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Desarrollo de un modelo estequiométrico para el cálculo del número TC en aplicaciones cuantitativas

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Martínez Gómez, Luis Carlos (2017) Desarrollo de un modelo estequiométrico para el cálculo del número TC en aplicaciones cuantitativas. [Thesis]

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Abstract

Las imágenes de Tomografía Computarizada (TC) son empleadas de forma cuantitativa en diferentes aplicaciones, entre otras, el cálculo de la dosis absorbida en tratamientos de radioterapia, la corrección de la atenuación en imágenes de emisión en equipos híbridos SPECT/CT y PET/CT, o la cuantificación del contenido mineral en hueso y caracterización tisular. Estas aplicaciones son posibles porque una imagen de TC está formada a partir de una magnitud física definida de forma precisa: el coeficiente de atenuación lineal. El valor mostrado en cada píxel (número TC) es el coeficiente de atenuación lineal del material en esa posición relativo al del agua, expresado en unidades Hounsfield (HU). El número TC se introdujo históricamente para que fuera independiente de la máquina en cuestión. Las diferencias en el número TC de los tejidos son un problema para las aplicaciones cuantitativas ya que dificultan las comparaciones entre escáneres diferentes e implican un proceso de calibración individualizado. Estas variaciones se producen porque los haces de rayos X empleados son polienergéticos. Las diferencias de atenuación entre las energías dan lugar a que el espectro del haz emergente detectado por la matriz de detectores sea dependiente de la proyección, efecto denominado endurecimiento del haz. El coeficiente de atenuación medido por el escáner es el correspondiente a la energía efectiva del haz, definida como aquella para la cual el coeficiente de atenuación lineal del agua es igual al medido por el escáner. Desde los comienzos de la utilización clínica de la TC se ha propuesto que los estudios cuantitativos con números TC estén conectados con el valor de la energía efectiva implicada; de ahí la importancia de contar con un método adecuado para poder determinar la energía efectiva de un haz para cada condición particular. El espectro detectado y los detalles de la corrección por endurecimiento del haz en los actuales escáneres son, en principio, desconocidos, por lo que el cálculo de la energía efectiva a partir de la definición del párrafo anterior es inviable. Existe una definición empírica propuesta por varios autores que permite medirla: es la energía que produce máxima correlación lineal entre los números TC medidos y los coeficientes de atenuación para un conjunto de materiales. Sin embargo, al no contar con una expresión paramétrica para el número TC su aplicación no es sencilla. Estos problemas han motivado la utilización de métodos alternativos para la calibración de los escáneres TC que se describen a continuación...

Resumen (otros idiomas)

Computerized Tomography (CT) images are used quantitatively in different applications, among others, the calculation of the absorbed dose in radiotherapy treatments, the attenuation correction of emission images in hybrid SPECT/CT and PET/CT systems, or the quantification of the bone mineral content and tissue characterization. These applications are possible because a CT image is formed from a physical quantity precisely defined: the linear attenuation coefficient. The value displayed in each pixel (CT number) is the linear attenuation coefficient of the material in that position relative to that of water, expressed in Hounsfield Units (HU). The TC number was historically introduced to be independent of the machine. These differences in the CT numbers of tissues are a problem for quantitative applications as they hinder comparisons between different scanners and involve individual calibration process. These variations occur because the X-ray beams are polyenergetic. The differences in the attenuation of the different energies contained in the beam originate a detected spectrum which depends on the projection, what is called beam hardening effect. The attenuation coefficient measured by the scanner is linked to the effective energy of the beam, defined as the energy for which the linear attenuation coefficient of water is equal to that measured by the scanner. Since the beginning of the clinical use of CT, it has been proposed that quantitative studies with CT numbers should be connected with the value of the effective energy involved; hence the importance of an adequate method to determine the effective energy of a beam for each particular condition. The detected spectrum and details of the beam hardening correction on existing scanners are in principle unknown, so the calculation of the effective energy from the definition of the previous paragraph is unfeasible. There is an empirical definition proposed by other authors that allows its measurement: it is the energy that produces maximum linear correlation between the measured CT numbers and the attenuation coefficients for a set of materials. However, without a parametric expression for the CT number, its implementation is not simple. These problems have led to the use of alternative methods for calibrating CT scans, as described below...

Item Type:Thesis
Additional Information:

Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Medicina, leída el 22-01-2016

Directors:
DirectorsDirector email
Calzado Cantera, Alfonso
Uncontrolled Keywords:Tomografía axial
Palabras clave (otros idiomas):Tomography
Subjects:Medical sciences > Medicine > Diagnostic imaging and Nuclear medicine
ID Code:44949
Deposited On:03 Oct 2017 09:24
Last Modified:03 Oct 2017 09:24

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