Este artículo es la continuación natural del de hace unas semanas en el que hablamos acerca de la Tomografía por Emisión de Positrones (TEP). Muchos de vosotros mostrásteis interés en que la cosa no se quedara ahí, sino que hubiera una pequeña “trilogía” sobre TEP, TAC y RM.
TAC de una cabeza humana. ¡No te pierdas las orejas! Publicado bajo Creative Commons Sharealike 2.0.
De manera que en el artículo de hoy hablaremos acerca de la Tomografía Axial Computarizada (TAC): en qué fenómenos físicos se fundamenta, cómo funciona, para qué sirve y qué peligros tiene.
Dicho mal y pronto, una TAC es la imagen de un corte o sección (tomos en griego) de un objeto (como por ejemplo tu cuerpo) construida por un ordenador (computarizada) a partir de una serie de imágenes de rayos X de esa sección del objeto tomadas por un emisor y un detector de rayos X que giran alrededor del objeto sobre un eje (axial). El resultado lo puedes ver en la imagen de arriba de una cabeza humana.
Un aparato de TAC (que seguro que has visto alguna vez en un hospital, en la realidad o en la TV o el cine) consta básicamente de un anillo (como un donut) en el que se introduce al paciente, un emisor y un receptor de rayos X tras las paredes del anillo que pueden girar alrededor de él, y un ordenador que analiza los datos obtenidos por el detector. No hay que confundirlo con los escáners por Resonancia Magnética, que son los que tienen forma de largo tubo y a veces causan problemas a los claustrofóbicos. Eso no es un problema en una TAC:
Escáner TAC de 64 capas “Brilliance”, de Philips.
Para emitir los rayos X se utiliza un pequeño acelerador de partículas: se aceleran electrones y se hacen impactar contra un objetivo de metal. Cuando los electrones chocan contra el metal y frenan bruscamente, la energía cinética que tenían se emite en forma de radiación electromagnética (fotones). Puesto que los electrones se movían muy rápido, esos fotones tienen una energía, y por lo tanto una frecuencia, muy grandes, y una longitud de onda muy corta (de unos 10-10 metros): son rayos X. Dependiendo de la velocidad que tuvieran los electrones y el metal utilizado (unos, como el tungsteno, los frenan más rápido que otros como el molibdeno) se puede regular la frecuencia de la radiación.
A la salida del cañón de rayos X, que emite un cono de radiación, se coloca una pantalla de plomo (el plomo es un excelente apantallador de rayos X) con una rendija muy fina. Lo que la atraviesa es, por tanto, una especie de “rodaja” del cono, con forma de abanico fino. Evidentemente, cuanto más fina sea la rendija, mayor será la precisión del proceso.
Esa “rojada” de rayos X atraviesa el objeto en cuestión. Dependiendo de dónde esté el cañón de rayos X, lo hará en una dirección u otra. Supongamos que el cañón está justo sobre el anillo del TAC y apuntando hacia abajo (por supuesto, si tú estás dentro no lo ves, porque tú estás dentro del anillo y el cañón justo al otro lado de la pared del anillo). Entonces, los rayos X viajan de arriba hacia abajo, atravesando tu cabeza y saliendo por debajo, pasando por una sección fina de tu cráneo.
Naturalmente, no todos los fotones atraviesan tu cuerpo y llegan al otro lado del anillo: algunos son absorbidos. Los que atraviesan material más denso son absorbidos más frecuentemente, mientras que los que pasan por zonas blandas son candidatos más probables a llegar al otro extremo. Evidentemente, esto significa que estás absorbiendo radiación ionizante, lo cual tiene sus problemas, pero de esto hablaremos luego.
Al otro lado del cañón (en el ejemplo, justo debajo de tu cabeza) se encuentra un detector de rayos X: hay muchas sustancias que pueden servir para este propósito, puesto que la radiación ionizante es bastante fácil de detectar. A lo largo de la historia se han utilizado placas fotográficas, fósforos fotoestimulables, pantallas de tierras raras… Cualquiera que sea el sistema concreto empleado, el detector registra una línea de fotones de rayos X, justo la proyección del corte de tu cuerpo sobre él. Unos puntos de la línea serán más brillantes que otros, dependiendo de dónde había hueso, cartílago, aire, agua… cuando el haz atravesó tu cuerpo.
Entrañas del anillo de un TAC. T: tubo de rayos X. D: detector. X: haz de rayos X. R: sentido de rotación. Crédito: Wikipedia/GPL.
A continuación, el cañón y el detector, que están montados sobre un soporte giratorio, rotan un pequeño ángulo. Supongamos que en el ejemplo giran 1°, de modo que los rayos X no llegan a tu cabeza justo desde arriba, pero casi. El detector registra los fotones de rayos X que le llegan, y el anillo que contiene el cañón y el detector gira de nuevo. Cuando han completado 360°, se habrán obtenido las proyecciones del corte en todas las posibles direcciones de esa sección.
Todos estos datos son pasados a un ordenador, que no hace más que revertir el proceso físico (la proyección del corte sobre distintas direcciones del espacio) para reconstruir la sección completa. El resultado es una imagen bidimensional de esa sección del objeto. A continuación puede moverse el anillo una pequeña distancia a lo largo del eje del anillo (por ejemplo, 1 cm hacia tus pies) y volver a realizar toda la vuelta de imágenes para obtener otro corte de tu cuerpo un poco más abajo.
Esta imagen probablemente te ayude a entenderlo mucho mejor que mi descripción:
El primer aparato de TAC listo para ser usado de forma comercial fue desarrollado por Sir Godfrey Newbold Hounsfield (que por entonces no era Sir) e independientemente por Allan McLeod Cormack. Ambos compartieron el Premio Nobel de Medicina en 1979. Eso sí, aquellos TACs no eran como los de ahora: el prototipo original de Hounsfield de 1971 tomaba 180 imágenes (separadas 1°) para cada sección, y luego repetía el proceso para realizar otro corte, otro, etc., así hasta 160 veces. El proceso duraba unos cinco minutos.
A continuación se procesaban las imágenes en un ordenador “pata negra” que tardaba dos horas y media en obtener las secciones correspondientes. Por si te interesa lo retro, el primer escáner TAC comercial de EMI utilizaba una Data General Nova 4.
Por supuesto, hoy en día las cosas son distintas, tanto en el aspecto físico como en el de proceso de la información. Por ejemplo, para que el proceso sea más rápido, muchos escáners de TAC actuales no tienen un anillo emisor-detector, sino varios. En los años 90 empezaron a construirse con dos anillos, luego cuatro, ocho… hasta los de 64 anillos de ahora mismo (el TAC de Philips de la foto de más arriba, por ejemplo). En 2007, Philips y Toshiba anunciaron versiones de 256 y más de 300 anillos, aunque no sé si ya están comercializados o no. Además, la rotación de cada anillo ha ido aumentando de velocidad. Hoy en día un anillo da la vuelta completa en unos 3 segundos.
Naturalmente, la velocidad de proceso de los ordenadores se ha disparado desde 1971. Hoy en día se procesan los datos en unos minutos, a pesar de que la cantidad de información es ingente comparada con la de aquellos años. De hecho, la capacidad de proceso de hoy en día permite hacer cosas que por aquel entonces eran absolutamente imposibles.
Por ejemplo, pueden tomarse las imágenes de muchas capas separadas una distancia muy pequeña y combinarlas para crear una imagen tridimensional del objeto:
TAC en 3D. Crédito: Wikipedia/GPL.
Muchas veces quiere observarse algo muy concreto dentro del cuerpo (como los vasos sanguíneos de una zona determinada). Entonces se suele administrar, vía intravenosa, un agente de contraste, es decir, una sustancia que absorbe muy bien los rayos X, de modo que es muy opaca a esta radiación.
Los usos de una TAC son, como puedes imaginar, muy variados: permite ver con una precisión bastante buena el interior del cuerpo en dos y tres dimensiones, de modo que se usa en el diagnóstico de muchas dolencias, entre ellas (aunque hay muchas más):
Las TAC de la cabeza se utilizan, por ejemplo, para identificar hemorragias cerebrales y tumores (aunque para esto se utiliza más, como veremos al finalizar la “trilogía”, la RM).
En los pulmones, se emplean para identificar enfisemas, fibrosis y tumores.
En el abdomen, sirve para identificar cálculos renales, apendicitis, pancreatitis, etc.
En los miembros se utiliza para obtener imágenes detalladas de fracturas complejas, sobre todo en articulaciones.
Sin embargo, a pesar de todo esto no se suelen realizar TACs alegremente, debido a una razón en la que probablemente has pensado ya mientras leías: los rayos X son, como hemos dicho, radiación ionizante, lo cual hace más probable el desarrollo de tumores. Cuando hablamos sobre la TEP dijimos que una típica te somete a unos 7 milisieverts (mSv), el equivalente a dos o tres años de radiación natural de fondo, y algo parecido pasa en este caso. Una TAC es el equivalente de hacerte muchas radiografías, de modo que la dosis recibida puede llegar a ser bastante alta: desde unos 1,5 mSv para un TAC craneal hasta 13 mSv para un TAC del corazón con gran resolución.
Esto no quiere decir que si te haces una TAC vayas a desarrollar un cáncer, pero sí que es conveniente hacerse los menos posibles a lo largo de la vida, sobre todo de niño (los TACs pediátricos son los menos frecuentes). Y ahí está la clave de la cuestión: todo esto son probabilidades. Cuanta menos radiación, mejor, pero hay veces en las que el riesgo de no hacerse una TAC es mayor que el riesgo de hacérsela, porque ayuda a diagnosticar algo muy grave. En general, si tu médico te manda a hacerte una, es porque es realmente necesario.
Por cierto, las cosas claras y el chocolate espeso: artículos como éste tienen como objetivo saciar la curiosidad sobre los fundamentos físicos de estos aparatos, no reemplazar a tu médico como fuente de información. Si vas a hacerte una TAC, buscar información en internet para tranquilizarte o ponerte nervioso no es una buena idea. Tu médico es quien mejor puede informarte de la conveniencia y los posibles peligros de hacerlo, y buscar sustitutos en la red me parece una equivocación. Si alguno de vosotros es médico, estoy seguro de que estará de acuerdo conmigo en esto: si estás preocupado o nervioso, pregunta a tu médico. No está mal que hayas leído este artículo para hacerte una idea, pero no te quedes ahí.
En el último artículo de esta mini-serie de tres, dentro de un par de semanas, hablaremos acerca de la Resonancia Magnética (RM).
Puedes descargar un librito electrónico gratuito sobre este asunto (además de otras tomografías) de nuestra librería.
El texto de ¿En qué consiste una Tomografía Axial Computarizada (TAC)? , por Pedro Gómez-Esteban, salvo donde se mencione explícitamente, está publicado bajo Creative Commons Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 2.5 Spain License.
{ 17 } Comentarios
Un artículo cojonudo (también hablando mal y pronto :P) Estuve hace poco en una charla donde nos mostraron como esta mejorando la tomografía al incorporarle nuevas tecnologías pudiendo aumentar tanto la resolución como los datos que queremos obtener. De tal forma que es posible estudiar expresión de proteínas en embriones Además estamos de enhorabuena porque uno de los co-desarrolladores (Sharpe J.) trabaja ahora en Barcelona. (os dejo el enlace a uno de estos artículos por si os interesa: http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/296/5567/541 )
HE visto mil veces el TAC en funcionamiento, y tenia una idea de como funcionaba, pero ahora lo comprendo mejor. Gracias pedro.
Hoy me practicaron mi primer tomografia y me consigo con esto… ya me temía yo que era como multiples radiografias…
Muy buen articulo.
Muy didáctico. Por un derrame cerebral que sufrí, me hicieron varias RM y TACs y aunque tenía una idea general de lo que eran, con tu artículo he saciado toda mi curiosidad. Un texto muy ameno, realmente didáctico y fácil de seguir. Las imágenes que lo acompañan ayudan mucho. Felicidades y gracias por tu trabajo. Genial. Espero con ansias el próximo sobre la resonancia magnética.
Por cierto, en el ICM2006 en Madrid (congreso de matemáticos) se impartió una charla de un tío que había desarrollado un método para la reconstrucción de imágenes tridimiensionales a partir de cortes… vamos algo parecido a lo que hace un TAC. El asunto es que el método requería como un 30% menos de información (radiografías) y obtenía una precisión superior.
Algunas refencias del estos trabajos:
http://www.l1-magic.org/ http://www.acm.caltech.edu/~emmanuel/
Las mates de como se hacen distan bastante de ser triviales (creaban una función de error sobre los datos de la imagen, no me acuerdo muy bien como y luego la minimizaban usando técnicas clásicas de optimización. La solución era te daba la imagen reconstruida… así a grandes razgos)
Soy médico y suscriptor de este blog, que me parece extremadamente interesante. Además, la opción de estar suscrito a los posts mediante email me resulta muy cómodo. Las explicaciones acerca de la física del TAC me han servido para reverdecer conceptos teóricos que me explicaron durante la carrera hace bastantes años. Las aplicaciones clínicas del TAC han variado muchísimo. Cuando yo empecé mi práctica clínica, hace unos veinte años, era una exploración que se solicitaba de uvas a peras, tardaban un verano en hacerla, tenías que justificar en extremo la solicitud, pedirla en un impreso especial … vamos, que se hiciera un TAC era todo un acontecimiento. Hoy en día se hacen TACs como quien ausculta un pulmón. Hace años, solicitar un TAC ante un cólico de riñón podía ser considerado una exhibición de heterodoxia clínica. Hoy en día se realizan TACs helicoidales con esta indicación sin problemas. En cuanto a la apendicitis, el TAC no es el medio diagnóstico ideal. El diagnóstico es clínico. Las pruebas radiológicas que se solicitan ante un caso de sospecha de apendicitis son una placa simple de abdomen y una ecografía, no siendo esta última imprescindible. Por último, lo de que no se hacen TACs alegremente porque son caros no es cierto. Desde el punto de vista económico, una vez hecha la inversión para comprar el chisme, no vas a gastar demasiado si haces muchos TACs. Los gastos son fijos: has de pagar al radiólogo que lo informa y al técnico que maneja la bestia. Los gastos variables básicos son los contrastes radiológicos y la energía eléctrica. En el contexto de la sanidad pública, el concepto de “caro” no existe porque se dispara con pólvora del rey. Y en el contexto de la sanidad privada, cuantos más TACs se hagan, más facturará la clínica a las mutualidades médicas y más contento estará el gerente. Aparte de las consideraciones anteriores, economicistas, yo he de reconocer que cada vez pido más TACs. En parte como “medicina defensiva” y en parte por quedarme tranquilo ante cuadros clínicos abdominales inespecíficos. Un saludo a todos.
“Entonces se suele administrar, vía intravenosa, un agente de contraste, es decir, una sustancia que absorbe muy bien los rayos “X, de modo que es muy opaca a esta radiación.”
Ahí no estamos de acuedo. El agente de contraste es un isótopo radiactivo de algún elemento característico de la zona que quramos observar; pero no está para se más opaco a los rayos X del TAC, sino para emitir positrones allá por donde esté (PET es Tomografía por Emisión de Positrones). Por ejemplo, si queremos ver con más detalle los vasos sanguíneos o los huesos, utilizaremos diferente agente; pero no porque sean más opacos en los vasos sanguíneos o en los huesos y los rayos X se vean afectados, sino porque irán por esas zonas emitiendo normalmente, pares de rayos gamma de 0,512 Mev (producto de la aniquilación electrón-positrón); que iremos detectando y traduciendo a una imagen. Salud!
DrSentís,
Ahora cambio lo del precio. Había leído que realizar uno cuesta unos 500€ y se era reticente a gastarlos sin necesidad, pero no recuerdo dónde, de modo que sin fuente fidedigna a favor y la tuya en contra, me quedo con tu información
omalaled,
Creo que estamos hablando de cosas diferentes. Los agentes radiactivos de contraste fueron mencionados en el artículo anterior sobre la TEP. Hoy hablo de los agentes de contraste que hacen justo lo contrario, son opacos a los rayos X. De http://en.wikipedia.org/wiki/Radiopacity (énfasis mío):
¡Gracias a por vuestros comentarios!
Pues mira, lo desconocía. Nunca te acostarás sin aprender algo nuevo.
Gracias a ti.
Salud!
Un saludo a todos. Me gustaría matizar lo del precio del TAC. Quizá se aparte del objeto de divulgación científica del blog, auque algunos consideran a la Economía como una disciplina “científica” ;). Como todo el mundo sabe, no es lo mismo valor que precio. El valor es algo subjetivo y no cuantificable. Podría incardinarse en una escala axiológica diferente para cada individuo. El precio sí es algo objetivo y cuantificable. Es la cantidad que te piden, en este caso por hacerte una TAC. Es posible que en algunos centros de algunas ciudades te pidan 500 euros o más por hacerte esta exploración si acudes para que te la realicen de forma particular. En mi medio más inmediato, el precio de una TAC que se factura a un paciente privado es de casi 400 euros. La cuestión fundamental es que en nuestro sistema sanitario, tanto público como privado, casi nadie paga una TAC de su bolsillo. Las TACs que se realizan en el heterogéneo sistema sanitario público presentan un coste incalculable, en el sentido estricto del término. El cálculo económico es imposible, técnicamente hablando. Es imposible calcular cuánto cuesta hacer una TAC, igual que es imposible calcular cuánto cuesta poner una inyección intramuscular o realizar un doble transplante de corazón y pulmón. El precio es nulo. Nadie paga nada por hacerse una TAC. Y el único coste que le supone al médico prescriptor es alargar el brazo, coger un impreso, garrapatear dos líneas y firmarlo. Las TACs que se realizan en el sistema sanitario privado casi siempre son financiadas por mutualidades sanitarias, y es raro el paciente que paga una TAC de su bolsillo (teniendo en cuenta siempre la gran cantidad de exploraciones con TAC que se realizan). En este caso el cálculo económico sí es factible porque las entidades en las que se practican las exploraciones facturan a las mutualidades sanitarias un precio para cada prueba. De nuevo el precio para el paciente es nulo y el coste para el médico solicitante es ínfimo. Las instituciones sanitarias tienen las instalaciones y tienen el personal contratado para hacer las pruebas. En la sanidad pública se tira con pólvora del rey, las exploraciones se piden con liberalidad, la medicina defensiva campa por sus respetos y el que se soliciten muchas TACs no incrementa mucho el gasto sanitario sino que incrementa la lista de espera. En la sanidad privada la situación inicial es similar; existen equipos y personal, y los primeros hay que amortizarlos y al segundo hay que pagarlo cada mes, por lo que institucionalmente interesa que se hagan muchas exploraciones, cuantas más mejor. Como el empleo de los recursos es más eficiente en la sanidad privada que en la pública, el problema de las listas de espera no es acuciante. Yo personalmente pienso que la TAC es una ayuda asistencial muy importante en cada vez más indicaciones clínicas. Una situación cada vez más frecuente en mi práctica diaria es la de gente con dolores abdominales crónicos e inespecíficos, con exploración física normal, analítica normal, radiografía normal, ecografía normal, y en la que otros compañeros especialistas han descartado patologías de sus negociados respectivos. Estás convencido de que el paciente no tiene ninguna patología seria, pero no acaba de creérselo. Si le haces una TAC y sale normal, puedes decirle: “Lo ve ? No tiene ningún tumor. Estese tranquilo. Serán gases.” Son lo que yo llamo “TACs de pacificación”. Es posible que no sea una práctica muy ortodoxa, pero los problemas con los que tenemos que lidiar en la consulta a veces te abocan a la heterodoxia.
me han encantado tus articulos sobre la resonancia y el tac. Soy estudiante de imagen para el diagnostico. ¿No podrias escribir algo sobre ecografía en la misma línea? Seguro que es tan interesante e ilustrativo como los anteriores, te animo a que lo hagas. Gracias
que diferencia hay entre un tac cerebral con contraste y un tac cerebral helicoidal con contraste, espero pronta respuesta ya que a mi niña lo han realizado el segundo para ver los resultados de las radiaciones que recibio despues de una radioterapia esta bien? gracias por su respuesta.
Carmen,
No hay diferencias de importancia en lo que afecta a tu hija — simplemente, el helicoidal tarda menos que una serie de equivalente de imágenes en un TAC normal.
Antes de que existieran los TACs helicoidales se tardaba más en obtener la misma información, pues se tomaban “rodaja a rodaja”, mientras que en un helicoidal se hace de forma continua y en menos de un minuto suele estar terminado.
Me parece muy didactico y abierto a compartir el conocimiento. Soy físico jubilado en búsqueda de actualización. La información es muy completa para proseguir en profundización hacia detalles técnicos
Felicitaciones
Francisco Figuera - venzuela
es interesante y muy explicativo todo el tema de la tac me encanto toda la informacion ya que a mi me toca hacermela de la cabeza
Quisiera hacer una pregunta……. si por favor podrian agregar algo de protocolos a este sitio o intercambiar algunos consejos ..seria interesante
El dia de ayer me informaron despues de 2 estudios (espirometria y radiografia) que tengo efisema no fue una noticia agradable Soy asmatica, sufri desde niña constantemente de catarros, gripas, a los 11 años supuestamente en el hospital militar diagnosticaron tv pulmonar, hubo epidemia de difteria en la escuela q estudiaba y supuestamente fui atendida; a los 19 años tuve bronconeumonia, y el asma se diagnostico 24 años, despues de una serie de vacunas las cuales todas prendieron, jamas me habian hecho otro tipo de estudios, hasta ahora, a pesar que constantemente estaba en emergencias por insuficiencia respiratoria, que tan conveniente es que yo por mi cuenta efectue la tomografia axial y gasometria arterial. Y si, fui fumadora a los 13 años como todo adolescente curioso y a escondidas, fume con permiso como a los 20 años y en promedio 2 cigarrillos por poner un numero y nunca antes de comer, siempre fue al concluir mi comida con mi cafe mi lema era despues de un buen taco un buen tabaco y yo si fumo por el placer de, asi tambien hubo ocasiones que en dias no fumaba absolutamente nada; deje de fumar al 100%hace 18 o 17 años minimo, nunca me lo propuse, ni lo pense en dejar ni lo planee asi como asi; no fume un dia, le siguio el otro, y otro y me dejo de llamar la atencion y hasta la fecha, mas mis ambientes sociales y de amistades si son fumadores, aveces les solicito dejen de fumar y si no estan de acuerdo, me retiro por que me molesta, Estoy enojada conmigo misma por haberme permitido enfermarme o mas bien por haber invertido recursos economicos para enfermarme o colaborado a mi posible potencial.
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¿En qué consiste una Tomografía Axial Computarizada (TAC)?
Interesante explicación sobre el funcionamiento y aplicaciones del TAC
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