Calidad de imagen en radiografía: la técnica de kV fijo

Introducción
A pesar de los grandes avances tecnológicos y diagnósticos en imaginología, la radiografía osteoarticular sigue siendo la imagen de mayor demanda en el mundo (sobre el 60%). Obtener imágenes de calidad diagnóstica en radiografía general, y osteoarticular en particular, es relativamente simple desde el punto de vista conceptual, y de fácil implementación en la rutina clínica. Infortunadamente, en nuestro medio existe la percepción de que esta actividad es más un arte, que una técnica que se adquiere con la experiencia. Esto ha generado una verdadera problemática con la incorporación de los sistemas de registro digital de estas imágenes, los cuales son controlados por un computador, que requiere instrucciones muy precisas para operar; las imágenes no mejoran con la experiencia y son independientes de las características individuales de los pacientes.

El objetivo básico en el registro radiográfico es obtener imágenes con una calidad uniforme. Esto permite al radiólogo acumular experiencia y diferenciar las imágenes “normales” de las “anormales”. Distintas radiografías de tórax con diversos grados de ennegrecimiento confunden al radiólogo y le dificultan su tarea diagnóstica. Este hecho fue captado por la escuela norteamericana en los años 40 (Arthur W. Fuchs) y permitió, en breve plazo, reglamentar la técnica radiográfica; se priorizó una imagen de calidad consistente sobre una obra de arte (antigua escuela europea). La reglamentación se basó en sólidos conceptos de física, sobre el proceso de adquisición de la imagen y su posterior registro en la película fotográfica. En este artículo repasaremos la metodología más usada en el mundo radiográfico y que es la asumida como modelo en los sistemas digitales: la técnica de kV fijo.

Fotones y tejidos
Los equipos de radiografía son máquinas para fabricar fotones (rayos X), diminutos paquetes de energía pura, sin masa ni carga eléctrica. La energía que transportan estos fotones varía desde 20 kV (miles de voltios) a 130 kV. El equipo incorpora un circuito para seleccionar la energía de estos fotones, y otro circuito para seleccionar la cantidad de fotones emitidos en un intervalo de tiempo (circuito de mAs o corriente de filamento).

El proceso de imaginología se inicia orientando el haz de fotones del tubo a un conjunto de tejidos del paciente. Al impactar los tejidos, los fotones enfrentan una malla de átomos. La calidad energética (sin masa ni carga eléctrica) de los fotones les permite transitar libremente entre los átomos, y tan solo ser interceptados cuando enfrentan directamente un átomo (absorción). En los tejidos de alta densidad (malla de átomos muy cercanos entre sí), la fracción de fotones absorbidos aumenta (figura 1). Esta situación puede modificarse con el circuito de kV del equipo, aumentando la energía de los fotones, pues a mayor energía hay menor absorción.

El recorrido que siguen los fotones en un tejido depende también del espesor de este último, el cual tiene una densidad específica. Al aumentar el espesor de un tejido se incrementa la cantidad de átomos que enfrentan los fotones (con una energía específica también) en su recorrido y, por lo tanto, asciende el número de fotones absorbidos (figura 2).

La posibilidad de que un número N de fotones incidiendo en un volumen de tejidos los atraviese, depende inicialmente de la energía kV y de la densidad de los átomos en dichos tejidos. Esta es constante en todo el espesor del tejido (coeficiente de absorción). Sin embargo, la cantidad de fotones que emergen del volumen de los tejidos disminuye con su espesor, pues el número de átomos que enfrentan los fotones crece, al igual que el número total de fotones absorbidos.

En otras palabras, si se quiere aumentar el número de fotones emergentes para un tejido dado (con una densidad y un espesor) y un haz de fotones específico (en número y en energía), solo hay que incrementar el número incidente (mAs). Este es el argumento que fundamenta la técnica radiográfica de kV fijo.

La imagen radiográfica
Cuando en un paciente se irradia un volumen (compuesto por tejidos de diferentes densidades y espesores), con un haz de fotones en cantidad (mAs) y energía (kV) preestablecidas, la distribución de la cantidad de fotones que emergen de este volumen es una representación (imagen) de los tejidos en su interior.

La energía de los fotones emergentes es muy alta para ser capturada por la retina (la atraviesan) y no la vemos. Para hacerla visible, esta energía se “captura” en una película fotográfica, la cual responde de manera similar a como lo hace el ojo humano con los fotones visibles (que son de baja energía). Se inicia un proceso de ennegrecimiento de la película, proporcional al número de fotones que inciden en ella.

El registro de la imagen en la película se acelera y congela mediante procesos químicos auxiliares (revelado). El resultado es una imagen en blanco y negro, con diferentes grados de grises. Los grises serán más intensos en aquellos puntos de la película donde llegaron más fotones emergentes del paciente, y menos intensos (casi blancos) donde llegaron pocos. A su vez, pocos fotones emergentes (tonos blancos) emergen de zonas del paciente donde el haz de fotones incidente fue fuertemente absorbido (tejidos densos, como los huesos), y la cantidad de fotones emergentes es alta cuando resultan de una baja absorción de fotones incidentes (tejidos blandos o aire). Esta es la imagen radiográfica.

En el cuerpo humano hay estructuras anatómicas con tejidos con dos o tres densidades radiológicamente importantes: es el caso de una imagen de fémur, donde se encuentra el hueso, los músculos y el aire. En el otro extremo hay gran variedad de densidades, como sucede en la radiografía del tórax, donde hay aire, pulmón, costillas, corazón, vasos sanguíneos, etc. Para la imagen fotográfica del primer caso se requiere una escala de blanco a negro, con pocos tonos grises intermedios (escala corta), mientras que para la del tórax se necesita una imagen con muchos tonos grises intermedios (escala larga), para representar los diferentes tejidos. Las condiciones extremas e intermedias se logran eligiendo apropiadamente la energía de los fotones incidentes (figura 4).

Al mismo tiempo, hay que tener en cuenta que diferentes zonas anatómicas incluyen tejidos con diversas densidades, y que algunos de estos se quieren visualizar y otros no. Al tomar una radiografía del tórax con energía media (90 kV), las costillas, que son de alta densidad, absorben fuertemente a los fotones incidentes, y los pocos que emergen de ellas no son suficientes para generar un efecto de absorción diferencial en el tejido pulmonar. Entonces, las costillas aparecen en la película como bandas blancas (pocos fotones) y bloquean el pulmón. Para su visualización hay que aumentar la energía de los fotones incidentes (120 a 130 kV), lo que disminuye la absorción ósea, y generar un haz incidente en los pulmones con suficiente número de fotones; por tanto, las costillas se hacen “transparentes” al haz fotónico.

Cuando el ennegrecimiento global de la imagen es muy bajo (escala de grises fuertemente desplazada hacia el extremo blanco), la imagen es difusa y difícil de leer. Esto ocurre al definir un haz incidente de fotones de energía correcto, pero con bajo número de fotones (bajo mAs). La solución es repetir la imagen aumentando los mAs. Si, por el contrario, hay un exceso de fotones incidentes, el ennegrecimiento total es muy alto, y se debe repetir el proceso disminuyendo los mAs.

La técnica de kV fijo
Con lo anteriormente planteado es sencillo establecer una metodología, para obtener una calidad óptima y consistente en la adquisición de imágenes radiográficas. Históricamente, la anatomía osteoarticular ha sido catalogada para la radiología (cráneo, cavidades perinasales, hombro, tórax, huesos largos, columna torácica, lumbar, etc.). Cada una de estas imágenes incluye volúmenes con huesos y otros tejidos. Para visualizar la sombra de los huesos en el haz de fotones emergentes hay que asegurar que el haz fotónico incidente tiene la suficiente energía para atravesar los tejidos, pero no los huesos. Es decir, a cada imagen se le debe asignar un kV específico, un kV fijo. Esto garantiza que cada tipo de imagen, en diferentes pacientes, tenga la misma escala de grises, y las imágenes sean consistentes.

Sin embargo, para un mismo tipo de imagen hay pacientes con diferentes espesores, por lo que la cantidad de fotones emergentes y el ennegrecimiento global de sus imágenes serán diferentes. Esto puede corregirse modulando la cantidad específica de fotones incidentes (mAs) para cada caso, de acuerdo con el espesor. El resultado final es totalmente consistente.

En resumen, la técnica de kV fijo requiere establecer inicialmente una tabla de energías (kV) para cada tipo de imagen. La experiencia clínica de muchos años ha consensuado valores de uso general (tabla 1) en radiología. Además, se necesitan tablas de mAs para diferentes espesores. Estos valores son generales, aunque deben acomodarse una sola vez para las condiciones particulares de cada instalación (tipo de grilla, folio, película y distancias tubo-película). La tabla 1 es un ejemplo. Una vez establecidas las tablas para una instalación radiológica, tan solo se requiere de rutina medir el espesor de cada paciente. Aún más, la mayoría de los equipos radiográficos incorporan un circuito especial, basado en cámaras de ionización instaladas en la mesa y estativo vertical, que obvian el registro de los espesores; es el circuito de exposición automática, AEC en inglés.