Tomografía computarizada de haz cónico
técnica de imágenes médicas
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La tomografía computarizada de haz cónico (o CBCT: Cone beam computed tomography, también conocida como TC de arco en C, TC volumétrica de haz cónico, TC de panel plano o tomografía volumétrica digital (TVD: Digital Volume Tomography)) es una técnica de imagen médica que consiste en una tomografía computarizada de rayos X donde los rayos X son divergentes, formando un cono. [1]
La tomografía computarizada de haz cónico ha adquirido una importancia creciente en la planificación del tratamiento y el diagnóstico en implantología, otorrinolaringología, ortopedia y radiología intervencionista (RI), entre otras áreas. Gracias al mayor acceso a esta tecnología, los escáneres CBCT se utilizan ampliamente en odontología, por ejemplo, en cirugía oral, endodoncia y ortodoncia. La CBCT integrada también constituye una herramienta fundamental para el posicionamiento y la verificación del paciente en la radioterapia guiada por imagen (IGRT).
Durante la obtención de imágenes dentales y ortodóncicas, el escáner CBCT gira alrededor de la cabeza del paciente, adquiriendo hasta 600 imágenes distintas. Para radiología intervencionista, el paciente se coloca desplazado de la mesa de manera que la región de interés quede centrada en el campo de visión del haz cónico. Una sola rotación de 200 grados sobre la región de interés adquiere un conjunto de datos volumétricos. El software de escaneo recopila los datos y los reconstruye, produciendo lo que se denomina un volumen digital compuesto por vóxeles tridimensionales de datos anatómicos que luego pueden ser manipulados y visualizados con software especializado. [2] [3] El CBCT comparte muchas similitudes con la TC tradicional (haz en abanico), sin embargo, existen diferencias importantes, particularmente en la reconstrucción. El CBCT ha sido descrito como el estándar de oro para la obtención de imágenes del área oral y maxilofacial.
Historia
Radiología oral y maxilofacial
A finales de la década de 1990, el Dr. Yoshinori Arai en Japón y el Dr. Piero Mozzo en Italia desarrollaron de forma independiente la tecnología de tomografía computarizada de haz cónico para radiología oral y maxilofacial. [4] El primer sistema comercial (el NewTom 9000) fue introducido en el mercado europeo en 1996 y en el mercado estadounidense en 2001 por la empresa italiana Quantitative Radiology (también conocida como QR, con sede en Verona). [5] [6]
Imagen axial obtenida del primer escaneo 3D de haz cónico realizado el 1 de julio de 1994 [7]
Imagen axial obtenida del primer escaneo 3D de haz cónico realizado el 1 de julio de 1994.
Imagen axial obtenida del primer escaneo 3D de haz cónico realizado el 1 de julio de 1994.
Notas originales sobre el primer escaneo 3D de haz cónico realizado el 1 de julio de 1994.
Radioterapia
La tomografía computarizada de haz cónico (CBCT) que utiliza rayos X de kilovoltaje (utilizados con fines diagnósticos, no terapéuticos ) acoplada a un acelerador lineal se desarrolló por primera vez a finales de la década de 1990 y principios de la de 2000. [8] Estos sistemas se han vuelto comunes en los aceleradores lineales de última generación. [9] A finales de la década de 2010, la CBCT también comenzó a estar disponible en sistemas de administración de terapia de partículas integrados. [10]
Radiología intervencionista
Aunque se experimentó con la CBCT con intensificadores de imagen de rayos X a finales de la década de 1990, no fue hasta la adopción de paneles detectores planos, con contraste y resolución espacial mejorados, que la CBCT se volvió práctica para uso clínico en procedimientos de radiología intervencionista. [11] [12] Muchos sistemas de fluoroscopia de arco en C fijos, e incluso móviles, ahora son capaces de realizar adquisiciones de CBCT, además de la fluoroscopia planar tradicional. [13] [14] La CBCT proporciona guía por imagen durante los procedimientos de radiología intervencionista para afecciones como la osteoartritis de rodilla, la hiperplasia benigna de próstata y el carcinoma hepatocelular. [15] [16] [17] [18]
Aplicaciones
Endodoncia
La ventaja más significativa de la CBCT en endodoncia es que puede mostrar características anatómicas críticas del conducto radicular que las imágenes intraorales o panorámicas convencionales no pueden. [19]
Según la Asociación Americana de Endodoncia, existen numerosas situaciones específicas en las que las imágenes 3D producidas por CBCT mejoran el diagnóstico e influyen en el tratamiento, y su uso no puede ser cuestionado sobre la radiología intraoral convencional según los principios ALARA.[N 1] [20]
Implantología
La tomografía computarizada de haz cónico dental ofrece información útil para la evaluación y planificación de implantes quirúrgicos. La Academia Estadounidense de Radiología Oral y Maxilofacial (American Academy of Oral and Maxillofacial Radiology: AAOMR) sugiere la tomografía computarizada de haz cónico como el método preferido para la evaluación prequirúrgica de los sitios de implantes dentales.[21]
Ortodoncia
Como representación 3D, la CBCT ofrece una vista sin distorsiones de la dentición que puede utilizarse para visualizar con precisión tanto los dientes erupcionados como los no erupcionados, la orientación de la raíz dental y las estructuras anómalas, que la radiografía 2D convencional no puede. [22]
Ejemplo de procesamiento utilizando datos de rayos X de un modelo dental:
Imagen de muestreo único (borrosa)
Varias muestras superpuestas
imágenes unidas a panorámica
Reconstrucción algorítmica
Imagen in vivo
Ortopedía
El escáner CBCT ofrece vistas sin distorsión de las extremidades. Una ventaja de la CBCT ortopédica es la capacidad de obtener imágenes con carga de las extremidades inferiores. En el ámbito del pie y el tobillo en particular, la CBCT con carga está ganando terreno debido a su capacidad de combinar información tridimensional y con carga, lo cual es de suma importancia para el diagnóstico y la planificación quirúrgica.[23] [24] El término preferido para la CBCT en la extremidad inferior es, por lo tanto, WBCT (por sus siglas en inglés, Weight Bearing CT), siguiendo las primeras publicaciones científicas sobre el tema. [25] [26] [27] [28]
Radioterapia guiada por imágenes
La radioterapia guiada por imágenes es una forma de radioterapia de haz externo en la que el paciente se coloca de manera que los órganos a tratar coincidan con precisión con el campo de tratamiento, para reducir la dosis en los órganos cercanos que no se están tratando. Muchos órganos dentro del cuerpo se mueven milímetros con respecto a la superficie externa de la piel, y se utiliza un escáner CBCT montado en el cabezal de la unidad de radioterapia inmediatamente antes del tratamiento (y a veces de nuevo durante el tratamiento) para asegurar que los órganos del paciente estén en la posición exacta para coincidir con el campo de tratamiento y para ajustar la posición de la mesa de tratamiento si es necesario.
Las imágenes también pueden utilizarse para comprobar otros requisitos de algunos tipos de tratamiento, como vejiga llena o vacía, recto vacío, etc. [9] [29] La misma fuente de haz cónico y detector pueden utilizarse alternativamente para tomar imágenes de posicionamiento radiográfico simples si el órgano se ve particularmente bien en la radiografía o si se han insertado marcadores de referencia en el órgano. [30]
Radiología intervencionista
El escáner CBCT está montado en una unidad de fluoroscopia con arco en C en la sala de radiología intervencionista (RI), lo que permite obtener imágenes en tiempo real con el paciente inmóvil. Esto elimina el tiempo necesario para trasladar al paciente desde la sala de angiografía a un tomógrafo computarizado convencional y facilita un amplio espectro de aplicaciones de CBCT durante los procedimientos de RI. Las aplicaciones clínicas de CBCT en RI incluyen la planificación del tratamiento, el posicionamiento y la evaluación de dispositivos o implantes, la localización intraoperatoria y la evaluación de los resultados del procedimiento. CBCT es útil como método de imagen primario y complementario. Es un excelente complemento para la DSA y la fluoroscopia para la visualización de tejidos blandos y vasos sanguíneos durante procedimientos complejos. El uso de CBCT antes de la fluoroscopia reduce potencialmente la exposición del paciente a la radiación. [3]
Aplicaciones clínicas
- Quimioembolización para el hepatocarcinoma: La CBCT con contraste confirma la selección de la arteria adecuada para administrar la terapia. El contraste realza el parénquima irrigado por la arteria seleccionada y, por lo tanto, revela si la vasculatura también irriga el tumor. La CBCT sin contraste posterior al tratamiento confirma la tinción con lipiodol del tumor, lo que aumenta la confianza del operador en la cobertura completa del tumor o en la necesidad de un tratamiento adicional. [31]
- Embolización arterial prostática para la hiperplasia benigna de próstata: La CBCT proporciona el detalle de los tejidos blandos necesario para visualizar el realce prostático, identificar arterias prostáticas duplicadas y evitar la embolización de zonas no objetivo. La CBCT es superior a la DSA para esta terapia, ya que los patrones de realce en la DSA pueden ser difíciles de discernir debido a la superposición de las estructuras pélvicas y la anatomía arterial variable. [32]
- Drenaje de abscesos: La tomografía computarizada de haz cónico confirma la ubicación de la punta de la aguja después de su colocación bajo guía ecográfica y confirma la colocación del drenaje al revelar la inyección de contraste en la ubicación deseada.
- Muestreo de la vena suprarrenal para un adenoma: la CBCT con contraste muestra la perfusión de la glándula suprarrenal para confirmar la colocación del catéter y obtener una muestra satisfactoria. [33]
- Colocación de stent : La CBCT mejora la visualización de los stents intracraneales y extracraneales en comparación con la DSA convencional y la radiografía digital, al proporcionar una mejor representación de la relación de los stents con las estructuras cercanas (es decir, paredes vasculares y luz delaneurisma). [34]
- Biopsia percutánea transtorácica con aguja de nódulo pulmonar: la CBCT guía la colocación de la aguja y ha demostrado una precisión diagnóstica, sensibilidad y especificidad del 98,2 %, 96,8 % y 100 %, respectivamente. La precisión diagnóstica no se vio afectada por condiciones técnicamente difíciles. [35]
- Anomalías vasculares: Tras la corrección de malformaciones arteriovenosas mediante embolización, CBCT detecta con precisión pequeños infartos en el tejido que ha sido "sacrificado" durante el procedimiento para prevenir la formación de cortocircuitos adicionales. El tejido infartado aparece como una pequeña área de retención de contraste.
- Intervenciones vasculares periféricas
- Intervenciones biliares
- Intervenciones espinales
- Intervenciones de enterostomía
- Angiografía intraoperatoria [36]
Aplicaciones industriales
La CBCT se utiliza para el análisis de materiales, la metrología y los ensayos no destructivos en el sector manufacturero. También se emplea para inspeccionar y detectar defectos de tamaño minúsculo, como la corrosión por picaduras internas o las grietas en un objeto durante el control de calidad. [37]
Reconstrucción
Los algoritmos de la CBCT son similares a laquellos de reconstrucción tomográfica típicos, y se pueden utilizar métodos como la retroproyección filtrada o la reconstrucción iterativa. Sin embargo, dado que la reconstrucción es tridimensional, pueden ser necesarias modificaciones como el algoritmo FDK. [38]
Riesgos
Radiología oral y maxilofacial
Las dosis totales de radiación de los exámenes CBCT dentales 3D son un 96 % menores que las de los exámenes CT convencionales, pero emiten entre 5 y 16 veces más radiación que una radiografía dental 2D estándar (OPG). El tiempo de exposición en CBCT también es comparativamente menor que en la TC convencional. [39] [40] [41] [42] [43]
El uso de CBCT está poco regulado en Estados Unidos. El estándar de atención recomendado es utilizar el campo de visión (FOV) más pequeño posible, el tamaño de vóxel más pequeño, el ajuste de mA más bajo y el tiempo de exposición más corto junto con un modo de adquisición de exposición pulsada. [44] Organizaciones internacionales como la Organización Mundial de la Salud y la Comisión Internacional de Protección Radiológica, así como muchos organismos y legislaciones locales, promueven la idea de justificar todas las exposiciones médicas, donde se deben sopesar los riesgos y los beneficios antes de realizar un procedimiento. [45]
Desventajas
Radiología oral y maxilofacial
La tecnología CBCT presenta varias desventajas en comparación con las tomografías computarizadas, como una mayor susceptibilidad a los artefactos de movimiento (en las máquinas de primera generación) y la falta de una determinación adecuada de la densidad ósea. [46]
Densidad ósea y la escala de Hounsfield
La escala Hounsfield se utiliza para medir la radiodensidad y, en referencia a las tomografías computarizadas (TC ), puede proporcionar una densidad absoluta precisa para el tipo de tejido representado. La radiodensidad, medida en unidades Hounsfield (UH, también conocida como número TC), es imprecisa en las CBCT porque diferentes áreas en la exploración aparecen con diferentes valores de escala de grises dependiendo de sus posiciones relativas en el órgano que se está explorando, a pesar de poseer densidades idénticas, porque el valor de la imagen de un vóxel de un órgano depende de la posición en el volumen de la imagen. [47] Las HU medidas de la misma área anatómica con escáneres CBCT y CT de grado médico no son idénticas [48] y, por lo tanto, no son confiables para determinar la densidad ósea específica del sitio, identificada radiográficamente para propósitos tales como la colocación de implantes dentales, ya que "no hay buenos datos para relacionar los valores de HU de CBCT con la calidad ósea". [49]
Aunque algunos autores han apoyado el uso de la tecnología CBCT para evaluar la densidad ósea midiendo las HU, [50] [51] dicho apoyo se proporciona erróneamente porque las regiones escaneadas de la misma densidad en el cráneo pueden tener un valor de escala de grises diferente en el conjunto de datos CBCT reconstruido. [52]
La atenuación de rayos X de los sistemas de adquisición CBCT actualmente produce diferentes valores HU para estructuras óseas y de tejidos blandos similares en diferentes áreas del volumen escaneado (por ejemplo, el hueso denso tiene un valor de imagen específico a la altura del mentón, pero el mismo hueso tiene un valor de imagen significativamente diferente a la altura de la base del cráneo).[46]
Los sistemas CBCT dentales no emplean un sistema estandarizado para escalar los niveles de gris que representan los valores de densidad reconstruidos y, por lo tanto, son arbitrarios y no permiten evaluar la calidad ósea. [53] En ausencia de dicha estandarización, es difícil interpretar los niveles de gris o imposible comparar los valores resultantes de diferentes máquinas. Si bien se reconoce generalmente que esta deficiencia existe en los sistemas CBCT (ya que no muestran correctamente las unidades Hounsfield), se han realizado pocas investigaciones para intentar corregirla.
Con el tiempo, los avances en los algoritmos de reconstrucción de CBCT permitirán mejorar los detectores de área, [54] y esto, junto con un posprocesamiento mejorado, probablemente resolverá o reducirá este problema. [47] En 2010 se publicó un método para establecer coeficientes de atenuación con los que se pueden derivar valores HU reales a partir de los valores "HU" de CBCT y actualmente se está llevando a cabo una investigación adicional para perfeccionar este método in vivo.
Radiología intervencionista
Si bien la practicidad de la CBCT fomenta su creciente aplicación en IR, las limitaciones técnicas dificultan su integración en el campo. Los dos factores más importantes que afectan la integración exitosa son la calidad de la imagen y el tiempo (para la configuración, la adquisición de imágenes y la reconstrucción de imágenes). En comparación con la tomografía computarizada multidetector (MDCT), la colimación más amplia en la CBCT produce una mayor radiación dispersa y una degradación de la calidad de la imagen, como lo demuestran los artefactos y la disminución de la relación contraste-ruido. La resolución temporal de los detectores de yoduro de cesio en la CBCT ralentiza el tiempo de adquisición de datos a aproximadamente 5 a 20 segundos, lo que aumenta los artefactos de movimiento. El tiempo requerido para la reconstrucción de imágenes es mayor para la CBCT (1 minuto) en comparación con la MDCT (tiempo real) debido a los algoritmos de reconstrucción de haz cónico computacionalmente exigentes. [3] [31]
Véase también
Notas
- ALARA (acrónimo de As Low As Reasonably Achievable, "Tan Bajo Como Sea Razonablemente Alcanzable") es un principio de protección radiológica, el cual exige que, al trabajar con radiación ionizante, la exposición a la misma para personas, animales y materiales sea tan baja como sea razonablemente posible (incluso por debajo de los límites legales), teniendo en cuenta la razón práctica y una cuidadosa consideración de las ventajas y desventajas.
