LA ERA DIGITAL

Hace tan solo unas décadas que han llegado a cambiar sustancialmente nuestra forma de vida uno de ellos es sin duda, el ordenador. Desde el primero hasta los que hoy conocemos han transcurrido un largo camino de investigación y convergencia entre  Fabricantes para conseguir que los equipos digitales estén al alcance el mayor número posible de usuario su evolución ha hecho posible que hoy podamos disfrutar de cajeros automáticos, videoconsolas, de  bases de datos accesibles en un instante y de hasta satélites dirigidos desde la tierra. En medicina participan en múltiples actividades y una de ellas es el diagnostico por la imagen. Todas las técnicas digitales serian imposibles sin la participación de equipos informáticos.

EQUIPOS INFORMÁTICOS

Un ordenador es una maquina electrónica que recibe datos los procesa según las instrucciones de un programa determinado  y genera resultados a partir de estos. Es un dispositivo digital, por lo que toda la información que recibe y que genera tiene también formato digital el conjunto de componentes físicos que conforman el ordenador se conoce hardware, mientras que el conjunto de instrucciones que le indican como procesar la información se conoce como software.

HARDWARE

Todos los ordenadores constan de un procesador o unidad e proceso, un sistema de almacenamiento de información primario (memoria) y sistema de almacenamiento secundario (discos, cd, unidades zip etc.). En el caso de ordenadores dedicados a trabajar en un dominio concreto, como los dedicados a la medicina nuclear, existe una conexión entre la gammacamara  y el ordenador y un sistema de visualización por medio de periférico específico que hace la interfaz.

Unidad central de procesos (procesador)

La unidad central de procesos es también denominada procesador o cpu, es elk dispositivo que controla y se considera corazón del equipo. Sus integrantes fundamentalmente son:

Ø  Unidad de control

Ø  Unidad aritmética de lógica

Ø  Registro de procesador

Ø  Memoria cache

UNIDAD DE ALMACENAMIENTO PRIMARIO: LA MEMORIA

Las instrucciones contenidas en los programas así como los datos que le ordenador requiere para realizar su trabajo, se almacenan temporalmente en la memoria principal o memoria RAM.

DISCOS

Existen varios tipos de discos que se utilizan para almacenar información en forma de ficheros. Son tecnologías, capacidad y velocidad de accesos muy diversos, aunque todos requieren un manejo similar  al ordenador todos ellos disponen de elementos mecánicos motores para mover el disco y para desplazar el cabezal de lectura/ escritura.

Los tipos de discos son:

Ø  DISCOS MAGNETICOS

Ø  DISCOS MAGNETO- OPTICO

Ø  CD-ROM

OTROS DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO

Se puede utilizar como sistema de almacenamiento secundarios son los dat, las unidades zip y las unidades jazz.

Ø  LAS UNIDADES DAT: se utilizan a menudo por su gran capacidad de almacenamiento.

Ø  LAS UNIDADES ZIP: juntos con sus sucesoras las unidades jazz son dispositivos que tuvieron un gran auge durante la década de 1990 debido a la gran capacidad que podían alcanzar.

BUSES DEL ORDENADOR

Los diferentes componentes del ordenador están conectados entre si por unos o mas buses.la calidad de buses se mide por el numero de bits que pueden circular por ellos al mismo tiempo y por la velocidad con la que estos lo hacen.existen 3 tipos de buses básicos que forman el denominado bus del sistema:

Ø  BUS DE DIRECCIONES

Ø  BUS DE DATO

Ø  BUS DE CONTROL

PERIFERICOS

Es la parte fsica de un computador,son los elementos tangibles y se conocen con el nombre de perifericos. Se denominan perifericos a las unidades o dispositivos a traves de los cuales el ordenador se comunica con el mundo exterior existen 2 tipos de perifericos:

PERIFERICOS REMOTOS:Son los perifericos que se comunican a traves de una red de comunicaciones.

PERIFERICOS LOCALES: Son los perifericos que se conectan directamente al computador 

Ø  PROCESADOR

Ø  TARJETA PRINCIPAL.

Ø  MEMORIA CENTRAL

Ø  PUERTOS ( PUERTO PARALELO, PUERTO SERIE, PUERTO USB,PUERTO P2)

Ø  RANURAS

Ø  TARJETA DE EXPANSION.

Ø  TECLADO

Ø  RATON ( MECANICOS, OPTOMECANICO, OPTICO)

Ø  ESCANER

Ø  MICROFONO

Ø  MONITOR

Ø  IMPRESORA

Ø  MODEM

Ø  MEMORIA AUXILIAR O MASIVA

Ø  DISCOS MAGNETICOS

Ø  MEMORIA USB

Ø  DISCO OPTICO

Ø  UNIDAD DE DVD

INTERFAZ DE LA GAMMACAMARA

La información de salida de una gammacamara tiene formas de señales x,y,z señales analógicas en las x e y indican las coordenadas el punto donde se ha producido un evento en el detector, y z, la energía de la señal. Cuando estas señales analógicas son digitalizadas, el campo de la visión de la gammacamara  es dividido en un mosaico de líneas y columna cuyo elemento de volumen se individual se denomina voxel debido a que la información que recoge la gammacamara es analogiaza que mide la cantidad de energía de la señal luminosa en cada punto y a que el ordenador solo puede manejar datos digitales (datos representables por cero y uno). 

SOFTWARE

Para que los dispositivos conectados a un ordenador  realicen la misión para los que han sido diseñados, es necesario instalar el software específico que lo haga funcionar. El software es esencialmente un conjunto de instrucciones que ejecuta el ordenador, la parte lógica de este, cualquier instrucción que deseamos indicar al ordenador debe introducirse el lenguaje binario para que la CPU pueda entender lo que el usuario desea.

SISTEMA OPERATIVO

Es un componente imprescindible en un ordenador. Sin el no se podría prácticamente ninguna operación, ni poner en marcha ningún programa. Esto es así porque entre sus funciones esta de iniciar y controlar cualquier otro software  que se quiera utilizar.

 SOFTWARE DE PROGRAMAS DE APLICACIONES

Contiene los programas desarrollados para realizar tareas concretas. En medicina nuclear se ha diseñado diferentes programas  que varían en función del fabricante  y el tipo de aplicación diferenciándose software de adquisición y software de análisis de imagen. Los de adquisición de imágenes permiten definir las características de los protocolos de obtención de los resultados clínicos. Los de análisis permiten el procesado de la imagen, la reconstrucción y aplicación de diferentes filtros que mejoran el resultado final, la selección de regiones de interés (ROI) y la valoración de la evolución temporal  de la actividad aquí contenida generando así las llamadas curvas actividad/tiempo la elaboración de imágenes funcionales como las que desarrolla la cardiología nuclear.

IMAGEN DIGITAL

De la misma manera que le BIT es el átomo de la información, el  píxel  es la molécula de la imagen. Un píxel es el elemento más pequeño de la imagen digitalizada y representa en la imagen la unidad de volumen elemental o voxel. Muchos pixeles reunidos que configuran la matriz de la imagen final, del mismo modo que un mosaico lo forman varias teselas según la forma  y el número del píxel en una matriz:

Ø  POR LA FORMA DEL PÍXEL: de pixeles cuadrado o rectangulares.

Ø  POR EL NUMERO DE PIXELES: en medicina nuclear las matrices mas habituales son 64 x 64, 128 x 128, 256 x 256, 512 x 512.

IMAGEN ANALOGICA EN LA IMAGEN 

DIGITAL

 

En medicina se utilizan imágenes analógicas  digitales. Una cámara fotográfica tradicional obtiene imágenes analógicas y básicamente imita el ojo humano. Estas imágenes contienen cambios continuos en color y sombras, y son muy ricas en detalles. Así, si aumentáramos unas imágenes de estas características a gran tamaño podríamos seguir viendo una continuidad casi perfecta en la imagen y distinguir al mismo tiempo pequeños detalles que antes no era percibido a simple vista. Una imagen digital es una imagen definida en una cuadricula de valores discretos que se caracteriza por ser una colección bidimensional de valores de intensidad de luz (o niveles gris como habitualmente se denomina) y se trata como una matriz o función en dos dimensiones de tamaño finito y prederminado.

FORMATO DE ARCHIVO DE IMÁGENES

Los tipos de formato de imágenes digitales y características más interesantes son:

Ø  PORTABILIDAD: que el formato utilizado por el mayor numero de programas y filtros.

Ø  TAMAÑO: que el tamaño de las imágenes que se van a guardar sea el menor posible, para ellos los parámetros que se debe tener en cuenta son: la utilización o no de colores, el número de niveles de gris o de colores necesarios y la resolución de la imagen.

Ø  COMPRENSIÓN: algunos formatos de imagen permiten comprimirla llegando a reducir considerablemente su tamaño aunque a veces lo hacen a expensas de eliminar ciertos tipos de información.

Ø  DIMENSIONES: aunque la mayoría de los formatos están pensados para imágenes en dos dimensiones también existen algunos que permiten guardar imágenes en 3 dimensiones.

Ø  ENCRIPTACIÓN: algunos formatos de imágenes permiten encriptar sus datos para que, en caso de ser interceptados, estos no pueden ser visualizados por terceras personas.

Los formatos de imágenes se clasifican en diferentes tipos:

Ø  RASTER: este tipo de formato contiene imagen que guarda la información de los pixeles. Son los formatos de imágenes mas utilizados en medicina nuclear.

Ø  VECTOR: son formatos que contienen la información en forma de ecuaciones matemáticas y se utilizan básicamente en diseños asistidos por ordenador.

Ø  METAFILE: estos formatos pueden guardar indistintamente datos raster o vectoriales.

LOS FORMATOS DE IMÁGENES MÉDICAS

Los formatos de imágenes médicas que se utilizan en medicinan sido específicamente diseñados para este fin junto con la imagen de interés medico en el mismo fichero se incluyen otros datos:

Ø  Datos de la imagen

Ø  Información personal del paciente y datos demográficos

Ø  Información técnica sobre la adquisición de la imagen.

Formatos de imágenes médicas se pueden agrupar en tres grupos:

Ø  Formato invariable

Ø  Formato en bloque

Ø  Formato basado en tags

IMÁGENES EN COLOR

Los equipos informáticos representan habitualmente una imagen en color a través de la mezcla de tres colores: rojo, verde y azul. Cada píxel en la pantalla esta compuesto por muchos puntos separados con los tres colores básicos, pero nuestro cerebro solo percibe un único color dando la impresión de ver todo el espectro de colores.

En medicina nuclear habitualmente se muestran las imágenes en escala de grises, pero en ocasiones se prefiere una escala de colores. Estas escalas se utilizan para resaltar  detalles de la imagen que en formato de grises son diferentes, pero tienen valores demasiados similares para poder distinguirlos a simple vista.

PROCESADOS Y TRATAMIENTOS DE LA IMÁGENES DIGITALES

El procesado digital se define como el tratamiento de imágenes digitales por medio de un ordenador. El proceso incluye los siguientes pasos desarrollados secuencialmente unos tras otros:

Ø  Adquisición de la imagen

Ø  Digitalización, cuantificación y comprensión

Ø  Mejora y restauración de la imagen

Ø  Segmentación de la imagen

Ø  Selección de las características

Ø  Representación de la imagen interpretación de la imagen.

DETECCION Y MEDIDA DE LA RADIACIÓN

Se basa en los efectos que directa o indirectamente genera al atravesar  la materia. No percibimos la radiación pero si sus efectos y a través de estos podemos detectarlas y medirla.

Los detectores más utilizados se basan en los siguientes efectos:

1)      provocar la ionizacion de un gas (detectores de ionizacion gaseosa) o de un sólido que pasan a ser conductores eléctricos.

2)      Manifestar la fluorescencia de algunas sustancias.

3)      Provoca el velado de las películas radiográficas.

DETECTORES DE IONIZACION GASEOSA

En este proceso se han diseñado equipos que detectan la ionizacion que la radiación genera al atravesar un gas. Esto equipos constan de un recipiente metálico, herméticamente cerrado, con un alambre central y un gas en su interior. El alambre hace dos veces de ánodo y cilindro, de cátodo y entre ambos electrodos se aplica una gran diferencia de potencial. Al se expuesto generando una corriente eléctrica iónica proporcional  a la intensidad de la radiación.

DETECTORES DE SEMICONDUCTORES

Estos detectores se basan también en los efectos ionizantes de la radiación y pero en lugar de un gas utilizan un medio sólido (cristales de germenio intrínseco o combinado con litio.

DETECTORES DE CENTELLO

El material fluorescente que se utiliza en medicina nuclear es un cristal de yoduro de sodio activado con talio y recibe la expresiva denominación de cristal de centello. El yoduro sodico permite el efecto fotoeléctrico en el cristal y pone fin al foton incidente su energía permite la fluorescencia del talio.

Los detectores de centello aportan varias ventajas que justifican su elección en medicina nuclear. En primer lugar, son mas eficientes en la detección de la radiación x y y. la eficiencia de un detector es la relación entre el numero de emisiones radiactiva que detecta y al numero que realmente se expuso.

ACTIVIMETRO O CALIBRADOR DE DOSIS

Es un instrumento básico en cualquier servicio de medicina nuclear. Permite conocer la actividad de un trazador contenido en un vial y de este modo calcular la dosis que se desea administrar al paciente. En esencia, un activimetro  no es mas que una cámara de ionizacion en forma de pozo en su interior se introduce el material radioactivo con el fin de medir su actividad.

GAMMACAMARA O CAMARA DE ANGER

El equipo permite captar la distribución corporal del trazador lo hace detectando la radiación y que emite, y por eso se denomina gammacamara. También recibe el nombre de ANGER en honor a su diseñador, HAL OSCAR ANGER.

Componentes de la gammacamara  consta de una o varias cabezas detectoras integradas, a su vez por distintos elementos: el cristal de centello, fotocatodo, fotomultiplicadores, amplificadores  y analizadores de pulso eléctrico. Circuito de posicionamiento  y un equipo informático que procesa la información para.

CRISTAL DE CENTELLO: formado por yoduro de sodico  activado con talio, absorbe los fotones y procedentes  del radionúclidos  y genera el destello luminoso (fotones de luz visible y ultravioleta UV) al que debe su nombre.

FOTOCATODO Y TUBOS FOTOMULTIPLICADORES (TFM): Los fotones luminosos alcanzan a través de un acoplamiento óptico el fotocatodo, situado inmediatamente detrás del cristal.

CIRCUITO DE POSICIONAMIENTO: recoge las señales de los TFM y permite calcular  las coordenadas de la posición de cada foton en un eje cartesiano x-y-

EQUIPOS ELECTRONICOS DE TRATAMIENTO DE LA SEÑAL Y CREACIÓN DE LA IMAGEN: las señales electrónicas iniciales deben ser amplificadas con el objetivo de conseguir una amplitud idónea para ser analizada. La función del analizador del pulso eléctrico es establecer un filtro o ventana de detección que solo permita el acceso  a la formación de la imagen aquellas señales que correspondan que correspondan a aquellos fotones. 

ESTATICO MECANICO DE POSICIÓN: El sistema mecánico que soporta el detector se denomina gantry. Permite su colocación adecuada, incluido el movimiento de rotación del detector en los estudios tomografitos. Es una pieza básica de la gammagrama teniendo en cuenta que el detector tiene un peso aproximado de 1.000kgy el cristal que contiene es muy delicado.

CAMILLA O MESA DE EXPLORACIÓN: durante la exploración el paciente reposa en la camilla que esta confeccionada con materiales que apenas atenúan la radiación y esto permite la adquisición de proyección desde cualquier ángulo. Su reducida anchura permite un radio de giro de gammacamara igualmente pequeño disminuyendo la perdida de resolución que ocasiona la distancia entre el paciente y el receptor.

FILTROS A LA RADIACIÓN DE COMPTON: La radiación de Compton es el gran enemigo de la calidad de la imagen. Daña la resolución espacial es decir, la capacidad del sistema para definir espacialmente una estructura y distinguir dos sucesos que producen a corta distancias uno de los otros como entidades independientes. La mayor parte de la radiación y emitida por el trazador atraviesa los tejidos sin sufrir interacción alguna alcanza ortogonalmente el cristal de centello.

VENTANAS DE DETECCIÓN: El equipo de la gammagrafia incorpora un analizador de pulsos eléctricos que establece una ventanas de energía de modo que solo los valores comprendidos en esta ventanas son considerados validos y entran a formar parte de la imagen final, desechando aquellos fotones que no proceden de la fuente radiactiva, sino de interacciones Compton con la materia. La ventana se centra en el fotopico. La amplitud de la ventana es un equilibrio entre la sensibilidad de detección y resolución espacial. Ventanas anchas que incorporan mayor número de fotones por unidad de tiempo y por lo tanto permiten reducir el tiempo necesario para adquirir la imagen.

COLIMADORES EN MEDICINA NUCLEAR: colimar un haz es limitar el ángulo que recibe la radiaron desde la fuente para obtener  un haz sensiblemente paralelo. El colimador es un disco de plomo con múltiples perforaciones. Los tabiques entre las perforaciones se denominan septos. Colocados  justo delante del cristal  de centello absorbe la radiación dispersa, que es retenida por sus septos, permitiendo que la emisión mas ortogonal alcance el cristal a través de sus perforaciones.

EXISTEN VARIOS TIPOS DE COLIMADORES:

SEGÚN LA ENERGÍA DE FOTONES DE LOS FOTONES FILTRADOS: los colimadores pueden ser de alta energía (filtran fotones de mas de 300 kev), media energía (filtran fotones de entre 200 y 300 kev) y de baja energía (únicamente filtrante fotones menos de 200 kev).

SEGUN SU SENSIBILIDAD Y RESOLUCION: Ambos factores, sensibilidad y resolución, guardan una relación de proporcionalidad inversa. Cuando más extensa es la superficie del cristal expuesta a la radiación, mayor es el número de fotones detectados por unidad de tiempo (sensibilidad o eficiencia del contaje).

Ø  LOS COLIMADORES DE ALTA SENSIBILIDAD / BAJA RESOLUCIÓN: permiten una rápida adquisición de imagen sacrificando su calidad. Pueden estar indicados en estudios dinámicos, en lo que la fuente radiactiva esta en movimiento y en pacientes que no pueden mantenerse quietos.

Ø  LOS COLIMADORES DE ALTA RESOLUCIÓN/ BAJA SENSIBILIDAD: determinan exploraciones que ocupan más tiempos, pero la imagen final es de mejor calidad. En estudios estáticos, en los que la distribución del radiofarmaco apenas se modifica en el tiempo.

Ø  LOS COLIMADORES DE SENSIBILIDAD Y RESOLUCION MEDIOS: son los más utilizados en la práctica.

SEGÚN LA DISPOSICIÓN DE SUS ORIFICIOS: los colimadores por sus diseños pueden ser de perforaciones paralelas, perforaciones divergentes, convergentes y pinhole.

Ø  EL COLIMADOR DE ORIFICIOS PARALELOS: presentan múltiples perforaciones con estas disposiciones. Todos los agujeros deben tener un centro de rotación (cor) común.

Ø  EL COLIMADOR DIVERGENTE: Esta perforado por orificios que divergen hacia fuera. Aumenta el campo de visión, tanto más cuanto más lejos este el objeto del colimador.

Ø  COLIMADOR CONVERGENTE: esta perforado por orificios que convergen hacia fuera reduce el (fov) tanto mas cuento lejos este el objeto del colimador.

Ø  COLIMADOR PINHOLE: (estenopeico) tiene forma de cono truncado con el diámetro mayor o base apoyada junto al cristal. A diferencia de los anteriores, tiene por tanto un único orificio que proporciona una imagen invertida.

Los colimadores más utilizados se resumen a uno pocos:

Ø  COLIMADOR DE TODO PROPÓSITO O LEAP: colimador de todo orificio paralelos, filtros de baja energía y resolución/ sensibilidad medias. Es el más utilizados, validos para la mayoría de los estudios planares y tomografico.

Ø  COLIMADOR DE MEDIA ENERGIA O MEAP: similar al anterior con septos de mayor grosor capaces de filtrar radiaciones de hasta 300 kev.

Ø  COLIMADOR DE ALTA RESOLUCION O LEHR: son de orificios paralelos, filtros de baja energía y alta resolución, adecuados para aquellas situaciones en que es precisa aumentar la resolución.

Ø  COLIMADOR DE ALTA O ULTRA- ALTA SENSIBILIDAD O LEHS: Colimador de agujeros paralelos, filtros de baja energía y alta sensibilidad, adecuados para aquellas situaciones en las que la capacidad de detectar muchas cuentas en poco tiempo.

Ø  COLIMADOR CONICO O PINHOLE: sus indicaciones se limitan a órganos pequeños  y superficiales (tiroides, parotidas, vertebras, cabeza, fémur, etc.) es un colimador con alta resolución y por tanta sensibilidad.

Ø  OTROS COLIMADORES: existen otros colimadores para usos muy específicos como el colimador fan beam colimador convergentes en un plano perpendicular al eje transversal que forma un haz de abanico y el colimador slanthole de agujeros paralelos pero inclinados en un ángulo de 30 grados.

TIPOS DE GAMMACAMARAS

GAMMACAMARAS SIMPLES: esta formado por una cámara anger colocada sobre un estativo que únicamente permite movimiento de traslación vertical y de giro a derecha e izquierda permite realizar estudios planares, bidimensionales, localizados.

GAMMACAMARA DE CUERPO ENTERO: se realiza porque la gammacamara va montada sobre un sistema que permite un movimiento de traslación horizontal de los dos cabezales o de la camilla de exploración.

CAMARAS TOMOGRAFICAS: los estudios planares representan una imagen bidimensional de una realidad tridimensional cada pixel de la imagen contiene la suma de la actividad total de la profundidad, es decir el eje z en las clásicas coordenadas cartesianas x/y/z que representan los tres ejes del espacio.