Artefactos En Tomografia

Artefactos en imagen CT

La tomografía computarizada (CT) se ha erigido en las últimas décadas como una de las técnicas no invasivas más importantes para diagnóstico. En concreto, la micro-tomografía (o micro-CT) está resultando especialmente útil para la investigación oncológica en modelos biológicos sobre pequeños animales.

Los datos que produce un sistema de tomografía computarizada son extremadamente precisos, por lo que cualquier error o artefacto introducido por la máquina o el algoritmo de reconstrucción es apreciable y puede disminuir seriamente la calidad de la imagen. Esto influye, por añadidura, en la calidad de imágenes de fusión (por ejemplo, en sistemas PET-CT o SPECT-CT), que dependen de la imagen CT para información anatómica de referencia.

En el Laboratorio se han desarrollado distintas herramientas de diagnóstico y corrección de artefactos para imagen micro-CT de alta resolución, con aplicaciones en sistemas ya comercializados.

Desalineamientos

En el Laboratorio se ha desarrollado un simulador de desalineamientos mecánicos, con el propósito de estudiar el efecto de varios tipos de desalineamiento, tanto en el soporte del sujeto bajo estudio como en el panel de detección, en imágenes de micro-CT. Además ha permitido evaluar la tolerancia de un sistema haz cónico y alta resolución espacial para a estos desalineamientos.

Asimismo, esta herramienta resulta útil como ayuda al diagnóstico de estos artefactos, ya que permite aislar los efectos de cada uno en una imagen determinada.

Beam hardening o endurecimiento del haz

Otro artefacto muy común y perjudicial en la cuantificación de imágenes de CT es el llamado cupping, una depresión cóncava aparente en datos de volúmenes y materiales homogéneos, visible tanto en los perfiles tomados de las proyecciones como en la imagen reconstruida. Este artefacto se debe al llamado efecto de beam hardening o endurecimiento del haz, cuyo origen está en la policromía de las fuentes de rayos X, que provoca una no linealidad de la atenuación total medida en objetos homogéneos.

Una solución implementada en el Laboratorio corrige este artefacto, abordando esa no linealidad. Mediante un ajuste a polinomios de la atenuación medida y de la teórica, se busca una función de transformación entre una y la otra válida para un solo material de cualquier grosor. No es necesario conocer el espectro de la fuente de rayos X ni realizar una reconstrucción preliminar; sí lo es tener acceso a las proyecciones originales, puesto que es ahí donde se aplica la corrección previa a la reconstrucción.

El método ha sido implementado para un tomógrafo computarizado para pequeños animales (micro-CT), empleado especialmente para el estudio a bajas energías de objetos de poca densidad, especialmente tejido blando y animales cuya masa ósea es poco densa.

Artefacto de anillo

Corte transaxial de ratón, antes (A) y después de la corrección (B)

Otro artefacto muy común en los tomógrafos de rayos x es el llamado artefacto de anillo, originado por inhomogeneidades en el detector. Estas inhomogeneidades se compensan comúnmente con lo que se denomina corrección de campo plano (adquisición de una proyección sin objeto en el escáner). Sin embargo, esta corrección no es suficiente para eliminar los anillos por completo ya que, por lo general, las celdas del detector tienen distintas respuestas no lineales dependientes de la señal recibida (lo que depende de la muestra). Por eso es necesario un algoritmo para corregir cada conjunto de proyecciones adquirido. En el laboratorio se ha desarrollado un algoritmo para reducir el efecto del artefacto de anillo válido para geometría cónica. El algoritmo genera una imagen de corrección formada por los factores de corrección aditivos para cada posición del detector.

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