RECONSTRUCCION EN T.C.
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UNMSM – FACULTAD DE MEDICINA Tecnología Médica – Radiología RECONSTRUCCION DE IMAGEN EN TOMOGRAFÍA COMPUTADA
PROFESORA :
Mg. Cecilia Muñoz
CURSO
:
Tomografía Computada
ALUMNO
:
Joseph Espiritu Ibarcena
CODIGO
:
11010145
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INDICE
INDICE ______________________________________________________ 3 MISION ______________________________________________________ 4 VISION ______________________________________________________ 4 INTRODUCCION ______________________________________________ 5 RECONSTRUCCION DE IMAGEN EN T.C. ______________________ 6 PROCESO DE RECONSTRUCCION. ____________________________________ 6 ALGORITMOS DE RECONSTRUCCION (MÉTODOS): ____________________ 8 METODO ALGEBRAICO: Método Iterativo ____________________________________ 8 METODO ANALITICO: ______________________________________________________ 9
BIBLIOGRAFIA ______________________________________________ 11
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MISION La escuela académico profesional de Tecnología Médica, es la unidad académica de la facultad de medicina líder en la formación de tecnólogos médicos a nivel nacional e internacional y que en base a su tradición histórica, científica y cultural; genera, transmite, e intercambia conocimientos sobre la base de la investigación, formando profesionales con actitud crítica y sólidos principios éticos, y que participa activamente en la solución de los problemas de la sociedad, fomentando el desarrollo social, cultural, económico y tecnológico del país
VISION Ser una escuela líder en el ámbito nacional e internacional en investigación y formación profesional, creativa, competitiva, y que en base a una acción social permanente genera propuestas a los problemas que se presentan en la sociedad dentro del marco nacional y de la globalización; asimismo, ser reconocida por su alta calidad ética y sólida formación académica, orientada a la revalorización de la persona humana como el fin máximo de la sociedad
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INTRODUCCION El escáner de tomografía computarizada significó una auténtica revolución en el campo de la radiología, ya que se basa en el enfoque de un haz de rayos X colimado sobre el paciente, donde la radiación remanente atenuada es medida por un detector cuya respuesta se transmite a un ordenador. El ordenador analiza la señal del detector, reconstruye la imagen y la presenta en un monitor de televisión. Después se fotografía la imagen para su posterior evaluación y archivo. Mediante ecuaciones matemáticas (algoritmos) adaptadas al procesamiento informático se efectúa una reconstrucción por ordenador de vistas transversales de la región anatómica de interés. El objetivo de todas las modalidades de imagen médica es visualizar los órganos internos del cuerpo de una manera no invasiva, para obtener información estructural y anatómica, como en la tomografía computarizada; o funcional como en la tomografía por emisión de positrones. Para obtener dichas imágenes es necesario un procedimiento conocido como “reconstrucción de imagen digital”. El problema de la reconstrucción consiste en determinar la estructura interna del objeto basándose en datos experimentales del mismo objeto. Los avances tecnológicos y teóricos han promovido un interés continuo a desarrollo de los diferentes métodos de reconstrucción y sus implementaciones. Desde el comienzo del desarrollo de escáneres ha sido importante reducir el tiempo de escaneo, disminuir en la medida de lo posible el número de rotaciones necesarias para realizar una prueba TAC, mejorar la calidad de imagen y reducir el tiempo de reconstrucción. Hoy, el desarrollo de arquitecturas paralelas principalmente los procesadores multinúcleo y sistemas clusters, posibilita el desarrollo de nuevos algoritmos de reconstrucción que permitan explotar las características particulares de estas plataformas. En la implementación de estos algoritmos, se puede plantear o como optimiza su ejecución para conseguir tiempos menores.
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RECONSTRUCCION DE IMAGEN EN T.C. Una tomografía bidimensional, esencialmente es la reconstrucción de la imagen de una sección transversal de un objeto a partir de sus proyecciones. Por tanto, una tomografía puede ser considerada como un conjunto de proyecciones sobre las rectas que forman el plano de la placa tomográfica. Las tomografías son comúnmente utilizadas en aplicaciones médicas que requieren una visualización óptima de un órgano en particular. Si en un algoritmo se incorporan los datos obtenidos en una tomografía con los modelos de restauración de imágenes, se obtiene una aproximación casi exacta de la morfología del órgano estudiado, motivo por el cual diversos modelos de reconstrucción de imágenes se han propuesto en los últimos años. Entre ellos, se destaca el método de retroproyección filtrada, el cual se planteó inicialmente como un algoritmo de inversión de la transformada de Radon; este hace uso de herramientas matemáticas propias del análisis de Fourier como lo son el teorema de proyecciones y el producto convolución además de una elaborada construcción geométrica que permitirá reconstruir la imagen a partir de un conjunto de rectas.En 1917 el matemático austriaco Johann Radon probó en un artículo que es posible reconstruir un objeto bidimensional o tridimensional a partir de un conjunto de infinitas proyecciones, dicha reconstrucción se realiza mediante la hoy conocida transformada de Radon.
PROCESO DE RECONSTRUCCION. Aunque la imagen obtenida en la pantalla del ordenador es bidimensional corresponde en la realidad a un volumen. El soporte donde se crea la imagen es una MATRIZ, es un concepto abstracto y matemático. Esta matriz no se ve, se ve solo la imagen. La matriz es una rejilla cuadrada compuesta de un número variable de cuadraditos, cada cuadradito recibe el nombre de PIXEL. Como la imagen obtenida es una representación bidimensional de un cierto volumen de tejido, esta matriz no es plana si no que tiene un grosor, pues bien a este grosor se le denomina grosor de corte. El tubo de Rx gira alrededor del paciente y da una información a los detectores, estos datos hay que ordenarlos para crear la imagen, pues donde el ordenador plasma el resultado es en la matriz. Ahora nos fijaremos en un solo pixel, como si lo sacáramos de la matriz, vemos que el pixel tiene un grosor (grosor de corte) pues al pixel + el grosor de corte se le denomina VOXEL.
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Una vez que el ordenador ha obtenido la imagen a cada pixel se le otorga un valor, gracias a que el ordenador a digitalizado los datos. Este valor corresponde a la media de atenuación que sufrieron los distintos fotones de Rx que después de atravesar al paciente llegaron a los detectores y que se representan en dicho voxel. Es decir el coeficiente de atenuación representado en un pixel es la media de todos los coeficientes de atenuación que existan en el volumen del voxel. No se puede representar algo las pequeño que el voxel. Dependiendo del tamaño del objeto a representar y el tamaño de la matriz que vallamos a utilizar, cambiara la resolución espacial de la imagen, la imagen obtenida. De una estructura geométrica regular con un borde nítidos puede ser borrosa . El grado de borrosidad de dicha imagen es una medida de la resolución espacial del sistema. El ordenador después de computar toda la información, otorga un valor numérico a cada pixel (que se corresponde con el coeficiente de atenuación), este número del pixel se corresponde con un color en una escala de grises que tenemos si hacemos esto con todos los pixel tendremos una amplia gama de grises capaz de representar cualquier imagen. Para crear la imagen, como ya hemos dicho, necesitamos saber todos los coeficientes de atenuación que existen en el volumen del voxel para así hacer la media de todos ellos. Pues bien la reconstrucción se hace por dos métodos: Método Iterativo: Se utiliza en TC de 1ª generación. El ordenador va haciendo intentos de sumas en vertical, horizontal y diagonal, hasta que obtiene la coincidencia de todos los datos. Este método esta hoy en día en desuso y no podia reconstruir la imagen el ordenador hasta que tuviera todos los datos. Método Analítico: Tiene varias posibilidades pero la más usada es el método de retroproyección filtrada. El método analítico se trata de empezar a reconstruir la imagen según se van recibiendo los datos, así se crea una imagen unidimensional y se representa a continuación en la matriz, esto se hace sucesivamente con todos los disparos; después de todas las reconstrucciones se crea finalmente la imagen. Esta imagen es filtrada mediante un filtro KERNEL, que en realidad lo único que va a hacer es una superposición de una determinada curva, correspondiente a una determinada fórmula matemática (filtro) a la curva obtenida mediante la adquisición de los datos de los detectores; esto es, multiplicando el valor obtenido por los detectores por un filtro Kernel para así obtener el resultado. Su finalidad es resaltar los datos de la imagen que puedan tener alguna importancia diagnostica. Los filtros Kernel son fórmulas matemáticas y hay distintos tipos de filtros, se seleccionan dependiendo de lo que más nos interese ver. Los filtros más importantes son: SHARP: Realza bordes de estructuras de muy distinto coeficiente de atenuación. RECONSTRUCCION EN T.C.
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REALCE DE BORDES: Realza la diferencia entre bordes, realza más la diferencia de contraste entre estructuras de no muy distinto coeficiente de atenuación. SUAVIZADO: Lo que hace es disminuir los artefactos debidos la Ruido estatico, va a limar diferencias.
ALGORITMOS DE RECONSTRUCCION (MÉTODOS): METODO ALGEBRAICO: Método Iterativo Aunque en la primera reconstrucción tomográfica por proyecciones usaron métodos algebraicos, en la actualidad el proceso de reconstrucción en scanners clínicos está basado en algoritmos analíticos que usan la transformada inversa de Fourier. Uno de los algoritmos más usados se conoce como Retroproyección Filtrada (FBP). Por otro lado los algoritmos algebraicos son menos usados debido a su coste computacional muy elevado. Sin embargo los métodos algebraicos representan una opción dominante debido a dos razones. Primero, los métodos analíticos necesitan una colección de datos completa (no siempre posible). Segundo, estos métodos no proporcionan una reconstrucción exitosa en condiciones ruidosas. En condiciones ruidosas los métodos algebraicos permiten la reconstrucción de imágenes de más alto contraste y precisión por menor número de proyecciones que los métodos basados en la Transformada de Fourier.
Propone solución en base a Cálculos matemáticos simples (+, -. /, X , etc.) Comparar los datos del problema (proyección) Realiza correcciones necesarias, en un método Reiterativo hasta lograr solución.
VENTAJAS: No requiere de métodos matemáticos complejos Es relativamente simple y rápido Disminución de artefactos Alta resolución espacial.
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DESVENTAJAS: Permisible hasta una matriz de cuatro elementos. Finalización de las mediciones antes que comience el cálculo. Demora en expresar el resultado, imagen. UTILIZADO: PET. Primeros tomógrafos Relegado desde el año 2008, en privilegio de retroproyección filtrada. Sin embargo por la evolución de procesamiento de datos, se propone retroceso hacia su utilidad.
METODO ANALITICO: Actualmente, en los escánerer comerciales utilizan el método analítico como preferencia en la reconstrucción de imágenes, principalmente el algoritmo de retroproyección filtrada. Este algoritmo se usa para implementar la transformación inversa de Radon que es una herramienta matemática cuya utilización fundamental en Ingeniería Biomédica es la reconstrucción de imágenes de TAC. En la TAC, la información sobre una imagen se da en forma de un conjunto de proyecciones, que se conoce como la transformada de Radon de la imagen, y la inversa de la transformada, representa la misma imagen. La transformada de Radon es un conjunto de proyecciones tomadas bajo diferentes ángulos que contienen información sobre el objeto escaneado y la inversa de la transformada, representa la imagen de dicho objeto.
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La transformada de Radon está relacionada con la Transformada de Fourier por medio del Teorema de Slice, que obtiene la transformada de Fourier 2D de la imagen por medio de las proyecciones. RETROPROYECCION FILTRADA: Luego de una retroproyección simple hay perdida de detalle, por lo que se requiere un filtro. Amplificar aplicando un filtro, las frecuencias periféricas del espacio K. Método relativamente simple, desde la óptica de la óptica de la informática porque se reduce multiplicaciones. Desde la óptica espacial, el filtrado refuerza más aun las transiciones de los diferentes perfiles de atenuación. FILTRO UTILIZADO EN TOMOGRAFIA SE LLAMA «RAMPA ATENUADA» La retroproyección permite obtener imagen sin velado. Pero el resultado está ligado al tipo de tejido estudiado. Ciertas estructuras requieren una resolución espacial más marcada (tejido óseo) y otras una alta resolución en contraste (tejidos blandos). La tomografía no expresa las dos resoluciones de modo óptimo, ajustamos la pendiente y la forma del filtro de rampa «atenuado» para aplicar a un tipo de tejido según sea el objetivo: resolución espacial o contraste.
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BIBLIOGRAFIA
http://www.tsid.net/tac/fundamentos.htm http://matematicas.uis.edu.co/ccm2011/HTML/ARCHIVOS%20MEMORIAS/APLIC ADAS/AdrianaJuzga.PDF http://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/37115/TrabajoMaster_L.Flores.pdf?seq uence=1 http://www2.die.upm.es/im/papers/Reconst_RACFN.pdf Tomografía Computada. Evolución, Principios técnicos y Aplicaciones. (link) https://www.google.com.pe/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=7&ved=0 CFIQFjAG&url=http%3A%2F%2Fwww.sefm.es%2Ffisicamedica%2Fes%2Fdownload%2F%3Fn%3D2011_3_11_tomografiacomputarizada%26idf%3D450_399_pdf_docrev&ei=PesWVPbUNZbZoATk64D4Bg&usg=AFQjC NGwODelrx3GpAM6q53r7Ry6RMid2Q&sig2=7DMwzJpkr6_TfxtsSHGCA&bvm=bv.75097201,d.cWc&cad=rja http://revistabme.eia.edu.co/numeros/4/art/Tomograf%C3%ADa%20computarizad a%20por%20rayos%20X%20fundamentos%20y%20actualidad.pdf
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