Imaxes intracorpóreas

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

Están a crearse moitos novos instrumentos que permiten visualizar os órganos do corpo humano no traballo. As novas tecnoloxías permiten aos médicos ver o interior do corpo sen traumas cirúrxicos. Isto supuxo nos últimos 15 anos maiores avances no diagnóstico que en toda a historia do medicamento.
Scanner de tomografía computerizada.

Na actualidade, o sangue pódese ver desprazándose polas arterias ou aspirando una parede marcadora radioactiva do corazón muscular ou localizando o bloqueo nas arterias dun corazón que sufriu un ataque. Tamén se pode observar como se move seis meses antes do nacemento cando está no estómago da súa nai. O obxectivo deste artigo é dar un repaso a estas técnicas desenvolvidas recentemente. Estas novas técnicas son:

Tomografía computerizada

Este método foi ideado en Gran Bretaña en 1972. Esta técnica consiste basicamente en converter imaxes de raios X en códigos dixitais de computador paira a realización de imaxes de vídeo en alta definición. Os gráficos de computador utilizados son similares aos utilizados paira a realización de ensaios espaciais a distancia. Mostrando con detalle as estruturas óseas, a tomografía computarizada resalta pequenas diferenzas entre tecidos normais e anormais cerebrais, pulmonares ou outros órganos.

A pesar de tratarse dunha técnica aínda en desenvolvemento, a tomografía tridimensional computerizada comezou a ofrecer un excelente servizo en cirurxía reconstructiva. Meses despois da primeira fotografía de raios X realizada polo físico alemán Wilhelm Konrad Röntgen en 1895, os médicos comezaron a utilizar os raios X paira diagnosticar fracturas de ósos. Na película aparecían estruturas densas e sombras dos ósos que absorbían aqueles misteriosos raios. Con todo, os tecidos brandos eran máis fáciles de atravesar e non se mostraban claros nas imaxes.

Desde entón desenvolvéronse numerosas técnicas paira obter imaxes de raios X máis limpas. Máquinas avanzadas de raios X, mediante a dixitalización de datos, ofrecen imaxes exactas dos tecidos.

Resonancia magnética nuclear do tronco dun neno san.

Un scanner de tomografía computerizada, atravesando o corpo cunha fina superficie de raios X, ofrece una figura de corte transversal dos tecidos interiores. As radiografías típicas de raios X que só mostran o corpo desde un ángulo poden ser ininterpretables cando as sombras dos ósos, os músculos e os órganos se superponen. Grandes moléculas como a do calcio absorben os raios X cando estes pasan polo corpo e ocultan parcialmente o que hai detrás (1).

Con todo, as máquinas baseadas na tomografía computerizada mostran una sección do corpo que dá una visión tomada de múltiples ángulos, facendo virar un tubo que expulsa os raios X ao redor do paciente (2).

Varios decectores sensibles situados detrás do corpo rexistran o que ve o scanner e un computador compara as diferentes vistas paira ofrecer una soa imaxe de vídeo.

Debuxo de resonancia magnética

A invención desta revolucionaria técnica pode supor paira o medicamento moderno un gran avance como o que en 1895 Wilhelm Konrad Röntgen deu no seu día cos raios X.

Cando os átomos de hidróxeno sométense á acción dun campo magnético, estes alíñanse. Esta é a base da representación de resonancia magnética. Se se dirixe a estes átomos una radiofrecuencia, a aliñación dos seus núcleos cambia. Cando as ondas de radio apáganse, os núcleos volven aliñarse e transmiten una pequeno sinal eléctrico.

Dado que o corpo está formado principalmente por átomos de hidróxeno, é posible crear una imaxe a través de pulsos que volven, mostrando os tecidos e a medula ósea como nunca se viron.

A ilustración con resonancia magnética é custosa. O equipamento está formado por un gran electroimán, un xerador de radiofrecuencia e un computador. O prezo deste grupo é de 230 millóns de pesetas. Ademais, este equipo deberá estar situado nunha sala totalmente illada das radiofrecuencias externas. O custo da formación desta sala pode ascender a outros 112,5 millóns de pesetas.

Hai pacientes que non se poden colocar dentro deste campo magnético, por exemplo os que teñen o posomarcador ou os que teñen partes de metralla ou cravos no corpo. Estes fragmentos de metal poden ser extraídos do corpo polo imán.

Ao principio tiñan moita preocupación pola influencia que o imán podía ter no corpo humano. Tamén pensaron si podía ter consecuencias na memoria humana. Por iso, ao principio, en 1974, inspeccionouse una cebola. Víanlle ben os aneis interiores. En 1977 viron por primeira vez un tecido humano vivo: una boneca. Dous anos despois, un valente científico introduciu no campo magnético a cabeza paira estudar o seu cerebro.

Esta técnica comezou a despregarse en 1980 e na actualidade hai máis de 400 máquinas traballando en EEUU.

Paira algunhas cousas, a ilustración con resonancia magnética é máis adecuada que a tomografía computerizada. Por exemplo, a materia branca do cerebro e a materia gris con abundante auga. Pola contra, os dentes e os ósos, ao ter pouca auga, non aparecen nas figuras de resonancia magnética. Isto ten as súas vantaxes xa que permite ver tecidos rodeados de ósos, como a medula espinal.

Estes poderosos electroimanes que se utilizan na fabricación de imaxes de resonancia magnética arrefríanse con helio líquido. O campo magnético de alta intensidade que xeran ten una gran influencia no único protón que forma o núcleo do hidróxeno. Os eixos dos protones que viran en forma de peonzas normalmente están dirixidos a todas as direccións, sen ningunha orde. Dentro do campo magnético do scanner, con todo, alíñanse segundo a liña de forza. Con todo, aínda que estean aliñados, teñen un movemento de precesión de certa frecuencia. Canto máis forte é o campo magnético, maior é a frecuencia.

Cando o scanner excita os protones cun pulso de radio da mesma frecuencia que o movemento de precesión, estes se desalinean describindo o movemento circular e emitindo una sinal de radio.

Una computadora converte estes sinais en imaxes da área explorada. A figura resalta as diferenzas de densidade dos átomos de hidróxeno. O hidróxeno indica contido en auga, polo que os médicos poden utilizar a imaxe paira separar os tecidos.

Os científicos seleccionaron o hidróxeno como base desta técnica, xa que é un elemento moi abundante no corpo e ten propiedades magnéticas especiais. Tamén se están investigando técnicas baseadas noutros elementos. De feito, as propiedades do sodio e do fósforo, por exemplo, poden denunciar trazas de ataques cardíacos.

Neste espectro de resonancia magnética nuclear pódese ver un tumor de cabeza de amarelo.

Paira crear a imaxe, a computadora crea una rede tridimensional formada por pequenas caixiñas. Se denominamos a estas tres dimensións X, E e Z, primeiro o campo magnético cambia de dirección Z paira definir un plano desde a cabeza do paciente cara aos pés. Dentro deste plano os protones móvense cun movemento de oscilación segundo unha frecuencia f. Algunhas bobinas pasan entón un pulso de radiofrecuencia. Este pulso é da mesma frecuencia que o movemento oscilatorio dos protones.

Antes de aliñar os protones, outras bobinas modifican durante un breve tempo a resistencia magnética do plano en dirección E. Isto fai que os protones describan movementos de oscilación a diferentes velocidades en sentido descendente do plano. Detectando estas diferenzas, a computadora determina as posicións das caixiñas en dirección E.

Entón as bobinas modifican o campo magnético de esquerda a dereita en dirección X, facendo que os protones corríxanse segundo as distintas frecuencias. Cando a posición de cada caixiña está determinada nas direccións X, E e Z, o computador asigna a cada caixiña un punto da pantalla. O brillo do punto vén dado polo número de protones que hai dentro da caixiña e pola propiedade magnética do tecido.

O conxunto de puntos forma una imaxe. A súa capacidade paira mostrar tecidos brandos con grandes contrastes fai que a ilustración de resonancia magnética sexa un recurso idóneo paira o estudo da medula espinal. Os médicos que querían ver a medula espinal antes de que a resonancia magnética fose accesible tiñan que inxectar alí una sustancia que contrastaba cos raios X. Este procedemento era perigoso e doloroso paira o paciente.

Angiografía de resta dixital

Esquema sonográfico.

Esta técnica mostra imaxes de sangue en movemento no sangue ou de molestias que dificultan o seu avance.

A angiografía de resta dixital baséase na inxección dunha sustancia de contraste con iodo opaco aos raios X. A sombra que xera esta opacidade permite aos médicos ver o fluxo de sangue. A miúdo a angiografía de resta dixital utilízase paira ver como se alimenta o corazón con sangue. Antes de inxectar a sustancia de contraste realízase una imaxe de raios X que se garda nunha computadora. Tras a inxección realízase a segunda imaxe do fluxo sanguíneo que destaca a sustancia. Entón, a computadora obtén réstaa das dúas imaxes e aparece una imaxe clara das morcillas.

Uno dos procedementos cirúrxicos máis frecuentes na actualidade é o bypass das arterias cardíacas. Ao sangue ofrécenselle outras alternativas ás arterias que quedaron obstruidas pola presenza de materiais aceitosos ou calcificaciones, mediante sangrías retiradas doutras partes do corpo. Na maioría dos casos trátase de morcillas retiradas das pernas.

Coa angiografía de réstaa dixital e una técnica denominada angioplastia, pódense descartar estas intervencións.

Na angioplastia das arterias coronarias o médico introduce un catéter máis delgado que a dor de lapis a través de una arteria do brazo ou da íngua. Grazas á visión que lle ofrece a angiografía de resta dixital, dirixe leste catéter cara ás arterias coronarias. Entón inxéctase a sustancia de contraste paira obter a imaxe da obstrución. Outro máis delgado que entra polo interior do primeiro catéter leva un globo até ese punto. O globito se seareiro para que engine os materiais que pechan a arteria e reabra o paso ao sangue. Una intervención deste tipo dura aproximadamente una hora e media.

Imaxe tomada no PET Scanner. Corazón.

Estes procedementos non comportan perigo, son rápidos, non producen dor e a recuperación do enfermo realízase con rapidez. Cando a placa que obstruye a arteria é de material calcificado, o globo non pode descartala e entón corre o risco de interromper o sangue. Aos pacientes con este problema polo momento é mellor facer bypass.

A angiografía de resta dixital utilízase non só paira abrir barreiras que impidan o paso do sangue, senón tamén paira pechar as aberturas que orixinan hemorraxias. Paira iso introdúcese un pouco de gelatina paira deter a hemorraxia. Tamén nestes casos uns catéteres moi finos inxectan unhas gotitas de isobutil-2-cianoacrilato paira pechar o paso ao sangue que vai aos tumores emerxentes e cortar as hemorraxias. Esta técnica tamén se utilizou nas hemorraxias cerebrais.

Sonografía

Esta é una técnica creada polo desenvolvemento do soar inventado durante a Segunda Guerra Mundial. Por primeira vez utilizouse en medicamento nos EEUU na década de 1950. Un transductor ou transmisor/receptor pequeno ponse en contacto coa parte do corpo a investigar. As ondas sonoras de alta frecuencia penetran no corpo, chocan contra os órganos internos e reflíctense cara ao exterior. Á volta o transductor funciona como receptor. O tempo que tardan as ondas no desprazamento denuncia a posición, tamaño, forma e mesmo a textura do órgano e a mostra nunha pantalla en liña.

O avance máis recente da sonografía é o Doppler dixital a cor. Con axuda da computadora, mostra como se move o sangue humano a través do corazón e das sanguíneas. As ondas sonoras ou radioeléctricas reflíctense nun obxecto en movemento cunha variación de frecuencia. Este é o efecto Doppler. As ondas sonoras de alta frecuencia penetran na zona a investigar, por exemplo nunha morcilla, mostrando o sangue que flúe nela.

Scanner PET.

A base do sistema é un cristal piezoeléctrico que transforma os pulsos eléctricos en vibracións que penetran no corpo. Á volta este cristal volve converter as vibracións que lle chegan en sinais eléctricos. O médico coloca o transductor con cristal sobre a zona a explorar, por exemplo sobre o ventre dunha muller embarazada. Os ecos reflectidos polos fetos convértense en sinais que o computador transforma en imaxes de vídeo.

Debuxo con radioisótopos

As dúas técnicas de creación de imaxes intracorpóreas son: os denominados PET (positron emission tomography) e{ (single photon emission computed tomography).

A{ mostra o fluxo sanguíneo mediante a realización de imaxes de restos de radioisótopos. O PET, pola súa banda, pode medir o metabolismo explicando como traballa o corpo. O uso de trazadores con radioisótopos é moi apropiado paira a investigación de epilepsia, esquizofrenia, enfermidade de Parkinson e apoplejía.

O PET scanner mostra o funcionamento do cerebro, mostrando como as células locais consumen azucre e outras sustancias.

A sustancia márcase cun radioisótopo preparado nun ciclotrón de baixa enerxía. O isótopo ten una vida curta, h.d. Aos minutos ou horas da súa creación xa perdeu a metade da súa radioactividade. Una vez inxectada no corpo, a solución radioactiva emite positrones durante o fluxo. Os positrones chocan cos electróns, as fraccións de dous tipos destrúense entre si e fórmanse dous raios gamma, provocando una pequena explosión enerxética. Estes dous raios salguen en direccións opostas e tocan os cristais dun anel de detector que rodea a cabeza do paciente.

Os cristais emiten entón luz. Un computador determina a posición destes raios de luz e a da fonte de radiación e converte estes datos en imaxes. Seguindo a traxectoria da sustancia radioactiva, o médico pode localizar zonas nas que se producen actividades cerebrais anormais e estudar a saúde celular.

Do mesmo xeito que este PET require a utilización dun ciclotrón, a técnica coñecida como{ utiliza radioisótopos comerciais, polo que resulta moito máis económica.

Esquema de resonancia magnética.