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Ampliación: Imagen escaneada de Micro-TC de la piraña Catoprion mento. Los segmentos teñidos de azul en el interior del esqueleto son escamas de pescado comidas por la piraña (también se muestra ampliada junto al pez). Crédito: Universidad de Washington.

• ¿Qué es la microtomografía computarizada?
• ¿Cómo funciona un escáner de microtomografía computarizada?
• ¿Qué significa ensayo no destructivo?
• ¿Qué ventajas tiene la microtomografía computarizada?
• ¿Cuál es la diferencia entre la tomografía computarizada médica y la microtomografía computarizada?
• ¿Cuál es la diferencia entre la exploración por micro-TC in vivo y ex vivo?
• ¿Qué es la nanotomografía o exploración por nano-TC?
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¿Qué es el escaneo por micro-TC?

La micro-TC es una técnica de imagen en 3D que utiliza rayos X para ver el interior de un objeto, corte a corte. La microtomografía, también llamada microtomografía o microtomografía computarizada, es similar a la tomografía computarizada de los hospitales, pero a pequeña escala y con una resolución mucho mayor. Las muestras pueden obtenerse con tamaños de píxel tan pequeños como 100 nanómetros y los objetos pueden escanearse con un diámetro de hasta 200 milímetros.

Los escáneres de microtomografía computarizada capturan una serie de imágenes planas de rayos X en 2D y reconstruyen los datos en cortes transversales en 2D. Estos cortes pueden procesarse posteriormente en modelos 3D e incluso imprimirse como objetos físicos 3D para su análisis. Con los sistemas de rayos X en 2D se puede ver a través de un objeto, pero con la potencia de los sistemas de microtomografía computarizada en 3D se puede ver dentro del objeto y revelar sus características internas. Proporciona información volumétrica sobre la microestructura, de forma no destructiva.

¿Cómo funciona un escáner de micro-TC?

Los rayos X se generan en una fuente de rayos X, se transmiten a través de la muestra y son registrados por el detector de rayos X como una imagen de proyección 2D. A continuación, la muestra se gira una fracción de grado en la etapa de rotación, y se toma otra imagen de proyección de rayos X. Este paso se repite hasta un giro de 180 grados (o a veces de 360 grados, según el tipo de muestra). La serie de imágenes de proyección de rayos X se computa entonces en imágenes transversales mediante el proceso computacional denominado «reconstrucción». Estos cortes pueden analizarse, procesarse posteriormente en modelos 3D, convertirse en películas, imprimirse en objetos físicos 3D, etc.

Descubra más sobre el funcionamiento de un escáner de micro-TC.

¿Qué significa ensayo no destructivo?

Ensayo no destructivo (NDT) significa que la muestra o espécimen que se escanea no se altera o destruye durante el ensayo o en la preparación para el mismo. Esto permite conservar la muestra para un registro histórico, volver a probarla en una fecha posterior, utilizarla en otra prueba o ponerla en producción final. Otras técnicas requieren la tinción, el corte o el recubrimiento de las muestras, lo que puede afectar a la estructura de la muestra, a su utilidad actual o a su uso en estudios posteriores. Existen varias técnicas que permiten obtener imágenes de las muestras en su estado original, como la microscopía óptica, el escaneo láser, la fotografía en el espectro visible y en otros espectros, etc. La micro-TC es una de esas técnicas en las que la mayoría de las muestras estudiadas se escanean en estado inalterado.

¿Cuáles son las ventajas de la exploración por micro-TC?

La micro-TC proporciona información de imágenes en 3D de alta resolución que no puede obtenerse con ninguna otra tecnología no destructiva. Puede utilizarse para estudiar la estructura interior de muestras tanto materiales como biológicas sin tener que cortar las muestras, preservando las muestras o especímenes para futuros estudios. La información cuantitativa que se obtiene del escaneo por micro-CT sólo puede obtenerse a partir de imágenes en 3D, y los modelos digitales en 3D creados a partir de cortes virtuales de micro-CT permiten a los científicos medir cualquier parámetro para compararlo en estudios de antes y después.

Estas características únicas del escaneo por micro-CT permiten a los científicos observar la morfología de una muestra y estudiar características como: porosidad, estructura/espesor del hueso, fracción de volumen, análisis de defectos, densidad, tamaño de las partículas, vacíos, orientación de las fibras, etc. Los investigadores utilizan la micro-TC para estudiar huesos, dientes, tejidos/órganos, materiales compuestos, dispositivos médicos, baterías y mucho más.

Descubra más sobre los diferentes tipos de escáneres de micro-TC.

¿Cuál es la diferencia entre la TC médica y las exploraciones de micro-TC?

La exploración de micro-TC es la obtención de imágenes de rayos X en 3D, utilizando el mismo método que las exploraciones de TC médica (o «TAC»), pero la micro-TC está en una escala mucho más pequeña con una resolución mucho mayor. La TC médica se introdujo como herramienta para la obtención de imágenes médicas en la década de 1970; las exploraciones de TC (o tomografía computarizada) están limitadas a una resolución de 1 milímetro, que proporciona suficiente detalle para el uso clínico. Para la ciencia de los materiales y la obtención de imágenes de animales pequeños, se necesitaba una resolución mucho mayor, y en la década de 1980 se introdujo la microtomografía computarizada. Los escáneres de micro-TC pueden trabajar a un nivel de una micra, que es la milésima parte de un milímetro, y más pequeño.

¿Cuál es la diferencia entre el escaneo de micro-TC in vivo y ex vivo?

Simplemente, in vivo (latín para dentro de la vida) es el escaneo de especímenes vivos y ex vivo (latín para fuera de la vida) se refiere típicamente a cosas que solían estar vivas o a muestras extirpadas de algo que había estado vivo. En el caso de la micro-TC, el término «in vivo» suele referirse a los sistemas que escanean ratones y ratas y, en algunos casos, conejos, mientras que los sistemas «ex vivo» suelen encargarse del resto de las aplicaciones.

Con los instrumentos de micro-TC in vivo, dado que el animal permanece vivo, se pueden realizar estudios longitudinales para medir los efectos de los tratamientos farmacológicos, dietéticos, hormonales y de otro tipo sobre los tumores; el crecimiento y la calidad de los huesos; la masa corporal y otras aplicaciones en el mismo sujeto. Esto puede reducir el número de animales necesarios para un estudio.

Los instrumentos de micro-TC ex vivo suelen encargarse de las aplicaciones restantes, que incluyen estudios de punto final de regiones específicas de un animal que se extirpan (pulmones, hueso, tumores, implantes, injertos, etc.), estudios de biomateriales, implantes en animales grandes, estudios de materiales, estudios de compresión, etc. Los instrumentos de micro-TC ex vivo permiten una mayor resolución espacial, tiempos de escaneo más largos (ya que la dosis a la muestra no es una preocupación), mejor relación señal/ruido y, por lo tanto, mejores imágenes. Los sistemas ex vivo se han utilizado normalmente para la mayoría de las aplicaciones fuera de un animal vivo.

Descubra más sobre las diferencias entre la exploración por micro-TC in vivo y ex vivo.

¿Qué es la nanotomografía o la exploración por nano-TC?

La nanotomografía (nano-TC) es similar a la micro-TC y a la exploración por TC médica pero con resoluciones en nanómetros en lugar de micras o mm. La nano-TC utiliza una fuente de rayos X de nano-enfoque para capturar imágenes 2D durante una rotación de 180 o 360 grados de una muestra. A continuación, se utiliza un software avanzado para convertir esas imágenes en secciones transversales 2D o cortes a través de la muestra. Estos cortes transversales permiten al investigador observar el interior de la muestra sin tener que cortarla. Cuanto más pequeño es el punto focal de la fuente, mayor es la resolución que puede alcanzarse en la exploración de la muestra. La nano-TC es fundamental para observar detalles finos que se destruirían al cortar la muestra.

Descubra más sobre la nano-TC de rayos X no destructiva y de alta resolución.