTRO

+ —■CTD 100 PERIFERIA 3 j

que equivale al promedio del índice en un corte, asumiendo que la dosis decrece linealm ente en dirección radial desde la superficie hacia el centro del maniquí. La Comisión Europea recomienda el uso del CTDIw como indicador de la dosis en estudios de TC.

& .=3.cü. P ro d u c to dosis longitud La magnitud producto dosis longitud (DLP) representa mejor la dosis de radiación para una exploración TC determinada, ya que tiene en cuenta el índice de dosis (CTDIJ y la extensión de la zona anatómica irradiada (L). Esto es: DLP = CTDI

• L (en mGy ■cm)

J

que refleja la energía total absorbida de una exploración y permite cuantificar mejor el potencial efecto biológico de la radiación ionizante.

fo.=3.=3. Valores d e re fe re n c ia p a ra dosis p o r TC Los criterios para los niveles de dosis impartida al paciente se expre­ san en términos de un valor de dosis de referencia para cada tipo de exploración basado en los resultados obtenidos en diversos estudios realizados por numerosas instituciones en el ámbito europeo. La supe­ ración de este valor de referencia en la práctica habitual debe dar lugar al inicio de un estudio para señalar las causas que llevan a una mayor dosis impartida al paciente en las técnicas utilizadas y, si fuera el caso, poder tom ar las medidas correctoras oportunas. Al m ism o tiempo, estos niveles de referencia deben considerarse com o un máximo y, mejorando procedimientos, deben perseguirse niveles aún más bajos de dosis cuando sea posible (criterio ALARA). En la Tabla 2 se relacionan los valores de dosis de referencia que apa­ recen en las directrices europeas sobre criterios de calidad en TC.

C aracterización de equipos de tom ografia com putarizada

------------------------------------------------------------------------------------------------

Niveles de refe re ncia de do sis im p artid a al p aciente para T C de a cu e rd o con las dire ctrice s eu ropeas de crite rio s de calidad en ra d io d ia g n ó stico ___________________________________________________________________ Criterio de dosis impartida al paciente

Exploración

CTDIw(mGy)

DLP (mGycm)

Cerebral

60

1050

Base del cráneo

60

1.050

Cara y senos

35

360

Órbitas

60

1.050

Silla turca e hipófisis

60

1.050

Glándulas salivales (parótidas y submaxílares)

60

1.050

Faringe

60

1.050

Laringe

60

1.050

Estructuras vertebrales y paravertebrales

70

460

Columna lum bar

35

800

Tórax

30

650

Abdomen

35

780

Hígado y bazo

35

900

Riñones

35

800

Páncreas

35

800

Pelvis (general)

35

570

Pelvis (ósea)

25

520

Éb.1—I. Control d e calidad d e equipos d e TC Una de las piedras angulares de la optimización de la dosis impartida Y. por lo tanto, de la seguridad del paciente en exploraciones de radiodiagnóstico, es el control de calidad del equipamiento. La producción

A

—

Todo sistema

de imágenes de alta significación clínica con el m ínimo riesgo para el paciente es posible si el equipo cum ple con las especificaciones

de producción de la

requeridas a lo largo de su vida útil. Para garantizar este requisito, todo el sistema de producción de la imagen tomográfica debe someterse a

debe someterse a un

un control periódico de sus características. El alcance de este control abarcará todos aquellos parámetros que influyen en la obtención de la imagen tomográfica.

imagen tomográfica control periódico de sus características.

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

Basándose en este principio, los organismos internacionales han legis­ lado con el fin de establecer unos criterios de calidad en el uso de las radiaciones ionizantes, tanto en diagnóstico como en tratamiento. La legislación española incorpora las directivas que emanan de la Unión Europea y, en el ámbito específico del radiodiagnóstico, se han elabora­ do diferentes normativas que atienden a la justificación y optimización de las exploraciones médicas y a la calidad de las mismas. Cabe des­ tacar los siguientes decretos: 1 Real Decreto 1132/1990, de 14 de septiembre, por el que se esta­ blecen medidas fundamentales de protección radiológica de las per­ sonas sometidas a exámenes y tratamientos médicos. 1 Real Decreto 1976/1999, de 23 de diciembre, por el que se estable­ cen los criterios de calidad en radiodiagnóstico. > Real Decreto 815/2001, de 13 de julio, sobre justificación del uso de las radiaciones ionizantes para la protección radiológica de las personas con ocasión de exposiciones médicas. El decreto 1976/1999 define los contenidos del Programa de Garantía de Calidad que se ha de desarrollar en todas las unidades asistenciales de radiodiagnóstico. Este programa abarca todos los procesos asisten­ ciales, pero uno de los capítulos de interés es el establecim iento de un control de calidad periódico de los equipos que define para cada parámetro que verificar, su periodicidad y su tolerancia. Las pruebas del control de calidad deben ser evaluadas por un especialista en radiofísica hospitalaria propio o contratado. En algunos casos, el Técnico Superior en Radioterapia será el encargado de la ejecución de algunos de los controles, principalmente las verificaciones diarias tras la puesta en marcha del equipo de TC y previas a la exploración de pacientes. En el ámbito internacional, las diferentes sociedades científicas com­ petentes en la materia han elaborado protocolos de control de calidad de equipos de TC. En España existe el Protocolo Español de Control de Calidad en Radiodiagnóstico, elaborado conjuntamente por la Sociedad Española de Física Médica, la Sociedad Española de Protección Radio­ lógica y la Sociedad Española de Radiología Médica. Dentro de este protocolo se definen las pruebas propuestas para la composición del programa de control de calidad de los equipos de TC, que abarcan la verificación de los siguientes parámetros: I Parámetros geométricos: I Exactitud del incremento de desplazamiento de la mesa. í Espesor efectivo del corte (perfil de sensibilidad). I Espesor de radiación.

C aracterización de equipos de tom ografía com putarizada

i

) Calidad del haz: I Exactitud y repetitividad de la tensión kVp. I Energía efectiva del haz (capa hemirreductora). 1 Carga del tubo de rayos X: I Linealidad mAs. ) Calidad de imagen: I Ruido. > Ausencia de artefactos. > Valor del número CT (agua y aire). I Uniformidad espacial del número CT. I Linealidad de los números CT (diferentes materiales). > Resolución a bajo contraste. I Resolución espacial. ) Dosimetría: I índice de dosis CTDI. Para la realización de estas pruebas se utilizan diversos maniquíes. En la puesta en marcha inicial del equipo se toman los valores de los diferentes parámetros configurando el estado de referencia inicial. La mayoría de las pruebas se realizan con carácter anual verificando la constancia, dentro de un margen de tolerancia, de los valores obtenidos respecto a los de referencia. Tras cualquier cambio significativo en la configuración del equipo se debe volver a evaluar el estado de referencia. Algunas pruebas se realizarán diaria­ mente para comprobar el correcto fun­ cionamiento de la TC, antes de iniciar las exploraciones al paciente. Tras el calentamiento del equipo, un protocolo de verificaciones diarias comprenderá: la comprobación del funcionamiento de las seguridades de la sala, la verifi­ cación de la alineación de los láseres de centrado con el corte central, las escalas geom étricas de la imagen y la uniformidad de los números Hounsfield y su estabilidad. Para realizar estas pruebas existen diversos m aniquíes que perm iten, con una sola adquisi­ ción, valorar los d iferen tes aspectos de la imagen tomográfica (Figura 13).

Figura 13. Imagen de un m aniquí utilizado en la verificación diaria de una TC.

¿M O

FUNDAMENTOS FISICOS Y EQUIPOS

Éb.üb. S eg u rid ad en el uso d e c o n tra s te Los agentes o medios de contraste se usan en radiología para des­ tacar áreas específicas de tal manera que órganos, vasos sanguíneos o tejidos sean más visibles. Los agentes de contraste, en general, son fármacos disponibles en diferentes formas. Algunos de los más fre­

RECUERDA QUE

cuentes son los com puestos de yodo y de bario. Se administran al paciente mediante inyección intravenosa o por vía oral y rectal.

Las pruebas de control de calidad que deben realizarse sobre un equipo de tomografía se establecen en el Real Decreto 1976/1999 sobre criterios de calidad en radiodiagnóstico.

El contraste intravenoso se emplea para destacar vasos sanguíneos y realzar la estructura de órganos tales como el cerebro, el hígado o los riñones. El medio de contraste es un com puesto de yodo en for­ ma líquida de consistencia parecida al agua. Típicamente, el agente de contraste se dispone en un inyector automático programado para inyectar el contraste en un periodo determ inado durante la explo­ ración. Una vez introducido en el torrente circulatorio, el agente de contraste se distribuye por todo el organismo y su presencia en vasos y órganos atenúa los rayos X. Como consecuencia, estas estructuras se verán realzadas en la imagen como áreas de número Hounsfield elevado (blancas). El contraste oral se utiliza para destacar el tracto gastrointestinal en pelvis y abdomen. Cuando se utiliza contraste oral se solicita al paciente que permanezca en ayunas varias horas antes de la exploración. El con­ traste oral más utilizado es el sulfato de bario, que tiene la consistencia y apariencia de un batido, preparado con agua. Antes de realizar la TC, el paciente debe ingerir este preparado, bebiendo aproximadamente 1,5 litros. Tras la ingesta, el agente de contraste viaja hacia el estómago y el tracto gastrointestinal. Los órganos que han asimilado el contraste atenuarán los rayos

X y aparecerán destacados en la imagen TC.

El contraste rectal se administra en forma de enema y se utiliza para destacar las imágenes del intestino grueso o del recto. Se emplean los mismos compuestos que para el contraste oral, pero en diferente

A

concentración. Además de solicitar al paciente el ayuno previo, también se requiere un lavado del colón mediante preparados que se toman la noche anterior a la exploración. 1

Los agentes

de contraste más frecuentes son los

La irrupción de una sustancia extraña en el cuerpo humano no siem­ pre es totalm ente inocua y puede producir reacciones no deseadas o inesperadas cuyos mecanismos no están lo suficientemente aclarados.

com puestos de yodo

Cuando estas reacciones generan manifestaciones clínicas se conside­ ran como reacciones adversas. Los medios de contraste administrados

y de bario.

por vía oral o rectal, en general, pasan sin ninguna incidencia por el organismo y, ocasionalmente, pueden provocar estreñimiento.

Caracterización de equipos de tom ografia com putarizada

Los medios de contraste intravenosos son sustancias químicas de moléculas complejas. El efecto secundario más común de los compues­ tos yodados es una sensación de calor o rubor durante la inyección,

A---Las unidades

seguido a veces por un sabor metálico en la boca. Esta sensación no

de radiodiagnóstico

requiere tratam iento alguno y desaparece enseguida. Otra reacción leve es la picazón en diversas partes del cuerpo. Esta reacción tie­

deben disponer de procedimientos

ne una duración que abarca desde varios m inutos hasta unas pocas horas después de la inyección. Cuando se produce, esta reacción se contrarresta generalmente con medicación. Las reacciones alérgicas

escritos para actuar

rnás graves, aunque no son comunes, incluyen dificultad para respirar

adversas al utilizar

e hinchazón de la garganta u otras partes del cuerpo. Estas reacciones deben ser tratadas inmediatamente. Las reacciones anafilácticas más

agentes de contraste.

graves, aunque muy infrecuentes, pueden com prom eter la vida del paciente. La extravasación del agente de contraste puede provocar también lesiones de diferente consideración. Aunque no es posible descartar o asegurar la probabilidad de que ocurra una reacción adversa, se recomiendan una serie de medidas para brin­ dar mayor seguridad a los pacientes: I Identificación de los grupos de riesgo. I Procedimientos escritos de administración de contraste. ) Procedimientos escritos de actuación ante reacciones adversas. ) Disponibilidad de material médico para aplicación de contramedidas. 1 Consentimiento informado del paciente. La identificación de aquellas personas que presentan un riesgo mayor de probabilidad de ocurrencia de una reacción adversa cuando es some­ tida a un estudio con contraste deberá realizarse mediante un adecuado interrogatorio de sus antecedentes, prestando especial atención a reac­ ciones previas a medicamentos y dejando constancia de su resultado. En todos los casos el paciente deberá brindar su consentimiento habiendo sido informado en forma suficiente acerca de los riesgos, beneficios y costes que surgen del uso de los medios de contraste. Este paso debe ser documentado en un formulario de consentimiento informado. Los grupos con riesgo incrementado de sufrir una reacción adversa son:

* Pacientes que tienen una historia previa de reacción adversa mode­ rada o grave por contraste. * Pacientes con hiperreactividad bronquial o asma activa.

en caso de reacciones

: FUNDAMENTOS FISICOS Y EQUIPOS

1 Pacientes que sufren otras enfermedades asociadas tales como dia­ betes, enfermedad cardiaca, renal y situaciones clínicas particulares, como la hipertensión arterial tratada con betabloqueantes. ) Pacientes con antecedentes de manifestaciones atópicas y reaccio­ nes alérgicas a medicamentos, alimentos o sustancias de contacto. RECUERDA QUE

La imagen plana que representa un corte axial está compuesta p o r píxeles, donde cada uno representa un coeficiente de atenuación prom edio sobre un elemento de volumen o vóxel del objeto original.

“7 . R E P R E S E N T A C IÓ N D E LA IM A G E N EN TC El principio básico de la TC es que la estructura interna de un objeto puede ser reconstruida a partir de múltiples proyecciones de ese obje­ to. J. Radon estableció matemáticamente este principio en 1917 y A. Cormack publicó unos trabajos sobre la reconstrucción de imágenes en 1963. A principios de la década de los 70, Godfrey Hounsfield aplicó estos conceptos utilizando la tecnología informática disponible en la época y los aplicó al diagnóstico por la imagen. Cada corte adquirido se subdivide en una matriz de hasta 1.024 x 1.024 elementos de volumen (vóxel). Durante el escaneo, numerosos fotones de rayos X han atravesado cada vóxel y la intensidad de la radiación transmitida ha sido registrada por los detectores. A partir de estas lec­ turas de la intensidad puede calcularse la densidad o el valor de la ate­ nuación de los tejidos en cada punto en el corte. A cada vóxel individual se le asigna un valor específico de la atenuación. En correspondencia con esta asignación, la imagen visualizada (2D) se reconstruye como una matriz de elementos de imagen (píxeles) (Figura 14). Vóxel Pixel

A

A cada vóxel

Grosor de corte

individual se le asigna un valor específico de la atenuación. Figura 14. Visualización 2D de una imagen 3D.

Caracterización de equipos de tom ografia com putarizada

"7.1. N ú m ero s Hounsfield La atenuación de cada vóxel viene determinada por su composición y tamaño, además de la energía del haz. A cada píxel se le asigna un valor numérico (número CT), que es una media de la atenuación del vóxel correspondiente. La visualización de la matriz de números se realiza a través de una asignación de diferentes tonos de gris a cada rango de números para formar en definitiva la imagen en pantalla. Se han definido distintas escalas arbitrarias de números CT que compa­ ran la atenuación registrada con la atenuación de un material de referen­ cia que suele ser el agua. La escala más utilizada es la de las unidades o números Hounsfield (HU). La escala de Hounsfield asigna al agua un valor de 0 HU. El rango, de números CT es 2.000 HU, aunque algunos escáneres modernos tienen un mayor rango de hasta 4.000 HU. Cada número representa una tonalidad del gris en una escala que va desde el blanco (+1.000 HU) hasta el negro (-1.000) (Tabla 3). Representando el coeficiente de atenuación del material por el símbolo, la definición de las unidades de los números Hounsfield es:

HU = 1000-

/u - ¡¿agua ¡uagua

)

RECUERDA QUE

El agua es el elemento más parecido al material biológico predom inante en el cuerpo humano y sobre esta base (valor 0) se desarrollan las unidades de número CT, desde el hueso (blanco +1.000) hasta el aire (negro -1.000), o números Hounsfield.

La escala H ounsfield de los n ú m ero s CT Tejido 0 material Hueso compacto Hueso

Número CT (unidades Hounsfield) +1.000 (blanco) +400 a +1.000

Sangre coagulada

+50 a +80

Sustancia cerebral gris

+35 a +45

Sustancia cerebral blanca

+22 a +30

Sangre

+10 a +15

Agua

0

Grasa

-60 a -100

Pulmones

-400 a -600

Aire

-1.000 (negro)

A

A cada píxel

se le asigna un valor numérico (número CT)

y . í £ . M é to d o s d e reco n stru cció n d e la im ag en La imagen de TC es el resultado de la suma de todos los datos obtenidos (r3w data) en las múltiples vistas tomadas del objeto. La reconstrucción

que es una media de la atenuación del vóxel correspondiente.

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

tomográfica se basa en el principio básico de la atenuación exponencial de la intensidad del haz incidente cuando atraviesa un medio material (Figura 15). Mientras que en una radiografía convencional solo se obtiene el resultado de aplicar un promedio del coeficiente de atenuación a todos los tejidos, las múltiples vistas de la TC permiten extraer información de los materiales individuales que encuentra a su paso.

I Mi

M2

m3

m4

I = l0 ■e-12

16

I |\

10

12

1a iteración: compensa uniformemente filas 4

4

8

8

12

12

I |\

12

12

2a iteración: compensa uniform em ente columnas

8


T2=T2*. Imágenes potenciadas en T2: producida principalmente por tiempos de relajación T2 de los tejidos. Tejidos con T2 largos aparecen brillantes mientras que tejidos con T2 cortos aparecen oscuros. Relajación y precesión; curva T1 y curva T2, imagen por resonancia magnética (MRI).

cE?.i—|. Las s e c u e n c ia s d e pulsos clásicas Las secuencias de pulsos son módulos formados por pulsos de RF (radiofrecuencia) que se repiten en el tiem po con un intervalo TR (tiempo de repetición) que se necesitan para obtener distintas confi­ guraciones de contraste y excitar determinados tejidos obteniendo las distintas potenciaciones de la imagen. Dado que no se puede disponer de la caída total de la señal durante la relajación, solo obtenemos muestras de la misma que llamamos ecos

http://www.youtube. com/watch?v=Ojuc m7mUpZI&feature=player_detailpage

c286b I

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

y que deben adquirirse de forma que obtengam os la máxima señal posible. El diseño de secuencias es muy importante para el avance de la RM y la disminución de los tiempos de exploración. Hay infinidad de secuencias a las que las casas comerciales les ponen sus nombres, pero hay dos que se consideran la base de las dem ás (secuencias clásicas a diferencia de las "rápidas").

S e c u e n c ia Espín-Eco Permite obtener imágenes potenciadas en T1, DP y T2. Consiste en aplicar la siguiente secuencia: 1. Pulso de RF 90°: excita los núcleos e inclina la magnetización M al plano xy (transversal). Al final de la excitación todos los núcleos tie­ nen exactamente la misma fase y una M positiva y de valor elevado. 2. Inmediatamente después del pulso, los núcleos empiezan a relajarse perdiendo su coherencia (de fase) durante un tiem po TE/2 (tiempo de eco/2). 3. Pulso de RF 180°: la posición de los vectores de magnetización des­ fasados se invierte. Los núcleos comienzan a recuperar la coherencia de fase y se forma una señal de eco. En esta secuencia aparecen dos parámetros: > El tiempo de repetición (TR): tiempo entre dos pulsos sucesivos de 90°. ) El tiem po de eco (TE): tiem po entre el pulso de 90° y la reco gid a de la señal. Variando estos parámetros, se puede potenciar en T1, DP o T2.

TR corto

TR largo

TE corto

T1

DP

TE largo

Mala relación señal/ruido

T2

Se puede aprovechar la misma secuencia con TE largo no solo para obtener imágenes en T2 sino recoger un TE corto y a la vez imágenes potenciadas en DP.

Caracterización de equipos de resonancia magnética

c2.L-l.c2. S ecu en cia e c o -g ra d ie n te (GrE) Los tiempos en la secuencia espín-eco son del orden de minutos debido a| tiempo que supone la excitación con pulsos de 90° y 180° y a que la magnetización debe ser recuperada por completo entre cada TR. El intento de reducir los tiempos de repetición (para acortar el tiempo de exploración) implica problemas de contraste. Otra solución podría ser sustituir los pulsos de 90° por ángulos menores. Y otra sustituir los pulsos de 180° pero se debería encontrar otra solución para generar el eco. La solución es utilizar un pulso de gradiente, es decir, un incremento del campo magnético para poner en fase los núcleos de forma que se acorta el tiempo de adquisición disminuyendo el TR. Como no se puede disminuir el tiempo de relajación de cada sustancia (por ser propio de cada sustancia y no modificable), solo se puede hacer disminuyendo el flip angle (ángulo de inclinación, FA) en rangos de entre 10o y 35° que al ser menores de 90° no hacen desaparecer totalmente la magnetización longitudinal. La secuencia sería: 1. Enviar un pulso de RF con un a < 90° y medir mientras los núcleos se desfasan. 2. Potenciar con un pulso de gradiente (disminución de la señal) mien­ tras se desfasan los espines y a continuación invertir el gradiente para favorecer el refase de los núcleos (aumento de señal) generan­ do un eco. La señal puede ser fácilmente detectada en las secuen­ cias GrE con tiem pos significativamente menores en comparación con las secuencias espín-eco. Este conjunto de gradientes (desfase, refase) de igual amplitud y duración, pero signo opuesto se expresa comúnmente como gradiente bipolar. Después de un pulso inicial se aplica un gradiente bipolar (+Gx, -Gx) para obtener un eco de gradiente. El tiem po entre el pulso inicial y la recogida del eco se llama TE (tiempo de eco). Variando los parámetros TR, TE y FA se potencian las imágenes en T1, T2 y DP. Aumentando el FA se aumenta tam bién la potenciación en T1. FA Pequeños necesitan pulsos de RF cortos. Con TR cortos es suficien­ te porque los FA pequeños hacen que haya suficiente magnetización longitudinal.

287

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

A

z 3 .

S A L A D E E X P L O R A C IÓ N

DE R M

—

Debido a

la extraordinaria

Debido a la extraordinaria sensibilidad de los equipos de RM, la sala de exploración tiene que cumplir con unas especificaciones constructi­

sensibilidad de los

vas muy exigentes. Las exigencias se deben a que el equipo funciona

equipos de RM, la

con intensos campos magnéticos y ondas electromagnéticas que no pueden ser influenciados por agentes externos al paciente, el paciente debe ser la única fuente de distorsión del campo magnético y el único emisor y receptor de las ondas de RF.

sala de exploración tiene que cum plir con unas especificaciones constructivas muy exigentes.

Como protección contra las radiaciones electromagnéticas el equipo tie­ ne que estar aislado del exterior, por lo que la sala debe funcionar como una jaula de Faraday muy eficiente. No deben existir partes metálicas móviles que alteren el campo magnético ni influyan en las ondas o pul­ sos de RF; por tanto, todos los elementos constructivos del interior de la sala deben ser materiales no ferromagnéticos, por ejemplo, los clavos y tornillos que sujetan las mamparas o cubiertas de las paredes suelen ser de aluminio. En la Figura 11 podemos ver cómo las paredes de una sala de resonancia están totalmente recubiertas de planchas metálicas que posteriormente se cubren con los paneles decorativos definitivos.

RECUERDA QUE

Una jaula de Faraday es una caja con paredes metálicas de forma que en su interior el campo eléctrico es nulo aunque en el exterior no lo sea.

Figura 11. Blindaje electrom agnético de una sala de RM (cortesía de Toshiba).

Debido al coste que supone el blindar la sala frente a radiaciones elec­ tromagnéticas, estas suelen tener unas dimensiones muy a j u s t a d a s , pero suficientes para permitir alojar cómodamente a cualquier tipo de paciente y albergar los equipos y dispositivos adicionales.

Caracterización de equipos de resonancia magnética

Las canalizaciones que entran desde el exterior (circuitos de refrigera­ ción, aire acondicionado, cableado...) están calculadas de forma que no a fe c te n al campo magnético ni a las ondas de radiofrecuencia. Para evitar accidentes, los dispositivos, equipos y accesorios dentro de la sala deben reducirse al m áxim o y por supuesto tienen que ser de materiales compatibles con la resonancia magnética. Por ejemplo, si tiene que haber un extintor en el interior de la sala, este deberá ser de un material compatible con la RM como el aluminio y no de hierro que, atraído por el intenso campo magnético, podría ocasionar un grave accidente. Actualmente, muchos equipos de RM funcionan con imanes super­ conductores que utilizan helio líquido para mantener muy bajas tem ­ peraturas. Si por un fallo del sistema hubiera una fuga del helio, este se debería evacuar rápidamente de la sala para que no desplazara el oxígeno y la hiciera Inhabitable. Por este motivo se debe prever en la sala un conducto que comunique directamente con el exterior del edi­ ficio por el que se hace salir el helio.

I— I . E Q U I P O S D E R E S O N A N C I A A B I E R T O S Y C ER R A D O S Normalmente, el equipo de resonancia m agnética tiene una aber­ tura central denominada túnel del imán que tiene form a cilindrica compatible con la geometría de los imanes y que resulta adecuada para la anatomía de los pacientes que, m ediante una camilla, puede introducirse en el túnel y quedar inm erso en un cam po m agnéti­ co suficientem ente uniform e. A este tipo de equipos se les llama equipos de RM cerrados. En estos equipos, el cam po m agnético existente tiene la dirección del eje del cilindro y es paralelo al eje craneocaudal de un paciente que se introduce m ediante una camilla en el interior del túnel. Uno de los inconvenientes que presentan los equipos cerrados es que algunos pacientes no toleran permanecer mucho tiem po en su interior por la sensación de claustrofobia que les puede producir. Los equipos abiertos o sin túnel se diseñaron con la intención de evitar este problema y en vez de tener forma cilindrica, tiene forma de "C " haciéndolo más confortable para el paciente. Una de las peculiaridades de estos equipos es que el campo magnético, en vez de ser paralelo al eje del túnel, es perpendicular a este atravesando al paciente de esta misma forma, cuando se encuentra estirado en la camilla.

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

*=3.

IM A N E S . T IP O S Y C L A S IF IC A C IÓ N

Un imán es un material o dispositivo capaz de crear un campo mag­ nético. El imán es el principal componente de un sistema de RM. Su función es orientar y alinear los espines de los núcleos de los átomos del cuerpo de forma que los vóxeles que los contienen adquieran una magnetización neta. El imán típico de un equipo de resonancia cerrado tiene forma de cilindro hueco y tiene que tener un diámetro suficien­ tem ente grande como para que quepa el paciente o la zona anatómica que se quiere explorar. Los ¡manes pueden ser: > Permanentes: como su propio nombre indica, son imanes que con­ tinuamente presentan un campo magnético que no se puede desac­ tivar. Son materiales no ferromagnéticos que no consumen energía eléctrica ya que son enormes imanes similares a los ¡manes domés­ ticos (como los ¡manes de las puertas). Son muy pesados y tienen un campo magnético limitado a un máximo de unos 0,3 T ya que el hecho de ser permanentes genera muchos problemas, por ejemplo, en su transporte. Son homogéneos, de bajo coste, pero sensibles a la temperatura y con baja relación señal/ruido. I Electroim anes: el campo m agnético de estos imanes se crea mediante la circulación de corriente eléctrica por un conductor. En principio se pueden activar y desactivar mediante el control de esta corriente. Según el tipo de conductor, pueden ser: í Resistivos: utilizan conductores como el cobre u otros materiales muy buenos conductores pero con cierta resistencia que consu­ men mucha potencia eléctrica haciendo que sean muy caros de mantener. Se deben refrigerar mediante circuitos de agua que disi­ pe el calor que se genera en el imán. Son más homogéneos que los permanentes. I Superconductores: en la actualidad son los más extendidos. Se llaman superconductores porque utilizan materiales del mis­ mo nombre como la aleación de titanio-niobio (TiNb) que a muy bajas temperaturas no tienen resistencia (cerca de -273,15 °C) y la corriente puede circular por el conductor sin necesidad de un RECUERDA QUE

La escala de temperaturas absoluta se mide en K (kelvin) y para pasar de una escala a otra, se utiliza la expresión: T(K)= T(°C) + 273,15.

aporte continuo, es decir, se conecta el electroimán a un genera­ dor para "dar campo" y cuando el imán está "cargado" se puede desconectar de la fuente. Para mantener las bajas temperaturas a casi el cero absoluto si utiliza el helio líquido. > Híbridos: son combinaciones de imanes permanentes y resistivos. Permiten obtener campos magnéticos muy elevados (>10 T). Y atendiendo a la intensidad del campo magnético (CM) que puede crear se pueden clasificar como:

Caracterización de equipos de resonancia magnética

) Ultrabajo CM: para equipos de RM de hasta 0,1 T. ) Bajo CM: para equipos desde 0,1 T hasta 0,4 T.

A

—En la actualidad

los equipos de

| Medio CM: para equipos desde 0,4 a 1,0 T.

resonancia magnética suelen estar

) A lto CM: para equipos desde 1,0 T a 2,0 T. ) M uy alto CM: para los equipos de RM con intensidades superiores

imán superconductor de 1,5 o 3 T.

a 2,0 T. En la actualidad los equipos de resonancia magnética suelen estar cons­ tituidos por un imán superconductor de 1,5 o 3 T.

Éb. E M IS O R E S -R E C E P T O R E S D E R M éd .I.

constituidos p o r un

A ntenas e m is o ras

Para excitar los núcleos de un vóxel, hay que dirigir un pulso de radio­ frecuencia (RF) mediante una antena emisora o transmisora. La señal debe ser lo más uniforme posible e incidir perpendicularmente al campo magnético, por lo que las antenas están diseñadas de forma que cum­ plan estas necesidades y en general tienen form a cilindrica. Existen antenas adaptadas para las distintas partes del cuerpo. La antena de cuerpo es la más grande de todas y se instala en el equipo de resonan­ cia de forma que es coaxial y concéntrica con el cilindro de gradientes donde se introduce al paciente. Otras antenas son las de cabeza y rodilla. Las antenas emisoras pueden ser de dos tipos: lineales y de cuadra­ tura. Las antenas lineales o de polarización lineal poseen un solo eje de emisión sobre el plano transversal. Las antenas de cuadratura o de polarización circular son equivalentes a dos antenas que emiten hacia el plano transversal con una diferencia de fase de 90° con lo que pueden lograr un pulso de 90° con un depósito energético del 50 % y presen­ tando mayor interacción con el tejido. Como el cuerpo humano no es un cilindro perfecto las ventajas de estas antenas, no son tan grandes. Las antenas de cuadratura más comunes son las de cabeza y rodilla.

A n ten as re c e p to ra s Durante la relajación, las variaciones de campo magnético son recogi­ das por antenas receptoras que se encargan de convertirlas en corriente eléctrica. La eficiencia con la que la antena receptora convierte la señal

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

de radio en una tensión eléctrica medióle se llama factor de calidad o factor Q de la antena. La forma de los espectros de frecuencias que reciben las antenas receptoras son como los de la Figura 12.

Cuando se coloca un paciente es necesario sintonizar la antena (tunning) antes de iniciar la exploración de forma que trabaje con el factor de calidad Q óptim o. Otro ajuste que se debe realizar con la antena receptora es el llamado matching, que consiste en amplificar la señal. Las antenas receptoras deben recibir la máxima señal posible por lo que es importante colocarlas lo más cerca posible de la zona que se va a explorar. Para la recepción de las señales, también existen antenas para las distintas zonas anatómicas como las grandes de cuerpo que suelen ser las mismas que la emisora como la de cabeza y rodilla y otras de superficie que suelen ser solo receptoras.

&>.r3. A juste d e la fre c u e n c ia Cuando se coloca el paciente en el equipo y se sintonizan y ajustan las antenas, se deben ajustar las frecuencias de emisión porque en el espectro de frecuencia se forman dos picos: uno correspondiente a la absorción del H del agua y otro a la del H de las grasas. La frecuencia seleccionada puede estar más cerca de un pico o del otro en función del estudio que se desee realizar. Antes de iniciar la secuencia de pulsos el equipo realiza de forma automática un ajuste del transmisor para lograr la potencia adecuada para le emisión de los pulsos de 90° y 180° que se utilizarán en las secuencias. Finalmente, también se deben hacer

Caracterización de equipos de resonancia magnética

a ju s te s al receptor para que el valor de la señal recibida sea la adecuada

y poder formar la imagen de forma correcta.

y.

C O N S O LA DE M A N D O S Y P L A N IF IC A C IÓ N

D E L A E X P L O R A C IÓ N

En el exterior de la sala donde se encuentra el equipo de resonancia magnética se encuentra la sala de control donde está la consola de mandos que controla el equipo. La consola consta como mínimo de dos pantallas: en una de ellas se seleccionan los parámetros de exploración y en la otra se visualizan y estudian las imágenes. Los parámetros de exploración no suelen venir directamente expuestos en el ordenador de control para poder introducirlos, sino que vienen incluidos en protocolos de exploración que a su vez están incluidos en un listado de posibles exploraciones que las distintas casas comercia­ les ofrecen con sus equipos. Estos protocolos son los que contienen las secuencias de pulsos que el equipo utiliza para la obtención de las imágenes. En el control se encuentra habitualmente otra pantalla con el listado de pacientes que tienen que pasar por el equipo y que corresponde a un ordenador de la red informática del hospital o centro de diagnóstico. Aunque desde la sala de control se puede visualizar el interior de la sala de exploración a través de una ventana debidamente apantallada, se suele instalar un circuito cerrado de televisión (CCTV) y un intercomunicador con el fin de mantener contacto con el paciente que se

encuentra en el interior así como para poder transmitirle las instruccio­ nes necesarias durante la exploración. También se pueden encontrar los dispositivos de control de sistemas auxiliares para la realización de determinadas pruebas como el control de un equipo automático de perfusión e inyección de contraste o elec­ trocardiógrafos adecuados para su uso en RM.

8 .

U S O S D IA G N Ó S T IC O S Y T E R A P É U T IC O S D E L A R M

La RM se ha convertido en el procedimiento preferido para diagnos­ ticar un gran número de posibles problemas localizados en diferentes Partes del cuerpo. En general, la RM perm ite obtener imágenes que pueden mostrar diferencias entre el tejido sano y el que no lo está.

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

La resonancia magnética se usa para examinar el cerebro, la columna

A

— RM permite obtener

vertebral, las articulaciones, el abdomen, la región pélvica, la mama, los vasos sanguíneos (sin necesidad de contraste), el corazón y otras partes

imágenes que pueden

del cuerpo; es la técnica diagnóstica más apropiada para tejidos blandos. Todo esto se puede realizar obteniendo mayor contraste entre tejidos

m ostrar diferencias

que con otras técnicas diagnósticas y sin utilizar radiaciones ionizantes.

entre el tejido sano y el que no lo está.

Los usos terapéuticos de la RM se basan en el mismo principio que en el diagnóstico y su objetivo es activar los procesos de reparación en las células y tejidos específicos. Para la terapia con RM, se aprovecha el hecho de que los núcleos de hidrógeno responden de forma diferente en diferentes estructuras del tejido biológico. Los campos magnéticos utilizados son unas 10.000 veces más pequeños que los empleados para el diagnóstico, es decir, del orden de los picoteslas (10_12T). El uso terapéutico de la RM está todavía en una fase precoz y se han realizado unos pocos ensayos clínicos que demuestren que exista una reducción del dolor en pacientes con artrosis en una única sesión. También, varios estudios realizados con animales han evidenciado la regeneración del tejido cartilaginoso y en algunos estudios se demues­ tra que la RM puede tener efectos terapéuticos en pacientes con pro­ cesos dolorosos del sistema musculoesquelético como la artritis. Se espera, pues poder aplicar la terapia mediante RM en la prevención y tratamientos en los ámbitos de la ortopedia y la traumatología.

^ . S E G U R ID A D E N LA S E X P L O R A C IO N E S DE RM Q .l . E fecto s bajo la influencia del c a m p o m a g n é tico En un equipo de RM, el principal fenómeno sobre el que hay que extre­ mar las precauciones es el intenso campo magnético que produce en el interior del túnel del imán y que aunque a medida que nos alejamos de esta zona la intensidad va disminuyendo, el campo magnético sigue influyendo incluso fuera de la sala de exploración. Por tanto, la primera precaución que hay que tener cuando se entra en una sala para realizar una exploración es comprobar que ni en la sala existen objetos metálicos que se puedan mover atraídos por el campo magnético, ni que se entra con ningún objeto de este tipo (ferromagnéticos). Se debe comprobar: relojes, cadenas, bolígrafos, etc., y por supuesto, camillas o sillas de ruedas con las que se pudiera traer al paciente. Estos objetos pueden ser atraídos fuertem ente por el equipo y golpear o atrapar a cualquier persona que se encontrara en la sala pudiéndola herir gravemente.

Caracterización de equipos de resonancia magnética

Antes de iniciar la exploración es muy importante entrevistar al paciente para descubrir posibles materiales ferromagnéticos que pudiera llevar en el interior de su cuerpo como prótesis ortopédicas, cuerpos extraños (virutas metálicas, metralla, alfileres) o clips quirúrgicos. Si se descubre

A

Antes de

iniciar la exploración

alguno de estos materiales, debería conocerse si es o no compatible

es m uy importante

con la RM. Los tatuajes pueden contener pigmentos férricos que pue­ den ser atraídos por el imán o en los que se pueden inducir corrientes

entrevistar al paciente

haciendo que se incremente la temperatura y pudiendo provocar peque­ ñas quemaduras. Por supuesto, se le debe avisar para que se quite cadenas, pulseras, pendientes, relojes y cualquier objeto que pudiera afectar al equipo de RM. Dependiendo de la sensibilidad de la persona expuesta al campo mag­ nético, esta puede presentar vértigos, dolor de cabeza, náuseas, mal sabor de boca (gusto metálico), ver destellos luminosos en el campo visual (magnetofosfenos) o incluso sufrir crisis epilépticas. No obstante, los valores de intensidad de campo magnético utilizados en RM suelen estar por debajo de los valores para que se produzcan estos efectos (unos 4T). Por otro lado, estos efectos son reversibles y cesan cuando el paciente deja de estar bajo la influencia del campo magnético.

Q .cB . E fectos bajo la influencia d e los c a m p o s e le c tro m a g n é tic o s d e ra d io fre c u e n cia El principal efecto de las ondas de radiofrecuencia es un ligero incre­ mento de la tem peratura por el depósito de calor en los tejidos. Este depósito se cuantifica mediante un parámetro denominado tasa de absorción específica (TAE), se mide en vatios por cada kilogramo de masa (w/kg) y depende de la frecuencia, tiem po de repetición, tipo de bobina de RF, etc. Este efecto es importante tenerlo en cuenta en pacientes sensibles como ancianos y niños. En pacientes con próte­ sis metálicas el calor puede concentrarse en la misma aumentando la temperatura de los tejidos vecinos. Debe tenerse especial precaución con las pacientes embarazadas y pacientes con insuficiencia cardíaca y trombosis vascular y no sobrepasar el límite de unos 1,5 w/kg.

C9 . ^ . O tros riesgo s Otros aspectos que afectan a la seguridad, principalmente del paciente, son los referentes a partes móviles del equipo (como la camilla) que puede atrapar o dañar al paciente y los altos niveles de ruido que se producen cuando se activan y desactivan los gradientes (entre 70 dB y

para descubrir posibles materiales ferromagnéticos.

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110 dB) que pueden ser muy molestos. Para prevenir los posibles daños al paciente, se dispone en el control un interruptor de paro de emer­ gencia que desconecta el suministro eléctrico de la camilla y detiene sus m ovimientos. Para limitar el ruido acústico, se provee al paciente de unos auriculares con o sin música ambiental. Un riesgo típico de los equipos de RM con ¡manes superconductores es la posible fuga del helio líquido que mantiene el imán a temperaturas próximas al cero absoluto. Una fuga de este líquido implica su rápida evaporación (conversión de líquido a gas) y expansión desplazando todo el aire de la sala y pudiendo provocar la asfixia de las personas que se encuentren en el interior de la sala. Para prevenir este extremo, se instalan en la sala unos detectores de oxígeno que disparan una alarma cuando los niveles descienden por debajo de unos límites preestableci­ dos. El descenso de los niveles de oxígeno implica un aumento de los niveles de helio y por consiguiente, una probable fuga.

Q . 1—I. Incom patibilidades con las exp lo racio nes d e RM No podrán realizarse pruebas de RM los pacientes portadores de marcapasos cardíacos, implantes cocleares y del estribo (eléctricos) o clips de hemostasia en el sistema nervioso central (SNC). También habrá que informarse acerca de su compatibilidad en los pacientes con marcapasos del seno carotídeo, bombas de insulina, estimuladores nerviosos, implantes cocleares y del estribo (no eléctricos), válvulas cardíacas, clips de hemostasia en el cuerpo, embarazo, tatuajes/maquillaje o que el paciente padezca de claustrofobia.

I O . C A P T U R A D E LA S E Ñ A L . T R A N S F O R M A D A S D E F O U R IE R . E S P A C IO K. M A T R IZ D E D A T O S La señal que reciben las antenas receptoras son ecos de radiofre­ cuencia, es decir, la corriente de una onda electrom agnética y por tanto una señal analógica. Para poder obtener la información necesaria se debe convertir en una señal digital descomponiéndola en un deter­ minado número valores de frecuencia que coincidirá con el tamaño o dimensión de la matriz de datos que se obtendrán (pueden ser: 256, 512, 1024, etc.). Estas frecuencias se encontrarán dentro de lo que se llama banda de frecuencias (Bandwidth o BW). Por otra parte y para obtener la procedencia espacial de una determinada señal, en la direc­ ción perpendicular a la que se varía la frecuencia (por verse sometido a

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un campo magnético diferente), se varía el campo magnético mediante un gradiente de codificación de fase y se vuelve a muestrear (recorrer) todas las frecuencias pero con otra fase de form a que se vuelve a obtener otra fila y así sucesivamente hasta completar una determinada área de exploración. Los valores digitalizados de cada eco se almacenan en las filas de una base de datos que se llama Espacio k y es el espacio (o base de datos) donde se almacenan todos los datos digitalizados que luego servirán para la formación de la imagen. Al conjunto de datos que se almacenan en este espacio se llama datos en bruto o Row Data. Las dimensiones de este espacio vendrán dadas por el número de codificaciones del gradiente de fase que se representa en la coordenada Y del espacio K y tiene Ky filas y por el número de valores digitalizados en que se muestrea el eco representado en el eje X como Kx columnas. Por tanto, antes de obtener la imagen, se tiene una matriz de datos de dimensión Kx x Ky que no debe confundirse con la imagen final y que conforman el espacio K. En este espacio, la imagen está representada como un conjunto de frecuencias y el valor de cada punto del espacio K está relacionado con su contribución al conjunto de las frecuencias. Para obtener la imagen, a cada valor del espacio K se le debe realizar una operación matemática que se llama doble transformada Inversa de Fourier que permitirá identificar cada valor de gris en una determinada posición de la pantalla pudiendo reconstruir de esta forma la imagen.

II. T IE M P O S D E R E P E T IC IÓ N , D E E C O , D E A D Q U IS IC IÓ N Y D E IN V E R S IÓ N Se ha descrito que para obtener la señal procedente de los núcleos durante la relajación previamente se debe enviar un pulso de radiofre­ cuencia que excite esos núcleos. Realmente, para la obtención distin­ tas configuraciones de contraste y excitar determinados tejidos, no se envía un único pulso, sino que lo que se envían son secuencias de pulsos. Las secuencias de pulsos son módulos formados por pulsos de RF que se repiten en el tiem po con un intervalo que se llama tiem po de repetición (TR). Durante la relajación de los núcleos no se puede disponer del total de la señal sino de muestras de la misma que se llaman ecos y que se producen cuando la señal del eco es máxima. El tiempo desde que se envía el pulso de radiofrecuencia hasta que se produce el eco, se llama tiem po de eco (TE). El tiem po de adquisición es el tiem po necesario para obtener una imagen o corte tomográfico desde que se inicia el pulso de excitación

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hasta que finaliza la última secuencia que permite reconstruir la imagen Viene dado por la expresión: (

t

= DM ■TR ■NA

donde DM es el tamaño o dimensión de la matriz de reconstrucción de la imagen (por ejemplo, 256), TR es el tiem po de repetición y NA el número de veces que hay que realizar la adquisición para obtener una buena relación señal/ruido. El tiem po de adquisición también puede hacer referencia al tiempo total que dura todo el estudio de resonancia. Una de las secuencias utilizadas para obtener imágenes potenciadas en T1 es la secuencia de inversión-recuperación (IR). Esta secuencia consiste en enviar un pulso de 180° que invierte la magnetización y al cabo de un tiem po durante la relajación enviar un pulso de 90° que permita la lectura de la magne­ tización. Al tiem po que transcurre entre el pulso inversor de 180° y el pulso de 90° que se envía para la lectura se llama tiem po de inversión.

Ic B . R E C O N S T R U C C IÓ N E N 2 D Y 3 D IcE.I. S elección del plano d e c o rte En un estado en reposo, los núcleos (o vóxeles) colocados bajo un campo magnético, girarán a una frecuencia de precesión determinada ( f ). Si se enviase un pulso de RF adecuado, todos los núcleos entrarían en resonancia y no se podría obte­ ner ninguna información espacial (ni imagen). Esto es lo que ocurre cuan­ do el cuerpo del paciente se some­ te únicamente al campo magnético principal del imán del equipo. Para evitar esto se utilizan los gra­ dientes magnéticos o gradientes de campo que se obtienen con las lla­ madas "bobinas de gradiente" con los que se logra que cada punto del espacio perciba un campo magnéti­ co diferente y por tanto solo podrá excitarse si se envía un pulso de RF a la f determinada de cada región. En la Figura 13 se puede observar Figura 13. Campo m agnético en función de la posición de un determinado eje de coordenadas.

que si se envía el pulso de RF ade­

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cuado a una determinada posición, solo se excitarán los núcleos que ocupan esa posición del eje de coordenadas. El grosor de la zona excitada puede modificarse: ) Cambiando el abanico de frecuencias incluidas en el pulso de RF. ) Variando el valor del gradiente (más o menos pendiente). En la práctica es mejor variar el gradiente ya que es más fácil modificar las corrientes de las bobinas. Lo mismo que se hace en una dirección del espacio, se puede realizar en las otras dos, de forma que super­ poniendo los gradientes magnéticos en las tres direcciones, se puede estudiar todo tipo de planos de imagen sin necesidad de m over al paciente. El grosor de corte se selecciona variando la anchura de banda del pulso de radiofrecuencia y no enviando un pulso con una frecuencia específica.

IcE?.c£. R econstrucción en 2D Si se supone que únicamente se activa la bobina de gradiente corres­ pondiente al eje z paralelo al eje del paciente y al túnel del equipo, el campo magnético variará a lo largo de este eje, es decir, si se está más adentro o afuera del túnel. Por tanto, un pulso de RF solo afectará a los núcleos que se encuentren en la posición z que percibe el campo magnético adecuado para entrar en resonancia, estos corresponderán al plano xy que se encuentre en esta coordenada z y el grosor de este plano dependerá del ancho de banda que tenga el pulso de RF y que hará que se exciten los núcleos de un determinado intervalo del campo magnético que varía en el eje z. Con la información recibida de la relajación de los núcleos de este plano, se puede reconstruir la imagen de un corte individual en 2D que corres­ ponderá al corte del paciente que ocupa la posición de la coordenada z. Si el tiempo de repetición es mayor que el tiem po necesario para obte­ ner los datos de un solo corte, se obtendrán datos de numerosos cortes obteniendo así un estudio con múltiples cortes en 2D.

Ic£.z3. R econstrucción en 3 D Para que la información procedente del plano seleccionado pueda orde­ narse en el espacio hace falta un mecanismo de codificación espacial que

RECUERDA QUE

La anchura de banda es el intervalo de frecuencias que se envía en un pulso de radiofrecuencia y que rodea a un valor central que define la frecuencia del pulso.

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permita identificar inequívocamente la localización espacial de las señales recogidas. Para la reconstrucción espacial se utiliza una reconstrucción de la imagen por doble análisis de Fourier, utilizando dos gradientes perpendi­ culares entre sí y establecidos en los lados del plano tomográfico. Uno de esos gradientes codificará en fase (Gx) y otro en frecuencia (G,).

I c£ ,z3. 1. C odificación en fase Se inicia a la vez que tiene lugar el proceso de relajación. Para iniciar el proceso, se activa el gradiente Gy, creando una variación espacial del campo magnético en su dirección. Como la frecuencia de precesión de los núcleos es proporcional al campo magnético que perciben, si se aplica un gradiente Gy, todos los núcleos por filas perpendiculares a Gy percibirán el mismo campo magnético y por tanto precesarán a la misma frecuencia. Las filas que perciben un campo magnético mayor se relajan a una frecuencia mayor, y por tanto, se adelantan en fase respecto a otras filas que perciben un campo magnético inferior (Figura 14). Al cabo de un tiem po ( t ), se cierra el gradiente G , quedando un desfase entre las diferentes filas que permite identificarlas espacialmente a través de su fase. Al gradiente Gy se le denomina gradiente de codificación de fase (phase-encoding gradient).

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Figura 14. Codificación espacial de filas y columnas de corte tomográfico.

Ic=!.=3.c=!. C odificación en fre cu en cia Cuando se desconecta el gradiente G , se ha establecido una codifica­ ción espacial de las filas por fases. Entonces se conecta un gradiente

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Gx perpendicular al anterior para poder identificar los diferentes vóxeles dentro de cada fila. Dado que la aplicación de gradiente tiene el mismo efecto que en caso anterior, con Gx cada columna percibirá un campo magnético distinto, y por tanto, los núcleos de algunas columnas pro­ cesarán a una frecuencia mayor que otras, dependiendo del sentido de aplicación del gradiente. En ese momento, se habrá establecido una codificación de las columnas por frecuencias, y por tanto, al gradiente Gx se le denomina gradiente de codificación por frecuencias o (frequencyencoding gradient). Lo que ocurre en esta situación es que al estar actuando el gradiente Gx, el efecto que tiene sobre las fases de los núcleos es idéntica al anterior gradiente, es decir, aquellas columnas que perciben un campo magnético menor se retrasarán en fase respecto a las columnas que perciben un campo magnético más grande, con lo cual se crea un des­ fase que se acumula al anterior y ya no es posible identificar cada fila por la fase de sus núcleos. Para solucionar esta situación y hacer que el gradiente Gx no afecte a la fase de los núcleos del plano, se utiliza un gradiente bipolar, con dos lóbulos de la misma am plitud y duración determinada (Figura 15). El primer lóbulo -G x se denomina gradiente de desfase (dephase lobe) y durante su aplicación se consigue retrasar la fase de algunos espines (los que perciban un campo magnético menor). Seguidamente, se aplica un lóbulo +Gx de la misma amplitud pero que invierte la acción del lóbu­ lo anterior, haciendo que los núcleos que se habían retrasado en fase ahora se adelanten y los núcleos que se habían adelantado se retrasen. Al cabo de un tiem po determinado, los núcleos tienen la misma fase que al inicio (primero se retrasan y luego se adelantan), pero, sin embargo, al estar actuando el gradiente G , sí que existe una codificación de las colum­ nas por frecuencias. El segundo lóbulo del gra d ie n te +Gx recibe el nombre de gradiente de lectura ya que generalm ente se aplica cuando va a recogerse el eco. En el m om ento de m áxim o refase es cuando la señal recogida es tam ­ bién mayor, así que, en general, se

t

mantiene el lóbulo +Gx durante un tiempo adicional tx para leer el eco completo.

Figura 15. Representación de un pulso de gradiente bipolar.

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Por tanto, mediante la aplicación de un gradiente Gy y otro gradiente bipolar Gx ambos perpendiculares entre sí y situados a los lados del plano tomográfico, es posible establecer una codificación espacial de las filas a través de la fase y de las columnas a través de las frecuencias. Cuando se reciba en la antena receptora la señal procedente de todo el plano, dicha señal llevará implícita una codificación espacial de las filas y las columnas. Para cada una de las filas (que tienen una fase diferente), podrán identificarse cada uno de los diferentes vóxeles a través de la frecuencia, utilizando para ello un análisis de Fourier. Por tanto, el pro­ ceso de codificación del plano tendrá que repetirse tantas veces como indique el valor Dim-Fase, número de filas del plano o phase encoding steps. Por cada fila, se recogerá una señal correspondiente a la acción del gradiente bipolar Gx, con un valor de codificación de fase determinado por Gy. Mediante la transformada de Fourier, que es sensible a la ampli­ tud, la frecuencia y la fase, se reconstruirá la señal en escala de grises. Excitando selectivamente el volumen total de la imagen se obtiene la reconstrucción en 3D. Una de las principales ventajas que tiene la adquisi­ ción en modo 3D es poder obtener cortes muy finos con buena intensidad de señal, ya que en 2D cortes finos implica menor intensidad de señal.

1=3. A R T E F A C T O S E N R M Un artefacto es cualquier elemento de la imagen que no se encuentra realmente en el paciente, son falsas estructuras o elementos anormales que aparecen en la imagen de RM. Se producen por cualquier defecto en la adquisición de la imagen y su origen se puede encontrar en el equipo de RM en la sala de exploración o en el propio paciente. Los artefactos más frecuentes son: I Aliasing o falso espectro: cuando la imagen excede los límites del cam­ po de visión (FOV). En la Figura 16 se observa cómo la imagen excede el campo de visión debido a que se ha tomado un FOV pequeño. ) D e sp lazam ie n to quím ico: consiste en visualizar un área en form a de media luna con áreas claras y oscuras en las interfases grasa-agua a lo lar­ go del eje de codificación de frecuencia. En la Figura 17 se observa este efecto con forma Figura 16. A rtefacto de aliasing.

de media luna de color oscuro.

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) S u s c e p tib ilid a d m a g n é tic a : apa re­ ce com o una mancha oscura rodeada de una zona más clara. Se produce por algún material ferrom agnètico que alte­ ra el campo magnético. En el caso de la Figura 18 la mancha oscura se debe a la prótesis dental metálica que portaba el paciente. I Truncación o fenóm eno de Gibbs: se visualiza como líneas paralelas en la ínterfase entre dos tejidos que se produce en la dirección de codificación de fase. Se parece al artefacto de m ovim iento, pero su origen es diferente. En la Figura 19 el artefacto se ve com o arcos paralelos en fondo claro.

Figura 17. A rtefacto p o r desplazamiento químico.

Figura 18. Mancha oscura o ausencia de señal p o r susceptibilidad magnética.

Figura 19. A rtefacto de truncación.

1 Cross-talk, interferencia o solapamiento: se observan como líneas oscuras (hipointensas) y se debe a que cuando se excita un deter­ minado plano de corte, se excita tam bién el corte adyacente por encontrarse muy próximo (Figura 20).

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Figura 20. A rte fa cto de interferencia.

1 M ovimiento o imágenes fantasma: son artefactos que se producen porque el paciente se mueve o por sus propios movimientos involun­ tarios cíclicos (como una respiración exagerada). Aparecen entonces falsas imágenes que se repiten a intervalos regulares a lo largo del campo de visión (FOV) en la dirección de codificación de fase. Suelen ser replicas más o menos intensas de distintas estructuras anatómi­ cas que se han movido. Otros movimientos que producen artefactos son como las manchas blancas de la Figura 21 que se producen por movimientos sanguíneos. Otros artefactos menos frecuentes son: artefac­ to de ángulo mágico, principalm ente en ten­ dones ya que el valor T2 del te n d ó n puede variar según la orienta­ ción espacial; granulado de la imagen, artefac­ tos producidos por las corrientes de Eddy que aparecen en la super­ ficie de los materiales conductores (bobinas, imán, etc.) y son resi­ duos de los gradientes Figura 21. Artefacto provocado p o r el flujo sanguíneo.

magnéticos que persis­ ten cuando finaliza el

pulso de corriente que activan los gradientes; artefacto de Zipper, cre­ mallera o línea central, que se visualiza como un punto de señal brillante

C aracterización de equipos de resonancia magnética

u oscura en el centro de la Imagen y que es producida por la detección residual de una RF.

| M . T É C N IC A S E M E R G E N T E S : R M F U N C IO N A L . R M IN T E R V E N C IO N IS T A . R M EN S IM U L A C IÓ N R A D IO T E R Á P IC A . E S P E C T R O S C O P IA P O R R M 11—I. I. RM funcional La RM funcional (RMF) consiste en mostrar las áreas del cerebro que se activan cuando se realizan determinadas funciones. Estas áreas se muestran en una imagen como zonas en color sobre una imagen en tonos de grises de RM convencional. La RM funcional se basa en la detección por el equipo del cambio de susceptibilidad magnética local ocasionada por la variación en la concentración de oxihemoglobina en las neuronas de esa área. La concentración varía debido a que las neu­ ronas de la zona del cerebro que se activa necesitan un aporte mayor de oxígeno. El principal uso que tiene la RMF es en cirugía cerebral y su objetivo es la de informar al neurocirujano dónde se encuentran localizadas ciertas funciones cerebrales críticas para que en el momento de la intervención se respeten las funciones cerebrales esenciales y extirpar únicamente la lesión. Otro uso que tiene la RMF es poder visualizar, en una imagen, los efectos de ciertos m edicam entos y así comprobar su eficacia sin la impresión subjetiva que pudiera tener únicamente el paciente.

IM .c E . RM intervencionista El hecho de que en resonancia magnética se obtenga un mejor con­ traste en tejidos blandos que con otras técnicas, su rapidez en detectar cambios en los tejidos y la dependencia con la temperatura de los pará­ metros de relajación hace que sea una técnica que parece ideal para el seguimiento en procedimientos intervencionistas. Se está ensayando su utilidad para la visualización en tiem po real de la posición de la punta del catéter utilizado para las intervenciones intravasculares y también en los procedimientos con la intención de destruir selectivamente los tejidos que lo requieran. Esto se puede hacer mediante variaciones localizadas de temperatura, mediante el aumento del depósito calórico, por frío o mediante el depósito local de agentes químicos. El uso de la RM intervencionista presenta una serie de dificultades ya que la técnica requiere unas condiciones muy exigentes debido a potente campo mag­

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nético y el uso de RF. De entrada, para usar la RM en procedimientos intervencionistas, se necesita que el equipo sea del tipo abierto para poder acceder a la zona de intervención, los materiales utilizados deben ser compatibles con la RM y la sala de intervención debe estar a co n d i­ cionada para evitar interferencias de otras fuentes de RF.

11—I .=3 . R M en sim ulación ra d io te rà p ic a Hoy en día la RM está adquiriendo mucha importancia en la simulación radioteràpica. La simulación en radioterapia se entiende como la adqui­ sición de datos anatómicos (principalmente de imágenes) en la posición que se utilizará para el tratamiento. Estos datos se combinan con los datos geométricos y dosimétricos de las unidades de tratamiento en los sistemas de planificación y se propone el tratam iento que se va a realizar. Cabe distinguir dos tipos principales de tratamientos de radio­ terapia: la radioterapia externa y la braquiterapia. La radioterapia externa utiliza como unidad de tratam iento los ace­ leradores lineales de uso clínico y utiliza radiaciones ionizantes que atraviesan el cuerpo hasta llegar al tum or que se desea tratar. En este tipo de tratam iento es indispensable que las imágenes del paciente sobre las que se propone el tratam iento den información al sistema de planificación sobre la densidad electrónica de los tejidos que atra­ viesa la radiación y de esta forma pueda calcular de forma precisa la distribución de dosis que se producirá en el paciente. Esta información solo la pueden dar las imágenes obtenidas de un estudio de TC ya que los números Hounsfield que proporciona cada tono de gris son proporcionales a la densidad electrónica. La desventaja que presen­ ta es que muchos tum ores no se distinguen del tejido sano es aquí donde la resonancia magnética adquiere importancia ya que con ella en un m ism o órgano, tejido o área anatómica se podría distinguir la parte sana de la que sería tumor. Actualm ente, los sistem as de pla­ nificación disponen de módulos que permiten la fusión de imágenes obtenidas con TC y con otras técnicas como RM o ultrasonidos (US). Con la fusión de imágenes de una TC y RM el médico puede delimitar mucho mejor el tum or evitando irradiar innecesariamente otros tejidos y ganando en precisión del tratamiento. Para ello, es im portante que las imágenes de RM se hayan tomado en la misma posición con las que se han tom ado las de TC por lo que probablem ente convenga adaptar la mesa del equipo de RM para que sea igual a la del TC y a la de la unidad de tratamiento. También es importante que se utilicen los m ism os elem entos de inmovilización y colocación del paciente: por tanto, hay que prever que todos los accesorios sean de materiales compatibles con la resonancia magnética.

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La braquiterapia es la técnica de tratam iento que consiste en colocar fuentes radiactivas (temporales o permanentes) cerca o en el interior del tum or con lo que el tratam iento se realiza mediante una irradiación de corto alcance desde el interior hacia el exterior y sin prácticamente irradiar otros tejidos diferentes al propio tumor. En esta técnica no es imprescindible que el sistema de planificación reconozca la densidad electrónica de los tejidos ya que prácticamente no hay heterogeneida­ des (diferencias de densidad entre tejidos) en la zona que se va a tratar; por tanto, la RM se revela como la técnica idónea para la delimitación precisa de los volúmenes de tratamiento. Por todo ello parece muy conveniente que los departamentos de radio­ terapia y física médica dispongan de un equipo de RM dedicado y adap­ tado para sus necesidades.

I>—l.l—|. E s p ec tro sc o p ia por RM La espectroscopia es el segundo gran grupo de aplicaciones de la reso­ nancia magnética después del diagnóstico, dedicado principalmente a la cuantificación de distintas sustancias, dato que también puede servir para confirmar o descartar diagnósticos. Debe recordarse que no solo se pueden estudiar los núcleos de hidrógeno sino que existen diferen­ tes elementos con distinta frecuencia de resonancia (Tabla 1) por lo que básicamente se puede determinar la composición molecular de distin­ tos tejidos observando los diferentes núcleos que se encuentran en las moléculas. La intensidad de la señal de resonancia será proporcional a la densidad de los diferentes núcleos que se encuentren en el tejido y esto, en última instancia, permitirá conocer la cantidad de moléculas que contiene ese elemento. El resultado de un estudio espectroscópico no es una imagen del paciente, sino una gráfica que representa la abundancia relativa de diversas sustancias. Cuando se emite un pulso de radiofrecuencia para excitar los núcleos de un determinado elemento en el interior del campo magnético, la señal de relajación recibida tendrá diferentes componentes (señales con dife­ rentes frecuencias) que dependerá de las diferentes moléculas a la que pertenece ese elemento ya que cada molécula distinta, responde con una señal diferente aunque contenga el mismo elemento. Puesto que cada molécula responde con una frecuencia diferente, se pueden ordenar en un eje y así conocer qué moléculas o sustancias se encuentran presentes. Por otro lado, como la intensidad de la señal

RECUERDA QUE

Un sistema de planificación es un sistema informático que realiza los cálculos necesarios para impartir la dosis de radiación a los pacientes en tratamiento de radioterapia. El resultado es un informe con los tiempos de tratamiento y la configuración geométrica de la unidad de tratamiento.

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A---El resultado

recibida es proporcional a la cantidad de moléculas, se podrá c o n o c e r la abundancia relativa de esta sustancia y representar los datos en una gráfica.

de un estudio e sp e c tro s c o p io no es una imagen del paciente, sino una gráfica que representa la abundancia

En la Figura 22 se observa un ejemplo de espectrograma obtenido mediante RM en el que se observa la abundancia relativa de colina (Cho), creatina (Cr) y acetilneuramínico (NAA). La variación de la abundancia de algunas de estas sustancias puede indicar procesos pato­ lógicos, por ejemplo, el incremento en otra zona explorada de la colina, puede indicar la presencia de tejido en proliferación como tumores.

relativa de diversas sustancias.

Figura 22. Gráfica espectroscópica obtenida por RM.

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Las ventajas que presenta la resonancia magnética frente a otras téc­ nicas diagnósticas son: 1 Es la técnica diagnóstica que presenta mayor contraste entre tejidos blandos. I Permite obtener imágenes en planos con cualquier orientación sin necesidad de mover al paciente. I Permite obtener información morfológica, funcional y bioquímica. ) Permite obtener imágenes de los vasos (angiografías) sin utilizar con­ traste. J No es nociva dentro de los límites de aplicación recomendados.

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j No utiliza radiaciones ionizantes. } Por otro lado presenta otros inconvenientes como: I Utiliza una tecnología muy sensible que requiere una instalación muy exigente, sala especialmente diseñada cuidando hasta el míni­ mo detalle. I Suministro continuo de energía eléctrica para mantener el campo magnético. Si el imán es superconductor, al menos, para mantener la refrigeración de este. I Alto consumo eléctrico en funcionamiento. I Tiempos de exploración largos. Esto hace que no siempre sea fácil disponer de un equipo de RM para cualquier estudio diagnóstico por lo que no siempre será factible soli­ citar una RM. Además, muchas patologías se pueden diagnosticar con otras técnicas más sencillas y usuales. En los centros sanitarios tienen que tener protocolos claros que determ inen en qué casos se deben utilizar los distintos métodos diagnósticos con el fin de racionalizar el uso de la técnica ya que, para muchos casos, con un sencillo método diagnóstico se puede llegar a los mismos o mejores resultados. Hay que evitar pensar que un procedim iento de mayor complejidad será mejor ya que, en ocasiones, puede llegar a ser contraproducente. En muchos pacientes puede resultar complicado tratar de mantener­ los inmóviles durante media hora en un equipo de RM cuando con una simple radiografía de décimas de segundo se podría obtener el mismo resultado. Además, el consumo de tiem po que conllevan las exploraciones impide que sea pequeño el número de pacientes que tienen acceso, por lo que se debe tratar de hacer un uso eficiente de los recursos disponibles con el fin de que tengan acceso la personas que más lo necesitan.

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R tSUM tN /

La resonancia magnética nuclear se basa en el efecto físico de la resonancia en la que entran los núcleos de algunos elementos cuando se encuentra en el seno de un campo magnético y se excitan con un pulso de radiofrecuencia adecuado. Se utiliza principalmente para la obtención de imágenes de alto contraste y espectroscopia por RM.

y

Un imán potente tiene form a cilindrica para crear un campo magné­ tico uniforme en el in te rio r donde se coloca al paciente (campo mag­ nético principal). Puede ser de cualquier tipo (permanente, resistivo, superconductor o híbrido). Las intensidades generalmente utilizadas varían desde 0,5 T a 3 T y el tipo más utilizado es superconductor. Su función principal es la de crear un campo magnético lo más homo­ géneo posible en el in te rio r para orientar los núcleos de hidrógeno del cuerpo humano. La mayoría de los núcleos de H se orientarán en la dirección del campo magnético adquiriendo una magnetización neta.

y

La antena emisora es una antena que contiene el propio equipo de RM que em ite una onda de radiofrecuencia (RF) en la misma f r e ­ cuencia a la que p recesan (giran) los núcleos de H (frecuencia de Larm or) haciendo que estos precesen a la vez (en fase) y absor­ ban energía haciendo que la magnetización se incline poniéndose en dirección perpendicular al campo magnético durante el proceso de excitación.

y

Las antenas receptoras son antenas con formas para las diferentes partes del cuerpo. Su función es la de recoger las señales que emi­ ten los núcleos de H. Durante la relajación, estos em itirán d ife re n ­ tes tipos de señales en función del te jid o donde se encuentren.

y

Las bobinas de gradiente son tre s pares de bobinas de imanes que perm iten variar el campo magnético principal en cualquiera de las tre s direcciones del espacio, de form a que los átomos de un plano concreto tendrán una frecuencia de precesión d ife re n te a o tro pla­ no. De esta form a, se puede e m itir el pulso de radiofrecuencia ade­ cuado al plano del que se desea adquirir su imagen.

y

El ordenador y sistema informático sirven para analizar todas las señales recibidas de los vóxeles que contienen los núcleos de hidró-

Caracterización de equipos de resonancia magnética

geno. Los datos recibidos se almacenan en un espacio virtual llamado espacio de fase (espacio K) y que posteriorm ente mediante tra n s­ formadas de Fourier, se convierten en imágenes.

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G L O S A R I O Ancho de banda: distancia o longitud (medida en Hz), alrededor de una determinada frecuencia, donde se concentra la mayor parte de la intensidad de la señal de esa frecuencia. Antena: dispositivo que sirve para em itir o recibir ondas de radio. Artefacto: cualquier elemento de la imagen que no se encuentra real­ mente en el paciente, son falsas estructuras o elementos anormales Que aparecen en la imagen.

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

Bobina: dispositivo formado por espirales enrolladas de material con­ ductor (generalmente cobre) que sirve para generar campos magné­ ticos al pasar corriente por el conductor o para detectar los campos magnéticos al inducir corriente en el conductor. Campo de visión (FOV): área anatómica que se visualiza en la pantalla de la cual se genera la imagen. Campo magnético: área del espacio de influencia de los efectos mag­ néticos producidos por corrientes eléctricas o materiales magnéticos. Puede referirse también para denotar la intensidad de campo magné­ tico. Densidad protónica (DP): cantidad de protones (núcleos de H) por unidad de volumen. Es una medida de la concentración de protones en un determinado tejido. Eco Gradiente (EG): secuencia clásica de pulsos que usa gradientes para excitar los núcleos de interés y ponerlos en fase. Espectroscopia: ciencia que estudia los com ponentes de una onda electromagnética representada en una gráfica, para obtener información de la composición del tejido o sustancia de donde procede u obtener información sobre esa sustancia. Espín-Eco: secuencia clásica que proporciona imágenes ponderadas en T1, DP, T2 y T2*. Frecuencia: número de ciclos por segundo se mide en Hz o

S_1:.

En una

onda electromagnética corresponde al número de máximos (o mínimos) que se producen en 1 s. Gradiente de campo magnético: variación de la intensidad del campo magnético en el espacio, es decir, variación en función del punto donde se mide. Se mide en T/m o G/cm. Imán: material o dispositivo capaz de crear un campo magnético. Magnetización: polarización magnética de un material, producida por un campo magnético, es decir, orientación de las partículas subatómi­ cas en el interior de un campo magnético haciendo que se c o m p o rte n como diminutos imanes. Potenciaciones: acciones, en los estudios de RM, encaminadas a aumentar los efectos de la relajación que permiten establecer diferen­

Caracterización de equipos de resonancia magnética

cias de intensidad o contraste entre los tejidos de la imagen que se desea obtener. Pulso o impulso (de RF): radiación u onda electrom agnética, en la franja de las ondas de radio del espectro electromagnético que se emite

durante un periodo de tiem po determinado. Radiofrecuencia (RF): nombre genérico que se da a las ondas electro­ magnéticas en la franja de las ondas de radio del espectro electromag­ nético (debajo de la región del infrarrojo). Señal: efecto que se percibe (con el instrumento adecuado) al recibir una onda electromagnética. En este sentido de habla de la intensidad, potencia, amplitud, etc., de la señal. Spin o Espín: propiedad física por la cual, las partículas subatómicas tienen un m om ento angular, es decir, están girando. En función del sentido de giro, el vector momento angular apuntará hacia arriba o hacia abajo por lo que hablaremos de spin up o spin down. Susceptibilidad magnética: grado de magnetización que presenta un cuerpo o tejido cuando se introduce en un campo magnético. Transformada de Fourier: es básicamente el espectro de frecuencias de una función. En RM se utiliza como herramienta para convertir las señales recibidas que se representan en un espacio llamado espacio k en imágenes. Vector: herramienta matemática que se utiliza para describir magni­ tudes que no solo se pueden describir con un único número (escalar como la temperatura) por estar constituido por un módulo (intensidad de la magnitud), dirección y sentido (por ejemplo, la velocidad o el campo magnético). Vóxel: unidad elemental de volumen en las tres dimensiones.

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

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-----E J E R C IC IO S

1 E1. La constante giromagnètica (y) del núcleo de H es de 42,6 M H z/T y la del C 10,7 M Hz/T. Calcula la frecuencia a la que precesarán cuando se someten a un campo magnético de 8.500 G y de 1,5 T. I E2. La constante giromagnètica del núcleo de H es 42,6 M Hz/T. Calcula qué campo magnético percibe los núcleos de un tejido que tiene una fre­ cuencia de precesión de 55,38 MHz. 1 E3. Se introduce un recipiente con 1 I de agua (H20 ) en un campo m agnéti­ co constante y uniforme de 1,25 T. Calcular qué pulso de radiofrecuen­ cia permitiría que los núcleos de H entrasen en resonancia. 1 E4. Demuestra que el tiem po de relajación longitudinal o tiem po espín-red es el tiem po necesario para que, durante la relajación, la componente longitudinal de la magnetización alcance el 63 % de su valor en equili­ brio. 1 E5. Explica qué son y para qué sirven las bobinas de gradiente.

EVALUATE TU

M IS M O

1. Para poder obtener imágenes de RM es imprescindible que los núcleos que se exciten correspondan a elementos que cumplan: □ a) Que el número atómico (Z) sea par. □ b) Que el número atómico (Z) sea impar. □ c) Que el número de nucleones sea par. □ d) Cualquier elemento se puede excitar. 2. Los núcleos de hidrógeno (H) en el seno de un campo m agnético...: □ a) Permanecen orientados aleatoriamente hasta que se les excita con un pulso de radiofrecuencia. □ b) Adquieren una magnetización neta orientada en la dirección del campo.

Caracterización de equipos de resonancia magnética

□ c) Su espín apunta mayoritariamente hacia abajo (espín dowrí). □ d) Adquieren una magnetización neta en contra del campo magnético. 3. El componente del campo magnético que perm ite distinguir entre distin­ tas composiciones de tejido es: □ a) El componente de campo magnético bioquímico Bbioq. □ b) El campo magnético de gradiente Bgrad. □ c) El campo magnético principal B0. □ d) Todas las respuestas anteriores son ciertas. 4. Al enviar un pulso de radiofrecuencia (RF) adecuado a núcleos de hidróge­ no (UH) en el seno de un campo magnético (B), se consigue que: □ a) Los núcleos se orienten en dirección de B y precesen a la frecuencia de RF. □ b) Los núcleos absorban energía desviando su magnetización y precesen en fase. □ c) Los núcleos no varíen la orientación de la magnetización pero precesen en fase. □ d) Ninguna de las respuestas anteriores es correcta. 5. Durante la relajación: □ a) Los pulsos de radiofrecuencia han de ser más largos e intensos. □ b) Los pulsos de radiofrecuencia han de ser más cortos y débiles. □ c) Debe cesar el campo magnético principal. □ d) Los núcleos ceden energía modificando el campo magnético e inducien­ do una señal que recogen las antenas receptoras. 6. Un tiem po de relajación longitudinal T I largo implica que: □ a) Los núcleos tienen facilidad para liberar energía al medio. □ b) La magnetización vuelve rápidamente a su posición de equilibrio. □ c) Los núcleos tienen dificultad para liberar energía al medio. □ d) La imagen será de mejor calidad. 7. Para potenciar en densidad protónica (DP): □ a) Conviene dejar que el proceso de la relajación finalice completamente. □ b) Conviene que el proceso de relajación no finalice para distinguir entre tejidos. □ c) Es independiente del m omento de relajación en el que se encuentre. □ d) Se deben excitar los núcleos continuamente.

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r

8. A los módulos formados por pulsos de radiofrecuencia (RF) que se repiten en el tiempo con un intervalo tiempo de repetición (TR) y que se necesitan para obtener distintas configuraciones de contraste de los tejidos, se les llama: □ a) Magnetización del vóxel. □ b) Transformadas de Fourier. □ c) Secuencias de pulsos. □ d) Selección del plano de corte. 9. La sala de RM debe obligatoriam ente cumplir una de las siguientes exi­ gencias: □ a) Estar blindada con plomo. □ b) Formar una jaula de Faraday. □ d) Tener forma circular. □ e) Estar totalm ente insonorizada. 10. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?: □ a) En los equipos de resonancia abiertos, el campo magnético principal es perpendicular a la mesa donde se estira el paciente. □ b) En los equipos de resonancia abiertos, el campo magnético principal es paralelo al túnel donde se coloca al paciente. □ c) Los equipos cerrados permiten al paciente mayor comodidad y menor claustrofobia. □ d) Los equipos cerrados no necesitan salas con requisitos especiales. 11. La principal función del imán de un equipo de RM es: □ a) Crear un campo magnético para concentrar los electrones en el centro. □ b) Crear un campo magnético para orientar los núcleos en la dirección de este. □ c) Crear un campo magnético que excite los núcleos de hidrógeno. □ d) Todas las respuestas anteriores son correctas. 12. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta?: □ a) Durante la excitación, una antena emisora envía una onda de radiofre­ cuencia para suministrar energía a los núcleos y durante la relajación una antena receptora detecta las variaciones del campo magnético. □ b) Durante la excitación, una antena emisora envía un pulso de radiofrecuen­ cia para excitar los electrones del átomo que saltarán a otra órbita. Poste­ riormente, el exceso de energía es recogido por la antena receptora.

Caracterización de equipos de resonancia magnética

□ c) La frecuencia de absorción del hidrógeno del agua coincide con la fre­ cuencia del hidrógeno en grasa y esto permite poder realizar la RM. □ d) La antena de cuerpo es la más grande de todas y la que ofrece mayor calidad de imagen. 13. La consola de mandos del equipo de RM debe disponer como mínimo de: □ a) Un circuito cerrado de televisión y un intercomunicador para mantener el contacto con los pacientes. □ b) La consola de control del equipo con dos pantallas en general: una para seleccionar los parámetros y otra para analizar las exploraciones. □ c) Un electrocardiógrafo. □ d) Un equipo automático de perfusión. 14. Uno de los usos terapéuticos más importantes que puede tener la reso­ nancia magnética es: □ a) El tratamiento de tumores cancerígenos. □ b) El tratam iento de melanomas oculares. □ c) El tratam iento de la obesidad. □ d) El tratamiento de la artritis. 15. El principal riesgo al que hay que prestar especial atención para evitar accidentes en un equipo de RM es: □ a) La potente señal de radiofrecuencia que se em ite para excitar los núcleos y que puede calentar los tejidos del paciente. □ b) La mesa de exploración que durante el m ovim iento puede atrapar al pa­ ciente. □ c) El campo magnético que puede atraer objetos y golpear al paciente o arrancarle materiales ferromagnéticos que pudiera llevar. □ d) El alto nivel de ruido que produce la entrada de los gradientes. 16. El espacio K es: □ a) El espacio bldimensional donde se forma la Imagen con distintos tonos de gris para cada coordenada (x,y). □ b) El espacio donde se representa la imagen después de realizar la transfor­ mada de Fourier. □ c) El espacio virtual donde se almacenan los datos recibidos en bruto. □ d) El espacio virtual donde se representa la imagen en 3D.

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FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

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17. ¿Cuál de estas afirmaciones es falsa?: □ a) El tiem po de repetición (TR) es el intervalo de tiem po entre una secuencia y la siguiente. □ b) El tiem po de eco es el intervalo de tiempo que hay entre el envío del pul­ so de radiofrecuencia y la producción del eco. □ c) El tiem po de inversión es el intervalo de tiem po desde que se envía una secuencia hasta que se invierte la secuencia. □ d) El tiem po de adquisición es el tiempo necesario para obtener una imagen. 18. El grosor de corte se puede modificar...: □ a) Variando el ancho de banda de un pulso de radiofrecuencia. □ b) Manteniendo constante el gradiente a lo largo el eje de corte. □ c) Variando el

tiem po de repetición (TR).

□ d) Variando el

tiem po de eco (TE).

19. A cualquier elem ento de la imagen que no se encuentra realm ente en el paciente se le llama: □ a) Falso espectro. □ b) Dispositivo. □ c) Elemento. □ d) Artefacto. 20.

La técnica que perm ite visualizar en imágenes los efectos de ciertos m e­ dicamentos se llama: □ a) RM intervencionista. □ b) RM funcional. □ c) RM radioteràpica. □ d) Espectroscopia por RM.

CARACTERIZACIÓN DE LOS EQUIPOS DE ULTRASONIDOS Caries O tal Entraigas

S u m a rio 1. Ondas mecánicas. Características mecánicas. Rangos sonoros 2. Producción y recepción de ultrasonidos: efecto piezoeléctrico 3. Interacciones de los ultrasonidos con el medio. Propagación de ultrasonidos en medios homogéneos y no homogéneos 4. Transductores. Componentes y tipos 5. Consola o mesa de control 6. Dispositivos de salida: m onitores e impresoras 7. Usos diagnósticos y terapéuticos de las imágenes de ultrasonidos 8. Imagen digitalizada estática y en movim iento. US 2D, 3D y 4D 9. Artefactos en ultrasonografía 10.

Uso eficiente de recursos

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

La eco grafía es una técnica de localizació n y visualización de o b je to s basada en la em i­ sión de ultrasonidos. Perm ite d e finir d ife ren te s estructuras del cuerpo hum ano y es una técnica atractiva en el diagnóstico porque no usa radiaciones ionizantes. Al m ism o tiem po puede dar información m uy útil sin efecto s secundarios sig n ificativo s sob re el p ac ien ­ te , factor m uy determ inante para su uso a nivel obstétrico y pediátrico. Otras ventajas son

la exploración en tiem po real, su gran flexibilidad a la hora de elegir diferentes planos por explorar, su gran resolución y la buena relación coste-beneficio que presenta. Cualquier persona que utilice la ecografía com o m edio de exploración debe com prender los principios físicos y la instrum entación disponible. En este capítulo se pretende dar una herramienta para facilitar al alum no la com prensión de principios físicos básicos y de los eq u ipos de ultrasonidos.

I.

O N D A S M E C Á N IC A S . C A R A C T E R ÍS T IC A S M E C Á N IC A S . R A N G O S SO N O R O S

RECUERDA QUE

Los ultrasonidos son las ondas mecánicas de tipo sonoro que se usan en ecografía.

El sonido es una onda y una onda se define com o la propagación de una perturbación que transporta energía pero no materia. Más intuitivam ente se puede definir como una vibración. En función del medio donde se propagan las ondas se pueden dividir en mecánicas, electromagnéticas y gravitacionales. Las ondas mecánicas necesitan de un medio elástico para el transporte de la energía, ya sea sólido, líquido o gaseoso. Una onda electromagné­ tica puede usar un medio elástico pero también puede desplazarse en

A-

La ecografía

puede dar información m uy útil sin efectos secundarios significativos sobre el paciente.

el vacío. Un ejemplo de ondas mecánicas propagadas en medio sólido es el m ovim iento oscilatorio de un látigo, en medio líquido las ondas provocadas al tirar una piedra en un estanque y en m edio gaseoso las ondas sonoras. Los cambios de presión (compresión y rarefacción) producen una onda que adopta una forma sinusoidal cuando se representa gráficamente la presión en el eje Y y el tiem po en el eje X. Puesto que la oscilación tiene lugar en la dirección de propagación, las perturbaciones sonoras son ondas longitudinales. Los cambios de presión en función del tiem po dan lugar a las diferentes magnitudes de la onda o propiedades de la onda (Figura 1).

Caracterización de los equipos de ultrasonidos '1

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Q .cE.=3. C en telleo Se conoce también como cola de cometa en color o por su nombre en inglés, tinklingartifact. Al aplicar el Doppler color a una imagen calcifica­ da se produce un centelleo. Esto puede ser útil en algunos casos, como por ejemplo para distinguir correctamente una litiasis renal (Figura 22).

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Figura 22. Interferencia. Centelleo. Parecido a Ia cola de cometa pero con color al apli­ car Doppler. En este caso está producida p o r una litiasis ureterovesical (Cortesía de la Clínica Diagonal CM I de Barcelona).

I O . U S O E F IC IE N T E D E R E C U R S O S No existen unos reglamentos lo suficientem ente exhaustivos como para poder decidir una respuesta correcta en cada situación. En ecografía se sigue el criterio ALARA (as lo w as reasonably achievable). Es decir, el ecografista empleará su criterio profesional para conseguir los fines médicos con un mínimo de exposición a las emisiones acústicas, para que el efecto biológico sea mínimo, aunque hasta el m om ento no se hayan detectado efectos biológicos tanto para pacientes como para operadores en los instrumentos de diagnóstico ecográfico típicos.

ALARA A s lo w as reason ably achievable

C aracterización de los equipos de ultrasonidos

Para cada exploración debe hacerse una correcta selección previa de la aplicación que se va a realizar, incluyendo el transductor y su frecuen­ cia de trabajo. En el día a día puede ser útil tener varias aplicaciones o pre-sets con sus características ya programadas en el propio aparato de ultrasonografía. Para mejorar en la calidad del proceso ecográfico se deben tener en cuenta otros aspectos relacionados con la exploración. Son importantes la gestión de pacientes/solicitudes, el tipo de prue­ ba que se va a realizar, la preparación de los pacientes, la localización y la emisión del informe. En el caso de la gestión de pacientes, el médico realiza la solicitud de la prueba requiriendo el estudio que mejor se ajuste a las necesidades en función de la situación clínica del paciente. En la petición se deben consignar los datos mínimos del paciente (nombre, número de historia, fecha nacimiento, etc.), el tipo de exploración que se va a realizar y el motivo por el cual se solicita. En función del tipo de ecografía se debe tener en cuenta que el paciente puede necesitar una preparación previa, por ejemplo, estado de ayuno en el caso de una ecografía abdominal, o tener que beber agua con antelación para conseguir que la vejiga uri­ naria esté llena. Deberá quedar muy claro cuál es la prueba que se va a realizar. Para ello, quien gestione las agendas deberá disponer de un conocimiento mínimo sobre estas preparaciones. La ecografía puede ser hospitalaria o am bulatoria, con lo cual puede haber diferentes maneras de gestionar las agendas. El lugar donde se realizan las ecografías debe contar con el utillaje ade­ cuado. El ecógrafo tiene que ser reemplazado en función de su antigüe­ dad y los cambios tecnológicos. Tiene que haber una camilla cómoda, que permita variar la altura y poder reclinarse; luz adecuada, variable, ya que habitualmente será necesario realizar la prueba con poca luz; una silla adecuada para el profesional, zona de vestidor y también de lavabo (Figura 23). Es deseable contar con un sistema informático cen­ tral que permita adquirir los datos de filiación del paciente, enviar las imágenes al mismo sistema, introducir el informe, poderlo imprimir para el paciente y guardarlo en la historia clínica para su posterior evaluación por el facultativo. Todas las ecografías tienen que ser informadas. En el informe debe­ rán constar los datos del paciente, la información clínica relevante y el informe ecográfico. Deberá expresarse con claridad y concisión la información que solicita el médico. También es imprescindible que el informe vaya firmado por quien haya realizado la prueba (técnico, médi­ co, etc.) y firmado en última instancia por el facultativo responsable. La entrega del resultado podrá variar según sea un medio hospitalario o ambulatorio, en un gran centro sanitario o en una pequeña consulta.

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Normalmente se le facilita al enfermo una copia del resultado con un mínimo de imágenes.

Calidad del proceso ecográfico Gestión de recursos Solicitud Gestión de agendas Preparación del paciente Realización de la prueba Entrega de resultados

Figura 23. Consulta de ecografia (Cortesia de la Cllnica Diagonal CM I de Barcelona).

En conclusión, la persona que esté implicada en la realización de ecografías, además de conocer los principios técnicos o instrumentales deberá tener en cuenta la seguridad propia y la de los demás, aunque a fecha de hoy no se hayan demostrado efectos biológicos noci­ vos. También deberá conocer todos los procesos que participan en la http://www.sonosite.com/sites/defaull/ files/support_docs/C 1.99_UG_SPA_ P02798-02D_e.pdf

realización de la ecografía, con el objetivo de m ejorar la calidad en la gestión de recursos.

Caracterización de los equipos de ultrasonidos

R tbU M tN y

La ecografía es una técnica de localización y visualización de obje­ tos basada en la emisión de ultrasonidos. Es muy ú til en el diagnósti­ co porque no utiliza radiaciones ionizantes.

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El ultrasonido es una onda de presión por encima del umbral audi­ ble. Los cambios de presión en función del tiempo dan lugar a las diferentes magnitudes de la onda o propiedades de la onda: longitud de onda, periodo, amplitud, frecuencia, velocidad de propagación e intensidad.

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Los tipos de interacciones que tienen lugar en medios no homogé­ neos son debidos a su naturaleza ondulatoria, reflexión, atenuación o in te rfe re n c ia del haz de ultrasonidos, dando lugar a cambios de dirección e intensidad del haz emitido.

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El eco se define como la reflexión de un sonido que choca contra una superficie y retorna a la fuente emisora. Depende de la impedancia del medio y del tipo de interfase.

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El diagnóstico por ecografía se ha extendido a múltiples servicios y se usa por d ife re n te s especialidades médicas, desde médicos de fam ilia hasta cardiólogos o ginecólogos. Los ultrasonidos también se emplean con finalidades terapéuticas básicamente por sus efectos térm icos y por sus efectos mecánicos.

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La calidad de las imágenes dependerá de la resolución espacial, que es la capacidad de diferenciar dos objetos que se encuentran a una distancia determinada.

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El efecto Doppler o frecuencia Doppler es el cambio de frecuencia que sufre una onda al ser reflejada por una estructura en movimiento. Por tanto, se usa en ecografía para la exploración del flujo sanguíneo.

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Aunque hasta el momento no se hayan detectado efectos biológicos en pacientes y en operadores con el uso de los instrumentos de diag­ nóstico ecográfico, el ecografista empleará su c rite rio profesional para conseguir los fines médicos con un mínimo de exposición a las emisiones acústicas.

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I FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

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Artefacto en ecografía: imagen acústica que no corresponde a las estructuras anatómicas que se están estudiando. Consola: dispositivo electrónico o electromecánico de hardware usado para introducir o mostrar datos. Ecografía: procedim iento de diagnóstico que emplea el ultrasonido para crear imágenes bidimensionales o tridimensionales. Ecografía en modo B (modo bidimensional): es el modo de repre­ sentación más utilizado en ecografía. Ecógrafo: aparato que se emplea para realizar ecografías o ultrasonidos. Efecto Doppler: cambio de frecuencia que se produce cuando una onda rebota en una superficie en movimiento. Efecto piezoeléctrico: fenómeno que ocurre en determinados cristales que, al ser sometidos a tensiones mecánicas, adquieren carga eléctrica en su superficie. El efecto piezoeléctrico indirecto es cuando se pro­ duce el efecto inverso, al aplicar una carga eléctrica sobre un cristal se produce una vibración. Imagen anecoica: imagen sin ecos. Imagen hiperecoica: imagen con muchos ecos. Imagen hipoecoica: con pocos ecos. M onitor: dispositivo electrónico que perm ite monitorizar señales de vídeo. Transductor: dispositivo capaz de transformar o convertir una determi­ nada energía de entrada en otra diferente a la salida. Ultrasonido: onda acústica o sonora cuya frecuencia está por encima del umbral de audición del oído humano (aproximadamente 20.000 GHz).

Caracterización de los equipos de ultrasonidos

/ -----------------------------------------------------------------------------------------

E V A L Ú A T E T Ú M IS M O 1. ¿Cuál de estas afirmaciones es falsa respecto a la ecografía?: □ a) Es una técnica de localización de estructuras biológicas. □ b) Al no usar radiaciones ionizantes, es muy útil en obstetricia y pediatría. □ c) La ecografía utiliza ultrasonidos. □ d) Solo puede usarse en medicina. 2. Los ultrasonidos...: □ a) Solo pueden producirse por el efecto piezoeléctrlco. □ b) Son ondas de presión. □ c) Su rango sonoro oscila entre 20 Hz y 20.000 Hz. □ d) Los ultrasonidos no se reflejan nunca. 3. ¿Cuál de estas afirmaciones es falsa respecto a las propiedades de una onda?: □ a) La velocidad de propagación se mide habitualmente en metros/segundo. □ b) La velocidad de propagación depende de las propiedades del medio: elas­ ticidad y densidad. □ c) La frecuencia se mide en hercios (ciclos/segundo). □ d) A mayor frecuencia, mayor longitud de onda. 4. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa respecto a la atenuación?: □ a) Un ultrasonido de 10 MHz llega a una profundidad mayor que un ultraso­ nido de 4 MHz. □ b) A mayor frecuencia, mayor atenuación. □ c) A menor atenuación, la profundidad del ultrasonido es mayor. □ d) Depende de fenómenos como la reflexión, la refracción y la difracción. 5. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa respecto a los transductores?: □ a) Las sondas cónvex necesitan una ventana acústica grande. □ b) La sonda lineal emite a alta frecuencia. □ c) Son sondas electromagnéticas. □ d) Los transductores se definen por su diseño de construcción (mecánica o electrónica), la distribución de los cristales, la frecuencia de trabajo o según la geometría de la imagen. 6. ¿Cuál de estas afirmaciones es falsa?: □ a) La sonda lineal tiene una geometría rectangular. □ b) La sonda sectorial necesita una ventana acústica grande. □ c) La sonda cónvex es de uso prioritario en cardiología. □ d) La sonda lineal es muy útil en estructuras superficiales.

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7. En la elección de un transductor se debe tener en cuenta: □ a) La ventana acústica. □ b) La frecuencia del transductor. □ c) La profundidad de la estructura que se va a estudiar. □ d) Todas las respuestas anteriores son correctas.

8. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es cierta?: □ a) La sonda cónvex trabaja en frecuencias de 3,5 a 5,5 Hz. □ b) La sonda lineal es la de peor resolución superficial. □ c) La mama se estudia con sonda sectorial. □ d) La sonda sectorial necesita de una gran ventana acústica.

9. Respecto a la consola de un ecógrafo: □ a) Su objetivo no es optimizar la imagen presentada en el monitor. □ b) La doble pantalla permite hacer mediciones de volumen. □ c) La zona focal se tiene que colocar lo más lejos posible de la zona que se va a estudiar. □ d) Los controles TGC (compensación de la ganancia en el tiempo) permiten ajustar la ganancia globalmente.

10. En la ecografía abdominal: □ a) También es útil para valorar ciertas estructuras vasculares. □ b) El paciente tiene que comer 1 hora antes. □ c) El paciente tiene que beber 1 litro de agua 1 hora antes. □ d) Se usa la sonda sectorial.

11. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa respecto al Doppler?: □ a) El Doppler color permite saber el sentido del flujo sanguíneo. □ b) El Doppler potencia no es más sensible que el Doppler color. □ c) El Doppler potencia no permite distinguir el sentido del flujo sanguíneo. □ d) El Doppler pulsado permite calcular velocidades, resistencias y pendientes.

12. En el ám bito terapéutico, los ultrasonidos producen: □ a) Efecto térmico, que provoca un efecto de cavitación. □ b) Efecto mecánico, por contracción y descompresión. □ c) Los ultrasonidos no producen efectos terapéuticos. □ d) No son útiles para el tratamiento del dolor.

Caracterización de los equipos de ultrasonidos

13.

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es cierta respecto a la imagen en ecografía?: □ a) El modo B ha dejado de usarse. □ b) El modo M es la forma de representación más antigua. □ c) El modo B a tiem po real es el modo más usado. □ d) El modo M utiliza un punto para representar una imagen en 2D.

14.

Respecto a las características de la imagen: □ a) Las imágenes hiperecoicas son oscuras. □ □

b) Las imágenes hiperecoicas representan estructuras líquidas. c) Las imágenes hiperecoicas representan estructuras que tienen más ecos

que las adyacentes. □ d) La anisotropía es típica del músculo.

15.

Respecto a las características de la imagen: □ a) Las imágenes anecoicas se producen cuando hay infinidad de ecos. □ b) La anisotropía es el cambio de ecogenicidad según el ángulo de inciden­ cia de los ultrasonidos. □ c) Una imagen es hipoecoica respecto a otra cuando tiene más ecos. □ d) Los tumores sólidos producen imágenes anecoicas.

16.

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa respecto las características de la imagen?: □ a) Hipoecoico significa con pocos ecos. □ b) Isoecoica significa muchos ecos. □ c) Anecoica significa ningún eco. □ d) La anisotropía es típica del tendón.

17.

¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa respecto a las características de la imagen?: □ a) La resolución axial discrimina entre dos puntos situados uno al lado del otro. □ b) La resolución lateral depende de la calidad del transductor. □ c) La imagen armónica se produce cuando se escanea al doble o más de la frecuencia transmitida. □ d) La imagen en armónicos viene por defecto en la mayoría de ecógrafos.

J

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

18. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa respecto las características de la imagen?: □ a) El campo extendido permite valorar estructuras más grandes que el trans­ ductor. □ b) La elastografía permite valorar la dureza de un tejido. □ c) La ecografía no se puede comparar con otras técnicas de imagen. □ d) El contraste permite aumentar la sensibilidad de la zona que queremos estudiar. 19. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones no es cierta sobre el efecto Doppler?: □ a) Es la diferencia de frecuencia observada en las ondas sonoras emitidas por un mism o objeto al acercarse o alejarse. □ b) El efecto Doppler o frecuencia Doppler es directamente proporcional a la velocidad del elemento que refleja el sonido. □ c) En ecografía este efecto se utiliza para la exploración del flujo sanguíneo. □ d) Si el ángulo se aproxima a 60° la diferencia entre la frecuencia transmitida y reflejada se acerca a 0. 20. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es falsa respecto las interferencias?: □ a) Algunas son útiles para el diagnóstico. □ b) Siempre se producen en la escala de grises. □ c) El aliasing no se produce en el Doppler potencia. □ d) La sombra posterior es típica de los quistes simples. 21. ¿Cuál de estas interferencias no se produce en escala de grises?: □ a) Sombra posterior. □ b) Refuerzo posterior. □ c) Cola de cometa. □ d) Centelleo. 22. En ecografía, se debe tener en cuenta que: □ a) No hace falta saber nada del paciente para realizar la prueba. □ b) La prueba ecográfica es solo una parte del proceso ecográfico. □ c) El paciente no requiere nunca una preparación previa. □ d) Dado que no se han demostrado efectos nocivos, podemos usar la ecografía como nos apetezca.

GESTIÓN DE LA IMAGEN DIAGNÓSTICA A n to n io Sánchez A lcudia y7

S u m a rio 1. Redes de comunicación y bases de datos 2. Telemedicina 3. Estandarización de la gestión y planificación de los servicios 4. Estandarización de la imagen médica. DICOM y principales características del estándar 5. HIS, gestión y planificación de la actividad hospitalaria 6. RIS, gestión del sistema de la Imagen médica 7. PACS y modalidades de adquisición 8. Integración HIS-RIS-PACS 9. Software de gestión HIS y RIS 10. Software de manejo de la imagen médica 11. Requerimientos de la protección de datos

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

Los sistem as info rm áticos son el m e ca n ism o para el procesam iento, tran sm isión y análisis de los datos que se recogen para su organización, fu n cio nam ien to, investigación y docencia. C ualquier to m a de decisiones se basa en la in te rp re tac ió n de la in fo rm ac ió n y esta es el resultado del análisis de datos recogidos. A ctu a lm e n te , en nue stro ám bito, hay gran canti­ dad de in fo rm ac ió n que si no está bien estru ctu rad a d ificulta la to m a de decisiones y e sto es solo posible m ediante los sis te m a s in form áticos. Si se tie n e en cuenta que solo es posible m ejorar aquello que se puede m edir, el análisis de la inform ación da la posibilidad de a p o rta r grand es ventajas: ) P lanificar la organ ización. ) Id e n tific a r los p ro b lem as de la o rg an izac ió n y eva lu a r su graved ad . I C alcular costes. ) M e d ir la eficacia de las acciones de m e jo ra , etc. La im plantación de los siste m a s in fo rm á tic o s en los servicios de d iagnó stico por la im agen, oncología radioterápica y m edicina nuclear ha sido y está siendo una tarea difícil y, aunque a priori costosa, se ve reflejada en un a u m e n to la efectiv id a d y una m ejora de la relación co ste-calidad de los servicios prestados. Los sis te m a s in fo rm á tic o s que ayudan a la g e stió n, a lm a c e n a m ie n to y d is trib u c ió n de la in form ació n son básicam ente tres: 1 RIS (Radiologic Inform ation System). 1 PACS (Picture Archive Com unication System). 1 HIS (Hospital Inform ation System). Estos tre s sistem as in te g ra d o s y com u n icad o s en red e n tre sí p e rm ite n que el sistem a avise de una visita anterio r del paciente, m u e stre en línea al m é d ico radiólogo los estudios p revio s y e ste dispong a de ellos en su estació n de tra b a jo para evaluar su evo lu ció n , se calcule el coste de la asistencia y el tie m p o em pleado en realizar la exploración. En un servicio el análisis de la inform ación es im portante para la planificación, la identificación de problem as, el cálculo de c o ste s y m edición de su eficacia. Debe e x is tir un m é to d o de co m u n ica ció n en tre e stos s iste m a s in fo rm á tic o s con un id io ­ m a co m ú n . En los s e rv ic io s de d ia g n ó s tic o por la im agen se disp o n e de unos s is te m a s in fo rm á tico s que tratan gran cantidad de datos con fo rm a to s d ife re n te s; para que haya una com unicación fluida entre ellos y que adem ás esta se pueda co m p a rtir de fo rm a e n te n d ió le con o tro s ce n tro s se habla de la e s ta n d a riza c ió n ta n to de fo rm a to de im agen c o m o de idiom a in form ático.

Gestión de la imagen diagnóstica

I. R E D E S D E C O M U N IC A C IÓ N Y BASES DE DATO S En un hospital, el servicio de diagnóstico por la imagen es el que dis­ pone de un mayor flujo de datos, debe tenerse en cuenta la cantidad de imágenes (ficheros DICOM) que se genera y que las de estudios anteriores deben estar disponibles de manera casi inmediata para poder

h ttp://ocw. uv. es/ingenieria-yarquitectura/1-5/¡b_material/IB_T17. OCW.pdf

hacer el informe de la exploración. Por tanto son de vital importancia en el servicio de diagnóstico por la imagen, tanto la red que transmite la información de un equipo a otro, como la base de datos, que es el lugar donde finalmente se archiva y organiza la información. Para la transmisión de datos en el servicio de radiología se usan las redes de área local llamadas redes LAN, un tipo de red de propiedad privada que conecta distintos equipos dentro de un mism o edificio o área geográfica limitada, permitiendo la comunicación y la transferencia de archivos entre ellos. Sus características son: I Operan dentro de un área geográfica limitada. ) Permiten el multiacceso a medios con alto ancho de banda. I Controlan la red de forma privada. ) Proporcionan conectividad continua a los servicios locales. 1 Conectan equipos físicamente adyacentes. En la red del servicio de diagnóstico por la imagen deben estar todos los equipos, tanto los de adquisición de imágenes como los ordenado­ res personales, ya que desde ellos se accede a la base de datos, bien sea para generar nuevos (admisión de pacientes) o recuperarlos. Final­ mente, también debe incluir estaciones de trabajo donde los médicos realizan el informe radiológico. A cada uno de los equipos conectados a la red se les denomina nodo, por ejemplo, cuando se realiza una prueba como una radiografía simple, en el equipo pueden aparecer varias opciones de envío (PACS, estación de trabajo del radiólogo, otro equipo de radiología, etc.) cada uno de ellos será un nodo diferente en la red. A medida que la cantidad de nodos crece, las necesidades de ancho de banda son mayores para su buen funcionamiento. Se denomina topología de la red al sistema de conexión de los dis­ tintos nodos. Esta puede ser en anillo, creando un círculo entre todos

RECUERDA QUE

En muchas ocasiones prima la rapidez del acceso a los estudios en toda su extensión.

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A

—El tiempo

de recepción de

imágenes depende de

los equipos conectados, en línea o en estrella. El rendim iento de la red viene condicionado por la topología seleccionada. El protocolo de comunicación en la red suele ser el estándar TCP/IP, donde cada equipo posee una dirección IP diferente compuesta por cuatro números enteros entre 0 y 255 separados por puntos.

la velocidad de red, la topología y el número de conexiones concurrentes.

La recepción de imágenes enviadas por la red debe ser casi instantá­ nea, tanto si el envío es a PACS, como si es a una estación de trabajo. El tiem po que tarden las imágenes en llegar al nodo de envío va a depender de tres factores: 1 La velocidad de las conexiones de la red. I La topología (Figura 1). ) El número de conexiones que concurren a la vez.

Figura 1. Tipos de topología de red.

Las bases de datos son sistemas donde se almacena un conjunto de datos pertenecientes a un mismo contexto, para que posteriormente sean consultados por los distintos usuarios. Su diseño es fundamental para el buen funcionamiento del servicio de diagnóstico por la imagen, ya que se manejan gran cantidad de datos relacionados con el paciente y de cómo se organice dependerá su consumo de recursos. Existen varios modelos de bases de datos: modelo jerárquico, en red o relacional o multidimensional. En cuanto a la base de datos para el almacena­ miento de imagen y teniendo en cuenta el peso de la información se h ttp://www. seis, es/documen tos/ informes/secciones/adjunto 1/ CAPITUL08_0.pdf

utiliza una arquitectura jerárquica en función del uso y reclamo esperado de la imagen en el tiempo (ver PACS).

Gestión de la imagen diagnóstica

cB . T E L E M E D IC IN A La telemedicina no es más que la prestación de servicios sanitarios a distancia. A pesar de considerarla como un evento nuevo al que puede accederse gracias a la tecnología, la verdad es que es un fenóm eno antiguo. El hecho de consultar un caso por teléfono es telemedicina (en el año 1924 en la revista Radio News se publicó un artículo titulado "D octor por Radio" en el que se describían los principios de la tele­ medicina), si bien es cierto que los recursos tecnológicos disponibles actualmente permiten una asistencia telemática de calidad. Tal es así que se ha convertido en una práctica habitual en los centros sanitarios que ayuda al diagnóstico y curación del paciente tanto de forma directa como indirecta, apareciendo en el entorno sanitario actual térm inos como e-salud, telerradiología, telecardiología, teledermatología, teleoftamología, etc. (Figura 2).

Figura 2. Representación gráfica de telemedicina (imagen de Iberorad).

La telemedicina permite el acceso a especialistas de todo tipo a cual­ quier población con conexión a Internet. Por ejemplo, la atención a soldados en países donde hay guerra, es imposible tener todo tipo de profesionales para su atención en el lugar del conflicto, pero gracias a las redes informáticas el especialista puede atender al paciente con ciertas garantías, ver el resultado de sus análisis y al paciente en tiempo real. Hay más ejemplos de casos en los que es necesaria la alta tecno­ logía. En el año 2001 un médico de Estados Unidos extirpó la vesícula de un paciente en Estrasburgo (Francia) mediante un brazo robot.

A

—La telemedicina

permite el acceso a especialistas de todo tipo a cualquier

población con conexión a Internet. Por ejemplo, la atención a soldados en países donde hay

Para el buen funcionam iento de la telemedicina en un hospital actual es necesario tener un buen sistema inform ático y buena base de

guerra.

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A

— i La telemedicina

es la herramienta que con el uso de la tecnología

datos. La telemedicina en general debe cumplir tres funciones básicas dentro del sistema sanitario actual: I Diagnóstico. Es necesaria la interpretación de archivos de distinto tipo para la obtención de resultados que conduzcan al tratamiento. En este apartado estaría la interpretación de pruebas de imagen como

hacer diagnóstico,

rayos X, RM y cualquier otra modalidad (ver más adelante el formato DICOM), fotografía en el caso, por ejemplo, de la teledermatología, y también la interpretación de documentos escritos como resultados

tratamiento y

de citología o laboratorio, o incluso la atención directa al paciente, ya

docencia a distancia.

que la imagen de vídeo puede mostrar signos y síntomas del paciente que el especialista interpreta sin la necesidad de tenerlo físicamente

disponible permite

delante. ) Tratam iento. De forma telemática se puede hacer el seguimiento de un paciente, pero lo más im portante es que el médico especia­ lista puede guiar al médico que atiende físicamente al paciente para ayudarle en el proceso de curación. Otra ventaja es la ya citada ante­ riormente: el paciente con ayuda de la robótica podría ser intervenido quirúrgicamente a kilómetros de distancia, si bien es cierto que esto hoy en día no está al alcance de todos los sistemas sanitarios. 1 Docencia. La telemedicina da la oportunidad de compartir casos con profesionales de cualquier parte del mundo con el fin de ayudar en la adquisición del conocimiento necesario. Los movimientos migratorios han hecho que enfermedades que se creían prácticamente erradica­ das reaparezcan y que otras enfermedades características de otras zonas y climas cambien de lugar. Este hecho obliga a la actualización de conocimientos por parte, tanto del personal médico como del per­ sonal sanitario. La "teledocencia" proporciona también la oportunidad de participar en congresos y cursos a distancia, ahorrando así costes y tiempo, tanto para la persona que enseña como para la persona que quiere adquirir o actualizar conocimientos.

cB.I. T elerradiología RECUERDA QUE

El estándar DICOM hace posible la interpretación de la imagen médica de forma extrahospitalaría.

La telerradiología es la interpretación de imagen médica de forma rem ota, para emisión de diagnóstico o para auditoría externa (doble lectura). Ha sido necesario llegar a la era de las telecomunicaciones para que apareciese telerradiología; no solamente se debía poder visualizar la imagen desde otro punto del planeta, sino que además esta debía poder ser manipulable para ofrecer un diagnóstico de calidad. Uno de los pasos más importantes para poder poner en marcha la telerradiolo­ gía fue la estandarización de los formatos estableciendo como estándar el form ato DICOM, de manera que cualquier archivo que sale de un

Gestión de la imagen diagnóstica

aparato de diagnóstico por imagen lo hace en este formato, permitiendo que se pueda manipular independientemente de la marca de la máquina con la que se adquirió la imagen.

A

La

telerradiología es

En la actualidad, los centros sanitarios que ponen en práctica la te­

la interpretación de

lerradiología lo hacen de dos maneras, de forma interna, aprovechando

imagen médica

los sistemas PACS y RIS: un médico radiólogo del centro puede ver la exploración y em itir un informe conectándose remotamente, con lo

de forma remota.

que se evita la necesidad de tener un médico en horarios nocturnos o festivos, con la consiguiente mejora en la asistencia y en el ahorro de costes. Otra manera es la contratación de empresas específicas de telerradiología que se encargan del diagnóstico vía remota de los estu­ dios realizados, tanto de forma rutinaria como en urgencias. Aprovechar estos sistemas permite minimizar los errores también, ya que el médico que hace el diagnóstico a las cuatro de la madrugada puede estar dentro de su horario laboral si se encuentra en un punto del planeta con un horario diferente donde allí sean las cuatro de la tarde, por ejemplo, y por lo tanto, con una mayor capacidad de concentración. A esto ade­ más es posible sumar que el mismo estudio puede ser releído por otro profesional en un periodo de tiempo relativamente corto y así conseguir una disminución de la tasa de errores.

= 3 . E S T A N D A R IZ A C IÓ N D E LA G E S T IÓ N Y P L A N IF IC A C IÓ N D E L O S S E R V IC IO S La mala gestión de cualquiera de los servicios que forman parte de un hospital repercutirá en el objetivo final, que en este caso incluye la con­ secución de objetivos, el control de costes y la satisfacción del usuario. El modelo de gestión tradicional tiene las siguientes características: I Se centra en procesos de práctica clínica. 1 Se organiza por departamentos. > La responsabilidad es compartida. 1 La autoridad está basada en jefes departamentales. 1 Orientación interna de las actividades hacia el jefe o departamento. 1 Ejercicio del mando basado en la vigilancia. I Las mejoras tienen un ámbito departamental (limitado).

El centro de los sistemas sanitarios es el paciente.

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I Principio de jerarquía y control. ) Se centra en ser más productivo. En los servicios de diagnóstico por la imagen el destinatario del pro­ ducto o "clientes" no son únicamente los pacientes, sino que también lo son el clínico que solicita la exploración y la entidad que la financie; por lo tanto, se debe dirigir la gestión hacia la satisfacción de cada uno de ellos. Este cambio de visión lleva a una reingeniería de la organiza­ ción de los distintos departamentos del hospital, teniendo en cuenta que todos son dependientes entre sí para conseguir un objetivo común. Por todo ello se estandariza la "gestión por procesos" en la que todos deben estar involucrados y saber cuál es su función dentro de cada uno de ellos. El modelo de gestión por procesos se basa en: 1 Organización orientada a los procesos. I Autoridad basada en los responsables del proceso. 1 Orientado al paciente interno o externo. 1 Ejercicio del mando basado en el apoyo y supervisión. I Las mejoras tienen un ámbito transfuncional y generalizado. 1 Principio de autonomía y autocontrol. 1 Se centra en ser más competitivo.

Entrada Solicitud de exploración

Salida

Proceso Directrices

Diagnóstico final

Personas que intervienen Equipos Funciones de cada uno de ellos

El proceso es el conjunto de actividades relacionadas mutuamente o que interactúan, que transforman elementos de entrada en resultado. Para el diseño de todos los procesos, debe conocerse: > Objetivo final del proceso. I Alcance.

Gestión de la imagen diagnóstica

I Grupos de interés, que pueden ser clínicos, pacientes, proveedores, accionistas y profesionales. I Coordinador del proceso.

A

— de gestión p o r procesos prima la

) Recursos personales y materiales. ) Medición del proceso para una mejora continua.

calidad sostenible mientras que en el m odelo de gestión

El procedimiento es el conjunto de reglas o instrucciones que deter­ minan la manera de proceder para conseguir un resultado.

tradicional prima la productividad.

En la organización de un servicio se distinguen varios procesos: 1 Procesos clave: son los que afectan directamente al servicio asistencial y a la satisfacción del cliente. En este caso, la atención proporcio­ nada, la realización de la exploración y el diagnóstico final. ) Procesos estratégicos: son los que permiten desarrollar e implantar la estrategia de la institución o servicio. Hace referencia al sistema de dirección, la planificación estratégica, el marketing, la gestión de las relaciones con el cliente, las alianzas estratégicas y la autoevaluación para establecer programas de mejora. 1 Procesos de soporte: son los que perm iten la operatividad de la institución sin ser procesos claves: el pago de nóminas, facturación, contabilidad, gestión de sistemas de la información, etc. En un modelo de gestión por procesos prima la calidad sostenible mientras en el modelo de gestión tradicional prima la productividad. Teniendo en cuenta que el servicio de radiología forma parte del gru­ po de servicios que conforman el hospital, también estos procesos mencionados podrán dividirse en multidepartamentales o unidepartamentales. Por ejemplo, en un paciente externo que viene a hacerse una exploración radiológica el proceso empieza y acaba en el servicio de diagnóstico por la imagen, pero no será así cuando el paciente está ingresado dentro del hospital y su paso por el servicio de diagnóstico por la imagen formará parte de un proceso en que intervienen otros departamentos. Todos estos procesos deben tener una representación gráfica accesi­ ble a todo el personal, además del propio proceso escrito. Por ejemplo, un paciente acude con una petición de resonancia magnética: en primer lugar solicitará la cita que personal del servicio gestionará (subproceso), posteriormente será atendido para realizar la exploración (subproceso), las imágenes obtenidas, así como la información del paciente pasará

Tener p o r escrito y en diagrama estos procesos, facilita nuestro trabajo pudiendo acudir a ellos en caso de duda.

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al médico radiólogo para hacer el diagnóstico (subproceso) obteniendo finalmente el resultado y la satisfacción del cliente. Teniendo en cuenta que solo lo que puede medirse puede mejorarse, se debe medir la satisfacción del cliente m ediante encuestas tanto al RECUERDA QUE

El error en la identificación de la imagen con el paciente puede repercutir directamente en su salud.

paciente, a la entidad que financia y al médico solicitante para asegurar que se cubren las necesidades y expectativas de todos y orientar las acciones de mejora.

M . E S T A N D A R IZ A C IÓ N D E LA IM A G E N M É D IC A . D IC O M Y P R IN C IP A L E S C A R A C T E R ÍS T IC A S D E L E S T Á N D A R Actualmente se trabaja con distintos formatos de imagen, sonido y vídeo, que se comparten habitualmente por sistemas de mensajería telefónica o electrónica y, a pesar de la diversidad de formatos, pueden abrirse en diversas plataformas como ordenadores, teléfonos u otros sis­ temas gracias a los programas que identifican el tipo de imagen y la abren sin necesidad de procesos específicos. Todos estos formatos hacen que el intercambio de información sea sencillo y rápido, pero la única informa­ ción que nos dan es la contenida en la imagen y el nombre del archivo. La imagen médica debe ir asociada a una serie de datos para identificarla, como son: cronolo­ gía, identidad del paciente, tipo de exploración, etc., sin perder la capacidad de manipulación, sencillo almacenamiento y transmisión. Los avances en telecomunicaciones fueron por delante de la tecnología de los equipos de adquisición de imágenes ya que, si bien el envío de archivos era viable no lo era su manipulación por parte del receptor. Las imá­ genes obtenidas en un determinado equipo no podían ser interpretadas desde otro que tuviera una marca diferente. La variedad de marcas y, por lo tanto, de form atos, conver­ tía la posibilidad de com partir casos en una "Torre de Babel" (Figura 3). Por ello, en 1982, el American College of Radio­ logy (ACR) y la National Electrical Manufactu­

Figura 3. Confusión de las lenguas. Representación de Gustave Doré.

rers Association crearon un comité para esta­ blecer un estándar o idioma común para el intercam bio de imagen médica, haciendo

Gestión de la imagen diagnóstica

que cualquier imagen obtenida en un equipo pudiera ser visualizada y manipulada desde otro equipo o estación de trabajo, independientemente de su marca. Las diversas versiones de este formato han llevado a trabajar actualmente con el estándar DICOM 3.0 (Digital Imaging Comunication in Medicine) que fue creado en 1993 y que sigue en continua evolución.

A

Todos los

procesos deben tener una representación gráfica accesible

La imagen DICOM tiene la ventaja de asociar información a la imagen

a todo el personal

en una serie de campos denominados UID (del inglés, unique identifiers), obligatorios en algunos casos (nombre de paciente, número de

además del propio

paciente, etc.) y ampliables. Así, es posible anotar datos como la sinto-

proceso escrito.

matología del paciente, altura, peso y otros valores que se consideren necesarios para la interpretación de la imagen. De esta manera toda imagen irá siempre asociada a un paciente determ inado y a una técnica determ inada. La información incluida en la imagen DICOM también está estandarizada, es decir, tiene un idioma común, por lo que será posible tanto el almacenamiento como la posibilidad de envío y rescate (query-retrieve) desde los distintos aparatos del servicio. En sistemas de archivo como PACS, para un mismo paciente habrá una congruencia de datos (mismo identificador de paciente) que permite mostrar el estudio solicitado y estudios anteriores con el mismo identifi­ cador. Otra ventaja de la estandarización DICOM, ya que contiene datos con la información del paciente, es que puede ser transmitida al equipo evitando que deban volverse a introducir de forma manual y minimizar así la posibilidad de errores o duplicidades. Cuando el paciente acude a la recepción con la petición de exploración, se introducen los datos en el sistema informático y pasan directamente a la unidad, donde quedan registrados (lista de trabajo DICOM o DICOM Worklist). Un solo registro del paciente podrá evitar la posibilidad del error.

i b . H IS , G E S T IÓ N Y P L A N IF IC A C IÓ N D E LA A C T IV ID A D H O S P IT A L A R IA Cuando un paciente entra en una institución sanitaria se le abre una historia clínica donde quedan archivados todos sus datos: los médicos anotan en ella todo lo referente al proceso asistencial y se adjuntan todos los informes de pruebas diagnósticas e imágenes radiológicas. La historia clínica es un documento médico-legal que nos sirve para hacer un seguimiento del paciente, estudios epidemiológicos, docencia, etc. Hasta la entrada de los SIS en el sistema sanitario todo este proce­ so era manual, con lo que la organización de todos los datos recogidos era complicada y de difícil almacenaje, ya que necesitaba de un gran espacio físico dentro del centro para poder guardarla y recurrir a ella con relativa facilidad si era necesario.

RECUERDA QUE

A partir de la información DICOM, en el caso de estudios con radiaciones ionizantes, es posible m edir la radiación recibida aun habiendo transcurrido m ucho tiempo tras la exploración.

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A-

El DICOM

consta de dos

partes: p o r un lado, la imagen y p o r otro, la información asociada a esta.

En la década de 1950 nacen los primeros sistemas de información sanitaria para la gestión hospitalaria, tanto en lo referente a la atención sanitaria como en la financiación y control de stock de productos. Poste­ riormente, se crearon sistemas similares para la gestión independiente de los datos recogidos en los distintos servicios que hay en el hospital, com o puede ser radiología o laboratorio. A partir de ese m omento, coexisten en un mismo hospital distintos sistemas de información para distintos servicios, con las consiguientes duplicidades de datos y falta de entendim iento entre sistemas. Posteriormente, se pusieron todos los esfuerzos en la integración y aprovechamiento de redes locales para perm itir la interactuación entre los diferentes sistemas. El HIS (Hospital Information System) es un sistema de información integral diseñado para gestionar todos los aspectos operativos de un hospital, médicos, administrativos, financieros y legales. El HIS es el sistema informático que guarda y gestiona todos los datos, poniéndolos en red al alcance de los médicos y personal sanitario que par­ ticipa en el proceso curativo del paciente, haciéndolo más ágil. También agiliza y simplifica los procesos de facturación, gestión y planificación de la actividad hospitalaria. Por tanto, el HIS debe ser considerado como el principal sistema de información del hospital que está conectado e interactuando con distintos subsistemas del centro (o extensiones de temas especializados). Cuando el usuario (trabajador del centro) entra en el HIS, en realidad está entrando tanto en el HIS como en el resto de subsistemas, como pueden ser el RIS (Radiologic Information System) si necesita visualizar informes de pruebas radiológicas o en el LIS (Laboratory Information System) si lo que necesita es visualizar el resultado de analíticas, aunque para el usuario el entorno de trabajo sea el mismo.

RECUERDA QUE

El acceso al historial clínico del paciente puede ser de vital importancia, hacerlo a través de la red hace que el médico no necesite de la intervención inmediata de otro profesional que en determinados horarios puede estar limitado para atender sus necesidades.

La implantación de HIS en un hospital requiere de una serie de requi­ sitos: 1 Red informática (Internet e Intranet). El hospital debe tener una red inform ática propia basada en una red de ordenadores confor­ mando una trama con unas condiciones de velocidad y optimización de almacenamiento. El acceso a través de Internet dará también la posibilidad de la entrada remota en el sistema, lo que permitiría a la institución implem entar la consulta extrahospitalaria (telem e­ dicina) o la externalización de datos para que el paciente pueda ser atendido en otro centro sin necesidad de duplicidad de pruebas médicas. Por ejemplo, en una red de hospitales de una provincia, si el usuario cambia de domicilio podrá ser atendido en otro centro de la misma provincia y el personal médico tendrá acceso a su historial. El HIS puede tener diversas arquitecturas, pero la más habitual es

Gestión de la imagen diagnóstica

=

3

V

^

un sistema central conectado a m últiples sistemas de información clínica o departamental. } Hardw are. El HIS debe contar con una base de datos propia, orde­ nadores y estaciones de trabajo en todos los puntos de recogida y consulta de datos, de tal forma que el personal sanitario, cumpliendo con su rol, pueda consultar la información necesaria en cada momen­ to o adjuntar nuevas notas en la historia, de la misma forma que el personal de admisión o facturación haga lo mismo, cumpliendo con su rol en el proceso curativo del paciente. 1 S o ftw a re de base. El HIS es un sistema informático, pero siempre se trabajará con un software, que es la plataforma que usan los usuarios para la entrada y manejo de datos. Este software dentro de la com­ plejidad del sistema, deberá ser lo más intuitivo posible para facilitar el buen uso de los trabajadores de la institución. 1 Protocolo de seguridad. El HIS maneja gran cantidad de datos y muy personales o secretos, que no pueden ser desvelados. Además hay que añadir datos económicos y otros como dirección, teléfono, etc., que deben ser tratados con extremada prudencia para no infrin­ gir la ley orgánica de protección de datos. Por tanto, es necesario un protocolo de seguridad que no permita la entrada en el sistema a personal ajeno al proceso curativo de un paciente en concreto. Todas las personas que trabajan en el centro deben tener un usuario único e intransferible o bien usar datos biométricos (huella digital) con un rol determinado asociado a su función, haciendo que cada uno pue­ da consultar y actuar sobre datos de su responsabilidad. Esto permite conocer la trazabilidad, es decir, saber en cada m omento quién entra en el sistema y cómo actúa sobre él; de ahí la importancia de sensibilizar a los usuarios de que cada vez que usen el sistema lo hagan con su con­ traseña y salgan del sistema al finalizar su tarea. Propagar la información médica de un paciente puede condicionar su actividad laboral. Si ocurre se podrá averiguar quién ha entrado en el sistema y quién divulgó la información con el fin de que asuma su responsabilidad legal. Este protocolo de seguridad es complejo y requiere de un manteni­ miento continuo, si un paciente es atendido en el hospital solo aquellos trabajadores que form en parte del proceso curativo del mismo serán los que puedan acceder a sus datos, de forma que otro médico que no sea el suyo no podrá entrar en su información. Las ventajas que ofrece el HIS son: í Fácil acceso y recogida de datos para la historia clínica del paciente.

RECUERDA QUE

Tu usuario y contraseña es personal, cederlo a un tercero te hace responsable del manejo de datos que este haga, ya que el sistema entiende que eres tú quien entró.

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I Evita duplicidades y, por tanto, errores. 1 Facilita el estudio epidemiológico. 1 Es una herramienta de ayuda en docencia. RECUERDA QUE

El HIS es un sistema de información integral para gestionar todos los aspectos operativos de un hospital.

} Permite el análisis y control de gastos. I Permite el rápido acceso a la historia del paciente.

Ed . r i s , g e s t i ó n d e l s i s t e m a D E LA IM A G E N M É D IC A El RIS (Radiologic Information System) es la herramienta informá­ tica que perm ite realizar procesos de gestión en los servicios que gestionan imágenes médicas. En él se introducen los datos de los pacientes como citas, pruebas realizadas, datos personales (fecha de nacimiento, dirección y otros) y entidad que financia la visita (privado, mutualidad o seguridad social), datos del propio servicio, como maqui­ naria, agenda de citas, material empleado, personal que trabaja en el mism o y facturación. Este sistema puede ser independiente, es decir, en un centro donde no existe la implantación del HIS se podría estar trabajando con el RIS, pero lo más habitual es que esté conectado al HIS aportando a él la informa­ ción radiológica del paciente, o bien ser un subsistema del propio HIS. Por lo tanto, todos los trabajadores del servicio son actores en su uso, si bien con roles diferentes para cada uno de ellos. Se analizarán a cada uno de ellos y se describirá su rol, de forma que posteriorm ente se entienda cómo facilita la gestión del servicio. Finalmente, se expondrá un ejem plo de un paciente desde su entrada hasta su salida con el producto final. 1 Recepcionista. El/la recepcionista es la primera persona que contacta con el paciente al entrar en el servicio. Se encarga de recoger datos de la cita (fecha y hora), comprobar antecedentes en el servicio (estu­ dios anteriores), solicitud de prueba diagnóstica, médico remitente, máquina en la que se realizará y el personal al que se le asigna su asistencia (técnico que realiza la exploración y médico que hace su lectura), si bien esto último puede estar automatizado de tal forma que según el día y máquina seleccionados se asigna automáticamen­ te al personal técnico y médico que estén dentro de ese turno. Es muy importante que la recogida de estos datos sea correcta, ya que

Gestión de la imagen diagnóstica

un error en este nivel puede ser propagado durante todo el proceso del paciente: si los datos son mal introducidos podrían no aparecer pruebas anteriores y, por lo tanto, el médico no hacer la comparación pertinente. Por lo tanto, la formación del personal en cada uno de sus roles es imprescindible. Una vez que se han introducido estos datos se propagan por el sistema hasta la unidad, que posteriormente uni­ rá estos datos con la imagen resultante de la exploración. Es decir, cuando el Técnico se dispone a hacer la exploración los datos del paciente ya están introducidos en un prerregistro: a esto se le llama la lista de trabajo ("w orklist"). El médico tendrá los datos del pacien­ te e informes anteriores para su comparación si se requiere, en su estación de trabajo. Si con los datos del paciente introducidos en la recepción se asigna quién lo informará y en qué estación de trabajo se solicitarán las imágenes, este envío podrá ser automático: es lo que se llama "enrutam iento autom ático".

RECUERDA QUE

Igual que el error de un médico puede causar daño al paciente, el de un usuario del sistema sin formación para su manejo puede tener las mismas consecuencias.

1 Técnico. El Técnico trabaja con solicitudes de exploración e introduci­ rá en el sistema cosas como la hora de inicio, hora de finalización de la exploración, material utilizado (contraste, cánulas, etc.), incidencias durante el estudio (alergias), motivo de la exploración e información extra que pueda aportar el paciente referente a sí mismo. En este caso también es de vital importancia que el Técnico esté formado en el manejo del sistema para evitar errores y com unicar siempre cualquier equivocación en el proceso de recogida de datos para sub­ sanarlo con eficacia. 1 Radiólogo/médico nuclear. El médico trabajará con solicitudes de exploración, estudios anteriores del paciente e introducirá en el sis­ tema el informe radiológico de la prueba realizada. I Administrador. El administrador o administradores son los encar­ gados de dar de alta a los usuarios actores del RIS y asignarles un rol determinado. Asimismo, introduce en el sistema al personal de la entidad, las entidades relacionadas, el listado de pruebas, el listado de médicos remitentes, salas de examen y material utilizado en el servicio. Otra de sus funciones es la rectificación de aquellos errores que se hayan notificado para evitar su propagación en el sistema.

E je m p lo Cuando el paciente llega al servicio de diagnóstico por la Imagen, en recepción le toman los primeros datos (personales, como fecha de nacimiento, dirección, teléfono, etc.) y los introducen en

v

RECUERDA QUE

Introducir incidencias puede ayudar a que el sistema genere alarmas para próxim os estudios de ese paciente, p o r ejemplo, alergias.

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

(

el sistema RIS. Automáticamente el sistema busca vistas ante­ riores para poder mostrarlas en la estación de trabajo del médico. En recepción se le asignará una hora y sala determinados donde hacerse la exploración y esta información viaja por la red hasta el aparato donde se realizará la exploración.

^

Cuando se le va a hacer el estudio el Técnico selecciona al paciente de su lista de trabajo y realiza la exploración anotando en el sistema los datos relacionados con la misma: hora de inicio, material utilizado, incidencias, información aportada por el pacien­ te y hora de finalización. El médico tendrá posteriormente en su estación toda la información e imágenes necesarias (incluyendo estudios anteriores) para em itir el inform e final del estudio. En el caso de error en el nombre o en algún dato del paciente el administrador es quien comprueba y subsana este error. Toda esta información recopilada en el proceso ayudará a orga­ nizar el flujo de trabajo del servicio y a analizar los posibles problemas y carencias para así subsanarlos. Si se conoce cuánto tiempo tarda el médico en hacer cada informe y el Técnico en rea­ lizar la exploración es posible hacer una programación optimizada evitando retrasos y cargas excesivas de trabajo. Las ventajas del RIS son: > Ayuda en la organización de agendas. 1 Evita duplicidades y errores. I Rápido acceso a estudios previos. 1 Búsqueda por patologías para estudios epidemiológicos.

V_____________________

A ™

J

1

”7 . P A C S Y M O D A L ID A D E S D E A D Q U IS IC IÓ N

El RIS es

un sistema de información para

Los sistem as PACS (Picture Archive Com unication System ) se dedican al archivo, presentación y transm isión exclusivam ente

de imágenes médicas (DICOM). En los servicios de diagnóstico por

gestionar el servicio

la imagen se trabaja con diversos tipos de imágenes de TC, de RM, de

de radiología.

ecografía, de gammagrafía, de PET, de angiografía digital, de radiología

S

digital directa o Indirecta, etc.

Gestión de la imagen diagnóstica

Todas las modalidades deben cumplir con el estándar DICOM con el fin de que el PACS pueda tratar y distribuir las imágenes para su con­ sulta y diagnóstico. En ocasiones, algunas modalidades, como pueden ser la ecografía o la radiología convencional, pueden no dar la Imagen digitalizada y estandarizada, lo que obliga a la utilización de dispositivos digitalizadores que la transformen en form ato DICOM. Las imágenes en form ato analógico que son obtenidas en placa se digitalizarán con la utilización de un escáner mediante un proceso de iluminación uniforme que recorre la superficie de la placa. Actualmente, en los servicios de imagen médica se generan también imágenes en m ovim iento sin la posibilidad de conexión digital directa. En estos casos la digitalización se hará mediante capturadores de vídeo. Los aparatos de adquisición de imagen de las distintas modalidades deben form ar parte de la red interna hospitalaria. De esta manera no solo podrá recibir del RIS la información del paciente para su registro, sino que posteriormente podrá enviar de forma automática o manual las imágenes obtenidas al PACS una vez realizada la exploración (Figura 4).

Figura 4. PACS y NODOS.

Por ejemplo, si el paciente tiene hora a las 12:00 para hacerse una resonancia magnética de rodilla, cuando el Técnico introduce al paciente en la unidad, el registro de pacientes de resonancia dispondrá de los datos necesarios para iniciar la exploración, ya que el RIS se los habrá proporcionado. Una vez finalizada la exploración, las Imágenes pasarán

B77

FUNDAMENTOS FISICOS Y EQUIPOS

al PACS que Interactuando con el RIS presentará al médico, en su estación de trabajo, las imágenes junto con informes previos, petición de prueba y datos clínicos que introdujo el Técnico en el sistema RIS. La imagen que se archiva en el PACS debe mantener la calidad sufi­ ciente para el diagnóstico. Esta calidad viene dada tanto por la canti­ dad de píxeles (la matriz de la imagen) como por la capacidad del siste­ ma para representar la suficiente escala de grises, es decir, el número de bits capaces de almacenar en cada píxel. Estos dos parámetros van a condicionar el tamaño de cada una de las imágenes almacenadas en el PACS. Las necesidades mínimas de calidad para cada modalidad son diferentes: I En medicina nuclear se trabaja con una matriz de 128 x 128 con 12 bits. Para un estudio de 30 a 60 Imágenes el estudio tendrá un tamaño total de entre 1 y 2 megabytes. 1 En una mamografía digital se trabaja con una matriz de 4.000 x 5.000 con 12 bits, de 4 imágenes resultantes. El tamaño total del estudio será de 160 megabytes aproximadamente. Por este motivo en el PACS se suelen emplear técnicas de compre­ sión sin pérdida con factores de 2:1 o 3:1. En el PACS son actores el personal del servicio que archiva o recoge la imagen, tanto el Técnico que hace la exploración y posteriormente el envío a PACS una vez finalizada, como el médico que hace el diag­ nóstico y, por último, el clínico que tendrá acceso únicamente a las Imágenes de sus pacientes. Al igual que en los otros sistemas de información sanitaria, la entrada tiene que estar restringida al personal necesario, de tal manera que quede registrado quién entra, quién archiva y quién manipula la Informa­ ción del paciente. Por lo tanto, cada usuario tendrá unos permisos determinados: RECUERDA QUE

Cualquier error en el archivo de imágenes debe ser comunicado al administrador con el fin de evitar una propagación de errores que puedan perjudicar al paciente.

I Médico y Técnico: permiso para el archivo y rescate de imágenes desde su puesto de trabajo. 1 Clínico: debería ver única y exclusivamente (debido a la protección de datos) las imágenes de aquellos pacientes a los que ha solicitado la exploración pero no otros. Esto se consigue con la información DICOM que lleva consigo cada imagen (UID: médico referente). 1 Administrador: se encarga del m antenimiento de la información y rectificación de posibles errores en la entrada del paciente: por ejem-

Gestión de la imagen diagnóstica

pío, si viene un paciente urgente del que se desconoce la identidad es posible que prime la urgencia y que posteriormente se introduzcan los datos en el sistema. En estas situaciones las imágenes quedarán archivadas en el PACS sin estar ligadas a los datos del paciente. En este caso, es el administrador quien debe manualmente hacer esa asociación para que conste la identidad de la imagen. El PACS se divide en varios tipos de archivo, dependiendo de las posibilidades de que esas imágenes sean consultadas: cuanto más tiempo pasa, menos posibilidades de que estas sean reclamadas; un estudio que se hace hoy será reclamado como mínimo por el médico que debe hacer el informe y por el médico que pidió la exploración, pero es muy poco probable que esa misma imagen sea reclamada dentro de seis meses y menos probable que lo sea dentro de cinco años. Para optimizar recursos el PACS utiliza una arquitectura jerárquica con diferentes tipos de almacenamiento: ) Alm acenam iento en línea: utiliza discos no extraíbles de alto ren­ dimiento. Se trata de una ubicación de acceso rápido donde queda­ rán los estudios realizados en el día durante un periodo corto. Estos estudios son susceptibles de ser reclamados y por lo tanto en este tipo de almacenamiento se puede disponer de las imágenes en pocos segundos. Estos archivos suelen tener una capacidad limitada y por este motivo una vez que la posibilidad de consulta es menor pasan a otro tipo de archivo. > A lm acenam iento histórico: transcurrido un periodo de tiem po establecido por el centro en función de la capacidad del almacena­ m iento en línea y el volumen de trabajo, la información pasa a este tipo de almacenamiento. En este caso el estudio se guarda en cinta DLT, disco óptico, DVD, etc. Los estudios en este archivo, cuando son solicitados, su disposición es más lenta (del orden de varios minutos) que en el caso del archivo en línea, pero dispone de una mayor capacidad y la posibilidad de im plem entar las unidades de almacenamiento. El PACS es un sistema de información sanitaria, pero es práctica habi­ tual que en los servicios de diagnóstico por la imagen estén integrados tanto al RIS del servicio como al HIS del hospital. De lo contrario la infor­ mación estará fragmentada y duplicada, es decir, se pueden archivar las imágenes en el PACS y, si existe una integración con el RIS, realizar el informe sin salir del mismo entorno informático, y si está integrado también con el HIS, cuando el clínico mire la historia del paciente podrá visualizar la imagen para el diagnóstico sin tener que salir del mismo programa.

A

Los sistemas

PACS se dedican al

archivo, presentación y transmisión exclusivamente de imágenes médicas (DICOM).

3 8 0

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

8 .

IN T E G R A C IÓ N H IS -R IS -P A C S

Los sistemas HIS, RIS y PACS deben tener un lenguaje común para poder establecer una integración entre ellos, ya que de no realizarlo así se perderían las ventajas de poder interactuar y se debería disponer de bases de datos independientes y, por tanto, consultas a estas bases por separado. Con el fin de generar unos estándares globales para la comunicación entre los distintos sistemas de información sanitaria se crea en 1987 la "Health Level Seven" (HL7) para mejorar la atención en la salud, optimizar el flujo de trabajo y mejorar la transmisión de conocimien­ tos teniendo entre sus objetivos el desarrollo de estándares, educar a los interesados en el beneficio de normalizar la información sanitaria, promover el uso de estándares HL7 y colaborar tanto con desabolladores de estándares como con usuarios. Estos protocolos para el intercambio electrónico de información sanitaria permiten que las aplicaciones clínicas se comuniquen entre sí independientemente de la marca o el lenguaje informático de desarrollo, es decir, su interoperabilidad. Se puede definir interoperabilidad como la habilidad de distintos sistemas informáticos para intercambiar información y para usar esta información intercambiada. La capacidad de intercambiar esta información es la interoperabilidad operativa o funcional. A la capacidad de usar esta información se le llama interoperabilidad semántica. Si se pretende que la información del paciente se pueda integrar en dis­ tintos sistemas de información sanitaria se precisa interoperabilidad funcional a través de interfaces. Si se pretende que la transmisión

A

sea entre dos sistemas se dispondrá de una interfaz, pero cuando el número de sistemas crece considerablemente (5 sistemas) también lo hace el número de interfaces (10) para poder conectar todos los puntos entre sí. El HL7 desarrolla mensajes estandarizados a través de una

—

El HL7 ofrece

única interfaz simplificando así la transmisión de la información.

interoperabilidad funcional (habilidad

Q . SO FTW ARE D E G E S T IÓ N H IS Y R IS

para intercambiar información) e

El softw are de gestión de HIS y RIS es el soporte inform ático en el

interoperabilidad

que el personal anota o consulta datos de un paciente, es decir, lo que se ve en la pantalla del ordenador al abrir el sistema. Existen

semántica (capacidad

diversos softw are en el mercado para la gestión HIS y RIS e incluso

de usar la información

la posibilidad en determinados hospitales de desarrollarlos según sus

intercambiada).

necesidades. Es imposible conocer el funcionam iento de todos ellos pero se pueden definir cuáles son las exigencias mínimas de software

Gestión de la imagen diagnóstica

que se pueden hacer en cada uno de ellos. El software tanto de HIS como de RIS debe cumplir los siguientes requisitos: 1 Ser de manejo sencillo e intuitivo.

A

—

El software de

HIS y de RIS debe tener integración

I Tener integración vía HL7 para que su comunicación y manejo de datos sea viable. 1 La entrada en el sistema debe ser mediante perfiles de usuario, dan­ do permisos determ inados a cada uno de sus actores en aquellos campos referentes a su función en el centro, bien sea para consulta o para recogida de datos. I Debe tener en cuenta todos los servicios del centro y servicios exter­ nos o de soporte. I Debe poder generar alarmas, por ejemplo, si se realiza una prueba con contraste y el paciente tiene una reacción alérgica que es ano­ tada en el sistema, genera una alarma para evitar que se le vuelva a poner contraste. 1 Existen hospitales en los que este tipo de programas incorporan la firma electrónica, de tal manera que cualquier docum ento médico puede salir validado por el médico, eliminando así el consumo de papel en el centro.

I Q . SO FTW A R E DE M A N E JO D E LA IM A G E N M É D IC A La imagen médica tiene la necesidad de ser tratada mediante un soft­ ware adecuado, ya que tanto el Técnico como el médico que hace el informe necesitan la posibilidad de su manejo y posprocesado. Una vez adquirida la imagen es posible visualizarla y tratarla en el equipo donde se realizó, pero lo más habitual es su envío a la estación de trabajo diagnóstica. Esta estación de trabajo debe cumplir unas características determinadas tanto de hardware como de software.

10.1. H a rd w a re 1 M onitor: si la estación de trabajo es para diagnóstico, el m onitor debe cum plir el requisito de DICOM y, dependiendo de las imáge­ nes que se vayan a estudiar, se necesita una cantidad de píxeles determinados, siendo de 1'5 megapíxeles para estudios de ecografía, resonancias y TAC, de 2 a 3 megapíxeles para radiología convencional

vía H L7para que su com unicación y manejo de datos sea viable.

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

y de 5 megapíxeles para mamografía. Habitualmente se trabaja con dos monitores: uno DICOM para la visualización de la imagen y otro normal para visualizar el RIS donde el médico realizará la transcripción del informe. 1 Unidad central: debe tener la suficiente rapidez para el manejo de gran cantidad de datos y una tarjeta gráfica que permita manipular imágenes iguales o mayores a 16 bits.

IO .c E . S o ftw a re Se puede distinguir entre dos tipos de software: el que usaría el radiólo­ go con un mayor número de herramientas de tratamiento de la imagen médica, y el del clínico, cuyo interés se centra en la visualización de la imagen y no en el posprocesado de la misma. El s o ftw a re del radió­ logo debe tener las siguientes utilidades: > División de pantalla en distintas ventanas, manejo de la escala de grises, zoom, medida de distancias y ángulos, medida de densidades. 1 Comparación de estudios, pudiendo de esta manera colocar de for­ ma paralela imágenes de un mismo paciente adquiridas en tiem po diferente. I Posibilidad de grabar y guardar imagen manipulada o posprocesada. 1 Reconstrucción curva. 1 Reconstrucción multiplanar (MPR). RECUERDA QUE

Es necesario tener un software adecuado a la tecnología de nuestro servicio; no se necesitará poder posprocesar imágenes de tractografía si nuestro equipo de resonancia no es capaz de obtener la secuencia necesaria.

1 Análisis de imágenes dinámicas. > Substracción y fusión de imágenes. 1 Si bien estas son herramientas necesarias para el radiólogo, los apa­ ratos de adquisición de imágenes (RM, TC, etc.) ofrecen cada vez un mayor abanico de estudios que se pueden hacer, por lo que también es recomendable tener opciones más avanzadas como segm enta­ ción, tractografía, análisis de función cardiaca, endoscopia virtual, etc. El softw are para el médico clínico debe ser mucho más sencillo de manejo y para esto tener un menor número de herramientas, siendo suficientes el manejo de la escala de grises, zoom, medida de distancias y ángulos y medida de densidades.

Gestión de la imagen diagnóstica

II. R E Q U E R IM IE N T O S D E LA P R O T E C C IÓ N DE DATO S Todas las personas tienen derecho a la protección de sus datos personales. Esto es así por la garantía de la Ley Orgánica 15/1999 de 13 de diciem bre que tiene por objeto garantizar y proteger, en lo concerniente al tratam iento de los datos personales, las libertades públicas y los derechos fundamentales de las personas físicas y espe­ cialmente de su honor e intimidad personal y familiar. El sector sanitario trabaja con personas que confían sus datos personales y que los profesionales deben saber cómo tratar para no vulnerar su intimidad. Los pacientes no solo dan datos demográficos en los servicios sanita­ rios, sino también datos económicos, pasajes de su vida más íntima en relación con su estado de salud. También se generan otros datos, de imagen médica, informes, etc. que no podrán ser difundidos ya que merecen ser tratados con el máximo respeto y confidencialidad. Por este motivo, todos los sistemas informáticos deben contar con un usuario y contraseña única para cada trabajador, de esta manera y según el perfil habilitado por el administrador, se tendrá acceso única y exclusivamente a aquellos que sean de interés para el ejercicio del trabajo. Por ejemplo, a los datos económicos tendrá acceso quien se dedique a la parte administrativa y a los datos sobre la enfermedad, el personal relacionado con el proceso de atención al paciente. Además de esto todos los sistemas informáticos deben contar con sistema de trazabilidad (log) por el que se puede saber lo que cada usuario hace durante su sesión. Es importante, por tanto, usar cada trabajador su usuario y contraseña y evitar el uso compartido. Esto hace que la estructura de cualquier sistema informático sea com­ pleja, ya que tan solo los profesionales que tienen relación con el pro­ ceso curativo del paciente pueden acceder a su historial. Para ello, todos los datos tienen que estar bien recogidos: médico radiólogo que realiza la exploración, médico referente para que este tenga acceso a esas imágenes pero no otro médico del centro, etc. Otras consideraciones de la protección de datos: 1 En ningún caso se deben mostrar imágenes de un paciente a perso­ nas ajenas a su proceso curativo. 1 No se deben usar imágenes para exponer en cursos, artículos, etc. en los que no se hayan eliminado todos aquellos datos que sean susceptibles de identificar a la persona, como son el nombre o iden­ tificación de paciente.

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

A—

) Las imágenes no pueden ser mostradas ni a familiares, si no es con el consentim iento expreso del paciente.

personas tienen

) Los resultados de un estudio tan solo pueden ser entregados al

derecho a la

paciente debidamente identificado o a aquellas personas que él mis­

protección de sus

mo autorice.

datos personales;

1 Cualquier dato del paciente que nos explique verbalmente debe ser

todos los sistemas informáticos se deben

tratado con el mismo celo.

diseñar preservando este derecho.

R tbUM EN y

En una sociedad en constante cambio y con la irrupción de los avan­ ces en telecomunicaciones, si se quiere tener una política de camino a la excelencia para garantizar un sistema sanitario de calidad, debe entenderla no como un objetivo final fijo sino dinámico. Todos los esfuerzos en la gestión de los servicios de diagnóstico por la imagen deben ir orientados a la satisfacción del paciente usando la gestión por procesos con una alta capacidad de adaptación a las nuevas ne­ cesidades del entorno.

/

Los sistemas de información sanitaria H I S ( R IS y PACS ayudan a m ejorar la asistencia a los pacientes y una m ejor optimización de los recursos: - H IS : perm ite gestionar el flujo de tra b a jo en el hospital, hacer análisis epidemiológicos, control de costes y medir la satisfacción final del cliente. - R IS : perm ite gestionar agendas y la carga de trabajo del perso­ nal con un control de tiempos consumidos en todo el proceso de diagnóstico, debe recordarse que una carga excesiva para los pro-

Gestión de la imagen diagnóstica

fesionales repercute en una atención deficiente. P erm itirá tam ­ bién medir la satisfacción del cliente. - PACS- agiliza y fa c ilita el trabajo de diagnóstico teniendo acceso rápido y desde cualquier punto a la imagen médica. /

Si como ha sido mencionado solo aquello que puede medirse puede m ejorarse, estos tre s sistemas perm itirán primero medir las caren­ cias en el servicio y posteriorm ente programar acciones de mejora para llegar a esa excelencia dinámica.

/

Entendiendo la salud como un bien social primordial, muchas perso­ nas y organizaciones han trabajado para elim inar las barreras de entendimiento e n tre d istintos sistemas con estándares que permi­ ten darles interoperabilidad, haciendo de la telemedicina una herra­ mienta muy útil y pronto básica en los sistemas sanitarios.

G

L

O

S

A

R

I

O

Base de datos: lugar donde se almacena un grupo de datos pertene­ cientes al mismo contexto. Digitalización: acto de pasar un elemento analógico a digital. Enrutamiento automático: envío de archivos automatizado. Estandarización: normas respecto a algo concreto. H ardw are: partes tangibles de un sistema informático. Interoperabilidad: habilidad para intercambiar y usar información. M atriz de la imagen: número de píxeles en la que está dividida medido en número de filas por número de columnas.

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

Modalidad de adquisición: sistema con el que se adquiere la imagen radiológica (rayos X, RM, CT, US, etc.). M ultidepartam ental: referente a más de un departamento. Píxel: unidad mínima de la imagen con color uniforme. Procedimiento: conjunto de reglas o instrucciones que determinan la manera de proceder para conseguir un resultado. Proceso: conjunto de actividades relacionadas mutuamente o que interactúan, que transforman elementos de entrada en resultado. Proceso clave: Los que afectan al servicio asistencial y la satisfacción del cliente. Proceso de soporte: Los que permiten la operatividad sin ser procesos clave. Proceso estratégico: Los que marcan la estrategia de la dirección y permiten su gestión y planificación. Q uery-retrive: capacidad de enviar y recibir información. Reconstrucción multiplicar MPR: reconstrucción de un conjunto de imágenes adquiridas en un plano determinado para conseguir otros planos del espacio. Reconstrucción SR: reconstrucción que permite visualizar imágenes médicas en 3D teniendo en cuenta los pídeles incluidos en un deter­ minado rango de densidad establecido previamente. Reconstrucción VR: reconstrucción que permite visualizar imágenes médicas en 3D teniendo en cuenta la totalidad de los píxeles incluidos en la imagen adquirida. Red de área local: red de uso privado. Red de comunicación: sistem as que proporcionan la capacidad de intercambios de información. S o ftw a re : conjunto de componentes lógicos que hacen posible la rea­ lización de tareas específicas. Telemedicina: prestación de servicios médicos a distancia.

Gestión de la imagen diagnóstica

Telerradiología: interpretación de la imagen radiológica a distancia. Unidepartamental: referente a un departamento. Topología de red: disposición del cableado y distintos NODOS / forma en la que se establece la conexión entre ellos.

ABREVIATURAS

Y SIGLAS

ACR: Colegio Americano de Radiología. DICOM: form ato estándar la para la imagen médica. HIS: sistema de información hospitalaria, haciendo referencia a todos los aspectos del centro. HL7: estándar que permite el intercambio electrónico de información clínica. IMODO: cada uno de los equipos conectados a una red. PACS: almacén de imágenes DICOM. RIS: sistema de información del servicio de radiología. TCP/IP: protocolo de comunicación en la red. UID: campos destinados a la información asociada a la imagen médica. W ork-list: lista de trabajo.

3B B

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

E J E R C IC IO S ) E1. ¿Cuáles de las siguientes afirmaciones son verdaderas?: - Los servicios de radiodiagnóstico y radioterapia son los que menos infor­ mación almacenan en un hospital. - Para la transmisión de datos en el servicio de radiología se usan las redes de área local llamadas redes LAN. - La topología de red no influye en la velocidad de transmisión de imágenes. - Cada uno de los equipos conectados a la red se les denomina NODO. - La telemedicina es la prestación de servicios médicos a distancia. - La telerradiología no forma parte de la telemedicina. - Un hospital no puede contratar servicios externos de telerradiología ya que los médicos no pueden presentarse físicamente en el centro si hay un problema. - Los sistemas de almacenamiento PACS contienen imágenes e informes de pacientes. - El RIS se podría definir como un subsistema del HIS. - Todo el personal médico tiene que tener acceso al HIS para poder ver infor­ mación de cualquier usuario del mismo. I E2. El grupo A debe redactar la historia de un paciente que fue intervenido hace 5 años de aneurisma cerebral que acude al servicio de urgencias tras sufrir una pérdida de conciencia en un hospital donde no se dispo­ ne de PACS, RIS ni HIS. El grupo B debe redactar la historia de un paciente que fue intervenido hace 5 años de aneurisma cerebral que acude al servicio de urgencias tras sufrir una pérdida de conciencia en un hospital donde se dispone de PACS, RIS e HIS. Los dos grupos A y B tienen que: - Identificar los pros y contras de la disposición de sistema como PACS. - Identificar los pros y contras de la disposición de sistema como RIS. - Identificar los pros y contras de la disposición de sistema como HIS. 1 E3. En una comunidad de vecinos existe una pista de tenis para la cual se ha de reservar hora, los vecinos lo hacen de distintas formas (aviso al presidente, aviso al secretario, nota en la puerta, etc.). Cread un "ES­ TÁNDAR" para la solicitud y uso de la pista de tenis. I E4. Diseñad un procedim iento para la realización de una radiografía de tórax.

/

Gestión de la imagen diagnóstica

r I E5.

Diseñad el proceso de atención a un paciente ambulatorio en un servi­ cio de radiología extrahospitalario, teniendo en cuenta los siguientes actores en el proceso: - Telefonista. - Secretario/a. - Técnico/a. - Médico radiólogo/a.

y

V,

E V A LÚ A T E T Ú M IS M O 1. En cuanto a las redes LAN no es cierto que: □ a) Es un tipo de red de propiedad privada. □ b) Operan dentro de un área geográfica limitada. □ c) Operan dentro de un área geográfica sin límite. □ d) Conecta equipos físicamente adyacentes. 2. ¿Cómo se llama cada uno de los equipos conectados a una misma red?: □ a) Nodo. □ b) PC. □ c) Rutas. □ d) Modo. 3. ¿Cuál de las siguientes no es una forma de conexión de redes?: □ a) Línea. □ b) Anillo. □ c) Estrella. □ d) Cuadrado. 4. Es un proceso estratégico: □ a) La asistencia al paciente. □ b) El márketing.

V,

FUNDAMENTOS FÍSICOS Y EQUIPOS

□ c) La realización de un estudio radiográfico. □ d) La citación del paciente. 5. La gestión por procesos: □ a) Las mejoras tienen un ámbito transfuncional y generalizado. □ b) Las mejoras se limitan al servicio de radiología. □ c) Está dirigida a la producción. □ d) Ninguna de las respuestas anteriores es correcta. 6. La imagen DICOM: □ a) Se puede compartir para su estudio aunque se visualice en un aparato de marca diferente. □ b) No siempre se ha podido compartir ya que antes dependía de la marca del aparato. □ c) Tiene limitaciones ya que solo muestra datos como nombre del paciente y número de identificación. □ d) Siempre ha sido un formato habitual. 7. ¿Qué es una UID?: □ a) Las siglas de una marca comercial que participó en la creación del están­ dar DICOM. □ b) Unidad informática de diagnóstico. □ c) Cada uno de los campos que llevan la información en el DICOM. □ d) Una subdivisión de la imagen. 8. ¿En qué año se crea el estándar DICOM?: □ a) 1950. □ b) 1963. □ c) 1993. □ d) 1998. 9. ¿Qué es una modalidad de adquisición de imagen?: □ a) Cada una de las exploraciones que se hacen en un servicio de radiología. □ b) Cada tipo de imagen obtenida es una modalidad diferente. □ c) Cada una de las técnicas de adquisición de imagen. □ d) Las respuestas a y b son correctas. 10.

¿Que imágenes se guardan en un PACS?: □ a) Todas las adquiridas en el servicio de radiología. □ b) Solo las que son de interés para el médico radiólogo.

Gestión de ia imagen diagnóstica

□ c) Solo las que pueden Interesar al médico peticionario. □ d) Todas durante un tiem po no superior a un año. 1 1 . ¿Quién es actor en el RIS de un servicio de radiología?: □ a) El médico radiólogo. □ b) El médico peticionario. □ c) La recepcionista del médico peticionario. □ d) Todas las respuestas anteriores son correctas. 12. ¿Qué datos se almacenan en el HIS?: □ a) Los referentes a la patología del paciente. □ b) Los referentes a la demografía. □ c) Los recursos utilizados en el proceso de atención. □ d) Todas las respuestas anteriores son correctas. 13. ¿Cómo se llama a la capacidad de intercambiar información entre distin­ tos sistemas?; □ a) Interoperabilidad semántica. □ b) Interoperabilidad operativa. □ c) HL7. □ d) Estándar. 14. El resultado de un estudio se puede entregar: □

a) Únicamente al paciente.

□ □ □

b) Únicamente al médico. c) A cualquier persona del hospital que lo solicite. d) Únicamente al paciente o persona expresamente

autorizadapor él.

15. ¿Qué datos del paciente deben ser considerados confidenciales?: □ □

a) Todos los concernientes a su enfermedad. b) Todos.

□

c) Todos los datos escritos, la imagen médica no es

□

d) Solo los de carácter más personal.

confidencial.

S O L U C IO N E S E V A LÚ A T E T Ú M IS M O

http://www.aranformacion.es/images/Archivos/AR3_l_280_C_1.PDF