FÍSICA DEL DIAGNÓSTICO POR IMAGEN Y MEDICINA NUCLEAR
«Publicado por primera vez en el World Wide Web de INTERNET el 15 de Julio de 1999.»
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Profesores:

Miguel Martín (Doctor en Ciencias, Mención Física, Universidad Central de Venezuela, y M. Sc. en Física, Universidad Central de Venezuela), Departamento de Física y Laboratorio de Física Molecular del Centro de Resonancia Magnética, Escuela de Física, Facultad de Ciencias, Universidad Central de Venezuela.

mmartin@fisica.ciens.ucv.ve


José Antonio Bencomo(Ph. D. en Biofísica y M. Sc. en Física Médica, Universidad de Texas, Houston, Texas, USA), Radiation Physics and Diagnostic Imaging Departments, M. D. Anderson Cancer Center, University of Texas, Houston, Texas, USA.

jbencomo@mdanderson.org


María del Carmen Franco (M. Sc. en Física Médica, University of Texas, San Antonio, Texas, USA), Facultad de Medicina, Instituto Tecnológico de Monterrey y Tecnofísica Radiológica, S. C., Moterrey, México.

mcyas@prodigy.net.mx

Rafael Martín (Ph. D. en Física, Massachusetts Institute of Technology, USA, y Magister Scientarum, Mención Física, Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas), Departamento de Física, Laboratorio de Física Estadística y Fenómenos Colectivos y Centro de Resonancia Magnética, Escuela de Física, Facultad de Ciencias, Universidad Central de Venezuela.

rmartin@fisica.ciens.ucv.ve
rmartinland@hotmail.com


Profesores Invitados:

Caridad Borrás (D. Sc. en Física Médica, Universidad de Barcelona, España), Pan American Health Organization, Washington, D. C., USA.


Germán Ramírez (M. Sc. en Física Radiológica, Universidad de Puerto Rico, Puerto Rico) Unidad de Radiofísica, Hospital Universitario, Universidad del Valle, Cali, Colombia


Jaume Gili Planas (Doctor en Radiología, Universidad de Barcelona, España), Departamento de Radiología, Universidad de Barcelona, España.


Roberto Fraxedas (Licenciado en Física, Universidad de La Habana, Cuba) Instituto de Nefrología, Ministerio de Salud Pública, La Habana, Cuba).


Duración: 16 semanas a razón aproximada de 4 horas semanales, cuarenta y dos (42) horas de teoría y veinte y cinco (25) horas de trabajos prácticos.

Frecuencia: Anual.

Tipo de Curso: Teórico-práctico.

Número de Créditos: Tres (3) créditos.

Objetivos del curso: Los objetivos fundamentales del curso pueden resumirse como: (1) Poner en contacto al estudiante con las máquinas utilizadas en radiodiagnóstico y discutir su diseño básico, criterios de control de calidad y pruebas de aceptación. (2) Introducir al estudiante a los principios físicos que hay detrás de cada técnica. (3) Introducir criterios relacionados con la calidad de imagen y la extracción de información correspondiente.

Al finalizar el curso el estudiante será capaz de: (i) Hacer evaluaciones sobre la calidad de las imágenes y poder extraer información de las mismas. (ii) Tomar decisiones asociadas a situaciones prácticas. (iii) Manejar la literatura relevante del área.

Método de Evaluación: Dos exámenes de 25% de peso cada uno e informes de los trabajos prácticos semanales con un peso total de 50%. El primer examen se tomará a mitad de semestre y el segundo será un final, donde se revisará toda la materia. Ambos constarán de una parte escrita y otra oral. La parte escrita se dará para que se resuelva con anterioridad fuera del horario de clase y será diferente para cada estudiante. Para proceder con la parte oral (la cual no debe ocurrir después de que hayan transcurrido 48 horas de haberse dado el material de la escrita al estudiante) se debe haber entregado la parte escrita al jurado examinador y este haber estudiado el contenido de la misma. Al comenzar la prueba oral el estudiante defenderá lo desarrollado por él en la parte escrita ante el jurado, el cual podrá en cualquier momento con sus preguntas salir completamente del tema de la prueba escrita y pasar a otro u otros tópicos relevantes al curso. El jurado estará formado por tres profesores, que pueden ser miembros del programa de postgrado o invitados. Para dar un fallo la opinión de los miembros del jurado no tiene que ser unánime y se decidirá por mayoría. Toda esta actividad se realizará fuera del horario regular de clase y será pública.

CONTENIDO PROGRAMÁTICO

UNIDAD I: DIAGNÓSTICO RADIOLÓGICO POR RADIACIONES IONIZANTES.

1. Unidades de rayos-X convencionales y afines:

Principios físicos básicos de la imagen radiológica obtenida por rayos-X (analógica y digital). Formación de la imagen y resolución espacial, contraste, ruido, MTF, indefinición, distorsión geométrica, artefactos y causas en la imagen, técnicas de reducción de dispersión. Discriminación de la energía. La calidad de la imagen en la técnica radiográfica. Factores que la afectan. Filtración y filtro hemirreductor. Descripción de unidades. Tubos y generadores. La tomografía convencional (lineal). Principios físicos. Fantomas y parámetros que se inspeccionan en el control de la calidad de una unidad de rayos-X convencional. Procesamiento posterior de la imagen. Color display, substracción, AHE, USM, LPF, HPF. Dosis en estudios convencionales de rayos-X. Test de aceptación. Control de calidad. Sección práctica.

2. El cuarto de revelado en el departamento de radiodiagnóstico:

El proceso fotográfico y la sensibilidad de las placas. Características del contraste en la película. Control de la densidad radiográfica. Latitud y sensitividad de contraste. La imagen latente. Velamiento, resolución y detalles radiográficos. Tipos de películas. Imagen impresa en papel. CRT, display estéreo y holográfico. Evolución en el revelado de las películas. Procesos químicos. Revelado manual y métodos alternativos del revelado. Las pantallas intensificadoras. Construcción. Principios de luminiscencia en pantallas. Tipos de pantallas. Características de la pantalla. Combinaciones entre pantalla y película. Cuidados de la pantalla. Test de aceptación. Control de calidad. Sección práctica.

3. Unidades de rayos-X con fluoroscopía y cinefluorografía:

Descripción de unidades. Principios físicos de la imagen por fluoroscopía. Producción y características de la imagen. Los intensificadores de imágenes. Ruido, resolución y contraste. Monitorización de la imagen fluoroscópica. Fantomas y parámetros que intervienen en el control de calidad de unidades fluoroscópicas. Principios físicos de la serografía. Principios físicos de la cinefluorografía. Fantomas y parámetros que intervienen en el control de la calidad de unidades de cinefluorografía. Test de aceptación. Control de calidad. Sección de práctica.

4. La imagen digital por rayos-X. Principios físicos de la imagen digital. Características:

Radiografía digital. Densitometría ósea. Fluoroscopía digital. Sistemas de comunicación y archivo de imágenes digitales. Ventajas y desventajas de la imagen digital. Test de aceptación. Control de calidad. Sección de práctica.

5. Unidades de rayos-X para mamografía:

Principios físicos de la mamografía. Descripción de unidades. Receptores de imagen. Principios físicos de la xeroxradiografía. Riesgos y beneficios de la mamografía. Fantomas y parámetros que intervienen en el control de la calidad de mamografías. La dosis en mamografías. Test de aceptación. Control de calidad. Sección práctica.

6. Tomografía computarizada:

Principios físicos de la tomografía computarizada. Conceptos fundamentales. Propiedades. Descripción de unidades y funcionamiento. Distinción de las diferentes generaciones de tomografía computarizada. Componentes de los sistemas de la tomografía computarizada. La formación de la imagen en la tomografía computarizada. La fase de la obtención de la imagen de tomografía computarizada, corte tomográfico, colimación, filtración, detectores, funcionamiento y características. La fase de reconstrucción de la imagen de tomografía computarizada. La fase de conversión de la imagen digital a la imagen analógica. Parámetros que intervienen en la imagen de tomografía computarizada, contraste, ruido espacial, detectabilidad de alto y bajo contraste. NEQ. DQE. Resolución y MTF. Fantomas y parámetros que intervienen en el control de calidad de tomografía computarizada. Dosis en tomografía computarizada. Test de aceptación. Control de calidad. Sección de práctica.

7. Medicina nuclear:

Principios físicos de la medicina nuclear. Conceptos fundamentales. Propiedades. Tipos: Sistema planar, SPECT, PET y sus características. Control de calidad para cada sistema. Aplicaciones clínicas de cada sistema. Descripción de unidades y funcionamiento. La cámara de rayos gamma. Activímetros. Evolución en los instrumentos de medicina nuclear. Tipos y características. Fundamentos en la formación de la imagen en la medicina nuclear. Radionúclidos utilizados en medicina nuclear. Generadores. Características. Colimación, detectores, funcionamiento y características. Estadística en el contaje de isótopos. Contaje de muestras y estudios de volumen. Contadores de centelleo, captación

tiroidea. Vida media biológica efectiva. Dosis de radiación por radionúclidos en medicina nuclear. Fantomas y parámetros que intervienen en el control de calidad en medicina nuclear. Control de calidad de radiofármacos. Radionúclidos. Aplicaciones clínicas específicas. Dosimetría interna (MIRD). Cálculos para terapia con radionúclidos. Test de aceptación. Control de calidad para el sistema planar y el SPECT. Sección de práctica.

UNIDAD II: DIAGNÓSTICO RADIOLÓGICO POR RADIACIONES NO IONIZANTES.

1. Ultrasonido:

Principios físicos del diagnóstico por ultrasonido. Naturaleza. potencia e intensidad acústica. Reflexión acústica. Absorción y atenuación acústica. Transductores en ultrasonido. Haz de ultrasonido. Métodos de funcionamiento. Descripción de equipos para ultrasonido. Efectos biológicos. Fantomas y parámetros que intervienen en el control de calidad en unidades de ultrasonido. Test de aceptación. Control de calidad. Sección práctica.

2. Resonancia magnética:

Principios físicos del diagnóstico por resonancia magnética. Conceptos fundamentales. Propiedades magnéticas de la materia. Dificultades de trabajo con campos magnéticos. Del espín nuclear a la magnetización del voxel. Excitación por un pulso de radiofrecuencia. Aspectos prácticos en el trabajo con antenas. La relajación nuclear. Estudio y significado de los parámetros básicos de , , y . Localización espacial. Las secuencias estándar de pulsos IR, SE, GE en la obtención de imágenes. Aspectos prácticos en la preparación de las secuencias. Reconstrucción de la imagen. Diagrama para la obtención de la imagen de tomografía por resonancia magnética en secuencia SE. Descripción de equipos de resonancia magnética. El espacio K. las secuencias rápidas y ultrarrápidas. Bases físicas y consideraciones clínicas. Fantomas y parámetros que intervienen en el control de calidad de tomógrafos de resonancia magnética. Angiografía por resonancia magnética. Técnicas in flow y técnicas de contraste de fase. Espectroscopía y su utilidad clínica. Posibilidades de las técnicas intervencionistas guiadas por RM y/o las imágenes funcionales. Semiología básica en IRM. Espectroscopía por RM. Efectos biológicos, riesgos y precuaciones en RM. Test de aceptación. Control de calidad. Sección de práctica.

BIBLIOGRAFÍA

Aparte de una lista de artículos que los profesores suministrarán durante el curso, se debe considerar adicionalmente la consulta de la lista de libros que se cita a continuación:

  1. Attix,F., W. Roesch and E. Tochilin, (editors), Radiation Dosimetry, Vols. I, II and III, Academic Press, New York, New York, USA, 1986.

  2. Attix, F., Introduction to Radiological Physics and Radiation Dosimetry, John Wiley and Sons, New York, New York, USA, 1986.

  3. Barret, H. H. and W. Swindell, Radiological Imaging, The Theory of Image Formation, Detection and Processing, volumes I and II, Academic Press, New York, New York, USA, 1981.

  4. Brody, W. R., Digital Radiography, Raven Press, 1984.

  5. Brown, G., The Adelaide MRI Website, en la dirección URL: http://www.users.on.net/vision/.

    Prof. Greg Brown, Ph. D., quien tiene una página en INTERNET de verdadera referencia para el área de MRI. Se recomienda ampliamente consultarla.

  6. Bushong, S. C., Radiologic Science for Technologists, Hartcourt Brace, Boston, USA, 1997. Existe una traducción al español publicada por Hartcourt Brace de España, Madrid, 1998.

  7. Bushong, S. C., Diagnostic Ultrasound, McGraw-Hill, New York, New York, USA, 1999.

  8. Cember, H., Introduction to Health Physics, second edition, Pergamon Press, London, UK, 1983.

  9. Curry III, T. S., J. E. Dowdey and R. C. Murry, Christensen's Physics of Diagnostic Radiology, fourth edition, Lea and Febizer, Philadelphia, Pennsylvania, USA, 1990.

  10. Desgrez, Bittoun, idy-Peretti, Bases Físicas de la RMI, Masson, barcelona, España, 1991.

  11. Damadian, R., NMR in Medicine, Springer-Verlag, Berlin, Germany, 1981.

  12. Gili Planas, J., Introducción biofísica a la resonancia magnética, Centre Diagnostic Pedralbes, Barcelona, España, 1993.

  13. Gadian, D. G., Nuclear Magnetic Resonance and its Application to Living Systems, Oxford University Press, New York, New York, USA, 1982.

  14. Herman, G. T., Image Reconstruction from Projections: The Fundamentals of Computarized Tomography, Academic Press, New York, New York, USA, 1980.

  15. Hornak, J. P., The Basics of MRI, se puede encontrar en la dirección URL: http://www.cis.rit.edu/htbookis/mri/. Lo mismo ocurre con The Basics of NMR, el cual se puede encontrar en http://www.cis.rit.edu/htbooks/nmr/.

    Prof. Joseph P. Hornak, Ph. D., profesor del Rochester Institute of Technology y autor de los libros en línea "The Basics of MRI" y "The Basics of NMR."

  16. Hunger, Manfred y Miguel Martín, Principios físicos de la tomografía mediante resonancia magnética nuclear, monografía que acompaña al curso dictado por la UCV, INTEVEP S.A., 1987.

  17. Johns, H. and J. Cunningham, The Physics of Radiology, fourth edition, Charles C. Thomas, Springfield, Illinois, USA, 1983.

  18. Knoll, G. F., Radiation Detection and Measurement, third edition, John Wiley and Sons, New York, New York, USA, 2000.

    Prof. Glenn F. Knoll, profesor de la Universidad de Michigan, individuo de número de la American Nuclear Society, miembro del Institute of Electrical and Electronics Engineers, asesor del Los Alamos National Laboratory y del Argonne National Laboratory. Obtuvo su B.S. en Ingeniería Química en el Case Institute of Technology en 1957, su M.Sc. en Ingeniería Química en la Universidad de Stanford en 1959 y su Ph.D. en Ingeniería Nuclear en la Universidad de Michigan en 1963. Su trabajo de investigación está orientado hacia el desarrollo de nuevos métodos para la detección y medición de radiación ionizante. Esto último incluye el desarrollo de instrumentació,n y técnicas asociadas a la espectroscopía con radiaciones ionizantes e imágenes con rayos gamma. Su página en INTERNET está en la dirección URL: http://www-ners.engin.umich.edu/people/faculty/knoll.html

  19. Liang, Z. P., and P. C. Lauterbur Principles of Magnetic Resonance Imaging, IEEE Press, New York, New York, USA, 2000.

  20. Macovski, A., Medical Imaging Systems, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, USA, 1983.

  21. Magin, R. L., R. P. Liturdy and B. Persson, Biological Effects and Safety Aspects of Nuclear Magnetic Resonance Imaging and Spectroscopy, The New York Accademy of Sciences, New York, New York, USA, 1992.

  22. Mansfield, P. and P. G. Morris, NMR Imaging in Medicine, J. S. Waugh (editor), Advances in Magnetic Resonance, Academic Press, New York, New York, 1982.

  23. Morris, P., Nuclear Magnetic Resonance Imaging in Medicine, Clarendon Press, Oxford, UK, 1986.

  24. Nudelman, S. and D. Dennis, Imaging for Medicine, Volume I, Plenum Press, New York, New York, 1980.

  25. Partain, C. et al., Magnetic Resonance Imaging, Volume II, W. B. Saunders Co., Philadelphia, Pennsylvania, USA, 1988.

  26. Swetis, J. A. and R. M. Pickett, Evaluation of Diagnostic Systems: Methods from Signal Detection and Theory, Academic Press, New York, New York, 1982.

  27. Tempkin, B. B., Pocket Protocols for Ultrasound Scanning, W. B. Saunders, Philadelphia, Pennsylvania, USA, 1999.

  28. Wagner, L. K., R. C. Murry and P. Narayana, Imaging Processes and Materials, Neblett eigthth edition, J. M. Sturge and V. Shepp (editors), Van Nostrand Reinhold, New York, New York, USA, 1989.

  29. Webb, S., The Physics of Medical Imaging, Adam Hilger, Philadelphia, Pennsylvania, USA, 1988.

  30. Wüthrich, K., NMR in Biological Research: Peptides and Proteins, North Holland Elsevier, Netherlands, 1976.

[Página mantenida por el Prof. Rafael Martín Landrove, revisada el 14 de julio de 2004]


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