La tomografía es una imagen por cortes o seccionamiento que utiliza cualquier tipo de onda penetrante . El método se utiliza en radiología , arqueología , biología , ciencias atmosféricas , geofísica , oceanografía , física del plasma , ciencia de materiales , cosmoquímica , astrofísica , información cuántica y otras áreas de la ciencia . La palabra tomografía se deriva del griego antiguo τόμος tomos , "rebanada, sección" y γράφω graphō , "escribir" o, también en este contexto, "describir". Un dispositivo utilizado en tomografía se llama tomógrafo , mientras que la imagen producida es tomografía .
En muchos casos, la producción de estas imágenes se basa en el procedimiento matemático de reconstrucción tomográfica , como por ejemplo la tomografía computarizada por rayos X, que técnicamente se produce a partir de múltiples radiografías proyectadas . Existen muchos algoritmos de reconstrucción diferentes. La mayoría de los algoritmos se clasifican en una de dos categorías: retroproyección filtrada (FBP) y reconstrucción iterativa (IR). Estos procedimientos dan resultados inexactos: representan un compromiso entre precisión y tiempo de cálculo requerido. FBP exige menos recursos computacionales, mientras que IR generalmente produce menos artefactos (errores en la reconstrucción) a un costo computacional más alto. [1]
Aunque la resonancia magnética ( MRI ), la tomografía de coherencia óptica y la ecografía son métodos de transmisión, normalmente no requieren movimiento del transmisor para adquirir datos desde diferentes direcciones. En la resonancia magnética, tanto las proyecciones como los armónicos espaciales superiores se muestrean mediante la aplicación de campos magnéticos que varían espacialmente; no se necesitan partes móviles para generar una imagen. Por otro lado, dado que la ecografía y la tomografía de coherencia óptica utilizan el tiempo de vuelo para codificar espacialmente la señal recibida, no es estrictamente un método tomográfico y no requiere múltiples adquisiciones de imágenes.
Algunos avances recientes se basan en el uso simultáneo de fenómenos físicos integrados, por ejemplo, rayos X tanto para TC como para angiografía , TC / MRI combinadas y TC / PET combinadas .
La tomografía discreta y la tomografía geométrica , por otro lado, son áreas de investigación [ cita necesaria ] que se ocupan de la reconstrucción de objetos discretos (como cristales) u homogéneos. Se ocupan de los métodos de reconstrucción y, como tales, no se limitan a ninguno de los métodos de tomografía particulares (experimentales) enumerados anteriormente.
Una nueva técnica llamada microscopía tomográfica de rayos X sincrotrón ( SRXTM ) permite realizar un escaneo tridimensional detallado de los fósiles. [16] [17]
La construcción de fuentes de sincrotrón de tercera generación , combinada con la enorme mejora de la tecnología de detectores, el almacenamiento de datos y las capacidades de procesamiento desde la década de 1990, ha dado lugar a un impulso de la tomografía sincrotrón de alta gama en la investigación de materiales con una amplia gama de aplicaciones diferentes, por ejemplo, la visualización. y análisis cuantitativo de fases, microporosidades, grietas, precipitados o granos de diferente absorción en una muestra. La radiación sincrotrón se crea acelerando partículas libres en alto vacío. Según las leyes de la electrodinámica, esta aceleración conduce a la emisión de radiación electromagnética (Jackson, 1975). La aceleración lineal de las partículas es una posibilidad, pero, aparte de los campos eléctricos muy elevados, sería más práctico mantener las partículas cargadas en una trayectoria cerrada para obtener una fuente de radiación continua. Los campos magnéticos se utilizan para forzar a las partículas a alcanzar la órbita deseada y evitar que vuelen en línea recta. La aceleración radial asociada al cambio de dirección genera radiación. [18]
La representación de volumen es un conjunto de técnicas utilizadas para mostrar una proyección 2D de un conjunto de datos muestreados discretamente en 3D, normalmente un campo escalar 3D . Un conjunto de datos 3D típico es un grupo de imágenes de cortes 2D adquiridas, por ejemplo, mediante un escáner CT , MRI o MicroCT . Generalmente se adquieren en un patrón regular (por ejemplo, un corte cada milímetro) y normalmente tienen un número regular de píxeles de imagen en un patrón regular. Este es un ejemplo de una cuadrícula volumétrica regular, con cada elemento de volumen o vóxel representado por un valor único que se obtiene muestreando el área inmediata que rodea al vóxel.
Para representar una proyección 2D del conjunto de datos 3D, primero es necesario definir una cámara en el espacio en relación con el volumen. Además, es necesario definir la opacidad y el color de cada vóxel. Esto generalmente se define usando una función de transferencia RGBA (para rojo, verde, azul, alfa) que define el valor RGBA para cada valor de vóxel posible.
Por ejemplo, un volumen se puede ver extrayendo isosuperficies (superficies de valores iguales) del volumen y representándolas como mallas poligonales o representando el volumen directamente como un bloque de datos. El algoritmo de los cubos en marcha es una técnica común para extraer una isosuperficie a partir de datos de volumen. La representación directa de volúmenes es una tarea computacional intensiva que se puede realizar de varias maneras.
La tomografía de plano focal fue desarrollada en la década de 1930 por el radiólogo Alessandro Vallebona y resultó útil para reducir el problema de la superposición de estructuras en la radiografía proyectacional .
En un artículo de 1953 en la revista médica Chest , B. Pollak del Sanatorio de Fort William describió el uso de la planografía, otro término para la tomografía. [19]
La tomografía de plano focal siguió siendo la forma convencional de tomografía hasta que fue reemplazada en gran medida por la tomografía computarizada a fines de la década de 1970. [20] La tomografía de plano focal utiliza el hecho de que el plano focal aparece más nítido, mientras que las estructuras en otros planos aparecen borrosas. Al mover una fuente de rayos X y la película en direcciones opuestas durante la exposición, y modificando la dirección y extensión del movimiento, los operadores pueden seleccionar diferentes planos focales que contienen las estructuras de interés.
Medios relacionados con la tomografía en Wikimedia Commons