«Obtener imágenes» no es una sola cosa. Cada modalidad se apoya en un lenguaje físico distinto: unas leen la atenuación de los rayos X, otras el eco del sonido, otras el comportamiento magnético de los núcleos. A continuación tomamos siete modalidades una a una, cada principio de funcionamiento mostrado con una animación.
Radiografía — una única sombra
El método más básico: el haz de rayos X atraviesa al paciente en una sola pasada y forma una única proyección 2D (sombra) en un detector plano. Rápida y económica, ideal para hueso y pulmón, pero la información de profundidad es limitada: todas las estructuras se superponen.
TC — un corte desde cientos de ángulos
La TC supera el límite de la radiografía: el tubo y el detector giran alrededor del paciente (geometría rotate–rotate) y recogen proyecciones desde cientos de ángulos; un ordenador reconstruye un corte transversal a partir de esos datos.1 En los sistemas modernos, el gantry gira varias vueltas por segundo.1
Fluoroscopia — una película en tiempo real
Donde la radiografía toma un solo fotograma, la fluoroscopia produce una imagen en movimiento con rayos X continuos o pulsados — para procedimientos dinámicos como avanzar un catéter o observar una deglución.5 El precio es un tiempo de exposición largo y la dosis que se acumula con él.
Mamografía — baja energía, el detalle más fino
Para captar las estructuras muy pequeñas y de bajo contraste de la mama (microcalcificaciones), la mamografía usa rayos X de baja energía y compresión; es el método de mayor resolución espacial en radiología.5 La compresión mejora el detalle y a la vez reduce la dosis.
Ecografía — el eco del sonido
La ecografía no usa radiación ionizante. La sonda envía un pulso corto de sonido al tejido; el pulso viaja a ~1540 m/s en tejido blando y una parte regresa como eco desde cada interfaz donde cambia la impedancia acústica.2 El tiempo de ida y vuelta del eco da la profundidad, y su amplitud da el brillo (pulso–eco).2
RM — núcleos girando en un campo magnético
La RM tampoco usa radiación ionizante. En un campo magnético intenso, los núcleos de hidrógeno (protones) del cuerpo precesan como una peonza; la frecuencia de precesión es proporcional a la intensidad del campo (relación de Larmor) — unos 64 MHz a 1,5 T.3 Un pulso de radiofrecuencia (RF) «vuelca» estos protones; la señal que emiten al relajarse forma la imagen. Por eso el contraste de tejido blando de la RM es excelente.
Medicina nuclear / PET — radiación emitida desde dentro
Mientras las demás sitúan la fuente fuera, en medicina nuclear la fuente está dentro del paciente: el radiofármaco administrado muestra la función/metabolismo, no la anatomía. En el PET el radiofármaco emite un positrón; al aniquilarse con un electrón nacen dos fotones de 511 keV a unos 180° opuestos.4 Un detector en forma de anillo capta los dos fotones de forma simultánea (en coincidencia) para localizar la fuente.4
Referencias
- Bushberg JT, Seibert JA, Leidholdt EM, Boone JM. The Essential Physics of Medical Imaging, 3rd ed. Lippincott Williams & Wilkins, 2011. Bölüm 10 (Computed Tomography) — tüp ve dedektörün hasta etrafında dönmesi (rotate–rotate geometri), gantry rotasyonu.
- Bushberg JT, et al., a.g.e., Bölüm 14 (Ultrasound) — pulse–echo görüntüleme, yumuşak dokuda ses hızı 1540 m/s, akustik empedans farkları.
- Bushberg JT, et al., a.g.e., Bölüm 12 (Magnetic Resonance Basics) — protonun manyetik alanda presesyonu, Larmor bağıntısı; 1,5 T'de proton rezonans frekansı ~64 MHz.
- Bushberg JT, et al., a.g.e., Bölüm 15 ve 19 (Radyoaktivite ve PET) — pozitron–elektron anihilasyonu sonucu yaklaşık 180° zıt yönde yayılan iki 511 keV foton; koinsidans algılama.
- Bushberg JT, et al., a.g.e., Bölüm 8 (Mammography) ve Bölüm 9 (Fluoroscopy) — düşük enerjili X-ışını ve kompresyon; gerçek zamanlı/pulslu floroskopi.