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La tomografía computarizada, desarrollada clínicamente en la década de 1970, constituyó una transformación radical en el campo de la imagen médica al introducir un método capaz de representar el interior del cuerpo humano en cortes anatómicos transversales con una precisión sin precedentes. A diferencia de la radiografía convencional, que proyecta estructuras tridimensionales sobre un plano bidimensional superponiendo tejidos, la tomografía computarizada permitió aislar secciones milimétricas del organismo, eliminando la superposición anatómica y mejorando de forma sustancial la capacidad diagnóstica.
El principio técnico que hizo posible este avance se basa en la incorporación de un armazón circular denominado gantry, dentro del cual se sitúan un tubo emisor de rayos X y múltiples detectores dispuestos en configuraciones específicas. Tanto el emisor como los detectores rotan de manera continua alrededor del paciente, generando múltiples proyecciones desde distintos ángulos. Cada haz de rayos X atraviesa el cuerpo y experimenta un grado de atenuación proporcional a la densidad y composición de los tejidos que encuentra a su paso. Los detectores registran estas variaciones de intensidad y transforman la información analógica en datos digitales.
La verdadera innovación no residió únicamente en el componente mecánico, sino en la aplicación de algoritmos matemáticos complejos que permiten reconstruir, a partir de cientos o miles de proyecciones, una imagen seccional detallada. Estos algoritmos procesan los valores de atenuación medidos en cada trayectoria del haz y los reorganizan en una matriz bidimensional que representa un corte anatómico específico. Cada uno de estos cortes posee un espesor milimétrico y puede reorganizarse digitalmente para generar reconstrucciones en múltiples planos, como el sagital, el coronal o el oblicuo, lo que amplía considerablemente la perspectiva anatómica disponible para el clínico.
El escáner de tomografía computarizada se encuentra integrado a un sistema informático de alto rendimiento que realiza el procesamiento matemático de los datos brutos. El resultado final es una imagen digital compuesta por una matriz formada por miles de pequeños elementos cuadrados denominados píxeles. Cada píxel representa un volumen tisular específico y contiene un valor numérico que expresa el grado de atenuación de los rayos X en ese punto concreto.
Estos valores se cuantifican en unidades Hounsfield, denominadas así en honor a Godfrey Hounsfield, quien desarrolló el primer escáner clínico de tomografía computarizada y recibió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1979 junto con Allan Cormack por sus contribuciones fundamentales al desarrollo de esta tecnología. La escala de Hounsfield establece un sistema de referencia cuantitativo en el que el agua se define con un valor de cero unidades Hounsfield y el aire con un valor de menos mil unidades Hounsfield. El hueso cortical presenta valores positivos elevados, generalmente entre cuatrocientas y seiscientas unidades Hounsfield, mientras que los tejidos blandos se sitúan habitualmente entre veinte y cien unidades Hounsfield. La grasa muestra valores negativos intermedios, que oscilan aproximadamente entre menos cuarenta y menos cien unidades Hounsfield.
El número asignado a cada píxel refleja, por tanto, la capacidad del tejido para absorber o atenuar la radiación X, lo cual depende de su densidad física y de su número atómico efectivo. Esta cuantificación objetiva permite no solo diferenciar estructuras anatómicas con gran precisión, sino también caracterizar lesiones en función de su composición, identificar hemorragias, tumores, calcificaciones o áreas de necrosis, y monitorizar cambios patológicos a lo largo del tiempo.
Visualización por ventanas en tomografía computarizada
La tomografía computarizada produce imágenes digitales basadas en la medición cuantitativa de la atenuación de la radiación X por los tejidos, expresada en números Hounsfield. Sin embargo, el ojo humano posee una capacidad limitada para discriminar simultáneamente toda la amplitud de valores posibles de esta escala, que abarca aproximadamente desde menos mil hasta más de mil unidades Hounsfield. Por esta razón, las imágenes no se presentan mostrando la totalidad de la escala, sino un intervalo específico de valores previamente seleccionado para resaltar determinados tejidos. Este intervalo se denomina ventana.
La ventana define un rango concreto de números Hounsfield, por ejemplo desde menos cien hasta más trescientas unidades, dentro del cual los valores se distribuyen a lo largo de la escala de grises disponible en el monitor. Los tejidos cuyos valores se encuentran dentro de ese rango se representan con distintos niveles de gris, mientras que aquellos que quedan por debajo aparecen completamente negros y los que superan el límite superior se muestran completamente blancos. De este modo, la selección adecuada de la ventana permite aumentar el contraste visual entre estructuras con densidades similares y facilita la identificación de alteraciones patológicas.
Las sustancias con mayor densidad física y mayor número atómico efectivo absorben una proporción más elevada de radiación X, lo que se traduce en números Hounsfield altos. Esta mayor atenuación produce una representación más blanca en la imagen. El hueso cortical, las calcificaciones o los materiales metálicos constituyen ejemplos característicos de estructuras hiperatenuantes. Este comportamiento es coherente con lo observado en la radiografía convencional, en la que dichos materiales también se visualizan como áreas blancas debido a su mayor opacidad a la radiación.
Por el contrario, las sustancias menos densas, como el aire o la grasa, atenúan en menor medida el haz de rayos X y presentan números Hounsfield bajos o negativos. En consecuencia, se representan como áreas más oscuras en la escala de grises. En radiografía convencional, estos materiales también generan imágenes más oscuras, fenómeno que se describe como disminución de la densidad radiológica o aumento de la lucencia. La diferencia fundamental radica en que la tomografía computarizada no solo muestra estas variaciones de manera cualitativa, sino que las cuantifica numéricamente, lo que añade precisión diagnóstica.
Una de las grandes ventajas de esta modalidad es que, una vez adquiridos los datos originales de atenuación, las imágenes pueden ser procesadas nuevamente sin necesidad de repetir la exploración. Este procedimiento, denominado posproceso, consiste en manipular digitalmente los datos en bruto para ajustar el ancho y el nivel de la ventana según la estructura anatómica o el proceso patológico que se desea evaluar. Gracias a esta capacidad, es posible optimizar la visualización de distintas regiones corporales utilizando la misma adquisición inicial, evitando una nueva exposición del paciente a radiación ionizante.
En el estudio del tórax, esta versatilidad adquiere especial importancia. La ventana pulmonar se selecciona con un rango amplio que favorece la diferenciación de pequeñas variaciones de densidad en el parénquima pulmonar, permitiendo identificar con precisión patrones como vidrio deslustrado, consolidaciones o enfisema, así como detallar la anatomía bronquial. En contraste, la ventana mediastínica utiliza un intervalo más estrecho y centrado en valores correspondientes a tejidos blandos, lo que mejora la definición de estructuras como los grandes vasos, el corazón, los ganglios linfáticos y la pleura. Por su parte, la ventana ósea emplea un rango alto de números Hounsfield que realza la arquitectura cortical y trabecular de las estructuras esqueléticas.
Es fundamental comprender que estas diferentes presentaciones no implican adquisiciones adicionales, sino reinterpretaciones digitales de la misma información obtenida durante la exploración inicial. La capacidad de ajustar dinámicamente la ventana constituye una de las aportaciones más significativas de la imagen digital moderna, ya que permite adaptar la visualización al contexto clínico específico, incrementar la sensibilidad diagnóstica y mejorar la caracterización tisular sin incrementar el riesgo para el paciente.
Evolución de la tomografía computarizada hacia la adquisición volumétrica y la reconstrucción tridimensional
Tradicionalmente, las imágenes de tomografía computarizada se interpretaban casi exclusivamente en el plano axial, ya que los primeros equipos adquirían cortes individuales secuenciales perpendiculares al eje longitudinal del cuerpo. Esta aproximación permitió, por primera vez, estudiar la anatomía en secciones transversales sin superposición de estructuras. Sin embargo, la verdadera transformación tecnológica se produjo con la introducción de la adquisición volumétrica continua, que posibilita obtener un conjunto completo de datos tridimensionales en una sola exploración.
En los equipos actuales, el elemento central es el gantry rotatorio, una estructura circular que alberga el tubo emisor de rayos X y múltiples detectores de alta sensibilidad. Este sistema puede alcanzar velocidades de rotación comprendidas aproximadamente entre ciento ochenta y doscientas cuarenta revoluciones por minuto alrededor del paciente. Mientras el gantry gira, la camilla se desplaza de manera sincronizada, lo que permite adquirir datos de forma helicoidal o espiral continua. Gracias a esta combinación de movimiento rotatorio y avance longitudinal, es posible explorar el cuerpo completo, desde la cabeza hasta los pies, en menos de diez segundos.
La consecuencia directa de esta adquisición continua es la generación de datos volumétricos compuestos por numerosas secciones delgadas contiguas. A partir de este volumen digital, el sistema informático puede reconstruir imágenes en cualquier plano anatómico, ya sea axial, sagital, coronal u oblicuo, sin necesidad de repetir la exploración. Esta capacidad multiplanar elimina las limitaciones geométricas iniciales y mejora de forma notable la correlación anatómica y la precisión diagnóstica.
Además, los datos volumétricos permiten realizar reconstrucciones tridimensionales mediante técnicas de representación de superficie y de volumen. En la representación de superficie se destacan los límites entre estructuras con diferente densidad, generando imágenes que simulan modelos anatómicos sólidos. En la representación volumétrica, en cambio, se integran todos los valores de atenuación del conjunto de datos para crear visualizaciones con profundidad, transparencia y realismo notables. Estas reconstrucciones tridimensionales ofrecen imágenes de gran calidad visual que resultan especialmente útiles en la planificación quirúrgica, en la evaluación vascular y en el análisis de estructuras óseas complejas.
Uno de los principales beneficios de la tomografía computarizada respecto a la radiografía convencional es su capacidad para ampliar de manera extraordinaria la escala de grises. Mientras que la radiografía tradicional permite distinguir solo unas pocas densidades básicas —aire, grasa, tejidos blandos, calcio y metal—, la tomografía computarizada puede discriminar cientos de niveles intermedios gracias a la cuantificación precisa de la atenuación en cada punto del volumen explorado. Esta expansión de la escala tonal incrementa la sensibilidad para detectar diferencias sutiles entre tejidos con propiedades físicas similares.
La evolución tecnológica de los detectores, cada vez más sofisticados y eficientes, ha dado lugar a los escáneres multisección, capaces de adquirir simultáneamente múltiples cortes en cada rotación del gantry. Esta capacidad ha reducido de forma drástica el tiempo de exploración y ha permitido el desarrollo de aplicaciones avanzadas. Entre ellas se incluyen la colonoscopia virtual, que recrea endoscópicamente la luz colónica; la broncoscopia virtual, que simula el trayecto endoluminal del árbol bronquial; la cuantificación del calcio coronario, útil en la estratificación del riesgo cardiovascular; y la angiografía coronaria por tomografía computarizada, que permite evaluar de manera no invasiva la anatomía arterial coronaria.
Las exploraciones modernas pueden generar más de mil imágenes individuales en un solo estudio. Debido a este elevado volumen de información, el método tradicional de interpretación mediante placas físicas iluminadas en negatoscopio ha sido reemplazado casi por completo por estaciones de trabajo digitales. En estas plataformas informáticas, el especialista puede desplazarse dinámicamente a través de las imágenes, modificar parámetros de visualización, reconstruir planos adicionales y aplicar algoritmos de posproceso con gran precisión y eficiencia.
A pesar de su amplia disponibilidad en numerosos centros sanitarios y de su papel central como técnica fundamental de imagen seccional, la tomografía computarizada continúa siendo una tecnología compleja y costosa. Requiere equipos de gran tamaño, instalaciones adecuadas y sistemas informáticos de alto rendimiento para el procesamiento de datos. Además, al igual que la radiografía convencional, utiliza radiación ionizante para la obtención de las imágenes, lo que obliga a aplicar principios estrictos de optimización y protección radiológica para minimizar la exposición del paciente.
Fuente y lecturas recomendadas:
- Herring, W. (2024). Radiología básica: Aspectos fundamentales (5.ª ed.). Elsevier España.
- Bushong, S. C. (2022). Manual de radiología para técnicos: Física, biología y protección radiológica (12.ª ed.). Elsevier.
- Formación en Radiología (FORA), Del Cura Rodríguez, J. L., Aquerreta Beola, J. D., Sendra Portero, F., & Carreira Villamor, J. (2021). Radiología básica: Método programado para el aprendizaje. Editorial Médica Panamericana.
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