Imágenes intracorpóreas

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

Se están creando muchos nuevos instrumentos que permiten visualizar los órganos del cuerpo humano en el trabajo. Las nuevas tecnologías permiten a los médicos ver el interior del cuerpo sin traumas quirúrgicos. Esto ha supuesto en los últimos 15 años mayores avances en el diagnóstico que en toda la historia de la medicina.
Scanner de tomografía computerizada.

En la actualidad, la sangre se puede ver desplazándose por las arterias o aspirando una pared marcadora radiactiva del corazón muscular o localizando el bloqueo en las arterias de un corazón que ha sufrido un ataque. También se puede observar cómo se mueve seis meses antes del nacimiento cuando está en el estómago de su madre. El objetivo de este artículo es dar un repaso a estas técnicas desarrolladas recientemente. Estas nuevas técnicas son:

Tomografía computerizada

Este método fue ideado en Gran Bretaña en 1972. Esta técnica consiste básicamente en convertir imágenes de rayos X en códigos digitales de computador para la realización de imágenes de vídeo en alta definición. Los gráficos de computador utilizados son similares a los utilizados para la realización de ensayos espaciales a distancia. Mostrando con detalle las estructuras óseas, la tomografía computarizada resalta pequeñas diferencias entre tejidos normales y anormales cerebrales, pulmonares u otros órganos.

A pesar de tratarse de una técnica aún en desarrollo, la tomografía tridimensional computerizada ha comenzado a ofrecer un excelente servicio en cirugía reconstructiva. Meses después de la primera fotografía de rayos X realizada por el físico alemán Wilhelm Konrad Röntgen en 1895, los médicos comenzaron a utilizar los rayos X para diagnosticar fracturas de huesos. En la película aparecían estructuras densas y sombras de los huesos que absorbían aquellos misteriosos rayos. Sin embargo, los tejidos blandos eran más fáciles de atravesar y no se mostraban claros en las imágenes.

Desde entonces se han desarrollado numerosas técnicas para obtener imágenes de rayos X más limpias. Máquinas avanzadas de rayos X, mediante la digitalización de datos, ofrecen imágenes exactas de los tejidos.

Resonancia magnética nuclear del tronco de un niño sano.

Un scanner de tomografía computerizada, atravesando el cuerpo con una fina superficie de rayos X, ofrece una figura de corte transversal de los tejidos interiores. Las radiografías típicas de rayos X que sólo muestran el cuerpo desde un ángulo pueden ser ininterpretables cuando las sombras de los huesos, los músculos y los órganos se superponen. Grandes moléculas como la del calcio absorben los rayos X cuando éstos pasan por el cuerpo y ocultan parcialmente lo que hay detrás (1).

Sin embargo, las máquinas basadas en la tomografía computerizada muestran una sección del cuerpo que da una visión tomada de múltiples ángulos, haciendo girar un tubo que expulsa los rayos X alrededor del paciente (2).

Varios decectores sensibles situados detrás del cuerpo registran lo que ve el scanner y un ordenador compara las diferentes vistas para ofrecer una sola imagen de vídeo.

Dibujo de resonancia magnética

La invención de esta revolucionaria técnica puede suponer para la medicina moderna un gran avance como el que en 1895 Wilhelm Konrad Röntgen dio en su día con los rayos X.

Cuando los átomos de hidrógeno se someten a la acción de un campo magnético, éstos se alinean. Esta es la base de la representación de resonancia magnética. Si se dirige a estos átomos una radiofrecuencia, la alineación de sus núcleos cambia. Cuando las ondas de radio se apagan, los núcleos vuelven a alinearse y transmiten una pequeña señal eléctrica.

Dado que el cuerpo está formado principalmente por átomos de hidrógeno, es posible crear una imagen a través de pulsos que vuelven, mostrando los tejidos y la médula ósea como nunca se han visto.

La ilustración con resonancia magnética es costosa. El equipamiento está formado por un gran electroimán, un generador de radiofrecuencia y un ordenador. El precio de este grupo es de 230 millones de pesetas. Además, este equipo deberá estar situado en una sala totalmente aislada de las radiofrecuencias externas. El coste de la formación de esta sala puede ascender a otros 112,5 millones de pesetas.

Hay pacientes que no se pueden colocar dentro de este campo magnético, como por ejemplo los que tienen el posomarcador o los que tienen partes de metralla o clavos en el cuerpo. Estos fragmentos de metal pueden ser extraídos del cuerpo por el imán.

Al principio tenían mucha preocupación por la influencia que el imán podía tener en el cuerpo humano. También pensaron si podía tener consecuencias en la memoria humana. Por eso, al principio, en 1974, se inspeccionó una cebolla. Le veían bien los anillos interiores. En 1977 vieron por primera vez un tejido humano vivo: una muñeca. Dos años después, un valiente científico introdujo en el campo magnético la cabeza para estudiar su cerebro.

Esta técnica comenzó a desplegarse en 1980 y en la actualidad hay más de 400 máquinas trabajando en EEUU.

Para algunas cosas, la ilustración con resonancia magnética es más adecuada que la tomografía computerizada. Por ejemplo, la materia blanca del cerebro y la materia gris con abundante agua. Por el contrario, los dientes y los huesos, al tener poca agua, no aparecen en las figuras de resonancia magnética. Esto tiene sus ventajas ya que permite ver tejidos rodeados de huesos, como la médula espinal.

Estos poderosos electroimanes que se utilizan en la fabricación de imágenes de resonancia magnética se enfrían con helio líquido. El campo magnético de alta intensidad que generan tiene una gran influencia en el único protón que forma el núcleo del hidrógeno. Los ejes de los protones que giran en forma de peonzas normalmente están dirigidos a todas las direcciones, sin ningún orden. Dentro del campo magnético del scanner, sin embargo, se alinean según la línea de fuerza. Sin embargo, aunque estén alineados, tienen un movimiento de precesión de cierta frecuencia. Cuanto más fuerte es el campo magnético, mayor es la frecuencia.

Cuando el scanner excita los protones con un pulso de radio de la misma frecuencia que el movimiento de precesión, éstos se desalinean describiendo el movimiento circular y emitiendo una señal de radio.

Una computadora convierte estas señales en imágenes del área explorada. La figura resalta las diferencias de densidad de los átomos de hidrógeno. El hidrógeno indica contenido en agua, por lo que los médicos pueden utilizar la imagen para separar los tejidos.

Los científicos han seleccionado el hidrógeno como base de esta técnica, ya que es un elemento muy abundante en el cuerpo y tiene propiedades magnéticas especiales. También se están investigando técnicas basadas en otros elementos. De hecho, las propiedades del sodio y del fósforo, por ejemplo, pueden denunciar trazas de ataques cardíacos.

En este espectro de resonancia magnética nuclear se puede ver un tumor de cabeza de amarillo.

Para crear la imagen, la computadora crea una red tridimensional formada por pequeñas cajitas. Si denominamos a estas tres dimensiones X, Y y Z, primero el campo magnético cambia de dirección Z para definir un plano desde la cabeza del paciente hacia los pies. Dentro de este plano los protones se mueven con un movimiento de oscilación según una frecuencia f. Algunas bobinas pasan entonces un pulso de radiofrecuencia. Este pulso es de la misma frecuencia que el movimiento oscilatorio de los protones.

Antes de alinear los protones, otras bobinas modifican durante un breve tiempo la resistencia magnética del plano en dirección Y. Esto hace que los protones describan movimientos de oscilación a diferentes velocidades en sentido descendente del plano. Detectando estas diferencias, la computadora determina las posiciones de las cajitas en dirección Y.

Entonces las bobinas modifican el campo magnético de izquierda a derecha en dirección X, haciendo que los protones se corrijan según las distintas frecuencias. Cuando la posición de cada cajita está determinada en las direcciones X, Y y Z, el ordenador asigna a cada cajita un punto de la pantalla. El brillo del punto viene dado por el número de protones que hay dentro de la cajita y por la propiedad magnética del tejido.

El conjunto de puntos forma una imagen. Su capacidad para mostrar tejidos blandos con grandes contrastes hace que la ilustración de resonancia magnética sea un recurso idóneo para el estudio de la médula espinal. Los médicos que querían ver la médula espinal antes de que la resonancia magnética fuera accesible tenían que inyectar allí una sustancia que contrastaba con los rayos X. Este procedimiento era peligroso y doloroso para el paciente.

Angiografía de resta digital

Esquema sonográfico.

Esta técnica muestra imágenes de sangre en movimiento en la sangre o de molestias que dificultan su avance.

La angiografía de resta digital se basa en la inyección de una sustancia de contraste con yodo opaco a los rayos X. La sombra que genera esta opacidad permite a los médicos ver el flujo de sangre. A menudo la angiografía de resta digital se utiliza para ver cómo se alimenta el corazón con sangre. Antes de inyectar la sustancia de contraste se realiza una imagen de rayos X que se guarda en una computadora. Tras la inyección se realiza la segunda imagen del flujo sanguíneo que destaca la sustancia. Entonces, la computadora obtiene la resta de las dos imágenes y aparece una imagen clara de las morcillas.

Uno de los procedimientos quirúrgicos más frecuentes en la actualidad es el bypass de las arterias cardiacas. A la sangre se le ofrecen otras alternativas a las arterias que han quedado obstruidas por la presencia de materiales aceitosos o calcificaciones, mediante sangrías retiradas de otras partes del cuerpo. En la mayoría de los casos se trata de morcillas retiradas de las piernas.

Con la angiografía de la resta digital y una técnica denominada angioplastia, se pueden descartar estas intervenciones.

En la angioplastia de las arterias coronarias el médico introduce un catéter más delgado que el dolor de lápiz a través de una arteria del brazo o de la ingle. Gracias a la visión que le ofrece la angiografía de resta digital, dirige este catéter hacia las arterias coronarias. Entonces se inyecta la sustancia de contraste para obtener la imagen de la obstrucción. Otro más delgado que entra por el interior del primer catéter lleva un globo hasta ese punto. El globito se hincha para que engine los materiales que cierran la arteria y reabra el paso a la sangre. Una intervención de este tipo dura aproximadamente una hora y media.

Imagen tomada en el PET Scanner. Corazón.

Estos procedimientos no comportan peligro, son rápidos, no producen dolor y la recuperación del enfermo se realiza con rapidez. Cuando la placa que obstruye la arteria es de material calcificado, el globo no puede descartarla y entonces corre el riesgo de interrumpir la sangre. A los pacientes con este problema por el momento es mejor hacer bypass.

La angiografía de resta digital se utiliza no sólo para abrir barreras que impidan el paso de la sangre, sino también para cerrar las aberturas que originan hemorragias. Para ello se introduce un poco de gelatina para detener la hemorragia. También en estos casos unos catéteres muy finos inyectan unas gotitas de isobutil-2-cianoacrilato para cerrar el paso a la sangre que va a los tumores emergentes y cortar las hemorragias. Esta técnica también se ha utilizado en las hemorragias cerebrales.

Sonografía

Esta es una técnica creada por el desarrollo del sonar inventado durante la Segunda Guerra Mundial. Por primera vez se utilizó en medicina en los EEUU en la década de 1950. Un transductor o transmisor/receptor pequeño se pone en contacto con la parte del cuerpo a investigar. Las ondas sonoras de alta frecuencia penetran en el cuerpo, chocan contra los órganos internos y se reflejan hacia el exterior. A la vuelta el transductor funciona como receptor. El tiempo que tardan las ondas en el desplazamiento denuncia la posición, tamaño, forma e incluso la textura del órgano y las muestra en una pantalla en línea.

El avance más reciente de la sonografía es el Doppler digital a color. Con ayuda de la computadora, muestra cómo se mueve la sangre humana a través del corazón y de las sanguíneas. Las ondas sonoras o radioeléctricas se reflejan en un objeto en movimiento con una variación de frecuencia. Este es el efecto Doppler. Las ondas sonoras de alta frecuencia penetran en la zona a investigar, por ejemplo en una morcilla, mostrando la sangre que fluye en ella.

Scanner PET.

La base del sistema es un cristal piezoeléctrico que transforma los pulsos eléctricos en vibraciones que penetran en el cuerpo. A la vuelta este cristal vuelve a convertir las vibraciones que le llegan en señales eléctricas. El médico coloca el transductor con cristal sobre la zona a explorar, por ejemplo sobre el vientre de una mujer embarazada. Los ecos reflejados por los fetos se convierten en señales que el ordenador transforma en imágenes de vídeo.

Dibujo con radioisótopos

Las dos técnicas de creación de imágenes intracorpóreas son: los denominados PET (positron emission tomography) y{ (single photon emission computed tomography).

El{ muestra el flujo sanguíneo mediante la realización de imágenes de restos de radioisótopos. El PET, por su parte, puede medir el metabolismo explicando cómo trabaja el cuerpo. El uso de trazadores con radioisótopos es muy apropiado para la investigación de epilepsia, esquizofrenia, enfermedad de Parkinson y apoplejía.

El PET scanner muestra el funcionamiento del cerebro, mostrando cómo las células locales consumen azúcar y otras sustancias.

La sustancia se marca con un radioisótopo preparado en un ciclotrón de baja energía. El isótopo tiene una vida corta, h.d. A los minutos o horas de su creación ya ha perdido la mitad de su radiactividad. Una vez inyectada en el cuerpo, la solución radiactiva emite positrones durante el flujo. Los positrones chocan con los electrones, las fracciones de dos tipos se destruyen entre sí y se forman dos rayos gamma, provocando una pequeña explosión energética. Estos dos rayos salen en direcciones opuestas y tocan los cristales de un anillo de detector que rodea la cabeza del paciente.

Los cristales emiten entonces luz. Un ordenador determina la posición de estos rayos de luz y la de la fuente de radiación y convierte estos datos en imágenes. Siguiendo la trayectoria de la sustancia radiactiva, el médico puede localizar zonas en las que se producen actividades cerebrales anormales y estudiar la salud celular.

Al igual que este PET requiere la utilización de un ciclotrón, la técnica conocida como{ utiliza radioisótopos comerciales, por lo que resulta mucho más económica.

Esquema de resonancia magnética.