Imagenologia

Introducción a la imagen digital en radiología

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Imágenes analógicas vs. Imágenes digitales

Cuando hablamos de digitalizar una señal desde un equipo de producción de imágenes médicas, hacemos referencia a asignar un valor numérico a cada punto de la señal ya sea un impulso eléctrico o un fotón de luz. Lo analógico, hace referencia a un aparato o sistema que puede capturar o mediar una señal continuamente cambiante. Por ejemplo, un reloj analógico tiene manecillas que pueden indicar cualquier posible hora del día. Uno digital puede representar un número finito de momentos (por ejemplo, cada milésima de segundo).

Tradicionalmente, la imagen en radiología se formaba a través de métodos analógicos como por ejemplo películas sensible a la luz y pantallas fluorescentes. Ahora, las imágenes pueden ser adquiridas usando detectores que convierten directamente los rayos X en imágenes digitales.

Características de una imagen digital

Una imagen digital comienza como una señal analógica. A través del procesamiento de los datos, la imagen es digitalizada y muestreada múltiples veces. Las características más importantes de una imagen digital son: resolución espacial, resolución de contraste, ruido y eficiencia de dosis.

Componentes de una imagen digital

Pixel: un pixel es el elemento más básico de una imagen digital. Si alguna vez has acercado una imagen lo suficiente para ver cuadritos de colores uniformes ya has visto un pixel. Espacialmente, una imagen es separada en pixeles con valores discretos (es decir: números enteros). El proceso de asociación de pixeles con valores discretos define la máxima resolución de contraste.

Tamaño de un pixel: El tamaño de un pixel está directamente relacionado con la cantidad de resolución espacial o detalle en la imagen. Por ejemplo, entre menor tamaño del pixel, mayor es el detalle. El tamaño del pixel puede cambiar con una variación en el tamaño de la matriz o el campo de visión.

Profundidad del pixel: Cada pixel tiene bits de información. Si un pixel tiene una profundidad de 8, la cantidad de tonos de gris que puede producir es de 2 elevada a la profundidad (8). Es decir, puede producir 256 tonos de grises (cada uno de los pixeles).

Cada pixel puede mostrar entre 1 (20) y 65536 (216). La cantidad de grises va a ser el factor más importante en la determinación de la resolución de contraste de una imagen.

Matriz: una matriz, es un arreglo de cuadrado de números ubicados en columnas verticales y horizontales. Estos números, corresponden cada valor discreto de cada pixel. Cada caja dentro de la matriz, corresponde a una localización específica en la imagen y a un área específica del paciente en estudio.

Una imagen es digitalizada tanto en posición (localización espacial) e intensidad (nivel de gris). La matriz habitual para una imagen de radiología es de 512x512 y hasta 1024x1024. Puede ser tan grande como 2500x2500. Por ejemplo, en radiología computarizada (utilizando películas de fósforo) si tienes un chasis de 10x12 y otro de 14x17 y ambos tienen una matriz de 512x512 entonces el chasis de 10x12 va a tener pixeles más pequeños.

Campo de visión (FOV): El término en radiología, es un sinónimo a “campo de Rayos x”. En otras palabras, es la cantidad de paciente incluida en una imagen. Entre más grande el campo de visión más grande el área del que se obtiene la imagen. El campo de visión no afecta el tamaño de la matriz, sin embargo, cambios en la matriz si afectan si afectarán el tamaño del pixel.

Esto se debe a que, si aumentamos la matriz de 512x512 a 1024x1024, el FOV se mantendrá intacto, pero, claramente el tamaño del pixel se verá reducido para encajar con la nueva matriz.

Relaciones entre los términos anteriores

En resumen, la matriz puede cambiarse sin afectar el campo de visión y viceversa, pero un cambio ya sea en la matriz o en el campo de visión va a generar un cambio en el tamaño de los pixeles.

Características de la Calidad de Imagen en Radiología

Brillo: el brillo en una imagen médica digital, hace referencia a la apariencia de la misma en el monitor del computador de visualización. La cantidad de luz transmitida por el monitor así como la luz reflejada por el propio monitor puede afectar la apariencia de la imagen. Dependiendo de la tecnología del monitor, es posible que de alguna u otra forma, la cantidad de luz en la sala de diagnóstico provoque diferentes efectos visuales que afecten directamente la imagen. Cuando se visualiza una imagen en cualquier monitor, el tecnólogo puede ajustar el brillo utilizando una herramienta que se llama nivel de ventana (término que será profundizado después). Cambiar el nivel de ventana hace una imagen más clara o más oscura. Todo lo correspondiente a la manipulación de la imagen será descrito en una clase posterior del curso.

Resolución de contraste: este término se refiere a la capacidad de un sistema digital de mostrar sutiles cambios en la escala de grises. Una resolución de contraste alta quiere decir que las diferencias entre densidades adyacentes van a ser aumentadas, esto quiere decir que se mostrarán más niveles de grises resultando en la habilidad de diferenciar pequeños cambios en densidades. Como mencioné en un artículo pasado, la cantidad de grises está directamente relacionada a la profundidad del pixel.

Nota: en Imagenología digital, podemos usar alto kilovoltaje y bajo miliamperaje/segundo bajando la dosis recibida por el paciente afectando un poco el contraste de la imagen, es decir, conservando una resolución de contraste adecuada. La resolución de contraste en Imagenología digital depende de la cantidad de dispersión. Entonces, si tenemos mucha señal de dispersión por utilizar un kilovoltaje muy alto y poca radiación, podemos llegar a perder resolución de contraste porque puede volverse hasta casi imposible diferenciar datos reales del ruido generado por la dispersión. Por esto, podemos usar esta técnica con ciertos cuidados como por ejemplo limitar los colimadores a las estructuras a radiografiar para evitar así dispersión innecesaria.

Resolución espacial: La habilidad de un sistema de imágenes de demostrar pequeños detalles de un objeto es conocida como resolución espacial. Así como el tamaño del cristal o el grosor de una capa de fósforo determinan la resolución en radiología convencional, el tamaño del pixel la determina en Imagenología digital. En radiología convencional, la resolución de una imagen está limitada a 10 pares de líneas por milímetro (lp/mm). En receptores digitales, la resolución va aproximadamente de 2.5 lp/mm hasta 10 lp/mm como en el caso de películas de fósforo fotoestimulable. Esto claramente quiere decir que hay menos detalle en radiología digital que en radiología convencional. Pero esto no quiere decir que la imagen digital sea peor que la convencional. En Imagenología digital existe el término rango dinámico. Este se refiere a la habilidad de responder a niveles de exposición variantes. Esto permite ver muchas más densidades de tejido en una imágenes digital, dando así la apariencia de más detalle.

Por ejemplo, en una radiografía convencional de rodilla (A), no es común observar tejido blando lateral al fémur distal y la tibia proximal, sin embargo, en una digital es posible incluso ver el límite de la piel gracias a un rango de respuesta del receptor mucho más amplio a distintos niveles de exposición (B). Aclarando que esto de ninguna forma quiere decir que la imagen de radiología digital tenga más detalle.

La resolución espacial se reduce a esto: entre más pequeño es el pixel, mayor la resolución espacial.  

Fuentes bibliográficas

Carter C., Veale B. (2013). Digital Radiography and PACSMissouri: Elsevier. 

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Emanuel Rodríguez

Imagenólogo de profesión y bloguero aficionado. Fundador y editor de contenidos. 

1 Comentarios | Agregar el tuyo
  • Jose Alvarez

    Excelente aporte, justo lo que buscaba. Para hacer más completa la publicación faltan los conceptos de latitud, definición, nitidez y el "ventaneo".

    Saludos y gracias por el aporte

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