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RESUMEN
Imágenes diagnósticas son el conjunto de estudios, que mediante la tecnología, obtienen y procesan imágenes del cuerpo humano. Para entender mejor los conceptos básicos y generalidades, se llevó a cabo una revisión de la literatura correspondiente para recopilar información sobre la historia, mecanismos de generación de imagen, términos, indicaciones y contraindicaciones, así como ventajas y desventajas de los estudios por imagen que actualmente se utilizan con mayor frecuencia, como, Rayos X; Ultrasonido; Tomografía Computarizada (TC) y Resonancia Magnética (RM). Palabras Clave: Diagnóstico por imagen, Ultrasonografía, Imagen por Resonancia Magnética ABSTRACT Diagnostic images are the set of studies, that through technology, collect and process images of the human body. To understand the basics concepts and generalities, it carried out a review of relevant literature to gather information about the history, mechanisms of image generation, terms, indications and contraindications, as well as advantages and disadvantages of imaging studies often currently used, these are, X-ray, Ultrasound, Computed Tomography (CT) and Magnetic Resonance (MR). Keywords: Diagnostic Imaging, Ultrasonography, Magnetic Resonance Imaging
INTRODUCCIÓN
Visualizar el futuro consiste en construir imágenes de cómo éste ocurrirá… Imaginación es el pensamiento a través de imágenes… Por ello el viejo proverbio chino resulta tan apropiado en el área de la Imagenología Médica: “Una imagen vale más que mil palabras”. El término imagenología médica se refiere al estudio de imágenes obtenidas del cuerpo humano y la tecnología para su obtención y procesamiento(1). Las herramientas para la adquisición y el análisis de las imágenes deben dominarse para poder ser entendidas(2). La principal función de los estudios de imagen en medicina es proporcionarle al médico la información necesaria para hacer diagnóstico de la enfermedad del paciente y así valorar su respuesta al tratamiento. El abanico de métodos de imagen en medicina es amplio, y dentro de los más utilizados se encuentran los Rayos X, el Ultrasonido, la Tomografía Computarizada (TC) y la Resonancia Magnética (RM). El propósito de esta revisión es conocer los principios y generalidades de las imágenes diagnósticas que en la actualidad se utilizan con mayor frecuencia, empezando por el recuento de los inicios y progresos que la técnica de rayos X ha tenido a través del tiempo, y continuando con la descripción de los mecanismos, aplicaciones y efectos del Ultrasonido, Tomografía Computarizada y Resonancia Magnética. A continuación se describen cada una de ellas. Rayos X El 8 de noviembre de 1895 en la ciudad alemana de Wurzburg se descubrieron los Rayos X, hecho ocurrido cuando el físico Wilhelm Conrad Roentgen al experimentar con un tubo de rayos catódicos cubiertos con papel negro y en una sala oscura, observó que un Revisión Bibliográfica
IMÁGENES DIAGNÓSTICAS: CONCEPTOS Y GENERALIDADES
DIAGNOSTIC IMAGES: CONCEPTS AND GENERALITIES
Ilse Raquel Raudales Díaz^1 1 Dra. en Medicina y Cirugía General.
36 papel de platinocianuro de bario, que casualmente se encontraba en la cercanía, se iluminó; a éste tipo de radiación la denominó Rayos X. Este hallazgo es, sin duda alguna, uno de los más grandes acontecimientos en este milenio, fue el inicio de la radiología y sentó las bases para desarrollos futuros(1). Los Rayos X son un tipo de radiación electromagnética ionizante que debido a su pequeña longitud de onda ( ó 2 Amperios), tienen capacidad de interacción con la materia. Cuanto menor es la longitud de onda de los rayos, mayores son su energía y poder de penetración. Los componentes fundamentales que conforman el equipo radiológico convencional son: el tubo de Rayos X, el generador de radiación y el detector de radiación. Sin embargo, dependiendo de la aplicación específica se utilizan otros elementos adicionales(1). La utilidad de las radiografías para el diagnóstico se debe a la capacidad de penetración de los rayos. Los Rayos X son disparados del tubo de rayos hacia una placa y se atenúan a medida que pasan a través del cuerpo de la persona, siendo aquí donde juegan un papel importante los procesos de absorción y dispersión(2). En la medida que se interponen diferentes estructuras (entre la placa y el tubo de rayos) los Rayos X logran impactar “menos” en la placa, formando así una imagen “radiopaca”. De manera contraria, si la estructura interpuesta deja pasar “más” Rayos X, se formará una imagen “radiolúcida”. Además de los estudios radiográficos convencionales, actualmente se cuenta con la Radiología Digital. Los primeros sistemas de radiología digital presentados por la empresa Fugi en 1981 consistieron en escanear las placas radiográficas convencionales (analógicas) y digitalizar la señal utilizando un convertidor analógico- digital(1). El término radiología digital se utiliza para denominar a la radiología que obtiene imágenes directamente en formato digital, sin haber pasado previamente por obtener la imagen en una placa de película radiológica. Existen dos métodos para obtener una imagen radiográfica digital: la imagen radiográfica digitalizada y la imagen radiográfica digital; la diferencia entre ambas consiste en que la imagen digitalizada se obtiene mediante el escaneo o la captura fotográfica de la imagen de una placa radiográfica, mientras que la radiografía digital se obtiene mediante la captura digital directa de la imagen para convertir los Rayos X directamente a señales electrónicas. Las ventajas de la digitalización de las imágenes radican en que estas pueden tratarse, almacenarse y difundirse igual que cualquier otro archivo informativo; los sensores digitales son más eficaces que la película radiográfica, menor dosis de radiación, menor cantidad de material contaminante, ahorro económico en el revelado, entre otros(3). Actualmente existen múltiples aplicaciones e indicaciones de los Rayos X como ayuda diagnóstica en el campo médico. Se destaca su uso en el estudio de los sistemas esquelético, respiratorio, gastrointestinal, urinario y cardiovascular. Las contraindicaciones se centran en el riesgo teratogénico y carcinogénico, por lo que se evita realizar este estudio en mujeres embarazadas (sobretodo primer trimestre) y pacientes pediátricos(1). Artículos e informes especiales publicados en el año 2006 presentaron la evolución de la protección contra la radiación ionizante. Se dio a conocer que un año después del descubrimiento de los Rayos X (1896), Antoine Henri Becquerel comenzó a explorar otro fenómeno que Marie Curie denominó más tarde “radiactividad”. Ese mismo año se hizo evidente que los Rayos X y la radiactividad causaban daños a la salud, ya que se observaron problemas de depilación, eritemas, quemaduras o muertes prematuras en las personas que empleaban tubos de Rayos X y materiales radioactivos en sus investigaciones(4). Las fuentes peligrosas procedentes de los Rayos X utilizados tanto en el radiodiagnóstico como en el tratamiento, producen efectos tanto en el personal de salud como en los pacientes. Los efectos que produce la radiación se agrupan en dos clases: no estocásticos o deterministas y estocásticos. Los no estocásticos sólo se producen cuando la dosis alcanza un valor umbral determinado, su gravedad depende de la dosis recibida y su aparición es inmediata (ejemplo radiodermitis, cataratas). Por el contrario, los efectos estocásticos no precisan umbral, la probabilidad de que aparezcan aumenta con la dosis y suelen ser graves y de aparición tardía (ejemplo cáncer radioinducido)(5). Los riesgos asociados con la exposición a las radiaciones dependen de las dosis de radiación que reciben las personas expuestas. Por lo tanto, para reducir esos riesgos se deben reducir las dosis que se reciben y la exposición innecesaria a las radiaciones.
38 representación gráfica de la señal, la amplitud es el eje vertical, el tiempo y la profundidad son el eje horizontal. El modo B es la representación pictórica de la suma de los ecos en diferentes direcciones (axial, lateral), favoreciendo que el equipo reconozca la posición espacial y la dirección del haz. Ésta es la modalidad empleada en todos los equipos de ecografía en tiempo real y se trata de una imagen bidimensional estática(8). En la actualidad la ecografía Doppler es una técnica utilizada por parte del personal médico. Su principio básico radica en la observación de cómo la frecuencia de un haz ultrasónico se altera cuando a su paso se encuentra con un objeto en movimiento (eritrocitos o flujo sanguíneo). El equipo detecta la diferencia entre la frecuencia del haz emitido y la frecuencia del haz reflejado (frecuencia Doppler). La información obtenida mediante la técnica Doppler puede presentarse de dos formas diferentes: en Doppler color se muestran las estructuras en movimiento en una gama de color; y el Doppler de poder , también denominado de potencia o de energía, muestra tan sólo la magnitud del flujo y es mucho más sensible a los flujos lentos, y por lo general resulta ser una técnica más utilizada en el aparato locomotor que la de Doppler color(8). El ultrasonido es utilizado en: oftalmología, ginecología y obstetricia, así como, sistemas cardiovascular y genitourinario, incluyendo glándulas mamarias, área abdominal, entre otros. Efectos celulares dañinos en animales o humanos no han podido ser demostrados a pesar de la gran cantidad de estudios aparecidos en la literatura médica relativos al uso del diagnóstico ultrasónico en el ámbito clínico(11). El ultrasonido a través del tiempo ha venido ganando terreno como ayuda diagnóstica de uso frecuente y confiable, hasta convertirse en el segundo método más solicitado después de los Rayos X(12), debido a que tiene muchas ventajas sobre la radiografía: ausencia de radiación, excelente visualización de tejidos blandos y diferenciación entre sólidos y líquidos, las ecografías pueden repetirse sin peligro alguno, son más económicas y pesan menos que un computador portátil. Estas ventajas y muchas más son al parecer, la causa del uso casi masivo de este medio diagnóstico tan útil en la actualidad(13). En países en desarrollo el Ultrasonido es para la mayoría de la población, la única modalidad de imágenes disponibles para el diagnóstico de diversas patologías, las cuales podrían visualizarse mejor usando otras técnicas diagnósticas modernas y más útiles. Tomografía Computarizada (TC) En julio de 1972, el ingeniero eléctrico Sir Godfrey Newbold Hounsfield publicó un artículo en la Revista British Journal of Radiology , en el que describía una técnica basada en Rayos X, llamada tomografía computarizada, que utilizaba métodos matemáticos que A.M. Cormack había desarrollado una década antes. El método de Hounsfield dividía la cabeza en varias tajadas, cada una de las cuales era irradiada por sus bordes. La técnica tomográfica buscaba superar tres limitaciones que Hounsfield consideraba evidentes en la radiología convencional. Primero, la imposibilidad de mostrar en una imagen radiológica bidimensional toda la información contenida en una escena tridimensional, debido a la superposición de los objetos en la imagen que se obtenía; segundo, la limitada capacidad para distinguir tejidos blandos; y finalmente, la imposibilidad de cuantificar las densidades de los tejidos. Las primeras imágenes de tomografía reconstruidas con el primer escáner desarrollado, contaban con una baja resolución espacial, una matriz de 80x80 pixeles, y tardaba nueve horas en total para cubrir un cerebro humano(14). Desde su aparición, se han diseñado diversos modelos de equipos de TC que la bibliografía clasifica en generaciones(1). En los tomógrafos de primera generación, se producían rayos paralelos gracias a un movimiento de traslación a largo del objeto, y este proceso se repetía con pequeños incrementos rotacionales hasta barrer 180 grados (Figura N°1). Figura N°1. Tomógrafo de primera generación. Utiliza un método de traslación-rotación y genera proyecciones paralelas (4).
39 Los equipos de segunda generación funcionaban bajo un principio de traslación-rotación similar; sin embargo, podían realizar el proceso un poco más rápido gracias al uso de un mayor número de detectores y una fuente que emitía rayos en forma de abanico, además, aprovechaban mejor la potencia de los rayos X emitidos. La búsqueda de una mayor velocidad de adquisición de las imágenes hizo que se eliminara el movimiento de traslación; así en 1975, aparecieron los equipos de tercera generación. En este tipo de escáneres, el tubo de Rayos X y el detector rotan simultáneamente, cubriendo el paciente con un haz de rayos X en forma de abanico (Figura N°2). Figura No. 2. Tomógrafo de tercera generación Nótese que los rayos forman una especie de abanico (fan beam) y tanto la fuente de rayos X como el arreglo de detectores rotan dentro del gantry (4). En 1976, aparecieron los tomógrafos de cuarta generación, que consistían en un arreglo estacionario de detectores en forma de anillo que rodeaban completamente al paciente, sin embargo, este modelo tenía la limitante de ser un equipo muy costoso. En 1980 se introdujo la tomografía por rayo de electrones EBCT (del inglés Electron Beam CT ), que constituye la quinta generación. El EBCT utiliza una arquitectura estacionaria (sin rotación), donde un rayo de electrones hace un barrido a lo largo de cuatro placas semicirculares que rodean al paciente. El año 1989 resultó ser crucial con la aparición de la sexta generación, cuando Kalender y sus colaboradores inventaron la tomografía en espiral (o helicoidal), la cual utiliza la arquitectura de tercera generación, pero se caracteriza porque hay un movimiento continuo de la camilla a través del gantry (parte del tomógrafo en continua rotación) (Figura N°3). Figura No. 3. Tomógrafo de cuarta generación Sólo la fuente de rayos X es rotada a través de un anillo de detectores estacionario; las proyecciones son también en forma de abanico (4). La posibilidad de escanear órganos y regiones anatómicas continuamente en un período muy corto de tiempo, demostró las ventajas de esta innovación. Sin embargo, en la tomografía en espiral, los tubos de rayos X se podían sobrecalentar, especialmente cuando se deseaba una mayor resolución espacial con tajadas más delgadas. Este hecho impulsó en 1998 el desarrollo de modelos de séptima generación: tomógrafos multi-tajadas (MSCT, del inglés Multi-Slice Computed Tomography ), también llamados multi-detectores (MDCT, del inglés Multi- Detector Computed Tomography ), los que permiten recoger datos correspondientes a varias tajadas simultáneamente y, por consiguiente, reducen el número de rotaciones del tubo de rayos X necesarias para cubrir una región anatómica específica(14,15). Desde el año 2006, la TC ofrece la posibilidad de adquirir datos con distintos espectros de rayos X, lo que se conoce como TC con energía dual (TCED). La TCED es una nueva herramienta diagnóstica que implica un cambio sustancial en el diagnóstico, porque permite caracterizar determinados elementos químicos y, con
41 a través de la medición de cambios locales en el flujo sanguíneo(22). El elevado detalle de sus imágenes y el contraste entre los diferentes tejidos han convertido a la RM en una técnica esencial para diagnosticar muchas enfermedades y para evaluar la eficacia de diferentes estrategias terapéuticas(21). Además, es la base de un gran número de investigaciones científicas centradas en el estudio de los mecanismos biológicos y fisiológicos subyacentes a la enfermedad. Como técnica en continua expansión tecnológica, sus aplicaciones son crecientes y están en constante evolución. Entre ellas son de especial relevancia la guía y control en técnicas de intervencionismo. Los estudios funcionales y cognitivos cerebrales, la combinación de la RM con la Tomografía por Emisión de Positrones (PET) para localizar y caracterizar diversos tumores, y para extraer biomarcadores de imagen mediante métodos computacionales de procesado de imágenes(23). Los componentes fundamentales del equipo de RM son: imán creador del campo electromagnético, sistema de radiofrecuencia, sistema de adquisición de datos, ordenador para analizar las ondas y representar la imagen y el equipo de impresión para imprimir la placa(20). La Resonancia Magnética se aplica para el estudio prácticamente de todo el cuerpo humano en general. Puede ser utilizada para visualizar estructuras como cerebro, corazón, pulmones, glándulas mamarias, hígado, vías biliares, bazo, páncreas, riñones, útero, ovarios, próstata, hueso, músculo, y otros(24). Las ventajas que la RM presenta en cuanto a su uso es que no utiliza radiación ionizante, reduciendo riesgos de mutaciones celulares o cáncer; permite cortes muy finos (1/2 mm o 1mm) e imágenes detalladas logrando observar estructuras anatómicas no apreciables con otro tipo de estudio; permite la adquisición de imágenes multiplanares (axial, sagital, coronal) sin necesidad de cambiar de postura al paciente; detecta muy rápidamente los cambios en el contenido tisular de agua, no causa dolor y el paciente tiene en todo momento comunicación con el médico. La calidad de las imágenes obtenidas se puede mejorar utilizando medios de contraste paramagnéticos por vía intravenosa (se suministran previo al estudio, inyecciones de un fluido llamado gadolinio). Esto hace que las áreas anormales se iluminen en la RM y sean más fáciles de distinguir(20). Dentro de las contraindicaciones absolutas para realizar RM están: pacientes con dispositivos cardíacos, implantes cocleares, prótesis valvulares cardíacas no-RM compatibles y cuerpos extraños metálicos en lugares con riesgo vital (ojo, cerebro, hígado, grandes vasos); las contraindicaciones relativas son: embarazo, claustrofobia severa, obesidad mórbida y presencia de tatuajes extensos por el riesgo de producir quemaduras al aumentar la temperatura local(24). Por otro lado, la utilidad de la RM se ve limitada por: a) larga duración del examen (la mayor parte de las RM llevan entre 30 y 60 minutos), b) mayor costo económico que otros estudios de imagen, c) sensación de claustrofobia cuando se está adentro del túnel(20). Se puede decir que el examen de Resonancia Magnética es una herramienta importante en medicina. Es un método moderno, que presenta muchas ventajas y pocas desventajas y es cada vez más utilizado. Se puede prever que la resonancia magnética sustituirá poco a poco otras técnicas de imagenología. La principal razón de esto es que cada vez están siendo dejados a un lado los métodos que utilizan radiaciones ionizantes. En la actualidad, la RM tiene un papel fundamental en el tratamiento de numerosas enfermedades con importante impacto social y económico como el cáncer, las enfermedades cardiovasculares, neurológicas y las del sistema musculoesquelético. Como técnica que continúa en expansión tecnológica, sus aplicaciones son cada vez más crecientes y se encuentran en constante evolución. Conclusión Actualmente, innumerables aplicaciones derivadas de aquellos primeros conocimientos, son práctica habitual en diversas áreas de la producción, la investigación y de manera muy especial, la medicina. Pocos descubrimientos han tenido un impacto en el campo de la salud. En la medicina moderna la radiología convencional, la tomografía computarizada, el ultrasonido, y la resonancia magnética son procedimientos realizados frecuentemente para diagnosticar múltiples enfermedades y evaluar la eficacia de diferentes estrategias terapéuticas. La medicina moderna conoce los efectos positivos y perjudiciales asociados al uso de los Rayos X como imagen diagnóstica. Ese equilibrio entre beneficios y riesgos se puede lograr mediante la reducción de las
42 dosis individuales de radiación, el número de personas expuestas y la probabilidad de que ocurran exposiciones accidentales tanto como sea razonablemente posible. La radiación ionizante es el parámetro clave que limita el uso de la Tomografía Computarizada. La Resonancia Magnética es una potente herramienta diagnóstica cuyo uso ha aumentado significativamente en los hospitales de todo el mundo. Debido a sus particularidades técnicas para poder utilizarla sin peligro, es necesario que todo el personal relacionado con ella conozca adecuadamente su funcionamiento y los aspectos relacionados con la seguridad. En cuanto al Ultrasonido, el principal riesgo radica en emitir un diagnóstico equivocado, debido a limitaciones técnicas del operador. Los principios físicos y las técnicas de manejo son esenciales para comprender la naturaleza del ultrasonido y sus aplicaciones clínicas para adquirir imágenes diagnósticas de alta calidad. Agradecimiento Al Doctor Carlos Paz Haslam por revisar éste trabajo. BIBLIOGRAFÍA
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