Los benefi cios de la tomografía computada (TC) son inmensos y han revolucionado la práctica de la medicina. Desde sus inicios, las aplicaciones de la TC se extendieron a diferentes regiones y áreas del cuerpo, permitiendo grandes avances en el diagnós-tico no invasivo de numerosas enfermedades. En la actualidad, la mayor parte de la radiación aplicada para fi nes diagnósticos surge del uso de la TC (1,2), de la medicina nuclear y de la fl uoroscopía. Más aún, en la última década y con el advenimiento de la TC multislice (TCMS), hubo un incremento sostenido de la utilización de esta modalidad en todo el mundo, con el consecuente aumento en la dosis de radiación en la población (3). Este hecho ha llamado la aten-ción de las autoridades sanitarias, de la comunidad médica en general y, especialmente, de los radiólo-gos, convirtiéndose en un tema de suma importan-cia e interés a nivel mundial.
La preocupación global por las posibles conse-cuencias de las altas dosis de radiación derivó en una tendencia a disminuir la radiación generada por los estudios de TC (4,5). La mayor evidencia exis-tente sobre los riesgos potenciales se basa en pu-blicaciones que describen la relación entre la expo-sición a la radiación ionizante en los supervivientes del bombardeo atómico de Japón y el desarrollo de cáncer y enfermedades cardiovasculares (6,7). Has-ta la actualidad los trabajos publicados no presenHas-tan evidencia estadística concluyente de efecto carcino-génico, y por lo tanto de riesgo conocido, en dosis menores a 100 mSv. Más aún, la carcinogénesis ha sido inferida por cálculos estadísticos y extrapolacio-nes ya que no ha transcurrido tiempo sufi ciente para la aparición de neoplasias en individuos expuestos a la radiación de la TC (8,9). A pesar de los datos deri-vados de los supervivientes de la bomba atómica en Japón y otros eventos que sugieren que la expansión del uso de técnicas de imagen que utilizan radiación ionizante resultaría en una mayor incidencia de cán-cer en la población expuesta, el problema probable-mente se puede minimizar mediante la prevención del uso inadecuado de los métodos diagnósticos y con la optimización de los estudios que se realizan para obtener la mejor calidad de imagen con la me-nor dosis de radiación.
Debido al constante desarrollo tecnológico y a los numerosos trabajos de investigación en TC que des-criben nuevas y prácticas aplicaciones, la cantidad de estudios seguirá aumentando como suele ocurrir
du-rante los muchos años que se requieren para que una nueva técnica alcance su equilibrio. En este proceso la comunidad radiológica cumple un rol importante en el manejo y control de los factores que infl uyen so-bre la dosis de radiación que recibe el paciente. Cada uno de ellos debe ser analizado teniendo en cuenta la edad, género y estado de salud. El conocimiento de los parámetros técnicos y su modifi cación adaptada para cada caso en estudio, permite ajustar la dosis necesaria y evitar una radiación excesiva (10). Ade-más, en los últimos años se han desarrollado nuevas herramientas que logran reducir en forma sustancial la dosis de radiación de la TC, sin disminuir signifi ca-tivamente la calidad diagnóstica del estudio (11).
LA ELECCIÓN DE LOS PARÁMETROS TÉCNICOS La unidad científi ca más utilizada para las medi-ciones de las radiamedi-ciones es el milisievert (mSv). Los diferentes órganos y tejidos tienen una diferen-te sensibilidad a la radiación; por lo tanto, el riesgo radiogénico varía en cada estudio de acuerdo al área explorada y a la técnica empleada. El término dosis efectiva hace referencia a la cuantifi cación de la ra-diación teniendo en cuenta las sensibilidades relati-vas de los diferentes tejidos expuestos.
El empleo de parámetros técnicos de adquisición adecuados entre los que debemos destacar la co-limación, el pitch, el voltaje y la corriente del tubo de rayos X, tiene un efecto directo sobre la dosis de radiación que recibe cada paciente. A continuación, se detallará el manejo de estas variables, que de-terminan las diferentes estrategias para disminuir al mínimo posible la radiación, sin provocar un detri-mento en la calidad de las imágenes.
La dosis efectiva depende en primer término de la cantidad de radiación usada durante el examen, relacionándose en forma directa con el nivel de mAs (miliamper segundo) efectivo. Este último está de-terminado por la corriente del tubo (en mA), el tiem-po de rotación del tubo (en segundos) y el pitch. Con el adecuado manejo de estos parámetros se puede evitar una exposición excesiva a la radiación. La for-ma más fácil de reducir la dosis es disminuyendo la corriente del tubo, con un tiempo de rotación bajo, y un pitch estable cercano a 1. Esto se determina teniendo en cuenta la edad, el género, la contextura física y la región a examinar de cada paciente, entre otros factores (12,13).
2 La radiación en estudios de TCMS
Otro elemento que infl uye en forma directa sobre la dosis efectiva es el voltaje del tubo (Figura 1). En la mayoría de los estudios se utilizan 120 kilo-voltios (kV), aunque un voltaje mayor (140 kV) o menor (80 o 100 kV) puede ser útil en situaciones específi cas. Sin embargo, la elección del voltaje del tubo tiene un gran impacto en la dosis efectiva: en comparación con el uso estándar de 120 kV, cuando se utilizan 140 kV (por ejemplo, en pacientes obe-sos) existe un incremento en la dosis efectiva por un factor de 1,3 a 1,6. Asimismo, cuando se opta por utilizar 100 kV (por ejemplo, en pacientes delgados) se logra una reducción por un factor 1,5 a 1,7; y cuando se usan 80 kV (por ejemplo, en pacientes pediátricos) la reducción alcanza un factor de 3 a 4.
EFECTO DE LA RADIACIÓN EN LA CALIDAD DEL ESTUDIO
La calidad de los estudios de TC está determinada por el ruido, el contraste y la nitidez de las imágenes. El ruido depende directamente de la cantidad de ra-diación, la cual a su vez, de acuerdo al mAs efectivo y voltaje utilizados determina el número de fotones ge-nerados. Así una reducción del nivel de mAs efectivo por un factor de 4, duplica el ruido de las imágenes. De la misma manera, cuando se reduce el voltaje del tubo y se genera una menor cantidad de fotones que penetran los tejidos con menos poder debido a su energía disminuida, el ruido se incrementa. Sin em-bargo, el efecto negativo de una imagen ruidosa es contrarrestado por un aumento en el contraste de la
imagen. Por tal motivo, para una misma dosis de ra-diación, la disminución de la potencia del tubo brinda la mejor relación contraste-ruido.
La búsqueda de una adecuada relación contraste-ruido tiene como objetivo primario lograr una buena nitidez de las imágenes para una óptima visualiza-ción en las reconstrucciones 2D y 3D (Figura 2). Pero además, para obtener imágenes de alta calidad, la resolución espacial debe ser isotrópica, esto signifi ca que no existe decremento de la calidad de imagen al cambiar el plano de visualización de la misma. Con los equipos de TCMS se pueden obtener colima-ciones de cortes muy fi nos, incluso submilimétricos, permitiendo aumentar la resolución espacial. Pero a medida que el espesor de corte es menor, el ruido de la imagen aumenta. Este efecto se minimiza en parte por la combinación de los cortes al momento de realizar la reconstrucción de las imágenes, dismi-nuyendo el ruido y aumentando la nitidez.
La International Commission on Radiological Pro-tection (ICRP), mediante el principio ALARA (de la sigla en inglés, “tan bajo como sea razonablemente posible”), recomienda establecer adecuados pun-tos de corte y modifi car los protocolos de adquisi-ción para optimizar al máximo la dosis de radiaadquisi-ción, manteniendo al mismo tiempo una calidad de ima-gen aceptable en todos los estudios de TC (4). En la Tabla 1 se muestra una comparación de la dosis de radiación utilizada en diferentes estudios radiográfi -cos y tomográfi -cos.
Figura 1: El voltaje del tubo es un factor determinante en la dosis de radiación y en la calidad de la imagen. A. Imagen
axial de HSG Virtual con TCMS con 80 100 mA. B. Imagen axial con 100 100 mA. C. Imagen axial con 120 kV-100 mA. Se puede apreciar que con la disminución del voltaje del tubo se incrementa el ruido, pero la visualización de la patología endoluminal es aún posible con kilovoltaje bajo. Sin embargo, recién con la aplicación de la reconstrucción iterativa se logra una disminución del ruido y mejora en la calidad de la imagen permitiendo la utilización de técnicas con bajo voltaje de tubo.
Figura 2: Efecto de los parámetros técnicos en la calidad de las imágenes 3D. Navegación endoscópica virtual a nivel
del colon descendente con cuatro diferentes combinaciones de la voltaje y corriente del tubo en estudios de CV: A. 120 kV - 25 mA; B. 120 kV - 50 mA; C. 120 kV - 75 mA; y D. 80 kV - 100 mA. Si bien la calidad de la imagen se modifi ca, la visibilidad de la lesión polipoidea de 5 mm (fl echas) se conserva con las diferentes técnicas utilizadas.
Tabla 1: Dosis de radiación en estudios radiológicos y tomográfi cos.
Procedimiento Radiación efectiva Riesgo adicional de por vida de
cáncer fatal debido al examen
Radiografía (rayos X) - Tórax 0,1 mSv Mínimo
Radiografía (rayos X) - Columna 1,5 mSv Muy bajo
Colon por enema (rayos X) 8 mSv Bajo
Urograma excretor (rayos X) 3 mSv Bajo
Histerosalpingografía (rayos X) 5 mSv Bajo
Mamografía (rayos X) 0,4 mSv Muy bajo
TC - Abdomen y Pelvis 15 mSv Bajo
TC – Colonoscopía Virtual 10 mSv Bajo
TC – Histerosalpingografía Virtual 0,3 mSv Muy bajo
4 La radiación en estudios de TCMS
Figura 3: Efecto penumbra: en los equipos helicoidales de una fi la de detectores el haz de rayos X coincide con la
cober-tura de los detectores. En los equipos con múltiples fi las de detectores, ciertos fotones caen por fuera de los detectores (efecto penumbra); pero a medida que aumenta el número de fi la de detectores, se incrementa la cobertura longitudinal y se limitan las instancias donde la penumbra cae por fuera de los detectores.
NUEVAS TÉCNICAS Y ESTRATEGIAS PARA OPTIMIZAR LA DOSIS DE RADIACIÓN
Mejoras en el diseño de los equipos
Con la constante evolución tecnológica de la TC, se han desarrollado diferentes aplicaciones para mi-nimizar la exposición a la radiación en cada examen. Cuando se incorporaron los equipos multidetecto-res, la dosis efectiva fue mayor en comparación con los equipos de una sola fi la de detectores, debido al efecto penumbra. Esto se genera por el diseño geométrico inefi ciente del tubo que genera un haz de rayos X con una cierta cantidad de fotones que caen por fuera de las fi las de detectores activas, aplicándose especialmente para los equipos de 4 fi -las de detectores. Los posteriores diseños de 16, 64 y 256 fi las de detectores han minimizado el efecto penumbra, con la consiguiente disminución de la ra-diación (Figura 3). Esta mejora se ha logrado con algoritmos que permiten un seguimiento del punto focal durante la emisión del haz de protones. Ade-más, al incrementar la cobertura longitudinal con un mayor número de fi las de detectores, se limitan a pocas las instancias donde la penumbra cae por fue-ra de los detectores activos.
Otra fuente de inefi ciencia de la radiación en los equipos helicoidales, incluidos los multidetectores, es la necesidad de escanear el tejido del cuerpo
ad-yacente a los límites superior e inferior del volumen en estudio, requerida para las reconstrucciones de los primeros y últimos cortes. Este efecto de sobre-escaneo en el eje longitudinal z se incrementa a me-dida que se amplía la cobertura total, es decir, con la cantidad de fi las de detectores. Los recientemen-te incorporados equipos de 256 fi las de derecientemen-tectores, producirían un aumento en la dosis de radiación por el efecto de sobre-escaneo, cuando se los utiliza con el modo helicoidal (14). Por tal motivo, de acuerdo al área y tipo de estudio a llevar a cabo, estos equi-pos se deben operar, para el estudio de regiones pe-queñas, en el modo axial que alcanza una cobertura cercana a los 10 cm en un solo disparo del tubo.
Modulación del tubo
Muchos investigadores han demostrado la relación que existe entre la contextura física del paciente y el ruido, y por consiguiente, de la calidad de la imagen. Como hemos referido anteriormente, la estrategia más simple para evitar dosis de radiación excesiva o insufi ciente es personalizar los protocolos de estu-dios y adaptarlos para cada paciente en particular. A su vez, y para lograr una mejor optimización de la radiación, los fabricantes de equipos han desarro-llado herramientas automáticas que permiten ajus-tar la dosis de radiación en cada paciente, teniendo en cuenta principalmente la contextura física. Estas herramientas reciben el nombre de modulación del
tubo y consisten en dos estrategias. En una de ellas el equipo calcula el espesor del cuerpo durante el escanograma inicial, y a partir de esa medición se estima en forma automática la corriente del tubo adecuada para el estudio del paciente (15). De esta manera se logran ajustes más exactos y una reduc-ción promedio de la radiareduc-ción total cercana al 25%. La segunda forma de modulación tiene en cuenta las variaciones del espesor del cuerpo en el eje longitu-dinal z del paciente y las resistencias al haz de rayos X ofrecida por los tejidos de las diferentes áreas en estudio (16). Esta modulación se realiza en tiempo real y en forma simultánea durante la rotación del tubo; así, la corriente del tubo disminuye en áreas delgadas y relativamente “transparentes” a los ra-yos X, y aumenta en áreas de gran espesor y don-de existen tejidos con alta resistencia a los fotones, como por ejemplo en la pelvis.
Las dos técnicas de modulación en forma conjunta logran ajustar con exactitud y reducir
sinérgicamen-te un 40% la dosis de radiación aplicada a cada pa-ciente (Figura 4).
Reconstrucción iterativa
Independientemente de la estrategia que se utilice para disminuir la dosis de radiación, su efecto ne-gativo se manifi esta por un aumento del ruido de la imagen. Una forma novedosa de minimizar la ima-gen ruidosa consiste en una técnica de reproceso de los datos crudos, aplicando un algoritmo de sua-vización de los datos crudos denominada iterativa que disminuye substancialmente el ruido y mejora la calidad de las imágenes, con el costo de reducir levemente su nitidez (17) (Figura 5). En la actuali-dad, con esta técnica se pueden realizar protocolos de estudios de TC con baja dosis de radiación sin disminuir signifi cativamente la calidad del examen, y logrando en algunos casos hasta un 80% de re-ducción de la radiación (Figura 6).
Figura 4: Modulación del tubo. En el gráfi co se muestran tres curvas: la línea amarilla representa un estudio sin modulación
e indica que la dosis empleada no se modifi ca durante el estudio. La línea roja corresponde a la modulación que es calculada en forma automática por el equipo durante el escanograma determinando una dosis adecuada para la región en estudio. La línea azul representa la modulación del tubo que se realiza en tiempo real corte por corte en el eje z longitudinal.
6 La radiación en estudios de TCMS
Figura 6: Imagen coronal de abdomen con ventana de partes blandas de TCMS. A. Realizado con 100 kV y 120 mAs con
la reconstrucción de datos habitual (FBP: Filtered BackProjection). B. Utilizando la misma técnica, con reconstrucción de datos iterativa. C. Realizado con 100 kV y 240 mA. Observamos una similar calidad diagnóstica de las imágenes en B y C, con una reducción del 50% de la dosis de radiación en B.
Figura 5: Paciente masculino de 29 años de edad, con obesidad mórbida (Peso 174 kg, IMC: 51) que se realiza Angio TCMS
de arterias coronarias como preoperatorio para una cirugía bariátrica. Imágenes 3D muestran: A. Con fi ltro de reconstruc-ción habitual (FBP), resultando en imagen con mucho ruido y pobre defi nireconstruc-ción vascular. B, C y D. Diferentes fi ltros de re-construcción iterativa donde se observa una mejora signifi cativa en la calidad de la imagen con mejor defi nición vascular.
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La necesidad de reducir la dosis de radiación en los estudios de TC se debe a los posibles efectos nocivos de los rayos X sobre el cuerpo humano. Si bien exis-ten todavía controversias sobre la magnitud del riesgo asociado a la radiación, la necesidad de disminuir la dosis de radiación es considerada prioritaria, especial-mente cuando es utilizada en estudios de screening.
A la hora de tomar la decisión de realizar un es-tudio de TC se debe estimar el balance benefi
cio-riesgo para el paciente. Para la gran mayoría de los exámenes, la relación a favor de la realización de la TC es 100:1 o aún mayor. Una disminución de la do-sis de radiación también es importante para la acep-tación del estudio por parte de la paciente, con el fi n de reducir el temor a la exposición a la radiación.
Con las nuevas técnicas y herramientas que ade-cuan la dosis de radiación en cada estudio y a cada paciente se logra una optimización de la dosis efec-tiva sin afectar en forma signifi caefec-tiva la calidad de las imágenes.
