Un nuevo enfoque de medición propuesto por científicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) podría conducir a una mejor manera de calibrar los escáneres de tomografía computarizada (TC), potencialmente agilizando el tratamiento del paciente al mejorar la comunicación entre los médicos.

El enfoque, detallado en un artículo de investigación en la revista MÁS UNO , sugiere cómo se pueden medir los haces de rayos X generados por la TC de una manera que permita comparar de forma útil las exploraciones de diferentes dispositivos entre sí. También ofrece un camino para crear los primeros estándares de medición de TC conectados al Sistema Internacional de Unidades (SI) mediante la creación de una definición más precisa de las unidades utilizadas en TC, algo que le faltaba al campo.

"Si la comunidad técnica pudiera ponerse de acuerdo sobre una definición, entonces? los proveedores podrían crear medidas que sean intercambiables, "dijo Zachary Levine de NIST, un físico y uno de los autores del artículo. "Ahora, la calibración no es tan completa como podría ser ".

La capacidad de un objeto para bloquear los rayos X (su "radiodensidad") se mide en unidades Hounsfield (UH), nombrado por el co-inventor de CT ganador del Premio Nobel. Calibración de una máquina de TC, algo que todas las instalaciones de radiología deben realizar con regularidad, implica escanear un objeto de radiodensidad conocida llamado fantasma y verificar si estas mediciones dan el número correcto de UH.

Un problema es que el tubo de un escáner de TC, esencialmente su "bombilla de luz" generadora de rayos X, crea un rayo que es la versión de rayos X de la luz blanca, lleno de fotones con diferentes longitudes de onda que corresponden a su energía. (Si el ojo humano pudiera ver rayos X, podría pasar el haz del tubo a través de un prisma y ver cómo se rompe en un espectro de colores). Debido a que el poder de penetración de un fotón depende de su energía, el efecto general del rayo sobre el fantasma debe promediarse, lo que dificulta la definición de la calibración.

Lo que complica aún más la situación es la forma en que la luz de rayos X del tubo tiene que cambiar según el tipo de exploración. Las partes del cuerpo más densas necesitan rayos X más penetrantes, por lo que el tubo tiene una especie de interruptor de color que permite a su operador ajustar el voltaje del tubo para que coincida con el trabajo. Ajustar el voltaje del tubo altera el espectro del haz, de modo que oscile entre algo así como una bombilla de luz "blanca fría" y "blanca cálida". El espectro variable hace que sea más difícil garantizar que la calibración sea correcta para todos los voltajes.

Agregue estas complicaciones a las diferencias que existen entre varios fabricantes de máquinas de TC, y le genera muchos problemas a cualquiera que quiera vincular la calibración de cualquier escáner a un estándar universal. Pero si pudiera hacerse habría beneficios de gran alcance tanto para la industria como para la medicina.

"Quiere respuestas intercambiables independientemente de la máquina de TC que utilice y cuándo, "Dijo Levine." Por un lado, desea que los médicos puedan comunicarse entre hospitales. Digamos que un paciente necesita un seguimiento pero está lejos de casa, o el mismo escáner obtuvo una actualización de software que cambia el número de unidades de manipulación. Si no puede medir con precisión, no puedes mejorar tu tecnología ".

Una mejor calibración podría hacer que el diagnóstico sea más eficiente y menos costoso también, Dijo Levine.

"Mejores comparaciones entre los escáneres podrían permitirnos establecer puntos de corte para la enfermedad, como el enfisema que obtiene un puntaje de Hounsfield particular o más bajo, ", dijo." También es común que las tomografías computarizadas muestren crecimientos sospechosos que podrían ser cancerosos, y un médico suele solicitar una resonancia magnética como seguimiento. Podríamos eliminar la necesidad de ese segundo procedimiento ".

El equipo del NIST tuvo que superar las incertidumbres creadas por el amplio espectro de rayos X del tubo y la configuración del voltaje del tubo. Su idea era llenar varios fantasmas con diferentes concentraciones de sustancias químicas en polvo que son comunes en el cuerpo. y compare la radiodensidad de los fantasmas usando CT. La comparación ayudaría a vincular HU con la cantidad de moles por metro cúbico, que son ambas unidades SI.

"Ejecutar esta idea fue complicado, debido a que el volumen de un mol depende del tamaño de una molécula química dada, ", Dijo Levine." Un mol de sal ocupa más espacio que un mol de carbono, por ejemplo. Y el aire en los polvos representó una complicación adicional ".

El engaño haría que todos, excepto un aficionado a las matemáticas, se estremecieran:cada químico en la mezcla podría caracterizarse por dos números, pero todo el fantasma creó un espacio de 13 dimensiones que complicó el análisis de datos. Afortunadamente, el equipo pudo utilizar una técnica de álgebra lineal bien conocida en la ciencia de datos para simplificar los datos a dos dimensiones, que era mucho más manejable.

"Básicamente, hemos demostrado que puede crear un objetivo de rendimiento de escáner CT que cualquier ingeniero de diseño puede alcanzar, "Dijo Levine." Los fabricantes han estado obteniendo diferentes respuestas en sus máquinas durante décadas porque nadie les dijo a sus ingenieros cómo manejar el espectro de rayos X. Solo se requiere un pequeño cambio en la práctica existente para unificar sus medidas ".