La tomografía computarizada de haz cónico (o CBCT , también conocida como TC con brazo en C , TC de volumen de haz cónico , TC de panel plano o tomografía digital volumétrica (TVP)) es una técnica de imágenes médicas que consiste en una tomografía computarizada de rayos X donde los rayos X son divergentes y forman un cono. [1]
CBCT se ha vuelto cada vez más importante en la planificación del tratamiento y el diagnóstico en implantología , otorrinolaringología, ortopedia y radiología intervencionista (IR), entre otras cosas. Quizás debido al mayor acceso a dicha tecnología, los escáneres CBCT están encontrando ahora muchos usos en odontología, como en los campos de la cirugía oral , la endodoncia y la ortodoncia . La CBCT integrada también es una herramienta importante para el posicionamiento y la verificación del paciente en la radioterapia guiada por imágenes (IGRT).
Durante las imágenes dentales/ortodóncicas, el escáner CBCT gira alrededor de la cabeza del paciente, obteniendo hasta casi 600 imágenes distintas. Para radiología intervencionista, el paciente se coloca desplazado respecto de la mesa de modo que la región de interés quede centrada en el campo de visión del haz cónico. Una sola rotación de 200 grados sobre la región de interés adquiere un conjunto de datos volumétricos. El software de escaneo recopila los datos y los reconstruye, produciendo lo que se denomina un volumen digital compuesto de vóxeles tridimensionales de datos anatómicos que luego pueden manipularse y visualizarse con software especializado. [2] [3] La CBCT comparte muchas similitudes con la TC tradicional (haz en abanico) , sin embargo, existen diferencias importantes, particularmente para la reconstrucción . La CBCT se ha descrito como el estándar de oro para obtener imágenes del área oral y maxilofacial.
Historia
Radiología oral y maxilofacial.
Principio del CBCT.
A finales de la década de 1990, el Dr. Yoshinori Arai en Japón y el Dr. Piero Mozzo en Italia desarrollaron de forma independiente la tecnología computarizada Cone Beam para radiología oral y maxilofacial . [4] El primer sistema comercial (el NewTom 9000) fue introducido en el mercado europeo en 1996 y en el mercado estadounidense en 2001, por la empresa italiana Quantitative Radiology. [2] [5]
Imagen axial obtenida del primer escaneo 3D de haz cónico realizado el 1 de julio de 1994 [6]
Imagen axial obtenida del primer escaneo 3D Cone-Beam realizado el 1 de julio de 1994.
Imagen axial obtenida del primer escaneo 3D Cone-Beam realizado el 1 de julio de 1994.
Notas originales sobre el primer escaneo 3D Cone-Beam realizado el 1 de julio de 1994
Radioterapia
La TC de haz cónico que utiliza rayos X de kilovoltaje (utilizados con fines diagnósticos , más que terapéuticos ) conectados a una máquina de tratamiento con acelerador lineal se desarrolló por primera vez a finales de los años 1990 y principios de los 2000. [7] Desde entonces, estos sistemas se han vuelto comunes en los linacs de última generación. [8] A finales de la década de 2010, CBCT también comenzó a estar disponible como sistema de administración de terapia de partículas a bordo . [9]
Radiología intervencional
Si bien a finales de la década de 1990 se experimentó con la CBCT con intensificadores de imágenes de rayos X , no fue hasta la adopción de detectores de rayos X de panel plano , con contraste y resolución espacial mejorados, que la CBCT se volvió práctica para uso clínico en procedimientos de radiología intervencionista. [10] [11] Muchos sistemas de fluoroscopia de arco en C fijos, e incluso móviles, ahora son capaces de realizar adquisiciones CBCT, además de la fluoroscopia plana tradicional. [12] [13] La CBCT ayuda a guiar las imágenes durante los procedimientos de radiología intervencionista que tratan diversas afecciones médicas, incluida la osteoartritis de rodilla, la hiperplasia prostática benigna y el carcinoma hepatocelular. [14] [15] [16] [17]
Aplicaciones
Endodoncia
Muela del juicio impactada vista en CBCT.
La ventaja más significativa de la CBCT en endodoncia es que puede mostrar características anatómicas críticas del conducto radicular que las imágenes intraorales o panorámicas convencionales no pueden mostrar. [18]
Según la Asociación Americana de Endodoncia, existen numerosas situaciones específicas en las que las imágenes 3D producidas por CBCT mejoran el diagnóstico e influyen en el tratamiento, y su uso no se puede discutir sobre la radiología intraoral convencional basada en los principios ALARA. [19]
Implantología
Una exploración de haz cónico dental ofrece información útil a la hora de evaluar y planificar implantes quirúrgicos. La Academia Estadounidense de Radiología Oral y Maxilofacial (AAOMR) sugiere la TC de haz cónico como el método preferido para la evaluación prequirúrgica de los sitios de implantes dentales. [20]
Ortodoncia
Como representación en 3D , CBCT ofrece una vista sin distorsiones de la dentición que se puede utilizar para visualizar con precisión tanto los dientes erupcionados como los no erupcionados, la orientación de la raíz del diente y las estructuras anómalas, algo que la radiografía 2D convencional no puede. [21]
Ejemplo de procesamiento utilizando datos de rayos X de un modelo de diente:
imagen de muestra única (ruidosa)
varias muestras superpuestas
imágenes unidas a panorámicas
reconstrucción algorítmica
imagen en vivo
Ortopedía
El escáner CBCT ofrece vistas sin distorsiones de las extremidades. Una ventaja de la CBCT ortopédica es la capacidad de tomar imágenes de las extremidades inferiores con carga . Particularmente en el ámbito del pie y el tobillo , la CBCT con carga de peso está ganando impulso debido a su capacidad de combinar información tridimensional y de carga de peso, que son de suma importancia en el diagnóstico y la planificación quirúrgica. [22] El término preferido utilizado para CBCT en el miembro inferior es, por tanto, WBCT para TC con soporte de peso tras las primeras publicaciones científicas sobre el tema. [23] [24] [25] [26]
Radioterapia guiada por imágenes
La radioterapia guiada por imágenes es una forma de radioterapia de haz externo en la que se coloca al paciente con los órganos que se van a tratar coincidiendo exactamente en su posición con el campo de tratamiento, para reducir la dosis a los órganos cercanos que no están siendo tratados. Muchos órganos dentro del cuerpo se mueven milímetros en relación con las superficies externas de la piel, y un escáner CBCT montado en el cabezal de la unidad de radioterapia se utiliza inmediatamente antes del tratamiento (y a veces nuevamente durante el tratamiento) para garantizar que los órganos del paciente estén exactamente en la posición correcta. para que coincida con el campo de tratamiento y para ajustar la posición de la mesa de tratamiento si es necesario. Las imágenes también se pueden usar para verificar otros requisitos de algunos tipos de tratamiento, como vejiga llena o vacía, recto vacío, etc. [8] [27] Alternativamente, se puede usar la misma fuente de haz cónico y detector para tomar imágenes simples. Imágenes de posicionamiento de rayos X si el órgano se ve particularmente bien en la radiografía o si se han insertado marcadores fiduciales en el órgano. [28]
Radiología intervencional
El escáner CBCT está montado en una unidad de fluoroscopia con arco en C en la sala de radiología intervencionista (IR), que ofrece imágenes en tiempo real con un paciente estacionario. Esto elimina el tiempo necesario para transferir a un paciente de la sala de angiografía a un escáner de tomografía computarizada convencional y facilita un amplio espectro de aplicaciones de CBCT durante los procedimientos de IR. Las aplicaciones clínicas de CBCT en IR incluyen planificación del tratamiento, posicionamiento y evaluación de dispositivos o implantes, localización intraprocedimiento y evaluación de los criterios de valoración del procedimiento. CBCT es útil como forma primaria y complementaria de obtención de imágenes. Es un excelente complemento de DSA y fluoroscopia para la visibilidad vascular y de tejidos blandos durante procedimientos complejos. El uso de CBCT antes de la fluoroscopia reduce potencialmente la exposición del paciente a la radiación. [3]
Aplicaciones clínicas
Quimioembolización para el carcinoma hepatocelular : la CBCT con contraste confirma que se selecciona la arteria adecuada para administrar la terapia. El contraste realza el parénquima irrigado por la arteria seleccionada y, por lo tanto, revela si la vasculatura también irriga el tumor. La CBCT sin contraste posterior al tratamiento confirma la tinción con lipiodol del tumor, lo que mejora la confianza del operador en cuanto a la cobertura completa del tumor o el tratamiento adicional. [29]
Embolización de la arteria prostática para la hipertrofia prostática benigna : la CBCT proporciona los detalles de los tejidos blandos necesarios para visualizar la mejora prostática, identificar arterias prostáticas duplicadas y evitar la embolización no deseada. CBCT es superior a DSA para esta terapia ya que los patrones de realce en DSA pueden ser difíciles de discernir debido a la superposición de estructuras pélvicas y la anatomía arterial variable. [30]
Drenaje del absceso : la CBCT confirma la ubicación de la punta de la aguja después de su colocación mediante ultrasonido y confirma la ubicación del drenaje al revelar la inyección de contraste en la ubicación deseada.
Muestreo de vena suprarrenal para un adenoma : la CBCT con contraste mejorado muestra la perfusión de la glándula suprarrenal para confirmar la colocación del catéter y obtener una muestra satisfactoria. [31]
Colocación del stent : la CBCT mejora la visualización de los stents intracraneales y extracraneales en comparación con la DSA convencional y la radiografía digital al proporcionar una mejor representación de la relación de los stents con las estructuras cercanas (es decir, las paredes vasculares y la luz del aneurisma ). [32]
Biopsia transtorácica percutánea con aguja de nódulo pulmonar : la CBCT guía la colocación de la aguja y demostró una precisión diagnóstica, sensibilidad y especificidad del 98,2%, 96,8% y 100%, respectivamente. La precisión del diagnóstico no se vio afectada por condiciones técnicamente desafiantes. [33]
Anomalías vasculares: después de la corrección de las malformaciones arteriovenosas con espirales, la CBCT detecta con sensibilidad pequeños infartos en el tejido que ha sido "sacrificado" durante el procedimiento para evitar más derivaciones. El tejido infartado aparece como una pequeña zona de retención de contraste.
La TC de haz cónico se utiliza para análisis de materiales, metrología y pruebas no destructivas en el sector manufacturero. La TC de haz cónico también inspecciona y detecta defectos de tamaños pequeños, como corrosión por picaduras internas o grietas de un objeto en el control de calidad . [34]
Reconstrucción
Los algoritmos de reconstrucción de haz cónico son similares a los algoritmos de reconstrucción tomográfica típicos y se pueden utilizar métodos como la retroproyección filtrada o la reconstrucción iterativa . Sin embargo, dado que la reconstrucción es tridimensional, pueden ser necesarias modificaciones como el algoritmo FDK [35] .
Riesgos
Radiología oral y maxilofacial.
Las dosis totales de radiación de los exámenes CBCT dentales en 3D son un 96% más bajas que las de los exámenes de CT convencionales, pero emiten entre 5 y 16 veces más radiación que las radiografías dentales 2D (OPG) estándar. El tiempo de exposición en CBCT también es comparativamente menor en comparación con la TC convencional. [36] [37] [38] [39] [40]
El uso de CBCT sólo está ligeramente regulado en los EE. UU. El estándar de atención recomendado es utilizar el campo de visión (FOV) más pequeño posible, el tamaño de vóxel más pequeño , la configuración de mA más baja y el tiempo de exposición más corto junto con un modo de adquisición de exposición pulsada. [41] Organizaciones internacionales como la Organización Mundial de la Salud y la ICRP , así como muchos organismos y legislaciones locales, fomentan la idea de la justificación de todas las exposiciones médicas, donde los riesgos y beneficios deben sopesarse antes de llevar a cabo un procedimiento. [42]
Desventajas
Radiología oral y maxilofacial.
Hay una serie de inconvenientes de la tecnología CBCT sobre la de las tomografías computarizadas, como una mayor susceptibilidad a los artefactos de movimiento (en las máquinas de primera generación) y la falta de una determinación adecuada de la densidad ósea. [43]
Densidad ósea y escala de Hounsfield
La escala Hounsfield se utiliza para medir la radiodensidad y, en referencia a las tomografías computarizadas , puede proporcionar una densidad absoluta precisa para el tipo de tejido representado. La radiodensidad, medida en Unidades Hounsfield (HU, también conocida como número CT) es inexacta en las exploraciones CBCT porque diferentes áreas en la exploración aparecen con diferentes valores de escala de grises dependiendo de sus posiciones relativas en el órgano que se explora, a pesar de poseer densidades idénticas, porque la El valor de la imagen de un vóxel de un órgano depende de la posición [ aclaración necesaria ] en el volumen de la imagen. [44] Las HU medidas desde la misma área anatómica con CBCT y escáneres de TC de grado médico no son idénticas [45] y, por lo tanto, no son confiables para la determinación de la densidad ósea identificada radiográficamente en un sitio específico para fines tales como la colocación de implantes dentales. , ya que "no hay buenos datos para relacionar los valores CBCT HU con la calidad ósea". [46]
Aunque algunos autores han apoyado el uso de la tecnología CBCT para evaluar la densidad ósea midiendo HU, [47] [48] dicho apoyo se brinda de manera errónea porque las regiones escaneadas de la misma densidad en el cráneo pueden tener un valor de escala de grises diferente en el conjunto de datos CBCT reconstruido. . [49]
La atenuación de rayos X de los sistemas de adquisición CBCT actualmente produce diferentes valores de HU para estructuras óseas y de tejido blando similares en diferentes áreas del volumen escaneado (por ejemplo, el hueso denso tiene un valor de imagen específico al nivel del mentón, pero el mismo hueso tiene un valor de imagen significativamente mayor). diferente valor de imagen a nivel de la base del cráneo). [43]
Los sistemas dentales CBCT no emplean un sistema estandarizado para escalar los niveles de grises que representan los valores de densidad reconstruidos y, como tales, son arbitrarios y no permiten evaluar la calidad del hueso. [50] En ausencia de tal estandarización, es difícil interpretar los niveles de gris o imposible comparar los valores resultantes de diferentes máquinas. Si bien existe un reconocimiento general de que esta deficiencia existe con los sistemas CBCT (en el sentido de que no muestran HU correctamente), se han realizado pocas investigaciones para intentar corregir esta deficiencia. [51]
Con el tiempo, nuevos avances en los algoritmos de reconstrucción CBCT permitirán detectores de área mejorados [52] y esto, junto con un posprocesamiento mejorado, probablemente resolverá o reducirá este problema. [44] En 2010 se publicó un método para establecer coeficientes de atenuación con los que se pueden derivar valores reales de HU a partir de valores CBCT "HU" y actualmente se están realizando más investigaciones para perfeccionar este método in vivo . [51]
Radiología intervencional
Si bien la practicidad de CBCT fomenta su aplicación cada vez mayor en RI, las limitaciones técnicas dificultan su integración en el campo. Los dos factores más importantes que afectan la integración exitosa son la calidad de la imagen y el tiempo (para la configuración, la adquisición de la imagen y la reconstrucción de la imagen). En comparación con la tomografía computarizada multidetector (MDCT), la colimación más amplia en la CBCT conduce a una mayor radiación dispersa y a una degradación de la calidad de la imagen, como lo demuestran los artefactos y la disminución de la relación contraste-ruido . La resolución temporal de los detectores de yoduro de cesio en CBCT ralentiza el tiempo de adquisición de datos a aproximadamente 5 a 20 segundos, lo que aumenta los artefactos de movimiento . El tiempo necesario para la reconstrucción de imágenes es mayor para la CBCT (1 minuto) en comparación con la MDCT (tiempo real) debido a los exigentes algoritmos de reconstrucción de haz cónico desde el punto de vista computacional. [3] [29]
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