"3D en Tomografía" PDF
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3D en Tomografa
UNIVERSIDAD NACIONAL SAN MARTN
1.1.- Introduccin
2.1.- Generalidades
2.2.- Unidades Hounsfield
7.1.- Conclusiones
8.1.- Bibliografa
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1.1.- Introduccin
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2.1.- Generalidades
Los datos de una imagen digital son adquiridos y manipulados en una matriz de
volumen de elementos llamada voxels. Una imagen se construye analizando cada voxel y
proyectando el resultado en una superficie bidimensional subdividida en elementos de
imagen llamadas pixels.
Uno de los problemas que debemos resolver para obtener imgenes tridimensionales
es el de intentar ver una imagen en tres dimensiones (3D) sobre una superficie de dos
dimensiones (2D) (pantalla del ordenador, placa.). Para solucionar este problema el
ordenador utiliza una tcnica llamada trazado de rayos la cual, permite modelar la manera
de cmo millones de rayos de luz virtuales atravesaran un volumen de tejido.
En su forma ms sencilla se asume que los tejidos con mayores coeficientes de de
atenuacin (UH) son ms slidos y por lo tanto un rayo de luz virtual que trate de atravesar
un tejido lograr pasar en mayor o menor grado segn la solidez de este tejido. Este haz de
luz simulado est sujeto a las mismas leyes fsicas de reflexin y refraccin, calculadas para
cada haz de luz que interacta con el volumen de datos. Esta es la base de la reconstruccin
tridimensional.
Segn la tcnica de reconstruccin tridimensional que utilicemos, estos rayos, que
atraviesan el conjunto de voxels, analizarn unas u otras caractersticas de los mismos que
influirn en la imagen final.
Figura I.
4
Figura II.
Trazado de rayos
Un rayo de luz virtual se traza desde una fuente simulada de
luz, y se calcula la refraccin y reflexin a travs del tejido
hasta llegar a la pantalla de visualizacin.
(1) It = I0.e- .X
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Las unidades Hounsfield (UH) se representa en escalas de grises usualmente con
valores desde -1000 a +1000. Para clasificar los diferentes tejidos tenemos que valernos de
este nico criterio.
Figura III.
Estas son las denominadas ventanas de reconstruccin, que no son mas que los
rangos de visualizacin en unidades Hounsfield (UH). Todas las reconstrucciones
tridimensionales se basan en estas diferencias de atenuacin.
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3.1.- Tcnicas de reconstruccin.
Figura IV.
Planos de corte
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Las reconstrucciones multiplanares deben ser calculadas a partir de voxels isotrpicos
(voxels con lados iguales en las tres dimensiones del espacio) ya que si se calculan a partir
de voxels anisotrpicos (voxels con lados desiguales), la imagen final presentar una forma
en diente de sierra. Esto ltimo puede dificultar en gran medida la exclusin de una fractura
sea [1].
a)
b)
c)
Figura V.
.
MPR.
La reconstruccin multiplanar permite la
visualizacin simultnea del volumen de
datos en los planos a) axial, b) sagital y 8
c) coronal
MPR a partir de voxels isotrpicos MPR a partir de voxels anisotrpicos
Figura VI.
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Figura VII.
MPR curva
Al definir una lnea central se puede
realizar una reconstruccin curva,
en esencia deformando el corte
para seguir la estructura a analizar,
como en este caso la aorta
abdominal.
Figura VIII.
MPR curva de la arteria
descendente anterior.
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En la actualidad existen tres grandes sistemas de reconstruccin de imgenes
tridimensionales (3D):
Figura IX.
Umbrales
Todos los tejidos por debajo del umbral de UH seleccionado se eliminarn.
Lo dems se ver como una sola estructura.
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Las reconstrucciones de superficie sombreada (SSD), fueron la primera tcnica de
reconstruccin tridimensional utilizada.
Este mtodo muestra la superficie de un rgano o hueso que ha sido definida en
unidades Hounsfield (UH) por encima de un determinado valor de umbral. El ngulo de
visin, as como la localizacin de la hipottica fuente de luz virtual (a partir de los cuales el
ordenador calcula el sombreado) son cruciales para obtener reconstrucciones ptimas [1].
Figura X.
SSD
La superficie es iluminada para generar efectos sombreados. [2]
12
La SSD muestra poca profundidad ya que no se observan las estructuras dentro o
detrs de la superficie. Por ejemplo, no se visualizan los vasos dentro de una cpsula renal o
los trombos de un vaso [3]. Por lo tanto, es sencillo comprobar cmo al representar
nicamente los datos de la superficie del objeto, estamos desperdiciando una gran cantidad
de datos del volumen que disponemos (aquellos que representan las estructuras internas del
objeto). De hecho, en esta tcnica se utiliza menos del 10% de los datos disponibles.
La ventaja que posee es que presenta una velocidad superior a otras tcnicas de
reconstruccin 3D y en el manejo de la imagen.
Figura XI.
SSD
Fractura del radio distal.
Figura XII.
SSD
Si el umbral est por encima del valor de
tejido blando, la reconstruccin de
superficie muestra muchos artificios 13
3.4.- Proyeccin de mxima intensidad (MIP)
Figura XIII.
MIP
Los voxels superpuestos en un rango de cortes
seleccionados se analizan buscando el voxel de
mayor valor UH. Este voxel es proyectado en una
imagen bidimensional.
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La proyeccin de mxima intensidad es la forma ms simple de adquisicin de
imgenes tridimensionales. Proporciona una diferenciacin excelente de la vasculatura
respecto del tejido circundante [3], pero dado que las estructuras superpuestas no se suman,
uno no puede ver a travs de las mismas y por lo tanto no existe sensacin de profundidad.
Es posible que no se detecten vasos pequeos que pasen oblicuamente a travs de un voxel
a causa de que se hace una media de todo el volumen.
Este procedimiento se emplea principalmente para examinar los vasos sanguneos
realzados por el contraste.
Figura XIV.
En la MIP el calcio impide ver la informacin
que existe tras l.
15
Figura XV. Figura XVI.
MIP de ambos riones. MIP sagital de cerebro
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Figura XVII.
Reconstruccin de volumen VR [2]
El valor del pixel se obtiene considerando los valores de los rayos como la
representacin de una variacin de opacidades. Para comprender el concepto de opacidad
debemos hablar de las llamadas tablas de opacidad. Es uno de los principales conceptos de
las reconstrucciones tridimensionales en Tomografa.
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Figura XVIII. Tablas de opacidad
Figura XIX.
Adicionalmente se puede modificar el tipo de curva utilizado para obtener los tejidos
deseados. Sin duda, la curva ms utilizada ser la ascendente, siendo esta la ms intuitiva
(objetos ms densos son ms opacos). Las curvas inversas son tiles para resaltar
estructuras de baja densidad (ej. va area) y las curvas trapezoidales nos permiten
visualizar selectivamente un tipo de estructura con valores UH muy marcados (ej. metal en
material de osteosntesis).
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Figura XX. Tipo de curvas
Curva ascendente
Curva inversa
Curva trapezoidal
Como consecuencia logramos visualizar diferentes tipos de tejidos en lugar de ver slo
el primero como sucede con la tcnica de Reconstruccin de superficies sombreadas (SSD).
Figura XXI.
Tablas de color
En este ejemplo, el rango de
valores de UH de grasa se le
asigna el color amarillo, el
lquido azul y los tejidos
blandos en rojo.
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Figura XXII.
Reconstruccin volumtrica de
arterias cartidas, con tablas de
opacidad y color seleccionadas
para resaltar las calcificaciones de
la bifurcacin.
Figura XXIII.
.
VR
Reconstruccin de volumen de la aorta
torcica con aneurisma disecante en la
rama descendente
20
En las imgenes podemos apreciar las diferencias existentes entre los diferentes
modos de reconstruccin de imagen 3D.
Figura XXIV.
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Tabla I. Utilizacin de parmetros para las representaciones volumtricas [2].
MPR No No Si
MIP No No Si
SSD Si No Si
VR Si Si Si
Figura XXV.
Filtro kernel de 30 s Filtro kernel de 70 s
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Los estudios seos realizados con tcnicas de reconstruccin multiplanar (MPR)
requieren de filtros elevados 60-70S.
En la representacin tridimensional estos filtros disminuyen el artefacto escalera y
mejoran el aspecto de las imgenes, en especial, las angiogrficas.
1. Preprocesado
2. Procesado
3. Postprocesado
1. Preprocesado
2. Procesado
2. Postprocesado
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La segmentacin es una tcnica mediante la cual se seleccionan voxels contiguos
para aislar una estructura anatmica cuyos voxels poseen similares caractersticas. La
tcnica semiautomtica ms utilizada es aquella denominada crecimiento de regiones.
Consiste en seleccionar un punto representativo de una estructura anatmica (denominado
semilla) y generar una regin que crece hasta los lmites de esa estructura en todas sus
dimensiones.
Figura XXVI.
Segmentacin. Crecimiento de regiones
El punto verde es la semilla. A partir de ese punto
el software selecciona voxels con caractersticas
similares hasta sus bordes, en todas direcciones.
-Anlisis de volmenes.
Figura XXVII.
Trazado de lnea central.
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6.1.-Aplicaciones diagnsticas
Sistema msculo-esqueltico:
Tumores. El uso de imgenes de MPR y 3D, permite interpretar la extensin de los tumores
primarios y las metstasis. Esta informacin se utiliza para tratamiento oncolgico, ya sea
mdico o quirrgico. Se utiliza principalmente para lesiones de cara, columna, hombro y
pelvis.
a) b) c)
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- Codos, muecas y manos: Las aplicaciones principales corresponden a pacientes en los
cuales existe la sospecha clnica de fractura, sin evidencia por Radiografa convencional y
fracturas complejas que requieran mejor detalle anatmico para su posterior tratamiento.
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La evaluacin de la porcin proximal humeral tambin ha mejorado con imgenes
volumtricas con relacin a la Radiografa convencional. Permite categorizar los grados de
rotacin y los fragmentos seos.
Trax
Figura XXX.
Reconstruccin coronal del trax.
Mltiples focos de condensacin.
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Tomografa maxilar con reconstruccin 3D para implantes
Figura XXXI.
Angiografas
Arterias intracraneales
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Senos venosos
Figura XXXIV.
MIP sagital.
91a-arteria cerebral anterior
100-vena de Galeno
101a-seno sagital superior
102a-seno transverso
Figura XXXVI.
Figura XXXV. Angiotomografa de vasos carotdeos. Imagen
MIP sagital. en 3D (representacin de volumen) que
85a- arteria cartida interna izquierda muestra estenosis carotdea bilateral con
85b- arteria cartida externa placas de ateroma calcificadas en la
bifurcacin y a nivel del bulbo carotdeo.
31
Figura XXXVII.
MIP
89-aorta Figura XXXVIII.
106-arteria mesentrica superior VR aneurisma infrarrenal de
113-arterias ilacas la aorta abdominal.
171-saco aneurismtico
174-calcificaciones
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Vasos de la pelvis y de la extremidad inferior: las imgenes 3D ofrecen una visin
panormica excelente desde la bifurcacin artica hasta el tobillo.
Figura XLI.
Imgenes VR.
Visin de la bifurcacin artica hasta el tobillo.
Prtesis vasculares: la angiografa por TC con sus imgenes en 3D puede aplicarse para las
revisiones postoperatorias luego de implantar una endoprtesis o una prtesis vascular.
Figura XLII.
182- prtesis vascular
113-arteria ilaca comn
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Estudios virtuales
Colonoscopia virtual
Figura XLIII.
Reconstruccin 3D de de la zona
de estenosis que permite evaluar
su extensin (flecha).
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Figura XLV
Figura XLIV.
Representacin de superficie (SSD):
Reconstruccin 3D a nivel de la zona de
colonoscopa virtual colonoscopa con plipo (flecha).
estenosis
con plipo (flecha). que muestra un
engrosamiento polipodeo de los
pliegues y el estrechamiento del lumen.
A) B) C)
Figura XLVI.
Imgenes de una Broncoscopia Virtual (BV) normal.
A: Desde el tercio medio de la trquea; se observa que el calibre es normal y los contornos de la pared lisos y
regulares. Hacia distal se visualiza la carina en posicin central. La insercin corresponde a la imagen de
referencia en el plano coronal.
B: A nivel de la carina se observa el origen de ambos bronquios principales simtricos y de calibre normal.
C: Se puede estudiar la va area distal como en este ejemplo en que se visualiza el origen de los bronquios al
lbulo medio y al lbulo inferior derecho.
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7.1.- Conclusiones
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8.1.- Bibliografa
[1]. Hofer, Matthias. 2005. Manual prctico de TC. Introduccin a la TC. 4 edicin.
Panamericana. ISBN-13: 978-84-7903-956-1.
[2]. Kalender, Willi.A. 2000. Computed Tomography. Publicis MCD Werbeagentur Gmbh,
Munich.
ISBN: 3-89578-081-2.
[3]. Bushong, Stewart. C. 2005. Manual de radiologa para tcnicos. 8va edicin. Elsevier.
ISBN: 978-84-8174-864-2.
[4]. Krestin, G.P. Glazer, G. M. 1998. Advances in CT IV. Springer. ISBN: 3-540-64348-6.
www.gehealthcare.com
www.cadime.com.ar/diagimagenes/helicoidal.html
Aplicaciones msculo-esquelticas de la Tomografa computada (MPR, 3D)
www.cirujanosdechile.cl/Revista/PDF%20cirujanos%202004_02/Rev.Cir.2.04.(17).Av.pdf
Tomografa computada Multicorte
www.alar-dxi.org/tacmulti.htm
Generacin de imgenes
www.dsic.upv.es/~jorallo/escrits/ACTA3.pdf
Sntesis de imgenes en imagen mdica
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