Imagenes y medicina

Centro de Resonancia Magnética y Postgrado de Física Medica, Universidad Central de Venezuela

Temas de la Física del Siglo XX. Imagenología y Medicina.

Imagenología y Medicina

Prof. Dr. Miguel Martín Landrove

Centro de Resonancia Magnética y Postgrado de Física Médica,

Universidad Central de Venezuela, Caracas, Venezuela.



• 1895 - Primera imagen de Rayos X de una mano humana.

• 1914 - Primera fluoroscopía realizada en forma práctica.

• 1924 - Blumgart y de Hevesy realizan los primeros estudios

clínicos con trazadores radioactivos.

• 1948 - Desarrollo de tubo intensificador para fluoroscopía.

• 1952 - Will y Reed desarrollan la imagen eco-

ultrasonográfica

• 1957 - Anger inventa la gamma cámara.

• 1972 - Hounsfield desarrolla la Tomografía Computarizada

con Rayos X.

• 1973 - Lauterbur inicia los estudios conducentes al

desarrollo de resonancia magnética por imágenes.

Línea de Tiempo de las imágenes en medicina.



Rayos X.



Rayos X. Historia

Wilhelm Conrad Röetgen

• Profesor de física experimental en la

Universidad de Würzburg, Alemania.

• Descubridor de los Rayos X el 8 de

Noviembre de 1895.

• Ganador del primer Premio Nobel de

Física en 1901.



Radiación de frenado

(Bremsstrahlung)

Radiación Característica

Rayos X. Generación.




ESPECTRO DE RAYOS-X



• La fuente produce un haz de

Rayos X colimado.

• Los Rayos X son absorbidos,

dispersados o transmitidos a

través del paciente.

• Si llegan hasta el receptor,

los Rayos X dispersados

reducen el contraste

deteriorando la calidad de la

imagen. La rejilla reduce el

número de Rayos X

dispersados.

• El receptor captura una

imagen producida por los

Rayos X transmitidos.

Aspectos básicos de las imágenes por Rayos X.



Rayos X. Equipos.



1. Soporte de techo y columna

telescópica.

2. Tubo generador de Rayos X.

3. Mesa.

4. Colimadores.

5. Cónsola de operación.

6. Cableado.

Rayos X. Equipos.



Rayos X. Equipos.



Rayos X. Radiografía.



Rayos X. Radiografía. Contrastes.

Iodo Bario



Rayos X. Fluoroscopía.



Rayos X. Fluoroscopía. Equipos.



Historia de La Tomografía Computarizada

• En 1971 es desarrollada por el Dr. Godfrey

Newbold Hounsfield.

• En 1979, Hounsfield recibe el Premio Nobel

de Medicina junto con Allan McLeod

Cormack.

Tomografía Computarizada.



Historia de La Tomografía Computarizada

• 1967: Primeros prototipos, varias horas

para la adquisición de datos y varios días

para la reconstrucción de la imágen.

• 1971: Imágenes de cerebro solamente, 5

min. para la adquisición de datos y 20 min.

para la reconstrucción de la imagen.

• 1974/1975: Primeras instalaciones

clínicas.

• 1976: Equipos de cuerpo entero.

Tomógrafo clínico para cerebro 1974




Tomografía Computarizada. Imágenes Primitivas.

Imagen tomada de la Conferencia Nobel de Godfrey N. Hounsfield, 1979



Tomografía Computarizada. Prototipo Experimental.

Imagen tomada de la Conferencia Nobel

de Godfrey N. Hounsfield, 1979



Tomografía Computarizada. Prototipo Clínico.

Imagen tomada de la Conferencia Nobel

de Godfrey N. Hounsfield, 1979



Tomografía Computarizada. Evolución.




Sinograma



750 ms 500 ms




Detectores de gas




Tomografía Computarizada. Helicoidal



Tomografía Computarizada. Multicorte.



Tomografía Computarizada. Helicoidal Multicorte.



Tomografía Computarizada. 3D y Visualización.



Tomografía Computarizada. 3D y Visualización. Cine.



Tomografía Computarizada. 3D y Visualización. Realidad Virtual.

COLONOSCOPIA VIRTUAL



Tomografía Computarizada. Medidas de Perfusión.



Algo de Historia de la Resonancia

Magnética por Imágenes

• Felix Bloch y Edward Purcell reciben el Premio Nobel en 1952 por el

descubrimiento de la resonancia magnética nuclear en 1946.

• En 1971 Raymond Damadian demuestra que los tiempos de relajación

nucleares para tejidos tumorales difieren de los de tejidos sanos

• En 1973 se inventa la tomografía axial computarizada (TAC) por Hounsfield.

• La resonancia magnética por imágenes fue demostrada por primera vez en

pequeños tubos de ensayo por Paul Lauterbur también en 1973, usando la

misma técnica de reconstrucción de la imagen de la TAC.

• En 1975, Richard Ernst (Premio Nobel de Química, 1991), propone la

resonancia magnética por imágenes, usando codificación de fase y frecuencia

y la Transformada de Fourier.

Resonancia Magnética.



Resonancia Magnética. Historia.

Felix Bloch Edward Purcell




• En 1977, Raymond Damadian completa la construcción del primer escáner

de resonancia magnética, el “Indomitable”



• En 1977, Peter Mansfield, desarrolla la técnica de imágenes ecoplanares

(EPI).

• En 1980, Edelstein y colaboradores demuestran la producción de imágenes

de cuerpo con resonancia magnética utilizando las técnicas propuestas por

Ernst.

• En 1987, EPI fue utilizada para producir películas en tiempo real de un ciclo

cardíaco y durante ese mismo año Charles Dumoulin perfeccionó la

angiografía por resonancia magnética.

• En 1992 se desarrolla la resonancia magnética funcional (fMRI)




• En el año 2003 se otorga el Premio Nobel en Medicina a Paul C. Lauterbur

de la Universidad de Illinois y a Sir Peter Mansfield de la Universidad de

Nottingham por sus descubrimientos en relación con la generación de

imágenes mediante resonancia magnética.




Resonancia Magnética. Principios Básicos.

El Átomo y el Núcleo Atómico

Protones

Neutrones

Número de electrones = Número de protones = Z

Número de protones + Número de neutrones = A



Z = Número Atómico




A ~ Peso Atómico

Z = Número Atómico




Tabla Periódica




Neutrones

Protones




Espín o Momento

Angular Intrínseco

Momento Magnético

I

||





0BMdt

Md

00 B




Un Espín Muchos Espines

Alta Energía

Baja Energía

Tk

Eexp

N

N

B

0BE



Resonancia Magnética. Imágenes.



Resonancia Magnética. Información Anatómica.



Resonancia Magnética. Cerebro.



Resonancia Magnética. Cardiovascular.



Resonancia Magnética. Cardiovascular. Estudios Dinámicos.



Resonancia Magnética. Cuerpo entero.



Resonancia Magnética. Información Funcional.



Resonancia Magnética. Cerebro. Perfusión.



Resonancia Magnética. Tensor de Difusión.



Resonancia Magnética. Tensor de Difusión. Tractografía.



Resonancia Magnética. Espectroscopía in vivo.



Distribución

de

espectros

Distribución de

intensidades de

pico

Distribución de

intensidades de

pico (Esquema

de colores)

Distribución de

cocientes de

áreas y

esquema de

colores

combinado

Resonancia Magnética. Espectroscopía in vivo.



Resonancia Magnética. Funcionalidad en Cerebro.



Medicina Nuclear.



Medicina Nuclear. Radionucleídos más utilizados.



Medicina Nuclear. Principios básicos.



Medicina Nuclear. Cámara planar.



Medicina Nuclear. Fotomultiplicador.

1. Emisión fotoeléctrica.

2. Cascada de electrones secundarios en las primeras

etapas del fotomultiplicador.



Medicina Nuclear. Centelleador.



Medicina Nuclear. Tomografía de Emisión de Fotón Simple (SPECT)



Medicina Nuclear. Tomografía de Emisión de Positrón (PET).



• 1952. Primer equipo de imágenes de emisión de positrón. Gordon

Brownell y William Sweet.

• 1962. Primer equipo multidetector de imágenes de emisión de

positrón.

• 1968-1971. Desarrollo de PC-I. primer equipo de imágenes

tomográficas de emisión de positrón. Detectores dispuestos en planos.

• 1971-1976. Desarrollo de PC-II. Detectores dispuestos en planos.

• 1973-1975. James Robertson y Z.H. Cho proponen el uso de detectores

en anillos.

• 1985 PCR-I con detectores en anillo.

• 1988 PCR-II con detectores dispuestos en cilindro.

Medicina Nuclear. Historia de la Tomografía de Emisión de Positrón (PET).



Medicina Nuclear. Tomografía de Emisión de Positrón (PET). 1953



Medicina Nuclear. Tomografía de Emisión de Positrón (PET). 1968-1976



Medicina Nuclear. Tomografía de Emisión de Positrón (PET). 1985

PCR-I




A. Corrección de atenuación.

B. Septos para reducir la

dispersión de la radiación.

C. Bloques de detectores

consistentes de cristales.

D. Tubos fotomultiplicadores.

E. Blindajes.




Normal Alzheimer



Medicina Nuclear. PET. Funcionalidad de Cerebro.



Medicina Nuclear. Tomografía de Emisión de Positrón (PET/CT).



Ultrasonido. Historia.

Equipo de

ultrasonido diseñado

por D. Howrey a

mitad de los años 50.

El cilindro lleno de

agua es una torreta

de artilleria de un

bombardero B29 de

la II Guerra Mundial.



Ultrasonido. Historia.

La primera persona en publicar un uso médico para la

ultrasonografía fué el Dr. Karl Dussik, psiquiatra, que trabajaba en el

hospital de Bad Ischl, Austria. Su estudio publicado en 1942 se

titulaba Hyperphonography of the Brain. Se intentaba la localización

de tumores en cerebro mediante la transmisión de ultrasonido a

través del cerebro.



Ultrasonido. Principios básicos.



Ultrasonido. Color.



Coregistro de Imágenes Médicas



Coregistro de Imágenes Médicas. Marcadores Externos o Fiduciarios.



Coregistro de Imágenes Médicas.



Coregistro de Imágenes Médicas. Multimodalidad.



Coregistro de Imágenes Médicas. RM y PET.



Coregistro de Imágenes Médicas. PET y Perfusión CT.



Imágenes Médicas. Intervencionismo. Biopsia guiada por tomografía.

Aguja de biopsia

Nódulo canceroso

El emisor de Rayos X se

apaga para aquellos ángulos

que incluyen la mano del

médico y la aguja de biopsia.



Imágenes Médicas. Intervencionismo. Biopsia guiada por mamografía.



Imágenes Médicas. Intervencionismo. Biopsia guiada por resonancia

magnética.



Imágenes Médicas. Intervencionismo. Biopsia guiada por ultrasonido.



Terapia guiada por imágenes. Tomografía.



Terapia guiada por imágenes. Resonancia Magnética.



Terapia guiada por imágenes. Resonancia Magnética. Planificación de

tratamiento para neurocirugía.



Terapia guiada por imágenes. Tomografía y Fluoroscopía.

Cateterismo.



Terapia guiada por imágenes. Ultrasonido.



Gracias

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