domingo, 27 de febrero de 2011

COEFICIENTE DE ATENUACIÓN EN TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA (Attenuation Coefficient in Computed Tomography) (Schwächungskoeffizient in der Computertomographie)(Coefficiente di Attenuazione in la Tomografia Computerizzata)(Coeficiente de Atenuação na Tomografia Computadorizada)(Coefficient d'Atténuation en Tomodensitométrie) by luis mazas artasona. Febrero 2011.

La atenuación que sufre un haz de rayos X cuando atraviesa los tejidos era un fenómeno físico ya conocido en Radiología, pero al que no se había encontrado utilidad práctica hasta la aparición del EMI-ESCANNER. El COEFICIENTE DE ATENUACIÓN, como magnitud física se considera una de las grandes aportaciones de Godfrey Newbold HOUNSFIELD al Diagnóstico Radiológico. Desde el prototipo hasta los modelos actuales, todos los escáneres de Tomografía Computarizada son capaces de medir y expresar en cifras exactas el grado de atenuación que producen los tejidos corporales de una persona sobre el haz de rayos X cuando realiza un barrido circular en el transcurso de cualquier exploración. Es un parámetro específico y exclusivo de los aparatos de Tomografía Computarizada.

El grado de atenuación, formulado en UNIDADES HOUNSFIELD (UH) en honor a su descubridor, expresa de forma numérica, por cada centímetro y para cada tejido que atraviesa, la atenuación en la intensidad que experimenta el haz de rayos, desde que sale por la ranura del tubo hasta que llega atenuado a la bandeja de los detectores que se dispone en el polo opuesto.

Siguiendo las directrices marcadas por las investigaciones previas de Cormack, Hounsfield comenzó a medir desde diversos puntos, la atenuación que se producía en la intensidad de un haz de rayos rotatorio cuando éste atravesaba los órganos que componen el cuerpo humano. Según las cifras que iba midiendo en cada proyección, elaboró una escala comparativa donde fue ordenando todos los tejidos según su mayor o menor capacidad de atenuación y les fue asignando un número, un coeficiente de atenuación. Los  más densos, como los huesos absorbían más cantidad de rayos y por ese motivo tenían un coeficiente de atenuación elevado en la escala elaborada por Hounsfield. En cambio los órganos poco densos como los pulmones eran atravesados fácilmente por los rayos porque su coeficiente de atenuación era muy bajo.

Para elaborar esta escala tomó como referencia la atenuación que producía el agua sobre un haz de rayos y le atribuyó el valor cero (0 UH). Esta medida iba a servir de referencia para calcular todos los demás coeficientes. Posteriormente midió la atenuación del hueso compacto cortical al que adjudicó mil unidades positivas (+1000 UH), porque era el tejido más denso y los minerales que contiene tienen una gran capacidad de absorción de los rayos X.

En el polo opuesto colocó el aire de los senos paranasales y de los pulmones, con unas cifras de mil unidades negativas (–1000 UH) porque la atenuación del haz de rayos x cuando atravesaba el aire de los pulmones era muy baja. Entre ambos extremos fue ordenando, de mayor a menor, la atenuación producida en otros tejidos y órganos que tienen gran importancia en la composición de los seres humanos. Por el lado de los valores negativos adjudicó una serie de cifras intermedias de (–50 a –100 UH) para la grasa subcutánea o retroperitoneal. En cambio por la parte de la escala positiva obtuvo (+30 a +35 UH) para el parénquima cerebral y cifras un poco más elevadas para las vísceras sólidas como el hígado o el bazo (+45 a +50 UH). También midió el coeficiente de los hematomas agudos a los que atribuyó unos valores de (+55 a +75 UH).
Recientemente los aparatos modernos han aumentado las cifras del coeficiente de atenuación hasta (+ 4096 UH) que se obtienen al medir la densidad de algunos metales que se utilizan como suturas quirúrgicas o prótesis osteoarticulares. En la luz de las arterias, rellenas de contraste yodado cuando se realiza una angio-TC, también se detectan unos valores de atenuación muy variables que dependen de la dosis inyectada, de la concentración y del órgano donde se calculan las medidas. Por eso las cifras pueden oscilar entre (+100 a +250 UH).
En los siguientes apartados se exponen los coeficientes de atenuación más importantes, desde el punto de vista diagnóstico, de aquellos tejidos y elementos que se pueden encontrar en el cuerpo humano durante una exploración de Tomografía Computarizada.

1) POLIMEROS LÍQUIDOS UTILIZADOS PARA EMBOLIZACIÓN DE MAV ENCEFÁLICAS : (9000-12000 UH). El tratamiento endovascular de las malformaciones arteriovenosas mediante sustancias embolígenas que se inyectan a través de un largo microcatéter ha experimentado una gran evolución en los primeros años del siglo XXI. El proceso investigador no se detiene nunca por lo que es posible que surjan muchas novedades. Actualmente se utilizan agentes que son de consistencia líquida, cuando son preparados por el Radiólogo Intervencionista, pero al entrar en contacto con la sangre de la MAV solidifican, formando un émbolo intravascular muy consistente. Estás sustancias embolizantes están formadas por una mezcla de copolímeros de la misma naturaleza que los que se utilizan en la fabricación de plásticos. Los más utilizados son los Cianocrilatos y el Onyx. Este último es un copolímero de Etilen-Vinil-Alcohol (EVOH), dimetil sulfóxido (DMSO) y Tantalio. Para regular la velocidad de solidificación, la sustancia que se va a inyectar a través del microcatéter se suele mezclar con un medio de contraste oleoso clásico, (Lipiodol), que permite la visualización radiográfica del polímero (Figura 1). Esta mezcla se hace así porque los cianoacrilatos son radiotransparentes. El material que resulta presenta unos valores de atenuación tan elevados, superiores a las de los metales más comunes, (Figura 2) que sorprenden al detectarlos en una sustancia pareciada a los plásticos.



FIGURA 1) La MAV embolizada se puede apreciar, en esta radiografía, gracias la Lipiodol incorporado a la mezcla.


FIGURA 2) Las medidas del coeficiente de atenuación de este conglomerado de plástico (Onyx) oscilan entre 11.000 y 15.317 UH. Más denso que la mayoría de los metales utilizados en Medicina.

2) METALES : (1100-4000 HU) Los metales, como el acero o el titanio que se utilizan para tratar algunos procesos patológicos, u otros materiales utilizados en las técnicas radiológicas intervencionistas, como los “coils” de embolización, los “stents” arteriales, las suturas quirúrgicas o cualquier objeto metálico que pueda llevar el paciente en su cuerpo, muestran unos valores de atenuación muy elevados de hasta (+2500 a +4000 UH), como consecuencia de su elevado número atómico. Los metales nobles como el oro o el platino que se utilizan ocasionalmente, todavía muestran valores de atenuación más elevados (+15.000 a +22.000). El sistema informático del aparato asigna un color blanco intenso a todos los elementos metálicos. Por eso, las estructuras anatómicas que aparecen representadas en dicho color en una imagen de Tomografía Computarizada se dice que son HIPERDENSAS. Los metales distorsionan por completo la intensidad del haz y como no llegan rayos x a los detectores el coeficiente de atenuación del metal es muy alto. 

FIGURA 3) Pesa de oro insertada en el párpado superior (flecha) para corregir la inmovilidad palpebral, en un caso de parálisis facial. 



FIGURA 4) Las medidas del coeficiente de atenuación del oro, 22.890 UH, son superiores a las de los metales más utilizados en los dispositivos quirúrgicos: acero o titanio.

3) HUESO:
Valores positivos muy altos que oscilan entre (+1000 +1800 UH) se obtienen en la cortical de los huesos largos o del cráneo, porque ésta es muy densa y compacta y tiene gran capacidad de absorción de rayos X. En cambio si la medición se realiza en el tejido esponjoso de los huesos planos o de las vértebras, las cifras son más bajas y pueden oscilar entre (+400 y +700 UH). La representación de los huesos, en las imágenes de Tomografía Computarizada, también es intensamente blanca es decir HIPERDENSA.

4) CONTRASTES YODADOS: Cuando se realizan exploraciones con contraste, éste se acumula en las arterias a una alta concentración. Dependiendo de la dosis administrada los coeficientes detectados oscilan entre (+100 y +250 UH) (Figura 5). Las arterias o los órganos muy vascularizados se representan en distintas tonalidades de blancos, dependiendo del momento en que se hace la medición.


  
Figura 5) Coeficiente de atenuación del contraste acumulado en un aneurisma gigante que ha sangrado. 


5) HEMATOMAS: Dentro de la gama de sustancias de alta densidad están los hematomas agudos. Dependiendo del volumen de sangre extravasada, las cifras pueden oscilar entre (+55 y +75 UH) (Figura 6). También aparecen en distintas intensidades de blancos  dependiendo de su volumen, la concentración de sangre (hemoglobina) y del momento: agudos +75 UH y subagudos +55 UH.

Figura 6) Coeficientes de atenuación de la sangre contenida en un hematoma cerebral agudo. Dependiendo de la concentación, puede oscilar entre 50 UH y 74 UH pero nunca sobrepasan por encima de 75 UH. 
6) CÚMULOS DE MICROCALCIFICACIONES: Los cúmulos de calcio que se localizan en el parénquima encefálico, en los tumores o en otras vísceras no son muy densos pero presentan unos valores positivos que dependen del tamaño de los depósitos cálcicos. Las medidas oscilan entre ( +60 y +125 UH). A veces, las metástasis hemorrágicas parece que contienen microcalcificaciones y viceversa, las pequeñas calcificaciones que se detectan en un hemangioma cavernoso, tienen el aspecto de un foco hemorrágico y puede crear confusión. Se representan en un blanco tenue punteado, como los pequeños focos hemorrágicos postraumáticos cerebrales.

FIGURA 7) Cúmulos de pequeñas calcificaciones en un hemangioma cavernoso. Podrían ser focos hemorrágicos por su aspecto. Si se elige una ROI (Region of Interest) muy grande, como en este caso, el sistema informático hace un promedio entre todos los tejidos que incluye el área delimitada, las cifras que  se obtienen son propias de la sangre. De esta forma podríamos equivocarnos y confundir la lesión con un tumor que ha sangrado.


FIGURA 8)  Pero si las medidas se hacen sobre las pequeñas  calcificaciones la cifra de los coeficientes muestra unos valores más correctos, propios de los depósitos cálcicos, que oscilan entre +100 y +116 UH. Diagnóstico: hemangioma cavernoso (Cavernoma).

7) PARTES BLANDAS: En este apartado encuadramos las vísceras sólidas, como el hígado, el bazo, el páncreas, los riñones, el útero y los músculos. Todos ellos tienen unos valores de atenuación positivos pero muy bajos que oscilan entre (+30 y +50 UH) como máximo. Al haber tan poca diferencia, las mediciones resultan de poca utilidad diagnóstica. Se reproducen en un color gris blanquecino

8) AGUA: Hounsfield estableció como referencia para el agua un coeficiente de atenuación de cero (0 UH), pero en la realidad es muy difícil obtener estas cifras en una persona porque ninguna de las colecciones líquidas que se aprecian en una exploración de Tomografía Computarizada contienen agua en su estado puro. La mayoría de los líquidos retenidos en cavidades anatómicas, como el cefalorraquídeo de los ventrículos encefálicos, un derrame pleural, el líquido de los quistes presentes en cualquier órgano o la orina retenida en la vejiga, son disoluciones acuosas con distintas concentraciones de electrolitos y por ese motivo el agua corporal da unas cifras positivas de (+5 a +10 UH). Se representan en un color gris oscuro y se dice que es HIPODENSA.

Figura 9) Coeficientes de atenuación de algunos líquidos intracraneales. Todos ellos se representan en un color gris oscuro y por eso se dice que son hipodensos. Cuando se mide el coeficiente de atenuación del Líquido Cefalorraquídeo se suelen registrar valores distintos siempre, pero éstos no superan nunca las diez unidades (UH). Eso es debido a la distinta concentración de electrolitos en el LCR. En cambio el suero de un hematoma subdural cronificado, tiene unas cifras más altas de 17`56 UH indicando que su contenido es distinto al del LCR.


9) LÍPIDOS: Los lípidos en general y la grasa en particular, que es la más abundante en el cuerpo humano, flotan en el agua porque tienen menor densidad. Por eso su coeficiente de atenuación proporciona valores negativos que oscilan entre (-10 y -120 UH). La grasa se reproduce en las imágenes de Tomografía Computarizada en negro. También se dice que es HIPODENSA.

FIGURA 10) Pequeña imagen redondeada, oscura, (Hipodensa) en la cisura interhemisférica frontal (Flecha). Por su color podría ser agua (un quiste), aire (neumocéfalo) o grasa (un lipoma). ¿Que será?.

FIGURA 11) La medida del coeficiente de atenuación nos da unas cifras de -36 UH. Entonces no hay duda. Se trata de un pequeño lipoma, hallazgo bastante frecuente en esta localización anatómica. En este caso concreto nuestro ojo nos puede engañar si nos fijamos sólo en la tonalidad oscura, pero el sistema informático del Escaner de TC no se equivoca.

Y esto que mostramos a continuación ¿Qué es?


FIGURA 12) ¿Qué es esto?: Agua (un quiste), aire (neumocéfalo) o grasa (un lipoma).


FIGURA 13) Coeficiente de atenuación -103 UH que está en el umbral de la grasa. Por tanto corresponde a otro lipoma. 

Y la sombra oscura que se aprecia en las siguientes imágenes (Flecha) ¿a qué corresponde?

FIGURA 14) Como en los anteriores casos, se plantean las mismas incognitas: aire (neumocéfalo) o grasa (un lipoma).


FIGURA 15) Coeficiente de atenuación de -64 UH. Por tanto, corresponde a un lipoma. 
10) AIRE: Es el más ligero y a él atribuyó Hounsfield un coeficiente de atenuación de -1000 UH. Es muy raro encontrar unos valores tan negativos en el cuerpo humano. Los senos paranasales acumulan aire y vapor de agua en su interior, por lo que sus cifras oscilan entre -800 y -900. Los pulmones también contienen mucho gas, pero cuando se hace la medición de un vóxel de parénquima pulmonar, en su interior hay pequeños vasos, bronquiolos, alvéolos y aire. El promedio de todo ello, proporciona unas cifras de -500 hasta -800 UH, dependiendo de la zona donde se mide. Las estructuras anatómicas que contienen aire se representan en un negro fuerte, con algunos matices; más intenso en las cavidades de los senos del macizo facial, que sólo contienen aire y vapor de agua, y algo menos en los pulmones. Cuando nos referimos a alguna de ellas se dice que son HIPODENSAS.

FIGURA 16) Valores de los coeficientes de atenuación del aire,  comparados con los de la grasa, en una imagen axial craneoencefálica. La grasa orbitaria y subcutánea que a simple vista se representa en negro, como el aire, se distingue por su coeficiente de atenuación.


FIGURA 17) Cifras de los coeficientes de atenuación del aire.


FIGURA 18) En los pulmones las cifras varían con respecto al aire puro. Es imposible obtener unas cifras de -1000 UH, salvo en la tráquea, porque en la medición se incluyen los tabiques alveolares, arteriolas, fibrosis etc.


Utilididad diagnóstica práctica del coeficiente de atenuación con respecto al aire.

FIGURA 19) Pequeña imagen redondeada, oscura, (Hipodensa) en la cisura interhemisférica occipital (Flecha). Por su color podría ser agua (un quiste), aire (neumocéfalo) o grasa (un lipoma). ¿Que será en este caso?.

FIGURA 20) La medida del coeficiente de atenuación proporciona unas cifras de -202 UH, superando el umbral atribuible a la grasa. Este paciente había sufrido un accidente de tráfico muy violento. La medida del coeficiente de atenuación tan bajo (-202 UH) indica que la imagen sospechosa corresponde a una burbuja de aire y que, posiblemente, se haya producido un fractura en la base del cráneo, por donde ha penetrado el aire. El pronóstico de gravedad empeora con este hallazgo.

De (Fundamentos, Aplicaciones Clínicas y Protocolos de Tomografía Computarizada)
Copyright 2009.

Hospital Universitario Miguel Servet (HUMS) Zaragoza. Spaiñ.

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