Imatges intracorpóreas

1988/06/01 Sagarna, Andoni - Ingeniaria Iturria: Elhuyar aldizkaria

S'estan creant molts nous instruments que permeten visualitzar els òrgans del cos humà en el treball. Les noves tecnologies permeten als metges veure l'interior del cos sense traumes quirúrgics. Això ha suposat en els últims 15 anys majors avanços en el diagnòstic que en tota la història de la medicina.
Scanner de tomografia automatitzada.

En l'actualitat, la sang es pot veure desplaçant-se per les artèries o aspirant una paret marcadora radioactiva del cor muscular o localitzant el bloqueig en les artèries d'un cor que ha sofert un atac. També es pot observar com es mou sis mesos abans del naixement quan està en l'estómac de la seva mare. L'objectiu d'aquest article és donar un repàs a aquestes tècniques desenvolupades recentment. Aquestes noves tècniques són:

Tomografia automatitzada

Aquest mètode va ser ideat a Gran Bretanya en 1972. Aquesta tècnica consisteix bàsicament a convertir imatges de raigs X en codis digitals de computador per a la realització d'imatges de vídeo en alta definició. Els gràfics de computador utilitzats són similars als utilitzats per a la realització d'assajos espacials a distància. Mostrant amb detall les estructures òssies, la tomografia computada ressalta petites diferències entre teixits normals i anormals cerebrals, pulmonars o altres òrgans.

Malgrat tractar-se d'una tècnica encara en desenvolupament, la tomografia tridimensional automatitzada ha començat a oferir un excel·lent servei en cirurgia reconstructiva. Mesos després de la primera fotografia de raigs X realitzada pel físic alemany Wilhelm Konrad Röntgen en 1895, els metges van començar a utilitzar els raigs X per a diagnosticar fractures d'ossos. En la pel·lícula apareixien estructures denses i ombres dels ossos que absorbien aquells misteriosos raigs. No obstant això, els teixits tous eren més fàcils de travessar i no es mostraven clars en les imatges.

Des de llavors s'han desenvolupat nombroses tècniques per a obtenir imatges de raigs X més netes. Màquines avançades de raigs X, mitjançant la digitalització de dades, ofereixen imatges exactes dels teixits.

Ressonància magnètica nuclear del tronc d'un nen sa.

Un scanner de tomografia automatitzada, travessant el cos amb una fina superfície de raigs X, ofereix una figura de tall transversal dels teixits interiors. Les radiografies típiques de raigs X que només mostren el cos des d'un angle poden ser ininterpretables quan les ombres dels ossos, els músculs i els òrgans se superposen. Grans molècules com la del calci absorbeixen els raigs X quan aquests passen pel cos i oculten parcialment el que hi ha darrere (1).

No obstant això, les màquines basades en la tomografia automatitzada mostren una secció del cos que dóna una visió presa de múltiples angles, fent girar un tub que expulsa els raigs X al voltant del pacient (2).

Diversos decectores sensibles situats darrere del cos registren el que veu el scanner i un ordinador compara les diferents vistes per a oferir una sola imatge de vídeo.

Dibuix de ressonància magnètica

La invenció d'aquesta revolucionària tècnica pot suposar per a la medicina moderna un gran avanç com el que en 1895 Wilhelm Konrad Röntgen va donar en el seu moment amb els raigs X.

Quan els àtoms d'hidrogen se sotmeten a l'acció d'un camp magnètic, aquests s'alineen. Aquesta és la base de la representació de ressonància magnètica. Si es dirigeix a aquests àtoms una radiofreqüència, l'alineació dels seus nuclis canvia. Quan les ones de ràdio s'apaguen, els nuclis tornen a alinear-se i transmeten un petit senyal elèctric.

Atès que el cos està format principalment per àtoms d'hidrogen, és possible crear una imatge a través de polsos que tornen, mostrant els teixits i la medul·la òssia com mai s'han vist.

La il·lustració amb ressonància magnètica és costosa. L'equipament està format per un gran electroimant, un generador de radiofreqüència i un ordinador. El preu d'aquest grup és de 230 milions de pessetes. A més, aquest equip haurà d'estar situat en una sala totalment aïllada de les radiofreqüències externes. El cost de la formació d'aquesta sala pot ascendir a altres 112,5 milions de pessetes.

Hi ha pacients que no es poden col·locar dins d'aquest camp magnètic, com per exemple els que tenen el posomarcador o els que tenen parts de metralla o claus en el cos. Aquests fragments de metall poden ser extrets del cos per l'imant.

Al principi tenien molta preocupació per la influència que l'imant podia tenir en el cos humà. També van pensar si podia tenir conseqüències en la memòria humana. Per això, al principi, en 1974, es va inspeccionar una ceba. Li veien bé els anells interiors. En 1977 van veure per primera vegada un teixit humà viu: una nina. Dos anys després, un valent científic va introduir en el camp magnètic el cap per a estudiar el seu cervell.

Aquesta tècnica va començar a desplegar-se en 1980 i en l'actualitat hi ha més de 400 màquines treballant als EUA.

Per a algunes coses, la il·lustració amb ressonància magnètica és més adequada que la tomografia automatitzada. Per exemple, la matèria blanca del cervell i la matèria grisa amb abundant aigua. Per contra, les dents i els ossos, en tenir poca aigua, no apareixen en les figures de ressonància magnètica. Això té els seus avantatges ja que permet veure teixits envoltats d'ossos, com la medul·la espinal.

Aquests poderosos electroimants que s'utilitzen en la fabricació d'imatges de ressonància magnètica es refreden amb heli líquid. El camp magnètic d'alta intensitat que generen té una gran influència en l'únic protó que forma el nucli de l'hidrogen. Els eixos dels protons que giren en forma de baldufes normalment estan dirigits a totes les direccions, sense cap ordre. Dins del camp magnètic del scanner, no obstant això, s'alineen segons la línia de força. No obstant això, encara que estiguin alineats, tenen un moviment de precesión de certa freqüència. Com més fort és el camp magnètic, major és la freqüència.

Quan el scanner excita els protons amb un pols de ràdio de la mateixa freqüència que el moviment de precesión, aquests es desalineen descrivint el moviment circular i emetent un senyal de ràdio.

Una computadora converteix aquests senyals en imatges de l'àrea explorada. La figura ressalta les diferències de densitat dels àtoms d'hidrogen. L'hidrogen indica contingut en aigua, per la qual cosa els metges poden utilitzar la imatge per a separar els teixits.

Els científics han seleccionat l'hidrogen com a base d'aquesta tècnica, ja que és un element molt abundant en el cos i té propietats magnètiques especials. També s'estan investigant tècniques basades en altres elements. De fet, les propietats del sodi i del fòsfor, per exemple, poden denunciar traces d'atacs cardíacs.

En aquest espectre de ressonància magnètica nuclear es pot veure un tumor de cap de groc.

Per a crear la imatge, la computadora crea una xarxa tridimensional formada per petites capsetes. Si denominem a aquestes tres dimensions X, I i Z, primer el camp magnètic canvia de direcció Z per a definir un pla des del cap del pacient cap als peus. Dins d'aquest pla els protons es mouen amb un moviment d'oscil·lació segons una freqüència f. Algunes bobines passen llavors un pols de radiofreqüència. Aquest pols és de la mateixa freqüència que el moviment oscil·latori dels protons.

Abans d'alinear els protons, altres bobines modifiquen durant un breu temps la resistència magnètica del pla en direcció I. Això fa que els protons descriguin moviments d'oscil·lació a diferents velocitats en sentit descendent del pla. Detectant aquestes diferències, la computadora determina les posicions de les capsetes en direcció I.

Llavors les bobines modifiquen el camp magnètic d'esquerra a dreta en direcció X, fent que els protons es corregeixin segons les diferents freqüències. Quan la posició de cada capseta està determinada en les direccions X, I i Z, l'ordinador assigna a cada capseta un punt de la pantalla. La lluentor del punt ve dau pel nombre de protons que hi ha dins de la capseta i per la propietat magnètica del teixit.

El conjunt de punts forma una imatge. La seva capacitat per a mostrar teixits tous amb grans contrastos fa que la il·lustració de ressonància magnètica sigui un recurs idoni per a l'estudi de la medul·la espinal. Els metges que volien veure la medul·la espinal abans que la ressonància magnètica fos accessible havien d'injectar allí una substància que contrastava amb els raigs X. Aquest procediment era perillós i dolorós per al pacient.

Angiografía de resta digital

Esquema sonográfico.

Aquesta tècnica mostra imatges de sang en moviment en la sang o de molèsties que dificulten el seu avanç.

L'angiografía de resta digital es basa en la injecció d'una substància de contrast amb iode opac als raigs X. L'ombra que genera aquesta opacitat permet als metges veure el flux de sang. Sovint l'angiografía de resta digital s'utilitza per a veure com s'alimenta el cor amb sang. Abans d'injectar la substància de contrast es realitza una imatge de raigs X que es guarda en una computadora. Després de la injecció es realitza la segona imatge del flux sanguini que destaca la substància. Llavors, la computadora obté la resta de les dues imatges i apareix una imatge clara de les botifarres.

Un dels procediments quirúrgics més freqüents en l'actualitat és el bypass de les artèries cardíaques. A la sang se li ofereixen altres alternatives a les artèries que han quedat obstruïdes per la presència de materials oliosos o calcificacions, mitjançant sagnies retirades d'altres parts del cos. En la majoria dels casos es tracta de botifarres retirades de les cames.

Amb l'angiografía de la resta digital i una tècnica denominada angioplàstia, es poden descartar aquestes intervencions.

En l'angioplàstia de les artèries coronàries el metge introdueix un catèter més prim que el dolor de llapis a través d'una artèria del braç o de l'engonal. Gràcies a la visió que li ofereix l'angiografía de resta digital, dirigeix aquest catèter cap a les artèries coronàries. Llavors s'injecta la substància de contrast per a obtenir la imatge de l'obstrucció. Un altre més prim que entra per l'interior del primer catèter porta un globus fins a aquest punt. El globito s'infla perquè engine els materials que tanquen l'artèria i reobri el passo a la sang. Una intervenció d'aquest tipus dura aproximadament una hora i mitja.

Imatge presa en el PET Scanner. Cor.

Aquests procediments no comporten perill, són ràpids, no produeixen dolor i la recuperació del malalt es realitza amb rapidesa. Quan la placa que obstrueix l'artèria és de material calcificat, el globus no pot descartar-la i llavors corre el risc d'interrompre la sang. Als pacients amb aquest problema de moment és millor fer bypass.

L'angiografía de resta digital s'utilitza no sols per a obrir barreres que impedeixin el pas de la sang, sinó també per a tancar les obertures que originen hemorràgies. Per a això s'introdueix una mica de gelatina per a detenir l'hemorràgia. També en aquests casos uns catèters molt fins injecten unes gotetes d'isobutil-2-cianoacrilato per a tancar el passo a la sang que va als tumors emergents i tallar les hemorràgies. Aquesta tècnica també s'ha utilitzat en les hemorràgies cerebrals.

Sonografía

Aquesta és una tècnica creada pel desenvolupament del sonar inventat durant la Segona Guerra Mundial. Per primera vegada es va utilitzar en medicina als EUA en la dècada de 1950. Un transductor o transmissor/receptor petit es posa en contacte amb la part del cos a investigar. Les ones sonores d'alta freqüència penetren en el cos, xoquen contra els òrgans interns i es reflecteixen cap a l'exterior. A la volta el transductor funciona com a receptor. El temps que triguen les ones en el desplaçament denuncia la posició, grandària, forma i fins i tot la textura de l'òrgan i les mostra en una pantalla en línia.

L'avanç més recent de la sonografía és el Doppler digital a color. Amb ajuda de la computadora, mostra com es mou la sang humana a través del cor i de les sanguínies. Les ones sonores o radioelèctriques es reflecteixen en un objecte en moviment amb una variació de freqüència. Aquest és l'efecte Doppler. Les ones sonores d'alta freqüència penetren en la zona a investigar, per exemple en una botifarra, mostrant la sang que flueix en ella.

Scanner PET.

La base del sistema és un cristall piezoelèctric que transforma els polsos elèctrics en vibracions que penetren en el cos. A la volta aquest cristall torna a convertir les vibracions que li arriben en senyals elèctrics. El metge col·loca el transductor amb cristall sobre la zona a explorar, per exemple sobre el ventre d'una dona embarassada. Els ressons reflectits pels fetus es converteixen en senyals que l'ordinador transforma en imatges de vídeo.

Dibuix amb radioisòtops

Les dues tècniques de creació d'imatges intracorpóreas són: els denominats PET (positron emission tomography) i{ (single photon emission computed tomography).

El{ mostra el flux sanguini mitjançant la realització d'imatges de restes de radioisòtops. El PET, per part seva, pot mesurar el metabolisme explicant com treballa el cos. L'ús de traçadors amb radioisòtops és molt apropiat per a la recerca d'epilèpsia, esquizofrènia, malaltia de Parkinson i apoplexia.

El PET scanner mostra el funcionament del cervell, mostrant com les cèl·lules locals consumeixen sucre i altres substàncies.

La substància es marca amb un radioisòtop preparat en un ciclotró de baixa energia. L'isòtop té una vida curta, h.d. Als minuts o hores de la seva creació ja ha perdut la meitat de la seva radioactivitat. Una vegada injectada en el cos, la solució radioactiva emet positrons durant el flux. Els positrons xoquen amb els electrons, les fraccions de dos tipus es destrueixen entre si i es formen dos raigs gamma, provocant una petita explosió energètica. Aquests dos raigs surten en direccions oposades i toquen els cristalls d'un anell de detector que envolta el cap del pacient.

Els cristalls emeten llavors llum. Un ordinador determina la posició d'aquests raigs de llum i la de la font de radiació i converteix aquestes dades en imatges. Seguint la trajectòria de la substància radioactiva, el metge pot localitzar zones en les quals es produeixen activitats cerebrals anormals i estudiar la salut cel·lular.

Igual que aquest PET requereix la utilització d'un ciclotró, la tècnica coneguda com{ utilitza radioisòtops comercials, per la qual cosa resulta molt més econòmica.

Esquema de ressonància magnètica.