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Neuroimagen: tomografía computarizada Asdrúbal Huerta Gallango MD / MSc 2024 Historia de la TAC El viernes 1 de octubre de 1971 imágenes del cerebro de un paciente vivo La imagen "200.2A" era de una paciente de mediana edad del Dr. James Ambrose, del Hospital A...

Neuroimagen: tomografía computarizada Asdrúbal Huerta Gallango MD / MSc 2024 Historia de la TAC El viernes 1 de octubre de 1971 imágenes del cerebro de un paciente vivo La imagen "200.2A" era de una paciente de mediana edad del Dr. James Ambrose, del Hospital Atkinson Morley, Tumor en el lóbulo frontal izquierdo, que fue extirpado con éxito y confirmado como un astrocitoma quístico. Historia de la TAC dejaría obsoletos los dolorosos, peligrosos, lentos y a menudo inútiles neumoencefalogramas y ventriculogramas, así como muchos angiogramas y procedimientos de medicina nuclear. Historia de la TAC Allan M. Cormack estudió física en la Universidad de Ciudad del Cabo y en la Universidad de Cambridge Regresó a Sudáfrica y trabajó en el Hospital Groote Schuur a mediados de la década de 1950 los métodos utilizados para la dosimetría en medicina eran Dosimetría precisa de los rayos X sólo podía lograrse conociendo la distribución de los coeficientes de atenuación entre la fuente y el punto de interés Historia de la TAC Cormack se dio cuenta de que el problema era matemático: resolver una función a partir de sus integrales lineales. Historia de la TAC Dedujo una solución para objetos con simetría circular. Hizo construir un maniquí de madera y aluminio, realizó mediciones de transmisión a lo largo de líneas paralelas utilizando una fuente de 60Co Pudo calcular coeficientes de atenuación para estos materiales que concordaban bien con mediciones independientes. Los resultados se publicaron en 1963.  Historia de la TAC Cormack amplió su teoría a objetos sin simetría circular. La aplicación requería conocimientos de técnicas de tratamiento informático, que le proporcionó un estudiante, David Hennage Cormack realizó mediciones de un compuesto de aluminio y Lucite y produjo gráficos del coeficiente de atenuación a lo largo de perfiles a través del objeto. Primera demostración experimental de la tomografía asistida por ordenador, y el trabajo mereció el reconocimiento posterior al compartir el Premio Nobel con Hounsfield. Historia de la TAC En 1949, Hounsfield empezó a trabajar en EMI, Ltd. en Hayes, Middlesex, donde investigó sistemas de armas guiadas y radares. Un grupo de Siemens, dirigido por el Dr. Friedrich Gudden, también trabajó en lo que finalmente se denominó TC, más o menos al mismo tiempo que Hounsfield en EMI y sin conocer sus trabajos.  Historia de la TAC 1967, realizar imágenes transversales de los coeficientes de atenuación a partir de mediciones de transmisión de rayos X. La importancia de una alta resolución espacial. Una resolución espacial comparable a la de la radiografía necesitarían miles de proyecciones, cada una con miles de muestras, y tendrían que producir imágenes con tamaños de matriz muy grandes. Estos cálculos estaban fuera del alcance de los ordenadores de la época. Se puso fin al proyecto. Mientras tanto, en el Reino Unido, sin conocer el trabajo previo de Cormack o Gudden cuando iniciaron el proyecto Historia de la TAC Hounsfield y EMI estaban en camino de construir un prototipo clínico de escáner de TC craneal  Historia de la TAC Godfrey N. Hounsfield se incorporó a Electric and Musical Industries (EMI) en 1949, cuando tenía 30 años. Su única formación formal era un Certificado de Asociado de la Casa Faraday. En aquella época, EMI era un conglomerado líder en electrónica que abarcaba los sectores de la música, el cine, la electrónica y el ejército, entre otros. Le apasionaba comprender los principios básicos de las tecnologías y trabajó en radares en tiempos de guerra antes de incorporarse a EMI.  Historia de la TAC En sus primeros años en EMI, siguió trabajando en sistemas de radar y sus pantallas. 20 Años más tarde, dirigió el equipo de diseño que desarrolló el primer ordenador de propósito general totalmente de transistores del Reino Unido, el EMIDEC 1100.  Historia de la TAC Hounsfield fue trasladado al Laboratorio Central de Investigación (CRL) de EMI, pionero en la grabación estereoscópica, la radiodifusión televisiva y el trabajo con radares y comunicaciones. Se planteó la pregunta general: ¿podría calcularse el contenido desconocido de una caja tomando "lecturas“ a través de la caja?. A finales del verano de 1967, durante un viaje de vacaciones un médico que se lamentaba de los inconvenientes de la radiografía convencional.  Historia de la TAC Se preguntaba si un sistema podría teóricamente reconocer el texto de un libro cerrado, página por página, "iluminando cada página con una luz brillante desde varios ángulos y midiendo lo que salía por el otro extremo". Había simplificado el problema volumétrico de la "caja de libros" a un problema bidimensional dividiéndolo en una serie de cortes paralelos.  Historia de la TAC A finales del otoño de 1967, Hounsfield demostró que podía calcular iterativamente una cuadrícula de números de 3 × 3 a partir de sumas a lo largo de líneas horizontales, verticales, de 45 grados y de 135 grados (proyecciones) utilizando aritmética manual. En diciembre, utilizando un enlace a un ordenador remoto de tiempo compartido, crearon un programa para calcular el contenido de una matriz de números de 8 × 8.  Historia de la TAC James Ambrose Hospital Atkinson Morley 1969  Historia de la TAC La primera tomografía computarizada de un paciente vivo tuvo lugar el 1 de octubre de 1971, bajo la supervisión del Dr. Ambrose, pero pasaron dos días antes de que el Dr. Ambrose viera las imágenes porque se reconstruyeron en un ordenador central de tiempo compartido externo. Historia de la TAC  Historia de la TAC La primera presentación de estos primeros datos clínicos tuvo lugar en la conferencia del Instituto Británico de Radiología el 20 de abril de 1972, momento en el que ya se habían escaneado unos 70 pacientes.  Historia de la TAC Sin embargo, fue una presentación que tuvo lugar en Nueva York el lunes 15 de mayo de 1972 la que atrajo la atención de los principales neurorradiólogos de Estados Unidos. Hounsfield y el Dr. James Bull, neurorradiólogo británico de fama mundial, asistieron al curso anual de posgrado en neurorradiología de cinco días de duración en el Montefiore Hospital/Albert Einstein College of Medicine Presentación de 30 minutos durante la hora del almuerzo. Al día siguiente de esta charla, Hounsfield apareció en las tres principales cadenas de televisión.  Historia de la TAC Sin embargo, fue una presentación que tuvo lugar en Nueva York el lunes 15 de mayo de 1972 la que atrajo la atención de los principales neurorradiólogos de Estados Unidos. Hounsfield y el Dr. James Bull, neurorradiólogo británico de fama mundial, asistieron al curso anual de posgrado en neurorradiología de cinco días de duración en el Montefiore Hospital/Albert Einstein College of Medicine Presentación de 30 minutos durante la hora del almuerzo. Al día siguiente de esta charla, Hounsfield apareció en las tres principales cadenas de televisión.  Historia de la TAC Reunión anual de la Sociedad Radiológica de Norteamérica (RSNA) en diciembre de 1972 y que expusiera su máquina de TC. EMI aseguró el último booth de exposición en el Palmer House Hotel en Chicago. En la reunión de la RSNA, Hounsfield y Ambrose fueron invitados a dar una charla en el Grand Ballroom inmediatamente después del discurso del presidente en una sesión llamada "Nuevas técnicas en radiología” Su charla se llamó "Tomografía axial computerizada". Causó un gran revuelo. El coeficiente de atenuación es un parámetro que mide la capacidad de una sustancia para reducir la cantidad o el efecto de la radiación. Por ejemplo, en tomografía computarizada por rayos X, el coeficiente de atenuación lineal (µ) indica la capacidad de un material para detener fotones. Luego llegó la minicomputadora y con ello aumentó el poder de procesamiento Cubriremos los siguientes puntos: Hardware - ¿cómo funciona la TAC? Adquisición de imágenes y procesamiento Técnicas de TAC Artefactos Interpretación clínica (normalidad versus anormalidad) Ventajas y desventajas comparativas los escáneres de tomografía computarizada tienen cuatro componentes principales que cubriremos en más detalle primero es el tubo de rayos x seguido por dispositivos de filtración y medidores de columna (Colimadores) y estos están frente a los dispositivos detectores de radiación que pueden ser individuales o dispuestos en una matriz A Aquí El ánodo = tungsteno El ánodo es un gran trozo de metal, en este caso de tungsteno. El ánodo tiene 2 trabajos: transformar la energía electrónica que le llega en radiación y disipar el calor. La eficiencia con la que hace esos trabajos depende del número atómico del material del ánodo y la energía de los electrones, así que el tungsteno es bueno porque tiene un alto número atómico de 74. por lo que no se funde con las altas temperaturas y también tiene una baja tasa de evaporación Hi Hi Hi Filtrado Filtrado Filtrado Filtrado de pajarita: Colimación Colimación Colimación Colimación Colimación Si tenemos un haz más ancho que pasa a través del colimador, significa que reduciremos el tiempo de escaneo porque ese haz ancho cubre más área en cada vuelta. vamos a reducir el artefacto de movimiento porque estamos reduciendo el tiempo de escaneo y Aumentaremos el promedio parcial del volumen porque el haz es más divergente y La dosis de radiación no cambiará Detección Detección Detección Detección Para ajustar el grosor del slice: ajustar la anchura del detector Añadir o restar detectores adyacentes, Si tenemos un detector de 1,25 milímetros de anchopodemos combinar cada dos detectores juntos para obtener dos slices de 2,5 milímetros. Es lógico pensar que el grosor mínimo del corte venga determinado por la anchura del detector en un TAC moderno. Adquisición y procesamiento Adquisición y procesamiento Adquisición y procesamiento El número total de elementos detectores individuales para un escáner de 64 filas es 64 por 800, oscilan entre 650 y 800 elementos por fila. Adquisición y procesamiento Adquisición y procesamiento Adquisición y procesamiento La intensidad del rayo depende de la cantidad de haz atenuado o absorbido por los tejidos del paciente. Puede ver en la imagen que un rayo X que pasa a través de tejido pulmonar, que es esencialmente aire, va a tener mucha más energía remanente que un rayo X que pasa a través del esternón y el cuerpo vertebral. Una proyección son todos los rayos en un ángulo dado del tubo de rayos X o una serie de rayos que pasan a través del paciente en la misma orientación. Adquisición y procesamiento una TC de 64 cortes significa que se crean 64 proyecciones por ubicación del tubo El ancho del rayo es igual al número de cortes (slice) multiplicado por el grosor del corte. Para un escáner de 64 cortes sería 64 por 0,6 milímetros de cada detector, lo que nos da una anchura de haz de unos 40 milímetros. Adquisición y procesamiento Adquisición y procesamiento Adquisición y procesamiento Adquisición y procesamiento Adquisición y procesamiento Adquisición y procesamiento Adquisición y procesamiento Adquisición y procesamiento Adquisición y procesamiento Adquisición y procesamiento Adquisición y procesamiento Adquisición y procesamiento Adquisición y procesamiento Adquisición y procesamiento TAC anatomía normal ¿Cómo diferenciar la TC de la RM del cerebro? ¿Cómo identificar los diferentes lóbulos del hemisferio cerebral? ¿Cómo identificar la materia gris y la blanca en el cerebro? ¿Qué son los ventrículos cerebrales y cómo se identifican? ¿Qué son las cisternas y dónde se encuentran? ¿Cuáles son las partes de los ganglios basales y de la cápsula interna? ¿Cómo identificamos las distintas partes del tronco encefálico y del cerebelo? TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal TAC anatomía normal Resumen anatomía normal En Resumen anatomía normal En Resumen anatomía normal En Resumen anatomía normal En Resumen anatomía normal En resumen, la TC puede diferenciarse de la RM observando los huesos. Los huesos son blancos en la TC, como en una radiografía. Los hemisferios cerebrales se dividen en frontal, temporal temporal, parietal y occipital. Estos se pueden dividir en una TC mirando los huesos las fisuras , y los surcos. Los ventrículos aparecen hipodensos en la TC. Hay dos ventrículos laterales, un tercer ventrículo y un cuarto ventrículo que se encuentra en la fosa posterior entre el puente de Varolio y el cerebelo. Resumen anatomía normal Las cisternas son surcos profundos en el cerebro que transfieren vasos sanguíneos. Las cápsulas internas son estructuras en forma de L que transmiten información del encéfalo a la médula espinal y viceversa. Los ganglios basales se sitúan alrededor de la cápsula interna y están formados por el núcleo lentiforme o lenticular, que es una estructura en forma de lente, el núcleo caudado y el núcleo de la médula espinal y el tálamo, que se encuentra junto al tercer ventrículo. Resumen anatomía normal Las estructuras de la fosa posterior consisten en el mesencéfalo, que es una estructura en forma de V, el puente de Varolio, que es la parte bulbosa y más gruesa del cerebro del tronco encefálico y la médula oblonga, que es la parte inferior del tronco encefálico. Las estructuras de la fosa posterior también están formadas por los hemisferios cerebelosos. Usos de la TAC en la Clínica Usos de la TAC en la Clínica Usos de la TAC en la Clínica Usos de la TAC en la Clínica Usos de la TAC en la Clínica Usos de la TAC en la Clínica Usos de la TAC en la Clínica Usos de la TAC en la Clínica Usos de la TAC en la Clínica Usos de la TAC en la Clínica Usos de la TAC en la Clínica Usos de la TAC en la Clínica Usos de la TAC en la Clínica Usos de la TAC en la Clínica Ba TAC Vs. RMN cerebral: indicaciones, ventajas, desventajas Ventajas vs. inconvenientes Mayor disponibilidad, menor coste y menor tiempo de adquisición. De elección para la evaluación inicial de enfermedades intracraneales agudas. Menor tiempo de adquisición de adquisición permite una calidad de imagen razonable en pacientes pueden estar confusos y/o inquietos. Inconvenientes de la TC: uso de radiación ionizante ionizante , medios de contraste (nefropatía inducida por contraste y reacciones alérgicas). La resolución de las partes blandas de la TC no es tan buena como la de la RM y las imágenes de la fosa posterior sufren un mayor grado de degradación debido a los artefactos de las estructuras adyacentes (endurecimiento). Ventajas vs. inconvenientes Usos de la TAC en la Clínica Primera elección en el ictus agudo porque su disponibilidad y rapidez de adquisición En el ictus agudo es la exclusión de hemorragia intracraneal y de cuadros similares al ictus, como los tumores. En el ictus isquémico hiperagudo, la TC puede ser negativa durante las primeras horas Los primeros signos de infarto cerebral se detectan en hasta en un 61% de los casos en las primeras seis horas. La sensibilidad aumenta sustancialmente a partir de las 24 horas. Usos de la TAC en la Clínica Modalidad de elección en los traumatismos. Sensible para las hemorragias agudas, las fracturas craneales y las fracturas vertebrales. útil en traumatismos dolores de espalda y cuello atípicos cuando existe una patología agresiva y súbita dolor de espalda y cuello con síntomas radiculares asociados. Con y sin contraste TAC sin contraste del cerebro y la columna vertebral son suficientes para la mayoría de las indicaciones. Diagnóstico de patologías como infarto cerebral y hemorragia pueden realizarse sin contraste intravenoso. La TC cerebral con contraste es útil en situaciones específicas (p. ej., tumor conocido del SNC, investigación de posibles metástasis intracraneales, infección del SNC). La angiografía cerebral y de cuello por TC es una técnica específica con contraste que es valiosa para ver los vasos intracraneales y del cuello. Aplicable en la evaluación de pacientes con ictus agudo potencialmente elegibles para trombólisis o recuperación mecánica de coágulos, evaluación de las arterias carótidas extracraneales en lugar del Doppler o la angiografía por resonancia magnética, y en la hemorragia subaracnoidea. Con y sin contraste Con y sin contraste Con y sin contraste La TC de columna suele realizarse sin contraste. Adecuada para la evaluación de fracturas, enfermedades degenerativas, hernia discal aguda, lesiones metastásicas, grandes lesiones epidurales de tejidos blandos e infecciones establecidas (por ejemplo, discitis, osteomielitis) espinal. El detalle de la médula espinal es escaso en la TC; esto se evalúa mucho mejor con la RM. Contraste y disfunción renal datos nuevos que cuestionan la naturaleza causal de la relación entre el contraste yodado intravenoso y la disfunción renal aguda clínicamente significativa (nefropatía inducida por contraste). El contraste intravenoso es más seguro de lo que se pensaba en pacientes con disfunción renal leve a moderada las exploraciones radiológicas urgentes que requieran la administración de contraste intravenoso no deben retrasarse esperando pruebas de función renal antes del procedimiento. RMN ventajas e inconvenientes Contraste superior de los tejidos blandos y la ausencia de radiación ionizante. Las imágenes no se ven afectadas por las estructuras óseas adyacentes, como ocurre con el TAC lo que permite una mejor visualización de la fosa posterior. RM proporciona detalles de la médula espinal que la TC no puede. Aunque la TC es mejor para representar las anomalías del hueso cortical, la RM es mejor para evaluar la médula ósea. RMN Obtención de imágenes funcionales. Numerosas secuencias de IRM disponibles, cada una de las cuales enfatiza el contraste de los tejidos blandos de una manera única. Las secuencias utilizadas dependerán de la parte del cuerpo de la que se obtenga la imagen, de las preguntas clínicas o de la patología esperada. Los principales inconvenientes de la IRM son su disponibilidad limitada y su largo tiempo de adquisición. Por tanto, las imágenes son más propensas al artefacto de movimiento La claustrofobia del paciente también es un problema de la IRM. RMN Dado el uso de un imán potente, los implantes quirúrgicos metálicos pueden estar totalmente contraindicados o pueden provocar artefactos que degraden la calidad de la imagen. Hay que tener mucho cuidado en el control de los equipos y otros objetos que se en la sala de exploración, ya que cualquier objeto ferromagnético pueden convertirse en peligrosos proyectiles magnético. RMN Mayor sensibilidad a la patología = tasas más elevadas de detección de anomalías incidentales. La RM es superior en la identificación de lesiones de tejidos blandos (en particular la médula espinal y los ligamentos). Las anomalías identificadas pueden no ser todas clínicamente significativas. Indicaciones de la RM Cambios del estado neurológico Cefalea crónica Sospecha de autoinmunidad Epilepsia (evaluación no urgente) Esclerosis múltiple, tumores cerebrales y de la médula espinal Ictus cuando el diagnóstico no está claro en la TC Demencia En diagnóstico de demencia En casos sospechosos de demencia, la RM y la TC son igualmente útiles para excluir otras patologías intracraneales que puedan causar deterioro cognitivo (por ejemplo, tumores, hematomas) RM es más sensible para detectar subtipo de demencia (por ejemplo, cambios vasculares subcorticales tempranos, patrones de atrofia regional diferencial en la enfermedad de Alzheimer, hidrocefalia de presión normal En diagnóstico de demencia Por ejemplo, la hidrocefalia normotensiva es una afección relativamente rara (su incidencia oscila entre 2 y 20 por millón al año), pero a menudo se detecta en exceso en las pruebas de imagen porque otras afecciones, como la enfermedad de Alzheimer atípica y la frontotemporalidad atípica, son más frecuentes.de Alzheimer atípica y la demencia frontotemporal atípica puedenlos hallazgos radiológicos. Medicina nuclear PET es una técnica de imagen molecular Mapea y cuantifica un target molecular como la distribución de los cambios metabólicos en el cerebro utilizando varios radioisótopos, el más comúnmente 18-fluorodeoxiglucosa (18FDG). Identificación de la identificación de focos epileptógenos en crisis intratables y el diagnóstico diferencial de enfermedades neurodegenerativas que causan demencia pero que presentan patrones de hipometabolismo diferentes, tumores. Medicina nuclear La tomografía computarizada por emisión de fotón único (SPECT) utiliza radioisótopos emisores de rayos gamma incorporados a trazadores que el cerebro absorbe rápidamente, pero no se redistribuyen, y que reflejan el flujo sanguíneo cerebral en el momento de la inyección. Puede ayudar en el diagnóstico y la evaluación continua de múltiples afecciones neurológicas neurológicas, como las enfermedades cerebrovasculares, demencia, epilepsia y lesiones cerebrales traumáticas. Gracias