Departamental Flashcards
Imágenes médicas
Técnica de representación visuales de áreas dentro del cuerpo humano para diagnosticar problemas de salud y, en consecuencia, monitorear el tratamiento
**Fotografías del interior del cuerpo donde cada imagen es un filtro de cámara especial que revela detalles diferentes
¿Cómo se adquieren, interpolan y cuantifican los datos para generar imágenes?
Con sensores, actuadores, películas, cristales; se analizan con rango dinámico, mapa de colores para la imagen final
** Dispositivos: lápices que dibujan el interior del cuerpo con diferentes colores y texturas para que el médico pueda ver todo
¿Qué es el rango dinámico?
Valor de colores en una imágen, diferencia de áreas + claras o + oscuras
**Volumen de luz en una foto, + rango= áreas más brillantes como las sombras profundas
Modalidades de la imagenología médica
-Anatómica: estructura del cuerpo
-Funcional: funcionalidad del cuerpo
**Anatómicas: mapa físico de una ciudad (calles, edificios=estructuras)
**Funcionales: mapa de tráfico en tiempo real (carros y personas =flujos y conexiones)
EJ. Modalidad Anatómica
- Ultrasonido(US): **llave de percusión
- Resonancia Magnética (MRI): ** desarmador
- Tomografía computarizada (TC): ** sierra para cortar la imagen en secciones finas
Cuestiones espaciales
Imágenes fijas
** Herramientas dif. Para desarmar y analizar el cuerpo,
EJ. Modalidad funcional
PET
SPECT
Comportamiento
Procesos fisiológicos
** Detectives que buscan pistas de actividad dentro del cuerpo, buscan lo que sucede en el sistema sin interferir en la escena del crimen fisiológico
Ultrasonido: función
Ondas de sonido de alta frecuencia que crean imágenes de los órganos y tejidos blandos, reflejandose en las estructuras internas y son captadas para formar la imagen.
** Eco en una cueva: el sonido viaja, rebota en las paredes (órganos) y vuelve, dando una idea de como se ve la cueva (interior del cuerpo)
Resonancia magnética: función
Utiliza un campo magnético, alinea protones y aplica un impulso de radiofrecuencia, desalineando los protones, y al relajarse, emitir una señal que capta para formar la imágenes detalladas de los órganos y tejidos del cuerpo, especialmente en cerebro, médula y articulaciones
** Brújula que alinea las partículas del cuerpo (protones) y las utiliza para crear un mapa detallado de la estructura interna
Tomografía computarizada: función
Rayos x que generar imágenes transversales (cortes) del cuerpo, útil para huesos, vasos sanguíneos y tejidos blandos
**Como rebanar un pan de molde (cuerpo) y viendo cada rebanada individual para ver los ingredientes (órganos y tejidos)
¿Qué mide la PET (tomografía por emisión de positrones)?
Procesos metabólicos en el cuerpo para detectar la emisión de positrones, principalmente detectando actividad metabólica en el cerebro y propagación de cáncer
**PET = luz fluorescente que ilumina las áreas del cuerpo donde hay + energía, mostrando la mayor concentración de actividad
SPECT
Mide el flujo sanguíneo y la actividad cerebral mediante la emisión de un único fotón. VS PET = DIFERENTES TRAZADORES RADIOACTIVOS
** Farol que sigue el rastro del flujo sanguíneo, iluminando las áreas donde fluye la mayor cantidad de sangre en el cerebro o corazón
Cuestiones espaciales
- Resolución espacial: distinguir 2 puntos cercanos **calidad
- Resolución señal-ruido: nitidez de la imagen ** claridad
- Tamaño de voxel: volumen mínimo detectable **# d pixel
Interpolación
Proceso matemático para estimar nuevos puntos de datos dentro de un rango de valores conocidos, mejorando resolución de imágenes.
** Rellena los vacíos en un rompecabezas, creando piezas intermedias para que todo encaje detalladamente
Mapa de colores
Representación visual de colores a valores específicos de intensidad en una imagen, que resaltan contrastes y facilitan la interpretación de imágenes
** Pincel mágico que colorea una imagen blanco y negro, permitiendo ver mejor los detalles que se pierden
Filmación y detección: dispositivos
- Películas fotográficas
- Cristales de detección (scintillators)
- Detectores de rayos X
- Cámaras digitales
Convierten radiación en señales eléctricas para formar img
**Diferentes tipos de ojos que capturan uz, sonido o radiación para crear una mejor img
Modalidad híbrida
Combina 2 o + técnicas de imagen (PET/TC o SPECT/TC) para + inf en una imagen
Imagenología funcional: aplicaciones
- estudiar actividad cerebral
- evaluar flujo sanguíneo en el corazón
- detectar enfermedades metabólicas
- monitorear la respuesta a tratamientos oncológicos
** Microscopio para observar el comportamiento en tiempo real de células y tejidos, mostrando cambios sutiles
Resolución temporal
Capacidad de la técnica de imagen para capturar cambios en el tiempo
Ej. Observar mov. Del corazón
** Como cámara de alta velocidad que captura cada pequeño mov.
Resolución espacial
Capacidad de distinguir detalles pequeños y cercanos entre si en la imagen
** Lupa que permite ver detalles minúsculos con claridad
Relación señal-ruido (SNR)
Medida que determina la calidad de la imagen, + SNR = + clara y detallada es la imagen
** Claridad de una llamada telefónica, mientras menos ruido de fondo, mejor conversación
Artefactos
Distorsiones o errores en la imagen que no corresponden a estructuras reales del cuerpo
Ej. Movimientos del paciente, mal calibrado, interferencias
** Manchas que arruinan la imagen, como cámara sucia o sujeto con mov
Consideraciones de seguridad al usar técnicas de imagenología médica
Minimizar la exposición en técnicas como TC y radiografías, precauciones con agentes de contraste y campos magnéticos en la resonancia
Limitaciones de las técnicas de imagenología
- Baja resolución de las imágenes de ultrasonido para tejidos profundos
- La radiación ionizante en TC
- Baja disponibilidad de la PET por su costo y complejidad
TC: principio básico
Tubo de rayos x que gira alrededor del cuerpo del paciente emitiendo haces de rayos desde distintos ángulos, siendo detectados por un conjunto de detectores en el lado opuesto, midiendo la cantidad de radiación que atraviesa el cuerpo
TC: formación de imágenes
Los datos de atenuación de los detectores se procesan mediante la transformada de Fourier inversa para reconstruir las proyecciones en imágenes 2D de cada sección del cuerpo, las imágenes son mostradas en una escala de grises usando unidades Hounsfield (UH)
** Rompecabezas en el que cada pieza (dato de atenuación) se acomoda en su lugar para formar una imagen completa y coherente para cada parte del cuerpo
Unidades Hounsfield (UH): ¿qué y para qué?
Unidades que cuantifican la densidad de los tejidos en comparación con el agua, que tiene un valor de 0 UH. Los huesos tienen valores positivos altos (más densos), y el aire tiene valores negativos bajos (menos densos).
** Termómetro de densidad: 0 = agua
TC: transformada de Fourier
Convierte las señales de atenuación (capturadas desde múltiples ángulos) en imágenes bidimensionales que representan cada corte del cuerpo.
**receta: cada ingrediente (datos de atenuación) se combina de manera exacta para crear un “platillo” (imagen) completo
TC: retroproyección
método para reconstruir imágenes y obtener el coeficiente de atenuación al sumar ponderadamente las proyecciones de cada ángulo y distribuyéndolas para reconstruir la imagen a partir de los datos obtenidos.
**“puzzle”: cada pieza (proyección) se coloca en su lugar según la dirección desde la cual se obtuvo, formando la imagen completa.
TC: usos clínicos
- Diagnóstico de fracturas óseas
- Evaluación de tumores
- Análisis de estructuras internas (corazón, pulmones)
- Detección de coágulos o hemorragias
TC=detective médico que ve a través de la piel y los órganos para descubrir problemas ocultos como fracturas o lesiones.
TC: Transformada de radón
Técnica matemática que convierte proyecciones lineales de un objeto en una representación de los valores de atenuación de rayos X. Permite reconstruir imágenes detalladas a partir de proyecciones de múltiples ángulos.
** “lámpara giratoria” que proyecta sombras desde diferentes ángulos. A partir de esas sombras, podemos deducir la forma y densidad de cada sección del objeto.
MRI: excitación y relajación
Protones se alinean con el campo magnético, al tener un pulso de radiofrecuencia, los protones se desalinean y, al apagarse el pulso, vuelven a su estado de alineación (relajación), generando señales que son captadas y usadas para la img
Protones=pequeños soldados alineados con el campo magnético. Suena el “silbato” (pulso de RF), se desorganizan, y cuando el silbato deja de sonar, vuelven a su posición, emitiendo un “ruido” que se convierte en la imagen.
MRI: tiempos de relajación T1 y T2
T1: tiempo que tardan los protones en volver a su alineación longitudinal
T2: tiempo que tardan en perder la coherencia en el plano transversal.
**T1 = tiempo que tarda un péndulo en volver a su posición vertical después de ser movido
T2 = tiempo que tarda en dejar de balancearse de un lado a otro
MRI: espín eco
Técnica en la que se usa un pulso de 90° seguido de un pulso de 180° para invertir la magnetización y corregir las inhomogeneidades del campo magnético, produciendo así una señal precisa de eco.
** Reseteo de los protones que elimina interferencias, de manera similar a ajustar la dirección de las agujas de un reloj desalineado
TC: efectos biológicos
- La radiación ionizante + riesgo de cáncer x la acumulación de dosis de radiación.
- No recomendable TC en mujeres embarazadas x riesgo feto
MRI: efectos biológicos
- No usa radiación ionizante, pero peligrosa para pacientes con marcapasos, prótesis metálicas o implantes cocleares debido a la interacción con el campo magnético.
MRI: codificación espacial
Gradientes de campo magnético en los tres ejes (X, Y, Z) codificando la señal en diferentes frecuencias y fases, para localizar con precisión la señal proveniente de cada región del cuerpo.
** coordenadas geográficas (latitud, longitud y altura) para ubicar con exactitud cada señal en una región específica del cuerpo.
MRI: transformada Fourier
Convierte las señales captadas en el dominio del espacio (frecuencia y fase) a imágenes en el dominio espacial, para reconstruir las imágenes a partir de las señales recibidas.
** traducir un lenguaje desconocido (señales en frecuencia) a un lenguaje conocido (imágenes visuales).
Radioisótopos: medicina nuclear
Átomos con un # inestable de neutrones que emiten radiación al transformarse en una forma más estable. Se combinan con fármacos (trazadores) para ser absorbidos por el tejido objetivo y así detectar actividad metabólica.
** Radioisótopos = “espías radiactivos” que se infiltran en un tejido y envían señales (radiación) que pueden ser detectadas para entender qué está sucediendo.
Gammacámara o cámara de angel
Dispositivo que utiliza un colimador para permitir que solo ciertos rayos gamma lleguen al cristal de centelleo, el cual convierte la radiación en luz, esta se detecta por los fotomultiplicadores para detectar la radiación gamma emitida por los radionúclidos en el cuerpo, formando imágenes estáticas grandes sin necesidad de mover el detector.
** gammacámara =cámara de fotos ultrarrápida que capta instantáneamente la radiación de un área amplia del cuerpo sin necesidad de mover la lente.
¿Cómo se forman las PET?
Utiliza un trazador marcado con un radioisótopo que emite positrones, cuando un positrón se encuentra con un electrón, se produce una aniquilación que emite dos rayos gamma en direcciones opuestas, los rayos se detectan y se utilizan para reconstruir la imagen.
** PET = juego de billar, el positrón y el electrón chocan, y la energía liberada se dispersa en dos direcciones opuestas, creando señales que se usan para formar la imagen.
PET vs SPECT
SPECT: utiliza radionúclidos emisores de fotón simple que emiten rayos gamma
** Farol que sigue un solo haz de luz
PET: utiliza radionúclidos emisores de positrones que producen 2 rayos gamma opuestos
** 2 linternas opuestas que detectan señales al mismo T
US: efectos Doppler
Cambio en frecuencia de onda cuando la fuente y el receptor están en mov. relativo, mide velocidad y dirección del flujo sanguíneo, codificando la velocidad con diferentes colores sobre el movimiento de la sangre
US: modos de visualización
- Modo A(amplitud): amplitudes de eco en forma de picos
- Modo B (brillo): puntos con diferentes niveles de brillo según la intensidad del eco
- Modo M (movimiento): visualiza el movimiento de las estructuras a lo largo del tiempo.
** diferentes lentes de cámara: Modo A es como una “gráfica de sonido”, Modo B como una “foto estática” y Modo M como un “video en movimiento”.
Histogramas
Gráfica que muestra la distribución de intensidades de los píxeles en una imagen. El eje X representa los niveles de gris y el eje Y indica la cantidad de píxeles en cada nivel.
histograma = “ADN” de la imagen: contiene la información sobre qué tan oscura o clara es la imagen y la cantidad de tonos presentes.
Transformada de Fourier
Convierte la imagen del dominio espacial (píxeles) al dominio de la frecuencia, permitiendo analizar la presencia de diferentes frecuencias en la imagen (patrones de repetición y bordes).
Fourier = “descomponer una canción” en sus notas y ritmos, para ver qué frecuencias (detalles) predominan en la imagen y filtrar las no deseadas.
Píxel
Unidad más pequeña de una imagen digital que contiene información de color y luz. La resolución de la imagen se mide en términos de la cantidad de píxeles por unidad de área (dpi o ppi).
Píxel = “ladrillo” en una pared. Cuantos más ladrillos haya, más detalles tendrá la imagen (mayor resolución).
Brillo
Ajuste uniforme de la luminosidad de toda la imagen.
Contraste
Diferencia entre los valores mínimo y máximo de intensidad.
Umbralización
Asignar valores binarios a los píxeles según su intensidad, creando una imagen en blanco y negro.
US: artefactos
- Sombra acústica: estructura absorbe o refleja todas las ondas ultrasónicas, dando una región oscura detrás de ella.
Reverberación: Reflejos múltiples entre 2 interfaces, creando imágenes duplicadas.
Refuerzo acústico: Aumento de la ecogenicidad detrás de una estructura que transmite bien las ondas.
artefactos = “ilusiones ópticas”, creadas x cómo comportamiento de las ondas al interactuar con diferentes estructuras del cuerpo.
Medicina nuclear: Tipos principales de imágenes
- Imágenes planas: Capturadas con gammacámaras.
- Imágenes tomográficas: Se obtienen con PET y SPECT, reconstruyendo imágenes tridimensionales a partir de proyecciones de múltiples ángulos.
- Imágenes planas = “fotografías 2D” de la distribución de radiación
- Imágenes tomográficas = “mapas 3d” que muestran la localización exacta de la actividad metabólica en el cuerpo.
Convolución
Operación matemática que combina 2 funciones (la imagen y un kernel) para realzar características de la imagen como bordes o patrones específicos.
convolución = “filtrar” la imagen con una plantilla que destaca detalles específicos, como si usaras un filtro en una fotografía para acentuar bordes y contornos.
TC: pasos
- El tubo de rayos X gira alrededor del paciente, emitiendo haces de rayos X que atraviesan el cuerpo.
- Diferentes tejidos absorben los rayos X en grados distintos; los tejidos densos (como huesos) absorben más y aparecen brillantes (blanco), mientras que los menos densos (como pulmones) absorben menos y aparecen oscuros (negro).
- Los detectores, ubicados en el lado opuesto del tubo, miden la cantidad de radiación que pasa a través del cuerpo, variando según la densidad del tejido.
- A medida que los rayos X atraviesan los tejidos, su intensidad se reduce (atenuación) dependiendo de la densidad y el espesor de los mismos.
- El tubo de rayos X y los detectores giran alrededor del paciente, capturando cientos de imágenes de proyección desde múltiples ángulos.
- La camilla se mueve en espiral, permitiendo una captura de datos rápida y eficiente, abarcando más área en menos tiempo.
- La computadora del escáner utiliza datos brutos de los detectores que representan la atenuación, pero no son aún imágenes interpretativas.
- Se aplica la transformada de Fourier inversa para convertir los datos en imágenes, combinando información de proyecciones desde diferentes ángulos en imágenes 2D.
- Las imágenes reconstruidas representan los valores de atenuación en diferentes niveles de grises, expresados en unidades Hounsfield (UH), que indican la densidad de cada tejido en comparación con el agua (valor de 0 UH).
MRI: pasos
- Un imán rodea al paciente, creando un campo magnético (B0) de alta intensidad, que varía entre 1 y 7 Teslas.
- Los protones en el cuerpo se alinean en relación con el campo magnético, generando un estado de energía potencial.
- Se aplica una onda de radiofrecuencia (RF) que interfiere con el campo magnético, resonando a la frecuencia de los protones.
- Los pulsos de RF desalinean temporalmente algunos protones, que absorben energía durante este proceso.
- Tras la excitación, los protones regresan a su alineación original con el campo magnético, un proceso denominado relajación longitudinal, que ocurre a diferentes velocidades (T1, T2 y T2*).
- Una bobina receptora de RF capta la señal de resonancia emitida por los protones durante su relajación.
- Las bobinas de gradiente añaden un gradiente al campo magnético en cada eje, permitiendo la codificación espacial de la señal para identificar diferentes “rebanadas” y asignar valores de intensidad.
- Una bobina de RF transmite pulsos y secuencias de RF para generar la señal de resonancia magnética.
T2*
Similar a T2, pero más sensible a
diferencias locales en el campo magnético, útil
para detectar sangrados pequeños y depósitos de
hierro o calcio.
Radiofármaco o trazador
sustancia química que se compone de un radionúclido o
fuente radiactiva y un fármaco llamado fijador que interacciona con el tejido. El trazador
administra y el fijador se deposita en el tejido u órgano objetivo.
US: Impedancia acústica
Oposición que ofrece al medio a la propagación ultrasónica
US: transmisión y reflexión
2 materiales con impedancia diferente entran en
contacto, creando una superficie de frontera, y su efecto en la onda ultrasónica es similar al que produce en
condiciones de impedancia característica diferente en
líneas de transmisión de ondas electromagnéticas.
US: absorción
energía ultrasónica atraviesa algún medio, su intensidad disminuye como función
de la profundidad de penetración debido a factores de dispersión, refracción, difracción y
absorción
US: difracción
Cambio de dirección del haz ultrasónico al propagarse por un medio.
US: transductores ultrasónicos
Convierte energía eléctrica a una vibración mecánica o viceversa. Lanza el eco y/o lo recibe.
Usa el efecto piezoeléctrico de materiales cristalinos.
US: equipo
- Circuito temporizador: frecuencia de repetición
- Generación de ultrasonido: pulsos de V de gran amplitud y corta duración.
Calibra magnitudes. - Generador de pulsos de alto voltaje: Condensador con alto V descargado en el
transductor. El cristal emite a una frecuencia de 2 MHz. - Detección de ultrasonido: Ecos us captados por el transductor son convertidos por el efecto piezoeléctrico en pulsos eléctricos.
- Limitador: Protege la circuitería del receptor de pulsos del transmisor. Pasan ecos, se limita a cualquier señal por encima del umbral de V.
- Amplificador de radiofrecuencia: Se usa AMP logarítmico para que ecos débiles y fuertes sean vistos.
- Demodulador: La freq por la que ha sido transportada la inf de las amplitudes de los ecos debe ser eliminada, para quedarse con la envolvente de la señal de radiofrecuencia original.
- Compensación de ganancia de tiempo TCG: los ecos con tiempo de propagación < sean menos amplificados que los ecos con >tiempo de propagación
Píxel isotrópico
Tiene dimensiones iguales. Forma un cubo.
Píxel anisotrópico
Tiene dimensiones no iguales. Forma un paralelepípedo.
Slices
Imagen bidimensional obtenida de una estructura tridimensional. En 3D, se refiere a imaginarse una serie de cortes o capas a lo largo de un eje (eje X, Y o Z).
Padding
Técnica de agregar un borde de píxeles adicionales alrededor de una imagen original. Este borde se utiliza para diversas operaciones, como la aplicación de filtros,
convoluciones o transformaciones
Transformación afín
Tipo de transformación geométrica que se utiliza para modificar
la posición, la escala y la orientación de una imagen. Esta transformación preserva la
colinealidad y las proporciones de las figuras.
Kernel
Matriz de números que se utiliza en operaciones de convolución o filtrado para
realizar cambios en una imagen. Al aplicarse a una imagen, el kernel interactúa con los
píxeles de la imagen para modificar el valor de cada píxel según los valores en la matriz.
