PROGRESOS EN EL DIAGNÓSTICO POR LA IMAGEN MEDIANTE ECOGRAFÍA LA ECO DOPPLER

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1 PROGRESOS EN EL DIAGNÓSTICO POR LA IMAGEN MEDIANTE ECOGRAFÍA LA ECO DOPPLER

2 Título original: Progresos en el Diagnóstico por la Imagen mediante ecografía. La eco Doppler Autores: Silvia Muñoz Viejo y Mª Dolores Molina Cárdenas Especialidad: T.S.S. de Imagen para el Diagnóstico Edita e imprime: FESITESS ANDALUCÍA C/ Armengual de la Mota 37 Oficina Málaga Teléfono/fax ISBN: Diseño y maquetación: Alfonso Cid Illescas Edición Febrero 2012

3 Contenido UNIDAD DIDÁCTICA I PRESENTACIÓN Y METODOLOGÍA DEL CURSO SISTEMA DE CURSOS A DISTANCIA ORIENTACIONES PARA EL ESTUDIO ESTRUCTURA DEL CURSO 10 UNIDAD DIDACTICA II DESARROLLO HISTÓRICO INTRODUCCIÓN HISTORIA DE LA ECOGRAFÍA EVOLUCIÓN DE LA ECOGRAFÍA ECOGRAFÍA Y RADIOLOGÍA ACTUAL 20 UNIDAD DIDÁCTICA III PRINCIPIOS FÍSICOS INTRODUCCIÓN FISICA DE LOS ULTRASONIDOS 25 UNIDAD DIDACTICA IV EQUIPO ECOGRÁFICO INTRODUCCIÓN UNIDAD DE PROCESAMIENTO Y MONITOR TRANSDUCTORES MECANISMOS DE TRANSMISIÓN MODOS DE REPRESENTACIÓN DE LA IMAGEN PATRONES DE LA IMAGEN ORIENTACIÓN Y SEÑALIZACIÓN DE LAS IMÁGENES RECOMEDACIONES TÉCNICAS 45 UNIDAD DIDÁCTICA V FACTORES FÍSICOS, EFECTOS BIOLÓGICOS Y ARTEFACTOS INTRODUCCIÓN FACTORES Y EFECTOS FÍSICOS EFECTOS BIOLÓGICOS ARTEFACTOS 55

4 UNIDAD DIDACTICA VI VINCULACIONES E HITOS ANATÓMICOS. VENTAJAS E INCOVENIENTES INTRODUCCIÓN GLÁNDULA TIROIDES MAMAS HIGADO VESÍCULA BILIAR PÁNCREAS BAZO RIÑONES VASOS ABDOMINALES Escroto Ventajas e inconvenientes 80 UNIDAD DIDÁCTICA VII ECO DOPPLER Introducción Efecto Doppler Principio Doppler Métodos de ecografía Análisis de la señal Doppler Artefactos en doppler color y espectral 90 UNIDAD DIDÁCTICA VIII APLICACIONES CLÍNICAS AVANZADAS Introducción Ecografía de tiroides Ecografía de las mamas Ecografía abdominal Ecografía escrotal Ecografía Doppler 106 BIBLIOGRAFIA 117 Bibliografía 119 CUESTIONARIO 121 Cuestionario 123

5 UNIDAD DIDÁCTICA I PRESENTACIÓN Y METODOLOGÍA DEL CURSO

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7 Progresos en el Diagnóstico por la Imagen mediante ecografía. La eco Doppler Presentación, normas y procedimientos de trabajo. Introducción Antes de comenzar el Curso, es interesante conocer su estructura y el método que se ha de seguir. Este es el sentido de la presente introducción. Si usted no conoce la técnica empleada en los Cursos a Distancia, le recomendamos que lea atentamente los epígrafes siguientes, los cuales le ayudarán a realizar el Curso en las mejores condiciones. En caso contrario, sólo tiene que seguir los pasos que se indican en el siguiente índice: Presentación 1. Sistema de Cursos a Distancia En este apartado aprenderá una serie de aspectos generales sobre las técnicas de formación que se van a seguir para el estudio. 2. Orientaciones para el estudio. Se dan una serie de recomendaciones generales para el estudio y las fases del proceso de aprendizaje propuesto por el equipo docente. 3. Estructura del Curso Mostramos cómo es el Curso, las Unidades Temáticas de las que se compone, el sistema de evaluación y cómo enfrentarse al tipo test. 1.1 SISTEMA DE CURSOS A DISTANCIA RÉGIMEN DE ENSEÑANZA La metodología de Enseñanza a Distancia, por su estructura y concepción, ofrece un ámbito de aprendizaje donde pueden acceder, de forma flexible en cuanto a ritmo individual de dedicación, estudio y aprendizaje, a los conocimientos que profesional y personalmente le interesen. Tiene la ventaja de estar diseñada para adaptarse a las disponibilidades de tiempo y/o situación geográfica de cada alumno. Además, es participativa y centrada en el desarrollo individual y orientado a la solución de problemas clínicos. La Formación a Distancia facilita el acceso a la enseñanza a todos los Técnicos Especialistas/Superiores Sanitarios CARACTERÍSTICAS DEL CURSO Y DEL ALUMNADO AL QUE VA DIRIGIDO Todo Curso que pretenda ser eficaz, efectivo y eficiente en alcanzar sus objetivos, debe adaptarse a los conocimientos previos de las personas que lo estudiarán (lo que saben y lo que aún no han aprendido). Por tanto, la dificultad de los temas presentados se ajustará a sus intereses y capacidades. Un buen Curso producirá resultados deficientes si lo estudian personas muy diferentes de las inicialmente previstas. Los Cursos se diseñan ajustándose a las características del alumno al que se dirige. 7

8 Técnico Superior Sanitario de Imagen para el Diagnóstico ORIENTACIÓN DE LOS TUTORES Para cada Curso habrá, al menos, un tutor al que los alumnos podrán dirigir todas sus consultas y plantear las dificultades. Las tutorías están pensadas partiendo de la base de que el aprendizaje que se realiza en esta formación es totalmente individual y personalizado. El tutor responderá en un plazo mínimo las dudas planteadas a través de correo electrónico exclusivamente. Diferenciamos para nuestros Cursos dos tipos de tutores: Académicos. Serán aquellos que resuelvan las dudas del contenido del Curso, planteamientos sobre cuestiones test y casos clínicos. El tutor resuelve las dudas que se plantean por correo electrónico. Orientadores y de apoyo metodológico. Su labor se centrará fundamentalmente en cuestiones de carácter psicopedagógicas, ayudando al alumno en horarios, métodos de trabajo o cuestiones más particulares que puedan alterar el desarrollo normal del Curso. El tutor resuelve las dudas que se plantean por correo electrónico. 1.2 ORIENTACIONES PARA EL ESTUDIO Los resultados que un estudiante obtiene no están exclusivamente en función de las aptitudes que posee y del interés que pone en práctica, sino también de las técnicas de estudio que utiliza. Aunque resulta difícil establecer unas normas que sean aplicables de forma general, es más conveniente que cada alumno se marque su propio método de trabajo, les recomendamos las siguientes que pueden ser de mayor aprovechamiento. Por tanto, aún dando por supuestas la vocación y preparación de los alumnos y respetando su propia iniciativa y forma de plantear el estudio, parece conveniente exponer algunos patrones con los que se podrá guiar más fácilmente el desarrollo académico, aunque va a depender de la situación particular de cada alumno y de los conocimientos de la materia del Curso: Decidir una estrategia de trabajo, un calendario de estudio y mantenerlo con regularidad. Es recomendable tener al menos dos sesiones de trabajo por semana. Elegir el horario más favorable para cada alumno. Una sesión debe durar mínimo una hora y máximo tres. Menos de una hora es poco, debido al tiempo que se necesita de preparación, mientras que más de tres horas, incluidos los descansos, puede resultar demasiado y descendería el rendimiento. Utilizar un sitio tranquilo a horas silenciosas, con iluminación adecuada, espacio suficiente para extender apuntes, etc. Estudiar con atención, sin distraerse. Nada de radio, televisión o música de fondo. También es muy práctico subrayar los puntos más interesantes a modo de resumen o esquema. 8

9 Progresos en el Diagnóstico por la Imagen mediante ecografía. La eco Doppler a) Fase receptiva. Observar en primer lugar el esquema general del Curso. Hacer una composición de lo que se cree más interesante o importante. Leer atentamente todos los conceptos desarrollados. No pasar de uno a otro sin haberlo entendido. Recordar que en los Cursos nunca se incluyen cuestiones no útiles. Anotar las palabras o párrafos considerados más relevantes empleando un lápiz o rotulador transparente. No abusar de las anotaciones para que sean claras y significativas. Esquematizar en la medida de lo posible sin mirar el texto el contenido de la Unidad. Completar el esquema con el texto. Estudiar ajustándose al horario, pero sin imbuirse prisas o impacientarse. Deben aclararse las ideas y fijarse los conceptos. Resumir los puntos considerados primordiales de cada tema. Marcar los conceptos sobre los que se tengan dudas tras leerlos detenidamente. No insistir de momento más sobre ellos. b) Fase reflexiva. Reflexionar sobre los conocimientos adquiridos y sobre las dudas que hayan podido surgir, una vez finalizado el estudio del texto. Pensar que siempre se puede acudir al tutor y a la bibliografía recomendada y la utilizada en la elaboración del tema que puede ser de gran ayuda. Seguir paso a paso el desarrollo de los temas. Anotar los puntos que no se comprenden. Repasar los conceptos contenidos en el texto según va siguiendo la solución de los casos resueltos. c) Fase creativa. En esta fase se aplican los conocimientos adquiridos a la resolución de pruebas de autoevaluación y a los casos concretos de su vivencia profesional. Repasar despacio el enunciado y fijarse en lo que se pide antes de empezar a solucionarla. Consultar la exposición de conceptos del texto que hagan referencia a cada cuestión de la prueba. Solucionar la prueba de cada Unidad Temática utilizando el propio cuestionario del manual. 9

10 Técnico Superior Sanitario de Imagen para el Diagnóstico 1.3 ESTRUCTURA DEL CURSO CONTENIDOS DEL CURSO Guía del alumno. Temario del curso en PDF, con un cuestionario tipo test. FORMULARIO, para devolver las respuestas al cuestionario. ENCUESTA de satisfacción del Curso LOS CURSOS Los cursos se presentan en un archivo PDF cuidadosamente diseñado en Unidades Didácticas LAS UNIDADES TEMÁTICAS Son unidades básicas de estos Cursos a distancia. Contienen diferentes tipos de material educativo distinto: Texto propiamente dicho, dividido en temas. Cuestionario tipo test. Bibliografía utilizada y recomendada. Los temas comienzan con un índice con las materias contenidas en ellos. Continúa con el texto propiamente dicho, donde se desarrollan las cuestiones del programa. En la redacción del mismo se evita todo aquello que no sea de utilidad práctica. El apartado de preguntas test serán con los que se trabajen, y con los que posteriormente se rellenará el FORMULARIO de respuestas a remitir. Los ejercicios de tipo test se adjuntan al final del temario. Cuando están presentes los ejercicios de autoevaluación, la realización de éstos resulta muy útil para el alumno, ya que: Tienen una función recapituladora, insistiendo en los conceptos y términos básicos del tema. Hacen participar al alumno de una manera más activa en el aprendizaje del tema. Sirven para que el alumno valore el estado de su aprendizaje, al comprobar posteriormente el resultado de las respuestas. Son garantía de que ha estudiado el tema, cuando el alumno los ha superado positivamente. En caso contrario se recomienda que lo estudie de nuevo. Dentro de las unidades hay distintos epígrafes, que son conjuntos homogéneos de conceptos que guardan relación entre sí. El tamaño y número de epígrafes dependerá de cada caso. 10

11 1.3.4 SISTEMA DE EVALUACIÓN Progresos en el Diagnóstico por la Imagen mediante ecografía. La eco Doppler Cada Curso contiene una serie de pruebas de evaluación a distancia que se encuentran al final del temario. Deben ser realizadas por el alumno al finalizar el estudio del Curso, y enviada al tutor de la asignatura, con un plazo máximo de entrega para que pueda quedar incluido en la edición del Curso en la que se matriculó y siempre disponiendo de 15 días adicionales para su envío. Los tutores la corregirán y devolverán al alumno. Si no se supera el cuestionario con un mínimo del 80% correcto, se tendrá la posibilidad de recuperación. La elaboración y posterior corrección de los test ha sido diseñada por el personal docente seleccionado para el Curso con la intención de acercar el contenido de las preguntas al temario asimilado. Es IMPRESCINDIBLE haber rellenado el FORMULARIO y envío de las respuestas para recibir el certificado o Diploma de aptitud del Curso FECHAS El plazo de entrega de las evaluaciones será de un mes y medio a partir de la recepción del material del curso, una vez pasado este plazo conllevará una serie de gestiones administrativas que el alumno tendrá que abonar. La entrega de los certificados del Curso estará en relación con la fecha de entrega de las evaluaciones y NUNCA antes de la fecha de finalización del Curso APRENDIENDO A ENFRENTARSE A PREGUNTAS TIPO TEST La primera utilidad que se deriva de la resolución de preguntas tipo test es aprender cómo enfrentarnos a las mismas y evitar esa sensación que algunos alumnos tienen de se me dan los exámenes tipo test. Cuando se trata de preguntas con respuesta tipo verdadero / falso, la resolución de las mismas está más dirigida y el planteamiento es más específico. Las preguntas tipo test con varias posibles respuestas hacen referencia a conocimientos muy concretos y exigen un método de estudio diferente al que muchas personas han empleado hasta ahora. Básicamente todas las preguntas test tienen una característica común: exigen identificar una opción que se diferencia de las otras por uno o más datos de los recogidos en el enunciado. Las dos palabras en cursiva son expresión de dos hechos fundamentales con respecto a las preguntas tipo test: Como se trata de identificar algo que va a encontrar escrito, no va a ser necesario memorizar conocimientos hasta el punto de reproducir con exactitud lo que uno estudia. Por lo tanto, no debe agobiarse cuando no consiga recordad de memoria una serie de datos que aprendió hace tiempo; seguro que muchos de ellos los recordará al leerlos formando parte del enunciado o las opciones de una pregunta de test. El hecho de que haya que distinguir una opción de otras se traduce en muchas ocasiones en que hay que estudiar diferencias o similitudes. Habitualmente se les pide recordar un dato que se diferencia de otros por ser el más frecuente, el más característico, etc. Por lo tanto, este tipo de datos o situaciones son los que hay que estudiar. Debe tenerse siempre en cuenta que las preguntas test hay que leerlas de forma completa y fijándose en determinadas palabras que puedan resultar clave para la resolución de la pregunta. 11

12 Técnico Superior Sanitario de Imagen para el Diagnóstico ENVÍO La utilidad de las preguntas test es varia: Acostumbrarse a percibir errores de conceptos. Adaptarse a los exámenes de selección de personal. Ser capaces de aprender sobre la marcha nuevos conceptos que pueden ser planteados en estas preguntas, conceptos que se retienen con facilidad. Una vez estudiado el material docente, se contestará la encuesta de satisfacción, la cual nos ayudará para evaluar el Curso, corregir y mejorar posibles errores. Cuando haya cumplimentado la evaluación, envíe las respuestas a la dirección indicada. 12

13 UNIDAD DIDACTICA II DESARROLLO HISTÓRICO

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15 Progresos en el Diagnóstico por la Imagen mediante ecografía. La eco Doppler 2.1 INTRODUCCIÓN La ecografía se ha convertido a lo largo de los últimos años en un método radiográfico clínicamente útil, debido a que se trata de una técnica sin riesgos radiológicos y es muy efectiva, ya que sus aplicaciones diagnósticas se extienden prácticamente a todas las áreas. Es una técnica de diagnóstico por la imagen que no utiliza radiaciones ionizantes, ya que está basada en los ultrasonidos y en la impedancia acústica de los tejidos (Fig.1). El ultrasonido es un método que se utiliza para obtener imágenes con una finalidad diagnóstica, empleando las ondas sonoras de frecuencias altas llamadas ultrasonoras. En el diagnóstico médico mediante ecografía se utilizan frecuencias sonoras que pueden oscilar entre un millón a quince millones de Hz. La ecografía no se considera un procedimiento radiológico debido a que la imagen, como hemos mencionado anteriormente, se forma a través de los ultrasonidos, pero no obstante se considera un método de diagnóstico por la imagen ampliamente utilizado. La ecografía diagnóstica, llamada a veces sonografía médica diagnóstica o sonografía, se ha convertido a lo largo de los últimos años en un método radiográfico clínicamente útil, debido a que se trata de una técnica sin riesgos radiológicos, siendo efectiva en la visualización de estructuras óseas, densas y estructuras llenas de aire o contraste, como los pulmones, el estómago, el colon o el intestino delgado. Esta técnica también se emplea para visualizar interfases de tejidos blandos en órganos homogéneos llenos de líquido o sólidos, masas tumorales o músculos situados en cualquier lugar del cuerpo. Además sus aplicaciones diagnósticas se extienden prácticamente a todas las áreas. Es más, actualmente utilizando la técnica Doppler se puede calcular la velocidad del flujo sanguíneo en estructuras vasculares y cardíacas. Las técnicas de onda pulsátil, onda continua o mapa de color flujo, se han mostrado muy útiles para determinar la dirección del flujo sanguíneo y la resistencia al flujo desde una estructura a otra. Mediante la ecografía se pueden obtener múltiples ventajas con respecto a otras técnicas radiológicas de imagen en medicina. Una de ellas sería la facilidad de poder trasladar el equipo ecográfico a cualquier área hospitalaria (quirófano, unidad de cuidados intensivos, neonatos, etc.). También nos proporciona una buena relación costo/efectividad debido a que el precio del equipo es más económico en comparación a otras técnicas radiológicas y la duración de los estudios suele ser muy breve obteniéndose un diagnóstico más rápido en los pacientes. En la actualidad, los equipos son muy resolutivos, utilizando técnicas de grises para captar ecos diferentes. El personal responsable del manejo del equipo de ultrasonidos, debe comprender las bases de interacción de la energía acústica con los tejidos y conocer los métodos e instrumentos que se utilizan para mejorar y producir la calidad de la imagen. Su carácter dependiente del operador debe tomarse como una oportunidad para obtener la mayor y más precisa información diagnostica, basada en un exacto conocimiento de las bases físicas de la técnica, sus limitaciones y las medidas que deben utilizarse para evitar posibles errores secundarios e interpretaciones inadecuadas. Sus aplicaciones tanto diagnósticas como intervensionistas se emplean en casi todas las áreas, obteniéndose una gran y precisa información diagnóstica. Actualmente debido a nuevos desarrollos técnicos, entre ellos la utilización de agentes de contraste, han extendido su empleo y rentabilidad diagnóstica mediante la aplicación de esta técnica de imagen. La principal diferencia, y a partir de la cual se abre una gran brecha, radica en que la ecografía utiliza ondas mecánicas y la radiología usa ondas electromagnéticas. 15

16 Técnico Superior Sanitario de Imagen para el Diagnóstico Un avance científico que ha impulsado radicalmente el desarrollo de la medicina ha sido la informática. Gracias a los nuevos computadores ha sido posible obtener significativas mejoras en los equipos, como la es la ecografía en color, la tridimensional, la telesonografía, etc. Los equipos ecográficos son cada vez mas pequeños y livianos, permiten sondas que pueden penetrar incluso vasos de pequeño calibre. Además, ya son totalmente digitales con imágenes mucho más nítidas. Hoy en día, la ecografía se considera como un examen no invasivo, pero los últimos avances en el diseño de sondas transesofágicas, transrectales y endovaginales han cambiado el pensar de esta técnica. Todos los procesos han convertido a la ecografía en una rama de la medicina con carácter multidisciplinario, que requiere en muchos casos una especialización en ciertas áreas. Fig. 1. Esquema básico. Fundamento de la ecografía. 2.2 HISTORIA DE LA ECOGRAFÍA El ultrasonido abarca el espectro de frecuencias sonoras que superan el límite del oído humano, es decir, los ciclos de frecuencia. En la naturaleza podemos encontrar desde tiempos inmemoriales, animales que emplean el ultrasonido como medio de orientación, comunicación, defensa, etc. El ultrasonido se considera una técnica diagnóstica que recoge los sonidos que emite la sonda, los cuales atraviesa hasta cierta profundidad (siempre dependiendo de la frecuencias de la sonda) la zona del cuerpo que queramos estudiar y aprovechando la distinta velocidad de propagación de los tejidos del cuerpo para transformar las señales que llegan en impulsos eléctricos, que se visualizan en la pantalla en diferentes tonos de grises. El ultrasonido como herramienta diagnóstica, ha experimentado un crecimiento muy acelerado en la última década, todo esto debido a las distintas ventajas con las que cuenta: 16 - Es barato. - Inocuo. - Reproducible.

17 Progresos en el Diagnóstico por la Imagen mediante ecografía. La eco Doppler - Sin riesgos. - Sin preparaciones especiales para la realización del estudio. - Imágenes en tiempo real. Los primeros aparatos utilizados para practicar el ultrasonido eran estáticos, por lo que producían una imagen fija similar a la obtenida en radiología convencional. Esto llegó a clasificarlo como una rama de la radiología, lo cual ha producido muchos errores y deficiencias, ya que las dos especialidades son completamente distintas. La principal diferencia radica en el que el ultrasonido emplea ondas mecánicas y la radiología ondas electromagnéticas como hemos comentado anteriormente. El avance científico ha impulsado importantemente el desarrollo de la medicina y gracias a los actuales equipos de cómputo ha sido posible obtener mejoras significativas como puede ser el ultrasonido en Doppler color, Doppler de poder, bidimensional, tridimensional, etc., produciéndose una mejora en la calidad de las imágenes así como su validez como herramienta diagnóstica. Los nuevos equipos son cada vez más pequeños, por lo que permiten realizar el estudio en la cama del paciente y además las nuevas sondas hacen posible realizar estudios muy complejos. En la actualidad son totalmente digitales con imágenes mucho más nítidas. 2.3 EVOLUCIÓN DE LA ECOGRAFÍA El equipo ecográfico se constituyó como resultado del esfuerzo de defensa en la Segunda Guerra Mundial. Varios investigadores demostraron mas adelante que los ultrasonidos podrían contribuir al desarrollo clínico. Estas investigaciones clínicas fueron descritas por Joseph Colmes siendo uno de los primeros pioneros en los inicios de este método. La técnica de ecografía se empezó a investigar en 1880 por los hermanos Curie que demostraron el efecto piezoeléctrico, pero no fue hasta 1947 cuando Dussick aplicó los ultrasonidos al diagnóstico médico, colocando dos traductores a ambos lados de la cabeza de un paciente para medir los perfiles de transmisión ultrasónica. También descubrió que los tumores y otras lesiones intracraneales podían detectarse con esta técnica. En 1948, Howry desarrollo el primer equipo ultrasónico (Fig.2), consistente en el tanque de un abrevadero para el ganado, con un riel de madera anclado en un lado. El carro del transductor se movía a lo largo del riel en un plano horizontal, mientras que el objeto a explorar y el transductor permanecía introducido dentro del tanque del agua. También desarrollo el movimiento de barrido doble compuesto hacia atrás y hacia adelante, en un intento de obtener imágenes anatómicas más realistas. El carro del transductor describía un arco de 360º alrededor del objeto para producir reflejos desde todas las superficies angulares y curvas. En 1949 se publicó una técnica de eco pulsado para detectar cálculos y cuerpo extraños intracorporeos. A principios de los años 50, Dussick junto con Heuter, Bolt y Ballantyne, continuaron empleando técnicas de transmisión y análisis con ordenador para diagnosticar lesiones cerebrales a través del cráneo intacto. Sin embargo, sus estudios los abandonó tras llegar a la conclusión de que la técnica era demasiado complicada para su uso clínico rutinario. En este mismo año, William Fry empleó ultrasonidos para producir lesiones puntiformes dentro del sistema nervioso central de animales, utilizando varios transductores enfocados sobre un solo 17

18 Técnico Superior Sanitario de Imagen para el Diagnóstico punto. De esta manera era posible producir una lesión destructiva en un punto predeterminado, sin destruir el tejido normal a lo largo del camino del haz. En 1951 hizo su aparición el Ultrasonido Compuesto, en el cual un transductor móvil producía varios disparos de haces ultrasónicos desde diferentes posiciones, y hacia un área fija. Los ecos emitidos se registraban e integraban en una sola imagen. Se usaron técnicas de inmersión en agua con toda clase de recipientes: una tina de lavandería, un abrevadero para ganado y una torreta de ametralladora de un avión B-29. En 1952, Howry y Bliss publicaron imágenes bidimensionales del antebrazo, en vivo. En 1953, Wild y Reid publicaron imágenes bidimensionales de carcinoma de seno, de un tumor muscular y del riñón normal. Posteriormente estudiaron las paredes del sigmoide mediante un transductor colocado a través de un rectosigmoideoscopio y también sugirieron la evaluación del carcinoma gástrico por medio de un transductor colocado en la cavidad gástrica. Fig.2. Primer equipo de ecografía diagnóstica. En el año 1954, Hertz y Edler desarrollaron en Suecia técnicas ecocardiográficas. Consiguieron diferenciar el movimiento valvular cardíaco normal y el movimiento de las válvulas calcificadas y engrosadas en pacientes con cardiopatía reumática. En el mismo año, se construyó el primer equipo explorador tridimensional por ultrasonidos, llegándose en la actualidad a utilizar equipos altamente resolutivos. En 1956, Wild y Reid publicaron 77 casos de anormalidades de seno palpables y estudiados además por ultrasonido, y obtuvieron un 90% de certeza en la diferenciación entre lesiones quísticas y sólidas. En 1957, Tom Brown, ingeniero, y el Dr. Donald, construyeron un escáner de contacto bidimensional, evitando así la técnica de inmersión. Tomaron fotos con película Polaroid y publicaron el estudio en En 1957, el Dr Donald inició los estudios obstétricos a partir de los ecos provenientes del cráneo fetal. En ese entonces se desarrollaron los cálipers (cursores electrónicos). Mientras Kossoff, Robinson y Garrett, en el año 1959, desarrollaron exploradores B diagnósticos, usando un baño de agua para mejorar la resolución de la imagen. Introdujeron también la imagen en escala de grises, mediante técnicas descritas en el año 1972 (Fig.3). 18

19 Progresos en el Diagnóstico por la Imagen mediante ecografía. La eco Doppler Fig.3. Equipo ecográfico de En 1966, Kichuchi introdujo la "Ultrasonocardiotomografía sincronizada", usada para obtener estudios en diferentes fases del ciclo cardiaco, usando un transductor rotatorio y una almohada de agua. En 1967, se inicia el desarrollo de transductores de A-MODE para detectar el corazón embrionario, factible en ese entonces a los 32 días de la fertilización. Kratochwill comenzó la utilización del ultrasonido transrectal para valorar la próstata. En 1971 la introducción de la escala de grises marcó el comienzo de la creciente aceptación mundial del ultrasonido en diagnóstico clínico. En 1982 Aloka anunció el desarrollo del Doppler en color en imagen bidimensional. Aloka introdujo al mercado el primer equipo de Doppler a Color que permitió visualizar en tiempo real y en color el flujo sanguíneo. La primera aplicación del Doppler de poder en la demostración de hiperemia de tejidos blandos en enfermedades del sistema musculoesquelético fue reportada en 1994 y la primera publicación del uso del ultrasonido como guía de aspiración articular en el diagnóstico de una artritis infecciosa fue en El ultrasonido ha sido validado en el diagnóstico del esclerodermia y el Doppler de poder ha aumentado su utilización en el diagnóstico y estudio fisiopatológico articular, así como su aplicación como guía de aspiración articular y de infiltración. Actualmente el desarrollo de los equipos con funcionamiento en tiempo real, ha descartado casi todo el instrumental ecográfico que hemos descrito anteriormente. Los transductores de frecuencia elevada, resolución alta y diámetro pequeño, tienen la facilidad de captar numerosas imágenes por segundo. Estas características descritas, proporcionan al radiólogo la obtención de imágenes de alta calidad. Finalmente es innegable que el ultrasonido es un método diagnóstico muy útil en la atención de pacientes con enfermedades del sistema musculoesquelético. Sus áreas de desarrollo apenas comienzan y sus posibilidades son inimaginables. 19

20 Técnico Superior Sanitario de Imagen para el Diagnóstico 2.4 ECOGRAFÍA Y RADIOLOGÍA ACTUAL La ecografía como técnica diagnóstica se ha utilizado en los últimos 30 años en medicina. Su aplicación es de gran utilidad en estudios: - Aparato digestivo. - Tiroides, - Sistema vascular. - Músculos, - Sistema urológico. - Ginecología. - Oftalmología, etc. La ecografía bidimensional se encuentra actualmente introducida en la práctica clínica. En este lapso de tiempo ha pasado de ser una técnica sofisticada, costosa y solo accesible a unos pocos iniciados a convertirse en una exploración básica, ampliamente difundida y realizada con equipos de precio contenido. Los factores que han permitido este cambio, además de la inocuidad de la técnica, no son muy diferentes a los que han producido una difusión imparable de la informática o de la telefonía celular: - Mejora técnica de los equipos. - Abaratamiento de los equipos. - Mejora de prestaciones mediante el uso de contrastes ecográficos. - Favorable comparación con la situación previa, ya que en términos de sensibilidad, la capacidad del ecógrafo para detectar masas renales, aneurismas de aorta, hepatomegalia, anomalías valvulares cardiacas, es muy superior y no admite comparación con la exploración clínica básica por mas virtuosa que sea esta última. El ultrasonido Doppler proporciona imágenes que ayudan al radiólogo a ver y evaluar: - Los bloqueos de la circulación sanguínea. - Estrechamiento de los vasos sanguíneos. - Tumores. - Malformaciones congénitas. Gracias a los modernos equipos ecográficos (Fig.4) que se encuentran dotados de potentes ordenadores, pueden reprocesar la imagen y mejorase de esta forma los datos obtenidos. Los equipos en 3D muestran imágenes espectaculares y posiblemente esta técnica seguirá evolucionando y dada su inocuidad nos ayudará a mejorar los diagnósticos. 20

21 Progresos en el Diagnóstico por la Imagen mediante ecografía. La eco Doppler Desde hace unos años se han producido nuevos avances debido a la digitalización, eliminándose el soporte fotográfico. Este avance mejora el tratamiento de la imagen ya que al ser digital puede ser ampliada, reducida, contrastada, etc. Además el almacenamiento de la imagen se minimiza debido a la gran capacidad de memoria de los ordenadores actuales. Otro importante avance es la transmisión de estas imágenes a otros lugares distantes, pudiéndose emitir un diagnóstico mas preciso sin la necesidad de trasladar al paciente y sobre todo acortando los tiempos de espera. Cualquier imagen obtenida en ecografía puede ser transmitida por sistemas digitales a otro centro de diagnóstico momentáneamente, siendo exactamente igual que el original, sin pérdida de calidad y contribuyendo a que se pueda enviar el informe en espacio de tiempo muy breve. En lugares de difícil absceso o donde el traslado del paciente suponga un riesgo añadido a un problema médico la radiología digital nos facilita el trabajo aportando mejoras asistenciales hasta hace unos años impensables. Ante casos dudosos se podrá consultar con especialistas en distintos lugares del mundo y las imágenes que estos reciban serán idénticas a las originales, pudiéndose de esta forma emitir un diagnóstico más exacto. La tecnología digital aplicada a la medicina está revolucionando los sistemas de diagnóstico, acortando tiempos y recursos. Fig.4. Moderno equipo ecográfico. 21

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23 UNIDAD DIDÁCTICA III PRINCIPIOS FÍSICOS

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25 Progresos en el Diagnóstico por la Imagen mediante ecografía. La eco Doppler 3.1 INTRODUCCIÓN Con el fin de comprender e interpretar correctamente un estudio ecográfico, es necesario contar con una serie de conocimientos básicos acerca de los principios físicos involucrados en la constitución de imágenes mediante este método diagnóstico. Esta técnica de imagen esta basada en la emisión y recepción de ondas de ultrasonido, y las imágenes se obtienen a través del procesamiento electrónico de los haces ultrasónicos reflejados por las distintas interfases y estructuras corporales. Los ultrasonidos se proyectan hacia el interior del cuerpo del paciente al aplicar sobre su piel la sonda que los produce. Estos ultrasonidos son reflejados mediante las diferentes estructuras y los ecos son detectados por la misma sonda que los emitió. Debido a que las estructuras se encuentran a diferentes profundidades, los tiempos de recepción de los ecos son distintos, sirviendo estos parámetros para la formación de las imágenes en el monitor. Los ultrasonidos se proyectan a través de la materia en forma de ondas longitudinales, siendo las moléculas comprimidas y separadas por un agente exterior. Estos estados se van transmitiendo a las moléculas adyacentes y de esta forma se propagarán las ondas a través de la materia. Para poder formar el haz de ultrasonidos se necesita tensión eléctrica y una variación alternante de la tensión que hace que la prolongación de la onda de presión siga produciéndose. Podemos aplicar dicha tensión de forma continua e intermitente. El método de onda continua se aplica sobre todo en estudios del corazón fetal y del flujo sanguíneo. El método de onda pulsátil se usa en el modo A, modo B, modo M y tiempo real. 3.2 FISICA DE LOS ULTRASONIDOS El principio fundamental de todos los ultrasonidos médicos es el efecto pizoeléctrico, ya que el matrimonio Curier describió que cuando algunos cristales como el cuarzo experimentaban la formación mecánica se producía una diferencia de potencial entre las dos superficies de los cristales. El ultrasonido empleado en ecografía se genera en un transductor mediante el efecto pizoeléctrico, antes mencionado, debido a un cambio instantáneo de dimensiones de ciertos materiales (siendo el más utilizado el cuarzo) cuando se encuentran sometidos a un campo eléctrico. El sonido es una energía mecánica que se propaga a través de ondas de presión en un medio material. Por lo tanto no se transmite en el vacío y viaja en forma de onda que produce cambios alternativos de compresión y rarefacción en el medio, dependientes de la presión acústica de la onda (Fig.5.). Fig.5. Zonas de compresión y rarefacción en el medio al paso de una onda sinusoidal. 25

26 Técnico Superior Sanitario de Imagen para el Diagnóstico En la ecografía se emplean pulsos cortos de sonido. El número de oscilaciones que se producen pos segundo es la frecuencia, cuya unidad es el ciclo por segundo o hercio (Hz). Las frecuencias más empleadas en ecografía oscilan entre 1 y 20 MHz. Mediante la ecografía se pueden obtener imágenes anatómicas por la reflexión de los ultrasonidos en las distintas estructuras, cuyos ecos reflejados son captados en la superficie del cuerpo. Tras emitir un pulso de ultrasonidos la primera información obtenida es la distancia a la que se encuentra la estructura reflectora. La distancia entre dos picos adyacentes de la onda recibe el nombre de longitud de onda (Fig.6.). Fig.6. Representación de la longitud de onda y la amplitud de una onda sinusoidal ONDA, LONGITUD DE ONDA Y FRECUENCIA Una onda es una propagación de energía que se mueve hacia adelante y atrás o vibra a una frecuencia estable. Diremos que ondas sonoras son oscilaciones mecánicas transmitidas por partículas en un medio gaseoso, líquido o sólido, producido por una fuente externa. El ultrasonido se forma mediante la transmisión de vibraciones mecánicas de alta frecuencia, mayor de 20 KHz, a través de un medio. La longitud de onda ó distancia mínima es la onda de propagación que separa dos puntos que posean las mismas condiciones de movimiento. Determina el grado de penetración de esta, cuanto mayor sea la longitud de onda, mayor será la penetración. La frecuencia consiste en el número de ciclos o de cambios de presión por unidad de tiempo y se mide en megahertzios (MHz). La frecuencia se produce a través de la fuente emisora del sonido y por el medio mediante el cual se encuentra viajando. Los sonidos audibles emplean de 20 Hercios (Hz) a 20 Kilohertzios (KHz) y los ultrasonidos utilizan frecuencias superiores a 20 KHz. Las frecuencias más empleadas en ecografía oscilan entre 1-20 MHz., y con fines experimentales se manejan frecuencias superiores a 50 MHz. (Fig.7). Existen una relación inversa entre la longitud de onda y frecuencia, cuanto más alta sea la frecuencia, menor será la longitud de onda. La velocidad de propagación es la velocidad en la que el sonido viaja mediante un medio, y se considera típicamente de m/sec para los tejidos blandos. Ésta varía dependiendo del tipo y características del material por el que atraviese (Fig.8). Los elementos que determinan la velocidad del sonido a través de una sustancia son la densidad y la compresibilidad, de manera que los materiales con elevada densidad y menos compresibilidad transmitirán el sonido a una velocidad mayor. Esta velocidad variará dependiendo de cada tejido, por ejemplo en la grasa las ondas sonoras se mueven de forma más lenta, mientras que en el aire la velocidad de propagación es tan lenta que los elementos que lo forman no podrán ser evaluados por ultrasonidos. 26

27 Progresos en el Diagnóstico por la Imagen mediante ecografía. La eco Doppler Sin embargo la velocidad es inversamente proporcional a la compresibilidad. En los tejidos las moléculas más compresibles se encuentran muy separadas, transmitiendo de esta forma el sonido de forma más lenta. La velocidad de propagación del sonido se calcula mediante la siguiente fórmula: longitud de onda por la frecuencia del sonido. La velocidad de propagación viene determinada por la resistencia del medio a la compresión, que depende a su vez de la elasticidad, rigidez y densidad del medio. Así al aumentar la rigidez también lo hace la velocidad de propagación pero, disminuye cuando aumenta la densidad. En el organismo, la velocidad de propagación se considera constante para un determinado tejido y no se ve afectada por la longitud de onda o la frecuencia del sonido. Fig.7. Empleo de los rangos de frecuencia de sonido. Fig.8. Velocidad de propagación. 27

28 Técnico Superior Sanitario de Imagen para el Diagnóstico IMPEDANCIA ACÚSTICA La onda ultrasónica es similar a un haz de luz que puede ser reflejado, refractado, enfocado o diseminado al llegar a interfases entre distintos medios. El haz de ultrasonido puede reflejarse en la unión de dos medios con distintas propiedades acústicas, dependiendo de la diferencia de impedancia acústica entre los dos medios y del ángulo de incidencia con el que el haz choque contra la interfase (Fig.9). En la mayoría de los tejidos biológicos las diferencias de impedancia acústica son ligeras, de esta forma solo se reflejará en cada interfase una pequeña proporción del haz ultrasónico. La impedancia acústica es el producto de la velocidad del sonido en un medio por la densidad de ese medio. Al igual que ocurre con la velocidad de propagación, la impedancia acústica depende de las propiedades del tejido atravesado y es independiente de la frecuencia. La impedancia acústica aumenta al elevarse la densidad o la velocidad de propagación. Fig.9. Relación entre ondas de incidencia, reflejada y transmitida REFLEXIÓN Y REFRACCIÓN DE LOS SONIDOS Cuando una onda incide sobre la interfase o superficie de separación de dos medios donde se propaga con diferente longitud de onda, suele aparecer dos fenómenos: reflexión y refracción. El fenómeno de reflexión se produce cuando el haz de ultrasonidos incide en una interfase entre dos tejidos con distinta impedancia acústica, parte de la energía de la onda se refleja y el resto se transmite. La reflexión del haz incidente será mayor cuanto mayor sea la diferencia en la impedancia acústica de los tejidos. Por lo tanto, si las dos impedancias son similares no se produce el fenómeno de reflexión. La reflexión que experimenta el ultrasonido viene determinada por el tamaño y la superficie de dicha interfase. Cuando la interfase es grande y suave, la reflexión del sonido se produce de la misma forma con que un espejo refleja la luz. 28

29 Progresos en el Diagnóstico por la Imagen mediante ecografía. La eco Doppler Se pueden distinguir dos tipos de reflectores dependiendo de su tamaño en relación con la longitud de onda de ultrasonidos, que son: - Reflectores especulares: que son grandes y perpendiculares al haz de ultrasonidos, de forma que parte de la energía sónica se refleja hacia el transductor como un eco de elevada amplitud. Podemos destacar como reflectores especulares: las paredes arteriales, las válvulas cardiacas, etc. - Reflectores difusores: son mucho más pequeños que la longitud de onda, producen ondas que se transmiten en todas las direcciones, como ocurre en el caso de los hematíes. Cuando hay aire en el haz de ultrasonidos es reflejado totalmente, de manera que por este motivo es necesario el empleo de gel entre la superficie del transductor y la piel del paciente. El fenómeno de reflexión es muy intenso cuando se intenta una transmisión entre dos medios con diferente impedancia acústica, como el cuarzo, que se interpone entre la piel del paciente y el transductor. Para amortiguar la pérdida energética se utilizan sustancias de acoplamiento de impedancia intermedia entre el emisor y la piel (Fig.10). Fig.10. Fenómeno de reflexión. Cuando el haz incidente no es perpendicular a una interfase se produce un cambio en la dirección del haz transmitido, normalmente entre dos tejidos que lo transmiten a diferentes velocidades, y a este fenómeno se conoce con el nombre de refracción. Parte de la energía de onda se transmite del primer al segundo medio donde continuará propagándose con igual frecuencia, pero con distinta longitud de onda y en un ángulo diferente con respecto al de incidencia (ángulo refractado). Tanto la velocidad de propagación como la longitud de onda tendrán un valor que dependerá de las propiedades físicas del nuevo medio. El fenómeno de refracción tiene importancia en ecografía debido a que produce un cambio de registro en la señal y puede producir artefactos. Un eco que viene de uno reflejado puede provenir de una localización y profundidad distinta a la que se representa en la imagen. Cuando el aparato de ultrasonido detecta un eco, asume que el causante del mismo se encuentra localizado a lo largo de una línea fija que parte del transductor. Sin embargo si ha existido refracción del sonido el eco detectado puede provenir de una localización o profundidad diferentes. Para disminuir el artefacto el ángulo debe aumentarse de manera que sea perpendicular a la interfase. 29

30 Técnico Superior Sanitario de Imagen para el Diagnóstico ATENUACIÓN Mientras las ondas ultrasónicas se transmiten por medio de las distintas interfases titulares, la energía ultrasónica disminuye en intensidad y potencia de forma progresiva a medida que inciden estructuras más profundas, circunstancia conocida como atenuación. La absorción da lugar a la transmisión de la energía mecánica en calor, mientras que la dispersión se produce por la desviación de la dirección de propagación de la energía. Los líquidos se consideran como no atenuadores y el hueso, sin embargo, es un importante atenuador mediante absorción y dispersión de la energía, mientras que el aire absorbe de manera potente y dispersa la energía en todas las direcciones. Por lo tanto la atenuación dependerá de dos elementos: - Frecuencia del haz del ultrasonido: a mayor frecuencia mayor será la atenuación. La elección de la sonda va a depender del lugar en el que se encuentre el objeto a estudio. Al utilizarse elevadas frecuencias la atenuación se produce más rápidamente, por lo que la selección de la frecuencia del transductor es determinante en la profundidad a partir de la cual se puede obtener información. (Fig.11). - Medio físico por el que se difunde: una consecuencia de la atenuación es la limitación de la profundidad a la que se pueden obtener imágenes de calidad. Los equipos, para paliarlo, compensan la pérdida de ganancia en profundidad a través del ajuste de curvas de compensación de ganancia en profundidad o en tiempo utilizando ganancias superiores en las zonas más profundas. Fig.11. La atenuación en profundidad aumenta al incrementarse la frecuencia de emisión. La potencia acústica expresada en vatios (w) o milivatios (mw), mide la cantidad de energía acústica producida por unidad de tiempo. Aunque la medición de la potencia proporciona información acerca de la energía en relación con el tiempo, no tiene en cuenta la distribución espacial de la energía. Se utiliza la intensidad para describir la distribución espacial de la potencia. La atenuación que atraviesa un tejido es de gran importancia clínica ya que influye en la profundidad del mismo pudiéndose obtener información útil. Esto afecta al ajuste de parámetros y a la selección del transductor por parte del explorador. 30

31 Progresos en el Diagnóstico por la Imagen mediante ecografía. La eco Doppler La atenuación se mide en unidades relativas, utilizándose el decibelio (db) para comparar distintos niveles de potencia o intensidad del sonido. La unidad decibelio se utiliza de manera frecuente para medir la fuerza o intensidad de una onda ultrasónica. El decibelio expresa la relación entre las intensidades de dos amplitudes. La atenuación es por lo tanto el resultado de la combinación de diferentes fenómenos como son el de absorción, reflexión y dispersión. La atenuación mediante una interfase de calcio, como es el caso de un cálculo biliar, puede formar una sombra en la imagen FRECUENCIA DE REPETICIÓN DE PULSOS La energía eléctrica que llega al transductor excita los cristales pizoeléctricos que allí se encuentra, emitiendo estos pulsos de ultrasonidos, de tal manera que el transductor no produce ultrasonidos de forma continua, si no que genera grupos de ultrasonidos a manera de pulsos. La frecuencia con la que el generador produce pulsos eléctricos en un segundo se denomina frecuencia de repetición de pulsos y es igual a la frecuencia de repetición de pulsos de ultrasonidos. Por lo tanto, la frecuencia de repetición de pulsos da lugar al intervalo de tiempo entre las dos fases (emisión y recepción de los ultrasonidos). Para que un pulso de ultrasonido alcance un determinado punto en profundidad y regrese en forma de eco al transductor antes de que se forme el siguiente pulso, el intervalo de tiempo entre las dos fases debe ser el adecuado. La frecuencia de repetición de pulsos va a depender de la profundidad de la imagen y puede variar ente 1000 y Khz. Cada uno de los pulsos recibidos digitalizados pasará a la memoria gráfica y se ordenará, procesará y presentará en forma de puntos brillantes en el monitor. En este se producirá secuencias de al menos 20 barridos por segundo para poder ser visualizados en tiempo real. 31

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33 UNIDAD DIDACTICA IV EQUIPO ECOGRÁFICO

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35 Progresos en el Diagnóstico por la Imagen mediante ecografía. La eco Doppler 4.1 INTRODUCCIÓN Una vez definida las bases físicas para poder comprender el funcionamiento de la ecografía explicaremos los elementos que forman parte de un ecógrafo. Básicamente todos los equipos constan de: - Unidad de procesamiento. - Monitor. - Diferentes sondas de exploración (transductores). Los ecos recibidos por el transductor se transforman en voltaje, enviado al receptor por su amplificación, compensación y almacenamiento en la memoria. La señal eléctrica analógica es transformada en digital a través de un convertidor analógicodigital. En el momento en que la imagen es digitalizada, se comprime logarítmicamente para homogeneizar los diferentes niveles de amplitud de las señales recibidas, se interpola para ocupar píxeles sin información y se emplean diferentes filtros para mejorar la calidad de la imagen. La señal digital procesada se convertirá en señal de video y la imagen digitalizada se almacenará en la memoria del equipo, guardando datos de la localización y amplitud de cada elemento de la imagen. Un equipo de alta resolución y buena calidad es necesario para la exploración del sistema musculoesquelético y articular. La elección del transductor dependerá del tipo de estudio que se vaya a realizar. Los transductores de alta frecuencia son adecuados para demostrar las estructuras anatómicas localizadas superficialmente, como ocurre en el caso de algunos tendones, ligamentos y pequeñas articulaciones. Por el contrario los de baja frecuencia son los más utilizados para estudiar las articulaciones grandes y profundas, como la coxofemoral. En ultrasonidos se produce una interrelación constante entre la resolución de la imagen y la profundidad a la que penetran las ondas de ultrasonido. Los transductores de alta frecuencia poseen una mejor resolución espacial auque disponen de poca penetración a diferencia de los de baja frecuencia. El tamaño de la superficie del transductor que se encuentra en contacto con la piel se considera también un factor importante en el examen ultrasonográfico. Los transductores con la superficie grande serán inadecuados para visualizar de forma completa articulaciones pequeñas como es el caso de las interfalángicas, al no poder ser manipulado satisfactoriamente. En lo referente a la ecografía musculoesquelética se necesita de equipos de alta resolución, capaces de definir estructuras muy pequeñas, como la inserción distal de un tendón extensor de los dedos la mínima cantidad de líquido presente en una bursa o el cartílago de las pequeñas articulaciones metacarpofalángicas. 4.2 UNIDAD DE PROCESAMIENTO Y MONITOR La unidad de procesamiento recoge la información suministrada por los transductores y los convierte en impulsos eléctricos, formándose de esta forma la imagen. El monitor es la pantalla en la que se refleja la imagen que nos ofrece la unidad de procesamiento. La ecografía recoge los ultrasonidos que emiten los transductores los cuales atraviesan la parte del cuerpo que queremos explorar y aprovechando la distinta velocidad de los tejidos del cuerpo 35