Bases físicas: Tomografía y resonancia magnética

Hola a todos cómo les va bueno Bienvenidos a nuestra cátedra de diagnóstico por imágenes Yo soy el doctor Alejandro Ferrara especialista en diagnóstico por imágenes profesor adjunto de la cátedra y en el día de hoy desarrollaremos el tema de bases físicas de tomografía y resonancia magnética como objetivos de esta clase serán reseña histórica y evolución de ambos métodos viendo Cómo fueron evolucionando en la historia Cómo comenzaron estudiándose estos métodos de diagnóstico Y a lo que hemos llegado a la en la actualidad reconocer el equipamiento necesario para realizar estos dos estudios mecanismos de la formación de

imágenes de ambos estudios y utilidades diagnósticas de cada uno de ellos remontándonos En historia Debemos hablar de hanfield hanfield que en 1972 describió a través de un artículo publicado en una revista una técnica basada en rayos x llamada tomografía computarizada esta gran Revolución que hacía hanfield era venir a cambiar estas tres limitaciones que él decía que la radiología convencional tenía primero la imposibilidad de mostrar una imagen radiológica bidimensional segundo la limitada capacidad para distinguir tejidos blandos y finalmente la imposibilidad de cuantificar las densidad de los tejidos Claro que las primeras pruebas que tomaron esas imágenes

de tomografía fueron reconstruidas con el primer escáner desarrollado en el laboratorio Emi contaba con una baja resolución espacial y una matriz de 80 por 80 píxeles más o menos para que se den una idea tardaban 9 horas para cubrir un cerebro humano para que se una idea también uno de los estudios más rápidos es la tomografía de cerebro sí imagínense si tengo que hacer una tomografía de abdomen y pelvis sí cuánto tardaría Cuántas horas tardaría en poder barrar todo ese paciente el primer escáner comercial fue en 1973 se llamó mi Mark 1 y a pesar

que tomado imágenes con muy baja resolución revolucionó los estándares de la radiología convencional porque lo log graba estos tres puntos que hanfield decidió mejorar en su nueva técnica en 1989 calender agregó más tecnología a esa tomografía esa tomografía comenzó a ser una tomografía espiralada o elicoidal donde tenía una variable más que era la velocidad en que la camilla se movía a través del gant cuál era Qué es El gantry Bueno El gantry es la parte del tomógrafo que rota a través de la camilla que contiene los rayos x y los detectores y la camilla a

su vez contiene un Pitch o tiene un Pitch que es la velocidad en la cual se va a mover Mientras que el gantry gira alrededor de la misma a su vez hay otra variable que es el grosor del corte que yo voy a utilizar en cada estudio Okay usualmente un Pit puede ir entre 1 y 1,5 O sea que esa es la velocidad en el cual la camilla se va a mover mientras el gantry gira sobre ella imagínense que para la época era algo revolucionario en el mercado poder realisar el escaneo de órganos o regiones

anatómicas continuas en un periodo corto de tiempo sin embargo se dieron cuenta que trabajando Y utilizando estos tomógrafos cuando querían hacer estudios de alta resolución más largos porque necesitaban hacer cortes más finos los tubos se recalentado entonces en 1998 comenzó la séptima generación con el tomógrafo multisid un tomógrafo con múltiples de detectores con varias líneas de detectores que lo que hace es permite recoger más datos Sí reduciendo el número de rotaciones del tubo rayos x o sea que en cada rotación de tubo de rayos x va a recopilar más cantidad de datos debido a estos

multidetectores eso hace a que el tubo tenga que girar menos y no se recaliente fíjense acá como ha evolucionado la tecnología de la tomografía así como en 1973 el Emi Mark 1 tenía una rotación de ganti de 300 segundos o sea tardaba 300 segundos dar toda la vuelta y daba solamente dos números de tajadas O sea que solamente tenía dos cortes sí fíjense como tenía también un grosor de 13 mm super grueso el corte imagínense un tumor de por ahí 6 mm si el corte era de 13 mm no lo íbamos a poder ver el

mínimo grosor era 13 al día de hoy por ejemplo el que más número de atajadas tiene buen más número de cortes tiene es 320 tarda 035 segundos en dar vuelta a la rotación del gantry sí Y tiene un grosor del espesor de 0,4 fíjense como es un estudio de muchísima más calidad bueno en esta imagen la parte del tomógrafo podemos ver la camilla el gantry en el lado izquierdo que están marcados la camilla es la que va a moverse sobre el gantry sí va a pasar por dentro del gantry y el gantry a su vez

en su su interior tiene el tubo y los detectores como está en la imagen de la derecha sí Esto va a girar a alta velocidad eh Y va a ir generando la toma de la imagen eh va a ir haciendo los cortes uno lo que puede hacer es determinar el Pitch que dijimos que era la velocidad en que la camilla entraba en el gantry y puede determinar el grosor de corte que necesita dependiendo de la patología por ejemplo para una tomografía para un tep sí un trombolismo pulmonal necesito realizar cortes más finos Entonces le bajo

el grosor del corte se acuerdan que hanfield en una de las tres cosas que que quería modificar O cambiar o venía a revolucionar luego de la radiología convencional era poder saber cuál era la densidad y poder medir Entonces dijo Bueno vamos a poner una escala de hanfield y para qué servía esa escala de hanfield esa escala de hanfield era para poder indicar cuál era la densidad de cada tejido entonces buscando la definición netamente de la escala de hanfield habla que la escala de hanfield las unidades de hanfield es el resultado de la transformación de la

escala de coeficiente de atenuación lineal de rayos x en una nueva escala en la cual el valor de atenuación el agua destilada en condiciones normales de presión y temperatura se definen como cero O sea que pone al agua como Punto de partida cero cero unidades hanfield mientras que las radiodensidad de aire en condiciones normales de presión y temperatura se definen como menos 1000 o sea es el punto más bajo aire - 1000 extendiéndose Más allá de las 1000 unidades de hanfi asignadas a la absorción de hueso compacto O sea que marca tres puntos el agua

como cero - 1000 el aire y más 1000 el hueso acá para poder entenderlo tenemos graficada la escala de hanfield siendo siempre El Punto de partida el cero o sea ustedes imaginen que hanfi lo que quiso hacer fue darle una densidad a cada tejido okay Entonces comenzó con cer el agua men 1000 el aire y más 1000 el hueso Compacto todas sus variantes hacia positivo y hacia negativo así pudiendo hablar de densidades Entonces si utilizamos la escala de hanfield hablaremos de densidades hablaremos si algo es hipodenso isodenso o hiperdenso cuál es la terminología de este

método densidad veo una imagen hiperdensa veo el hueso veo una imagen hip una imagen isodensa de igual densidad al tejido que estoy comparando en la tomografía vamos a hablar de cortes y ventanas los cortes los voy a realizar en los tres planos axial coronal y sagital y las ventanas diferentes estudios tienen diferentes ventanas por ejemplo cuando vamos a hablar de una ventana de fía pulmonal vamos a poder evaluar una ventana mediastínica O sea que yo en esa ventana voy se va a Resaltar sí la ventana mediastínica la ventana pulmonal o la ventana ósea sí no

es que yo en una ventana voy a poder ver todas las estructuras de una región Por ejemplo si yo quiero hacer una tomografía de abdomen voy a poder ver una ventana parenquimatosa del abdomen y una ventana ósea si yo quiero eh una fractura o una lesion Osa sí O sea que siempre va a tener que elegir el corte y la ventana de la región que yo quiera estudiar ahora en la otra imagen vamos a poner ejemplos Esto es lo que les expliqué antes ejemplificado cortes axiales un corte axial abdominal en la imagen izquierda un corte

sagital en el medio de toda una columna y un corte coronal también de un tórax abdomen y pelvis sí un corte coronal eh después hay un volumen que es el volumen se hace también en las reconstrucciones 3D que lo vamos a ver más adelante se puede realizar la tomografía tiene la capacidad de generar eh la reconstrucción 3D de los tejidos y en las imágenes de la derecha tenemos por ejemplo lo que yo les conté antes una tomografía de tórax Yo quiero pedir un paciente una tomografía de tórax Bueno cuando yo le hago la tomografía de

tórax debo evaluarla en estas tres ventanas en la ventana mediastínica donde se van a Resaltar los vasos las estructuras glion Ares eh las estructuras mediastínicas en el medio la ventana pulmonal donde voy a ver los tractos pulmonales voy a ver si tiene alguna lesión pulmonal alguna lesión articial alguna lesión alveolar eh voy a ver en sí el parénquima pulmonal eh evaluado fíjense que en la mediastínica el parénquima pulmonal no lo puede evaluar de esa forma eh Y por último la ventana ósea para evaluar las estructuras osas que ni en la pulmonal ni en Laín la

puedo evalar correctamente o sea me va a atenuar al resto de las estructuras y me va a Resaltar la estructura ósea el tomógrafo cuando hace la tomografía obtiene toda la información esa información Yo la voy a poder ir manejando con los diferentes sistemas o pramas que tienen que tienen los tomógrafos el tomógrafo recaba la información la trabaja una workstation y ahí hay diferentes visualizadores en los cuales nosotros obtenemos la imagen y podemos ir viendo lo que necesitamos podemos reconstruir podemos ver una ventana mediastínica podemos ver una ventana pulmonal podemos ver una ventana ósea podemos cambiar

el corte O sea la información ya está captada el momento que se hizo el estudio el que va a informar ese estudio va a manipular esa información con los visualizadores no es que yo tengo que pedir por ejemplo tomografía de tórax o ventana mediastínica ventana no se va a hacer la tomografía las ventanas van a estar todas los cortes van a estar todos la diferencia va a ser en quién manipula esa información lo mismo pasa con la reconstrucción si la reconstrucción va a ser manipulada de la workstation O sea esa información ya está cargada cuando

se hizo la tomografía y a través de un sistema informático va a ser la reconstrucción 3D nosotros hacemos muchas reconstrucciones 3D que nos piden por ejemplo si tiene una lesión ósea un traumatólogo para poner una prótesis para poner realizar la prótesis o quieren ver si hay una lesión por ejemplo acá medar Bueno hacemos reconstrucciones 3D sí podemos por ejemplo a nivel óseo eliminar el resto de las estructuras y abocarnos a la estructura ósea y hacer una construcción 3D son todas herramientas que nos permite realizar la Word Station est estos estudios tomográficos nos permiten la utilización

de contrastes hay varios tipos de contraste contraste yodado para el contraste endovenoso o contraste evitado para el contraste de oral por ejemplo acá utilizamos contraste endovenoso vamos a ver la horta al lado izquierdo tiene contraste endovenoso contra que tiene un buen realse contra una tomografía sin contraste end Dominos donde vemos también la orta donde no tiene contraste no real las estructuras vasculares s entonces Vamos a repasar rápidamente La tomografía tenemos el tomógrafo tenemos la camilla tenemos el gantry tenemos los detectores tenemos el rollo El tubo de rayos x el gantry Gira a través de la

camilla puedo puedo modificar la velocidad de la camilla O el espesor del corte toma la imagen va hace una Word Station la workstation lo analiza y obtengo las imágenes en mi sistema en mi visualizador para poder informarlas y y a su vez Puedo trabajar con las mismas y cambiar los cortes las ventanas y poder evaluarlo por completo a su vez puedo poner contraste puedo utilizar contraste o no utilizar contraste si en algunas patologías lo voy a necesitar y en otras no ya van a tener una clase de medios de contraste finalizamos con Tom continuamos con

el próximo tema otro de los grandes métodos diagnóstico por imágenes es la resonancia magnética hac una rónica hablamos de 1971 D el doctor Raymond dadian demostró que la resonancia magnética pueda ser usada para detectar enfermedades porque distintos tipos de tejido emiten distintos tipos de Señales varían en su duración y respuesta al campo magnético entonces trajo como Innovación la utilización del campo magnético y la evaluación de los tejidos expuestos a ese campo magnético la resonancia magnética es un método de adquisición de imágenes que se basa en la utilización de ondas de radiofrecuencia aplicadas a un campo

magnético potente generado por un imán O sea hay un gran imán que me genera ese campo magnético y la onda de radiofrecuencia que Ahora más adelante vamos a ver qué rol cumple la potencia del imán se mide en tesla yo tengo resonadores con imanes más potentes o menos potentes sí que se utilizan para patología más específicas o menos específicas Eh entonces Acá empieza a jugar el rol del imán y el campo magnético eso me va a hablar de sus contraindicaciones que vamos a ver más adelante Qué pasa yo este equipo que tiene un gran campo

magnético con ese gran Iván no lo puedo Ubicar en cualquier lado tengo que tener un lugar específico que se llama Jaula de farad donde se encuentra el resonador cubierto con una placa y malla de cobre para que no entre radiofrecuencia el exterior sí y no me afecte a mi campo magnético a ver vieron que decía que los tejidos al principio se comportaban de diferente manera cuando se los exponía un campo magnético bueno para empezar vamos a hablar Que la materia está formada por átomos su núcleo de protones y neutrones y su corteza de electrones bueno

los átomos con número impar de protones poseen carga positiva sí los protones lo que hacen es girar sobre su propio eje y generan un Spin o un giro el giro o el Spin de un protón generan fuerza magnética esa fuerza magnética o campo magnético s ese giro producen el campo magnético si tenemos que Definir la resonancia magnética diríamos que es una modalidad de diagnóstico radiológico en la que los núcleos de los átomos de hidrógeno en un paciente se alinean en un campo magnético potente y uniforme absorbe energía en pulso de radi frencia y luego emiten

señales de radiofrecuencia estas señales se convierten en imágenes que se ven como cortes transversales del paciente Entonces mantengamos los átomos de hidrógeno y los impulsos de radiofrecuencia Ahora les voy a explicar En qué consisten cada uno de ellos los átomos de hidrógeno se encuentran distribuidos al azar es el átomo que más predomina nuestro cuerpo yo necesito es que se alineen que su pín se alineen con el campo magnético externo esta alineación puede ser paralela o antiparalela La paralela tiene menos energía la antiparalela tiene más energía cuando se alinean tos hacia el mismo Polo en forma

paralela se llama polarización de la magnetización sí a su vez existe la precesión incoherente que es un movimiento cónico se trata de una rotación o vibración provocada por el campo magnético externo Entonces se produce la polarización de magnetización y la presón incoherente para seguir le pasamos los tres conceptos el agua los átomos de hidrógeno el átomo que mayor disponibilidad hay en nuestro cuerpo necesitamos que ante un campo magnético se alineen como lo muestra la imagen se alinean con la aplicación de un campo magnético ahora bien sigamos llegamos a la precesión incoherente que dijimos que era

un movimiento cónico que se trata de una rotación o vibración provocada por el campo magnético externo los átomos la realizan en distintas fases Entonces qué pasa se envía un pulso de radiofrecuencia y se produce una magnetización longitudinal sí a su vez con radiofrecuencia de átomos de hidrógenos que van a procesar todos en la misma fase por lo tanto comienza la precisión coherente que es la magnetización transversal o sea yo tengo los átomos en distintas fases Ya los tengo alineados les aplico radiofrecuencia y realizo la magnetización longitudinal y la magnetización transversal se acuérdense que si yo

no lo ponía o no los exponía a un campo magnético estos no iban a reaccionar sí Entonces les aplico radiofrecuencia y produzco la magnetización longitudinal y transversal entonces de vuelta para repasar tengo el imán aplico radiofrecuencia tengo todos los los átomos hacia el mismo lado alineados hacia la misma posición pulso radiofrecuencia sobre el imán el paciente está dentro del tubo donde está el imán tengo el equipo informático que va a obtener esa información a través de antenas que ahora lo vamos a ver con diferentes gradientes entonces llegamos a la magnetización de precisión incoherente recibe el

pulso radiofrecuencia que es una energía y produce la magnetización longitudinal y magnetización transversal Entonces si la pregunta es cómo lleo la magnetización longitudinal y transversal a través de un pulso de radiofrecuencia sí y para qué sirve el pulso de radiofrecuencia es esa energía que me va a producir la magnetización Sí hasta ahí veníamos bien teníamos todos los átomos ordenados con las distintas magnetizacion bueno de repente interrumpo la onda de radiofrecuencia Y qué pasa con el átomo se relaja Y si yo tenía una magnetización longitudinal transversal ahora tengo una relajación longitudinal y transversal o sea se

me relajaron los átomos que yo magnetizados eso produce que libere energía para volver a su estado energético menor si yo les había dado energía ahora me la va a devolver esa energía o sea que la magnetización regresa a su estado de reposo esa energía es captada por las antenas y transformada en imágenes nada más y nada menos O sea quién forma la imagen la relajación longitudinal y la relajación transversal la relajación longitudinal es el famoso t1 y relajación transversal es el famoso T2 entendido O sea primero tengo quear una magnetización tanto longitudinal como transversal y

a través de la aplicación de una radiofrecuencia y luego corto esa radiofrecuencia la interrumpo y obtengo esa energía esa energía Qué es dónde se obtiene en la relajación longitudinal y transversal de esa forma la captan las antenas van hacia el sistema inform y genera la imagen acá un poquito lo que hablamos antes graficado preparo el paciente creo un campo magnético formación de los núcleos de alta energía molécul del cuerpo del paciente están formad por os de hidrógeno la presencia de un campo magnético losos hidrógeno aquí energía Yo le doy esa energía doy un impulso de

radiofrecuencia corto el impulso de radiofrecuencia produzco la relajación y obtengo la recepción de la señal emitida esa energía en forma de ondas que son recogidas por las bobinas o receptores son estas bobinas rees esto que dice cuatro son las bobinas 102 bobinas receptoras hay diferentes bobinas per las vamos a ver para diferentes partes del cuerpo Entonces tenemos el resonador el imán que es el dos que genera el campo magnético la camilla eh que va ingresando generando ese campo magnético por el imán que posee el equipo genera campo magnético y produce la energía que se le

da a estos átomos de hidrógeno ahora quién capta cuando el átomo está en relajación y larga esa energía las bobinas Sí por ejemplo yo puedo utilizar bobinas para diferentes partes del cuerpo son antenas son antenas que yo quiero evaluar por ejemplo no sé Eh Esto es una resonancia de cerebro tengo que ponerle la bobina de cerebro Sí donde el paciente cuando libera esa energía la va a captar esa antena y la va a llevar hacia el sistema informático para formar la imagen entonces en terminología hablaremos de hiperintensidad O hipointensidad sí si un tejido más intenso

o menos intenso donde acá se puso como hipointenso en relajación dijimos que era t1 o T2 hueso es hipointenso en t1 o en T2 la grasa es hiperintensa en t1 y en T2 en ambas relajaciones ahora el líquido encéfalo raquídeo es hipointenso en t1 e hiperintenso en t2s sí la sustancia blanca y la sustancia s entonces acá hablamos de intensidades si un tejido es más hipointenso o hiperintenso Eh entonces por ejemplo en esas dos tomografías que tenemos Si es t1 o T2 bueno en la del medio en la de la izquierda es es una tomografía

la del medio es una resonancia y la de la derecha también la del medio si el lquidos hipo intenso de qué estamos hablando estamos hablando una resonancia de Cerebro en t1 en un tiempo de relajación t1 la de la derecha que está blanco sí a nivel ventricular hablamos de un líquido encefal rido hiperintenso es un T2 sí recuerden resonancia hipo hiperintenso tomografía que también está en la tabla densidad hipo hiperdenso bueno Y acá vienen las grandes contraindicaciones de este método no eh que es en cuanto a su campo magnético primero que no puedo entrar a

la jaula de Far con ningún elemento metálico no puedo ingresar con ningún elemento metálico porque va a quedar pegado literalmente al al Gran imán al resonador sí segundo no voy a poder hacer estudios a pacientes que tengan prótesis eh prótesis las más nuevas ya son de titanio son razonables las más antiguas no eh marcapasos tampoco en realidad con el pasar del tiempo est estructuras se fueron adaptando Y ya son razonables muchos de ellos pero siempre Necesitamos tanto las prótesis los marcapasos y demás siempre van a traer como su número de identidad su ID que nosotros

vamos a poder verificar si son razonables o no razonables Sí por ejemplo el caso un marcapaso que no fuera razonable Mejor dicho que fuera razonable eh lo que puede pasar Es que este marcapaso eh se desajuste con este campo magnético entonces lo que debemos hacer es hacer el estudio junto con el electrofisiólogo y que corrobore el buen funcionamiento del marcapaso luego de haberse realizado el estudio hay otros que son directamente no razonables por cómo están confeccionados y demás siempre tenemos que tener cuidado y e interrogar bien el paciente antes pedir estos estudios sí que no

tenga ninguna elemento metálico que no permita realizar el estudio tenemos resonadores abiertos reses cerrados y ahora tenemos resonadores que son solamente para extremidades los resonadores van a depender de su calidad de imagen dependiendo es un campo magnético de mayor campo magnético o menor campo magnético eso se acuerdan que era de los tesla hablábamos de los de tesla era como se medía depende de la patología algunos necesitan tener más campo magnético y otros menos por ejemplo para realizar una columna se puede realizar tranquilamente en un resonador abierto con menor calidad de tesla pero por ahí un

abdómen o pelvis oncológico o un una perisa oncológica de o un cerebro vo necesitar más cantidad de tesla para tener más definición de imagen e otra contraindicación mejor dicho no contraindicación sino uno de los grandes inconvenientes que tenemos en estos estudios son eh la claustrofobia del paciente Al momento de hacer el estudio eh de entrar en el resonador muchos estudios se se cancelan por esta por esta causa y Bueno en ese caso podemos utilizar resonador abierto eh para poder realizarlo eh la crot trofobia es una de las grandes eh uno de los grandes motivos por

los cuales suspendemos gran cantidad de estudios Sí donde el paciente no tolera estar encerrado dentro del del resonador con si bien Le damos protección eh para el ruido eh A veces no soportan este tipo de estudio y bueno eh podemos ofrecerla realizarlo en un Tom en un resonador abierto eh o realizar otro método bueno hemos concluido con base física de tomografía resonancia Espero que les haya gustado que hayan entendido nos vemos Próximamente saludos