La tomografía (del griego τομή, tomé, "corte, sección", y de γραφή, "grafé", "imagen, gráfico") computarizada (antes, tomografía axial computarizada - TAC) es la obtención de imágenes con rayos X de cortes o secciones de algún objeto. La posibilidad de obtener imágenes de cortes tomográficos reconstruidas en planos no transversales ha hecho que en la actualidad se prefiera denominar a esta técnica tomografía computarizada (TC), en lugar de TAC. En lugar de obtener una imagen de proyección, como en la radiografía convencional, la TC obtiene múltiples imágenes, pues la fuente de rayos X y los detectores de radiación realizan movimientos de rotación alrededor del cuerpo. La representación final de la imagen tomográfica se obtiene mediante la captura de las señales mediante detectores y su posterior proceso a través de algoritmos de reconstrucción.
En los fundamentos de esta técnica trabajaron de forma independiente el físico y cristalógrafo sudafricano nacionalizado estadounidense Allan McLeod Cormack y el ingeniero electrónico inglés Sir Godfrey Newbold Hounsfield, que dirigía la sección médica del Laboratorio Central de Investigación de la compañía EMI. Ambos obtuvieron de forma compartida el Premio Nobel de Fisiología o Medicina, en 1979.
En 1967, Cormack publica sus trabajos sobre la TC siendo el punto de partida de los trabajos de Hounsfield, que diseña su primera unidad. En 1972 comenzaron los ensayos clínicos cuyos resultados sorprendieron a la comunidad médica, si bien la primera imagen craneal se obtuvo un año antes.
Los primeros cinco aparatos se instalaron en Reino Unido y los Estados Unidos; la primera TC de un cuerpo entero se consiguió en 1974.
En el discurso de presentación del comité del Premio Nobel se destacó que previo al escáner, “las radiografías de la cabeza mostraban solo los huesos del cráneo, pero el cerebro permanecía como un área gris, cubierto por la neblina. Súbitamente la neblina se ha disipado”.
En recuerdo y como homenaje a Hounsfield, las unidades que definen las distintas atenuaciones de los tejidos estudiadas en TC se denominan unidades Hounsfield o número TC (CT number), donde el agua corresponde a 0HU,algunos tejidos blandos de 30 a 60 HU, o la grasa, que está entre -40 y -120 HU.
El aparato de TC emite un haz colimado de rayos X que incide sobre el objeto que se estudia. La radiación que no ha sido absorbida por el objeto es recogida por los detectores. Luego el emisor del haz, que tenía una orientación determinada (por ejemplo, estrictamente vertical a 90º) cambia su orientación (por ejemplo, haz oblicuo a 95º). Este espectro también es recogido por los detectores. El ordenador 'suma' las imágenes, promediándolas. Nuevamente, el emisor cambia su orientación (según el ejemplo, unos 100º de inclinación). Los detectores recogen este nuevo espectro, lo 'suman' a los anteriores y 'promedian' los datos. Esto se repite hasta que el tubo de rayos y los detectores han dado una vuelta completa, momento en el que se dispone de una imagen tomográfica definitiva y fiable.
Para comprender qué hace el ordenador con los datos que recibe, lo mejor es examinar el diagrama que se aprecia líneas abajo.
Una vez que ha sido reconstruido el primer corte, la mesa donde el objeto reposa avanza (o retrocede) una unidad de medida (hasta menos de un milímetro) y el ciclo vuelve a empezar. Así se obtiene un segundo corte (es decir, una segunda imagen tomográfica) que corresponde a un plano situado a una unidad de medida del corte anterior.
A partir de todas esas imágenes transversales (axiales), un computador reconstruye una imagen bidimensional que permite ver secciones de la pierna (o el objeto de estudio) desde cualquier ángulo. Los equipos modernos permiten incluso hacer reconstrucciones tridimensionales. Estas reconstrucciones son muy útiles en determinadas circunstancias, pero no se emplean en todos los estudios, como podría parecer. Esto es así debido a que el manejo de imágenes tridimensionales no deja de tener sus inconvenientes.
Un ejemplo de imagen tridimensional es la imagen 'real'. Como casi todos los cuerpos son opacos, la interposición de casi cualquier cuerpo entre el observador y el objeto que se desea examinar hace que la visión de este se vea obstaculizada. La representación de las imágenes tridimensionales sería inútil si no fuera posible lograr que cualquier tipo de densidad que se elija no se vea representada, con lo que determinados tejidos se comportan como transparentes. Aun así, para ver completamente un órgano determinado es necesario mirarlo desde diversos ángulos o hacer girar la imagen. Pero incluso entonces veríamos su superficie, no su interior. Para ver su interior debemos hacerlo a través de una imagen de corte asociada al volumen y aun así parte del interior no siempre sería visible. Por esa razón, en general, es más útil estudiar una a una todas las imágenes consecutivas de una secuencia de cortes que recurrir a reconstrucciones en bloque de volúmenes, aunque a primera vista sean más espectaculares.
La TC se basa en el trabajo desarrollado en 1917 por Johann Radon, quien demostró que es posible reconstruir una imagen a partir de múltiples proyecciones de estas a diferentes ángulos, esta operación matemática usada en la TC es conocida como transformada de Radon.
El tubo de rayos X que gira alrededor del objeto a escanear captura diferentes tomas en su rotación, y del número de estas depende en gran parte la calidad la resolución del escaneo (plano XY), el otro factor de hardware que afecta este ítem es el número de detectores (pixeles). Al tiempo que el tubo y el detector giran respecto al paciente, se mueven longitudinalmente para cubrir la superficie a estudiar y las imágenes pueden ser más "gruesas" (>5 mm) o "delgadas" (<5 mm) (más resolución) según el número de líneas de detectores, que en los equipos más modernos pueden ser superiores a 128.
Las múltiples proyecciones obtenidas son almacenadas en una única matriz llamada sinograma, a la cual se le aplica un algoritmo de reconstrucción llamado retroproyección filtrada que igualmente está basado en la transformada de Radon.
Para aplicarlo a la medicina hubo que esperar al desarrollo de la computación y del equipo adecuado que mezclase la capacidad de obtener múltiples imágenes axiales separadas por pequeñas distancias, almacenar electrónicamente los resultados y tratarlos. Todo esto lo hizo posible el británico G. H. Hounsfield en la década de 1970.
La TC permite estudiar casi todos los órganos internos del cuerpo, desde la cabeza hasta las extremidades, incluyendo los huesos, tejidos blandos, corazón y vasos sanguíneos. La TC es una exploración o prueba radiológica muy útil para el estadiaje o estudio de extensión de los cánceres en especial en la zona craneal, como el cáncer de mama, cáncer de pulmón y cáncer de próstata. Asimismo, la TC es de gran utilidad en los servicios de emergencia, por su gran velocidad de barrido de cuerpo entero, que permite detectar eficazmente fracturas, hemorragias y lesiones de órganos en pocos segundos o minutos. En los últimos años, se ha mejorado su capacidad diagnóstica para el sistema cardiocirculatorio, pudiendo evaluar eficazmente enfermedades agudas y crónicas del corazón y de los vasos sanguíneos.
Otro uso es la simulación virtual y planificación de un tratamiento del cáncer con radioterapia, para lo cual es imprescindible el uso de imágenes en tres dimensiones que se obtienen de la TC.
Las primeras TC se instalaron en España a finales de los años 1970. Los primeros TC servían solamente para estudiar el cráneo, y fue con posteriores generaciones de equipos cuando pudo estudiarse el cuerpo completo. Al principio era una exploración cara y con pocas indicaciones de uso. Actualmente es una exploración de rutina de cualquier hospital, habiéndose abaratado mucho los costos. Con el desarrollo de la TC helicoidal, los cortes son más finos, incluso submilimétricos y la velocidad de barrido mayor. La nuevas TC multicorte incorporan varios anillos de detectores (típicamente entre 16 y 320), lo que permite la adquisición de múltiples cortes simultáneos en cada rotación del tubo de rayos X, lo aumenta aún más la rapidez, logrando imágenes volumétricas en tiempo real.