Ultrasonido médico

Técnica diagnóstica y terapéutica

La ecografía médica incluye técnicas de diagnóstico (principalmente técnicas de imagen ) mediante ultrasonidos , así como aplicaciones terapéuticas de los ultrasonidos. En el diagnóstico, se utiliza para crear una imagen de las estructuras corporales internas, como tendones , músculos , articulaciones, vasos sanguíneos y órganos internos, para medir algunas características (por ejemplo, distancias y velocidades) o para generar un sonido audible informativo. El uso de ultrasonidos para producir imágenes visuales para la medicina se denomina ultrasonografía médica o simplemente sonografía o ecografía . La práctica de examinar a las mujeres embarazadas mediante ultrasonidos se denomina ultrasonografía obstétrica y fue un desarrollo temprano de la ultrasonografía clínica. La máquina utilizada se llama máquina de ultrasonidos , sonógrafo o ecógrafo . La imagen visual formada utilizando esta técnica se llama ultrasonograma , sonograma o ecograma .

Ecografía de la arteria carótida

El ultrasonido se compone de ondas sonoras con frecuencias superiores a los 20.000 Hz, que es aproximadamente el umbral superior de la audición humana. ^[1] Las imágenes ultrasónicas, también conocidas como sonogramas, se crean enviando pulsos de ultrasonidos al tejido mediante una sonda . Los pulsos de ultrasonidos hacen eco en los tejidos con diferentes propiedades de reflexión y se devuelven a la sonda, que los registra y los muestra como una imagen.

Un resultado de ecografía sobre biometría fetal impreso en una hoja de papel.

Se puede utilizar un transductor ultrasónico de uso general para la mayoría de los fines de obtención de imágenes, pero algunas situaciones pueden requerir el uso de un transductor especializado. La mayoría de los exámenes de ultrasonido se realizan utilizando un transductor en la superficie del cuerpo, pero a menudo es posible una mejor visualización si se puede colocar un transductor dentro del cuerpo. Para este propósito, se utilizan comúnmente transductores de uso especial, incluidos los transductores transvaginales , endorrectales y transesofágicos . En casos extremos, se pueden montar transductores muy pequeños en catéteres de diámetro pequeño y colocarlos dentro de los vasos sanguíneos para obtener imágenes de las paredes y la enfermedad de esos vasos.

Tipos

El modo de obtención de imágenes se refiere a los ajustes de la sonda y de la máquina que dan como resultado dimensiones específicas de la imagen de ultrasonido. ^[2] Se utilizan varios modos de ultrasonido en la obtención de imágenes médicas: ^{[3] [4]}

• Modo A : el modo de amplitud se refiere al modo en el que se registra la amplitud del voltaje del transductor en función del tiempo de viaje en ambos sentidos de un pulso de ultrasonido. Se transmite un solo pulso a través del cuerpo y se dispersa de regreso al mismo elemento transductor. Las amplitudes de voltaje registradas se correlacionan linealmente con las amplitudes de presión acústica. El modo A es unidimensional.
• Modo B : en el modo de brillo, una serie de elementos transductores escanea un plano a través del cuerpo, lo que genera una imagen bidimensional. Cada valor de píxel de la imagen se correlaciona con la amplitud de voltaje registrada a partir de la señal retrodispersada. Las dimensiones de las imágenes en modo B son el voltaje en función del ángulo y el tiempo bidireccional.
• Modo M : en el modo de movimiento, se emiten pulsos en modo A en sucesión. La señal retrodispersada se convierte en líneas de píxeles brillantes, cuyo brillo se correlaciona linealmente con las amplitudes de voltaje retrodispersado. Cada línea siguiente se traza adyacente a la anterior, lo que da como resultado una imagen que parece una imagen en modo B. Sin embargo, las dimensiones de la imagen en modo M son el voltaje en función del tiempo bidireccional y el tiempo de grabación. Este modo es una analogía de ultrasonido para la grabación de video en franjas en la fotografía de alta velocidad. Como las transiciones de tejido en movimiento producen retrodispersión, esto se puede utilizar para determinar el desplazamiento de estructuras de órganos específicos, más comúnmente el corazón.

La mayoría de las máquinas convierten el tiempo bidireccional en profundidad de imagen utilizando como supuesto una velocidad del sonido de 1540 m/s. Como la velocidad real del sonido varía mucho en diferentes tipos de tejidos, una imagen de ultrasonido no es una verdadera representación tomográfica del cuerpo. ^[5]

La obtención de imágenes tridimensionales se realiza combinando imágenes en modo B, utilizando sondas rotatorias o estacionarias dedicadas. Esto también se conoce como modo C. ^[4 ]

Una técnica de obtención de imágenes se refiere a un método de generación y procesamiento de señales que da como resultado una aplicación específica. La mayoría de las técnicas de obtención de imágenes funcionan en modo B.

• Ecografía Doppler : esta técnica de imágenes utiliza el efecto Doppler para detectar y medir objetivos en movimiento, generalmente sangre.
• Imágenes armónicas : la señal retrodispersada del tejido se filtra para incluir solo el contenido de frecuencia de al menos el doble de la frecuencia central del ultrasonido transmitido. Las imágenes armónicas se utilizan para la detección de perfusión cuando se utilizan agentes de contraste de ultrasonidos y para la detección de armónicos tisulares. Los esquemas de pulsos comunes para la creación de una respuesta armónica sin la necesidad de un análisis de Fourier en tiempo real son la inversión de pulsos y la modulación de potencia. ^[6]

Imagen de flujo B del reflujo venoso .

• B-flow es una técnica de imagen que resalta digitalmente los reflectores móviles (principalmente los glóbulos rojos ) mientras suprime las señales del tejido estacionario circundante. Su objetivo es visualizar la sangre que fluye y los tejidos estacionarios circundantes simultáneamente. ^[7] Por lo tanto, es una alternativa o complemento a la ecografía Doppler para visualizar el flujo sanguíneo. ^[8]

El ultrasonido terapéutico dirigido a un tumor o cálculo específico no es un modo de obtención de imágenes. Sin embargo, para posicionar una sonda de tratamiento de modo que se centre en una región de interés específica, se suelen utilizar los modos A y B, a menudo durante el tratamiento. ^[9]

Ventajas y desventajas

En comparación con otras modalidades de obtención de imágenes médicas, la ecografía tiene varias ventajas. Proporciona imágenes en tiempo real, es portátil y, por lo tanto, se puede llevar a la cabecera del paciente. Su coste es sustancialmente menor que el de otras estrategias de obtención de imágenes. Entre sus desventajas se incluyen diversas limitaciones en su campo de visión, la necesidad de la cooperación del paciente, la dependencia de la constitución del paciente, la dificultad para obtener imágenes de estructuras ocultas por los huesos , el aire o los gases ^{[nota 1]} y la necesidad de un operador experto, normalmente con formación profesional.

Usos

La ecografía (ultrasonografía) se utiliza ampliamente en medicina . Es posible realizar procedimientos tanto diagnósticos como terapéuticos , utilizando el ultrasonido para guiar procedimientos intervencionistas como biopsias o para drenar acumulaciones de líquido, que pueden ser tanto diagnósticas como terapéuticas. Los ecografistas son profesionales médicos que realizan exploraciones que tradicionalmente son interpretadas por radiólogos, médicos que se especializan en la aplicación e interpretación de modalidades de imágenes médicas, o por cardiólogos en el caso de la ecografía cardíaca ( ecocardiografía ). La ecografía es eficaz para obtener imágenes de los tejidos blandos del cuerpo. ^[10] Las estructuras superficiales como los músculos , los tendones , los testículos , los senos , las glándulas tiroides y paratiroides, y el cerebro neonatal se obtienen imágenes a frecuencias más altas (7-18 MHz), que proporcionan una mejor resolución lineal (axial) y horizontal (lateral) . Las estructuras más profundas como el hígado y el riñón se obtienen imágenes a frecuencias más bajas (1-6 MHz) con una resolución axial y lateral más baja como precio de una penetración más profunda en el tejido. ^{[ cita requerida ]}

Anestesiología

En anestesiología , la ecografía se utiliza habitualmente para guiar la colocación de agujas al inyectar soluciones anestésicas locales en la proximidad de los nervios identificados en la imagen ecográfica (bloqueo nervioso). También se utiliza para el acceso vascular, como la canulación de venas centrales grandes y para la canulación arterial difícil . Los neuroanestesiólogos utilizan con frecuencia el Doppler transcraneal para obtener información sobre la velocidad del flujo en los vasos cerebrales basales . ^{[ cita requerida ]}

Angiología (vascular)

Imagen de ultrasonido intravascular de una arteria coronaria (izquierda), con código de colores a la derecha, que delimita el lumen (amarillo), la membrana elástica externa (azul) y la carga de placa aterosclerótica (verde)

En angiología o medicina vascular , la ecografía dúplex (imágenes en modo B combinadas con medición del flujo Doppler) se utiliza para diagnosticar enfermedades arteriales y venosas. Esto es particularmente importante en casos de posibles problemas neurológicos , en los que la ecografía carotídea se utiliza habitualmente para evaluar el flujo sanguíneo y la estenosis potencial o sospechada en las arterias carótidas , mientras que la ecografía Doppler transcraneal se utiliza para obtener imágenes del flujo en las arterias intracerebrales. ^{[ cita requerida ]}

La ecografía intravascular ( IVUS ) utiliza un catéter especialmente diseñado con una sonda de ultrasonido miniaturizada unida a su extremo distal, que luego se introduce en el interior de un vaso sanguíneo. El extremo proximal del catéter está conectado a un equipo de ultrasonido computarizado y permite la aplicación de tecnología de ultrasonido , como un transductor piezoeléctrico o un transductor ultrasónico micromaquinado capacitivo , para visualizar el endotelio de los vasos sanguíneos en individuos vivos. ^[11]

En el caso del problema común y potencialmente grave de los coágulos de sangre en las venas profundas de las piernas, la ecografía juega un papel diagnóstico clave, mientras que la ecografía de la insuficiencia venosa crónica de las piernas se centra en las venas más superficiales para ayudar a planificar intervenciones adecuadas para aliviar los síntomas o mejorar la estética. ^{[ cita requerida ]}

Cardiología (corazón)

Ecografía del corazón humano que muestra las cuatro cámaras y las válvulas mitral y tricúspide .

La ecocardiografía es una herramienta esencial en cardiología , que ayuda a evaluar la función de la válvula cardíaca , como la estenosis o insuficiencia , la fuerza de la contracción del músculo cardíaco y la hipertrofia o dilatación de las cámaras principales ( ventrículo y aurícula ) . ^{[ cita requerida ]}

Medicina de emergencia

La ecografía en el punto de atención tiene muchas aplicaciones en la medicina de urgencias . ^[12] Estas incluyen la diferenciación de causas cardíacas y pulmonares de disnea aguda , y el examen de Evaluación Enfocada con Sonografía para Traumatismos (FAST) , ampliado para incluir la evaluación de hemoperitoneo significativo o taponamiento pericárdico después de un traumatismo ( EFAST ). Otros usos incluyen ayudar a diferenciar causas de dolor abdominal como cálculos biliares y cálculos renales . Los Programas de Residencia en Medicina de Urgencias tienen una historia sustancial de promoción del uso de la ecografía en la cama del paciente durante la formación de los médicos. ^{[ cita requerida ]}

Gastroenterología/Cirugía colorrectal

Tanto la ecografía abdominal como la endoanal se utilizan con frecuencia en gastroenterología y cirugía colorrectal . En la ecografía abdominal, se pueden obtener imágenes de los órganos principales del abdomen, como el páncreas , la aorta , la vena cava inferior , el hígado , la vesícula biliar , los conductos biliares , los riñones y el bazo . Sin embargo, las ondas sonoras pueden estar bloqueadas por el gas en el intestino y atenuadas en diferentes grados por la grasa, lo que a veces limita las capacidades diagnósticas. A veces se puede ver el apéndice cuando está inflamado (p. ej.: apendicitis ) y la ecografía es la opción de imagen inicial, evitando la radiación si es posible, aunque con frecuencia debe ser seguida por otros métodos de imagen como la TC . La ecografía endoanal se utiliza particularmente en la investigación de síntomas anorrectales como la incontinencia fecal o la defecación obstruida . ^{[ cita requerida ]} Obtiene imágenes de la anatomía perianal inmediata y puede detectar defectos ocultos como el desgarro del esfínter anal .

Hepatología

La ecografía de los tumores hepáticos permite tanto la detección como la caracterización. ^[13] Los estudios de imágenes por ultrasonido se obtienen a menudo durante el proceso de evaluación de la enfermedad del hígado graso . La ecografía revela un hígado "brillante" con mayor ecogenicidad. Los dispositivos de ultrasonido de bolsillo se pueden utilizar como herramientas de detección en el punto de atención para diagnosticar la esteatosis hepática. ^{[14] [15]}

Ginecología y obstetricia

Planos ortogonales de un volumen ecográfico tridimensional con medidas transversales y coronales para estimar el volumen craneal fetal ^{[16] [17]}

La ecografía ginecológica examina los órganos pélvicos femeninos (específicamente el útero , los ovarios y las trompas de Falopio ), así como la vejiga , los anexos y el saco de Douglas . Utiliza transductores diseñados para abordajes a través de la pared abdominal inferior, curvilíneos y sectoriales, y transductores especiales como la ecografía transvaginal . ^[18]

La ecografía obstétrica fue desarrollada originalmente a fines de la década de 1950 y 1960 por Sir Ian Donald ^{[19] [20]} y se utiliza comúnmente durante el embarazo para verificar el desarrollo y la presentación del feto . Puede utilizarse para identificar muchas afecciones que podrían ser potencialmente dañinas para la madre y/o el bebé y que posiblemente no se diagnosticarían o se diagnosticarían tardíamente en ausencia de ecografía. Actualmente se cree que el riesgo de un diagnóstico tardío es mayor que el pequeño riesgo, si lo hay, asociado con la realización de una ecografía. Sin embargo, se desaconseja su uso para fines no médicos, como videos y fotografías de "recuerdo" fetal. ^[21]

La ecografía obstétrica se utiliza principalmente para: ^{[ cita requerida ]}

• Fecha del embarazo ( edad gestacional )
• Confirmar la viabilidad fetal
• Determinar la ubicación del feto , intrauterino o ectópico
• Verifique la ubicación de la placenta en relación con el cuello uterino.
• Comprobar el número de fetos ( embarazo múltiple )
• Comprobar si hay anomalías físicas importantes.
• Evaluar el crecimiento fetal (para detectar evidencia de restricción del crecimiento intrauterino (RCIU))
• Verifique el movimiento fetal y los latidos del corazón.
• Determinar el sexo del bebé

Según el Comité Europeo de Seguridad de la Ultrasonografía Médica (ECMUS) ^[22]

Los exámenes ultrasónicos sólo deben ser realizados por personal competente, capacitado y actualizado en cuestiones de seguridad. Los ultrasonidos producen calentamiento, cambios de presión y alteraciones mecánicas en los tejidos. Los niveles de diagnóstico de los ultrasonidos pueden producir aumentos de temperatura que son peligrosos para los órganos sensibles y el embrión/feto. Se han reportado efectos biológicos de origen no térmico en animales pero, hasta la fecha, no se han demostrado tales efectos en humanos, excepto cuando está presente un agente de contraste de microburbujas.

No obstante, se debe tener cuidado de utilizar configuraciones de baja potencia y evitar la exploración con ondas pulsadas del cerebro fetal a menos que esté específicamente indicado en embarazos de alto riesgo. ^{[ cita requerida ]}

Las cifras publicadas por el Gobierno del Reino Unido (Departamento de Salud) para el período 2005-2006 muestran que los exámenes de ultrasonido no obstétricos constituyeron más del 65% del número total de ecografías realizadas.

Hemodinámica (circulación sanguínea)

La velocidad de la sangre se puede medir en varios vasos sanguíneos, como la arteria cerebral media o la aorta descendente , mediante sondas de ultrasonido Doppler relativamente económicas y de bajo riesgo conectadas a monitores portátiles. ^[23] Estas sondas permiten una evaluación del flujo sanguíneo mínimamente invasiva, no invasiva o transcutánea (sin perforación). Algunos ejemplos comunes son el Doppler transcraneal , el Doppler esofágico y el Doppler supraesternal . ^{[ cita requerida ]}

Otorrinolaringología (cabeza y cuello)

Ecografía de cuello

La mayoría de las estructuras del cuello, incluidas las glándulas tiroides y paratiroides , ^[24] los ganglios linfáticos y las glándulas salivales , se visualizan bien mediante ultrasonidos de alta frecuencia con un detalle anatómico excepcional. El ultrasonido es la modalidad de diagnóstico por imágenes preferida para los tumores y lesiones tiroideas, y su uso es importante en la evaluación, la planificación preoperatoria y la vigilancia posoperatoria de los pacientes con cáncer de tiroides . Muchas otras afecciones benignas y malignas en la cabeza y el cuello se pueden diferenciar, evaluar y tratar con la ayuda de la ecografía diagnóstica y los procedimientos guiados por ecografía. ^{[ cita requerida ]}

Neonatología

En neonatología , el Doppler transcraneal se puede utilizar para la evaluación básica de anomalías estructurales intracerebrales, sospecha de hemorragia, ventriculomegalia o hidrocefalia y lesiones anóxicas ( leucomalacia periventricular ). Se puede realizar a través de los puntos blandos del cráneo de un recién nacido ( fontanelas ) hasta que estos se cierran por completo alrededor de 1 año de edad, momento en el que han formado una barrera acústica prácticamente impenetrable para la ecografía. ^[25] El sitio más común para la ecografía craneal es la fontanela anterior. Cuanto más pequeña sea la fontanela, más comprometida está la imagen. ^{[ cita requerida ]}

Se ha descubierto que la ecografía pulmonar es útil para diagnosticar enfermedades respiratorias neonatales comunes, como taquipnea transitoria del recién nacido, síndrome de dificultad respiratoria, neumonía congénita, síndrome de aspiración de meconio y neumotórax. ^[26] Se ha descubierto que una escala de ecografía pulmonar neonatal, descrita por primera vez por Brat et al., se correlaciona en gran medida con la oxigenación del recién nacido. ^{[27] [28]}

Oftalmología (.mw-parser-output .vanchor>:target~.vanchor-text{background-color:#b1d2ff}@media screen{html.skin-theme-clientpref-night .mw-parser-output .vanchor>:target~.vanchor-text{background-color:#0f4dc9}}@media screen and (prefers-color-scheme:dark){html.skin-theme-clientpref-os .mw-parser-output .vanchor>:target~.vanchor-text{background-color:#0f4dc9}}ojos)

En oftalmología y optometría , existen dos formas principales de examen ocular mediante ultrasonido:

• La biometría por ultrasonidos A-scan , comúnmente llamada A-scan ( exploración de amplitud ), proporciona datos sobre la longitud del ojo , que es un factor determinante en los trastornos visuales más comunes , especialmente para determinar la potencia de una lente intraocular después de la extracción de cataratas. ^{[ cita requerida ]}
• La ecografía B-scan , o exploración B-scan-Brightness , es una exploración en modo B que produce una vista transversal del ojo y la órbita . Es una herramienta esencial en oftalmología para diagnosticar y tratar una amplia gama de afecciones que afectan el segmento posterior del ojo. No es invasiva y utiliza una frecuencia de 10-15 MHz. A menudo se utiliza junto con otras técnicas de diagnóstico por imágenes (como la OCT o la angiografía con fluoresceína) para una evaluación más completa de las afecciones oculares.

Neumología (pulmones)

La ecografía se utiliza para evaluar los pulmones en una variedad de entornos, incluidos los cuidados intensivos, la medicina de urgencias, la cirugía de traumatología y la medicina general. Esta modalidad de diagnóstico por imágenes se utiliza junto a la cama del paciente o en la mesa de examen para evaluar una serie de anomalías pulmonares diferentes, así como para guiar procedimientos como la toracocentesis (drenaje de líquido pleural [derrame]), la biopsia por aspiración con aguja y la colocación de catéteres . ^[29] Aunque el aire presente en los pulmones no permite una buena penetración de las ondas de ultrasonido, la interpretación de artefactos específicos creados en la superficie pulmonar se puede utilizar para detectar anomalías. ^[30]

Conceptos básicos de la ecografía pulmonar

• La superficie pulmonar normal: La superficie pulmonar está compuesta por pleura visceral y parietal . Estas dos superficies suelen estar unidas y forman la línea pleural, que es la base de la ecografía pulmonar (o pleural). Esta línea es visible a menos de un centímetro por debajo de la línea de las costillas en la mayoría de los adultos. En la ecografía, se visualiza como una línea horizontal hiperecoica (blanca brillante) si la sonda de ecografía se aplica perpendicularmente a la piel.
• Artefactos: la ecografía pulmonar se basa en artefactos que, de otro modo, se considerarían un obstáculo para la obtención de imágenes. El aire bloquea el haz de ultrasonidos y, por lo tanto, no es práctico visualizar el tejido pulmonar sano con este modo de obtención de imágenes. En consecuencia, los médicos y ecografistas han aprendido a reconocer los patrones que crean los haces de ultrasonidos al obtener imágenes de tejido pulmonar sano frente a tejido pulmonar enfermo. Tres artefactos que se observan y utilizan con frecuencia en la ecografía pulmonar son el deslizamiento pulmonar, las líneas A y las líneas B. ^[31]
  • §  Deslizamiento pulmonar: La presencia de deslizamiento pulmonar, que indica el movimiento de la línea pleural que se produce con el movimiento de la pleura visceral y parietal una contra la otra durante la respiración (a veces descrito como "marcha de hormigas"), es el hallazgo más importante en un pulmón aireado normal. ^[32] El deslizamiento pulmonar indica que el pulmón está presente en la pared torácica y que está funcionando. ^[31]
  • §  Líneas A: cuando el haz de ultrasonidos entra en contacto con la línea pleural , se refleja de nuevo creando una línea horizontal blanca brillante. Los artefactos de reverberación posteriores que aparecen como líneas horizontales igualmente espaciadas en la profundidad de la pleura son líneas A. En última instancia, las líneas A son un reflejo del haz de ultrasonidos desde la pleura y el espacio entre las líneas A corresponde a la distancia entre la pleura parietal y la superficie de la piel. ^[31] Las líneas A indican la presencia de aire, lo que significa que estos artefactos pueden estar presentes en pulmones sanos normales (y también en pacientes con neumotórax). ^[32]
  • §  Líneas B: Las líneas B también son artefactos de reverberación. Se visualizan como líneas verticales hiperecoicas que se extienden desde la pleura hasta el borde de la pantalla de ultrasonido. Estas líneas están claramente definidas y son similares a las de un láser y, por lo general, no se desvanecen a medida que avanzan por la pantalla. ^[31] Se pueden ver algunas líneas B que se mueven junto con la pleura deslizante en un pulmón normal debido a las diferencias de impedancia acústica entre el agua y el aire. Sin embargo, las líneas B excesivas (tres o más) son anormales y, por lo general, indican una patología pulmonar subyacente. ^[32]

Patología pulmonar evaluada con ecografía

• Edema pulmonar : Se ha demostrado que la ecografía pulmonar es muy sensible para la detección del edema pulmonar. Permite mejorar el diagnóstico y el tratamiento de los pacientes en estado crítico, en particular cuando se utiliza en combinación con la ecocardiografía. La característica ecográfica que está presente en el edema pulmonar son múltiples líneas B. Las líneas B pueden aparecer en un pulmón sano; sin embargo, la presencia de 3 o más en las regiones pulmonares anterior o lateral siempre es anormal. En el edema pulmonar, las líneas B indican un aumento en la cantidad de agua contenida en los pulmones fuera de la vasculatura pulmonar. Las líneas B también pueden estar presentes en varias otras afecciones, como neumonía, contusión pulmonar e infarto pulmonar. ^[33] Además, es importante señalar que existen múltiples tipos de interacciones entre la superficie pleural y la onda de ultrasonido que pueden generar artefactos con cierta similitud con las líneas B pero que no tienen importancia patológica. ^[34]
• Neumotórax : En el ámbito clínico, cuando se sospecha un neumotórax, la ecografía pulmonar puede ayudar al diagnóstico. ^[35] En el neumotórax, hay aire entre las dos capas de la pleura y, por lo tanto, no hay deslizamiento pulmonar en la ecografía. El valor predictivo negativo del deslizamiento pulmonar en la ecografía se informa como 99,2-100 %; en resumen, si hay deslizamiento pulmonar, se descarta efectivamente un neumotórax. ^[32] Sin embargo, la ausencia de deslizamiento pulmonar no es necesariamente específica del neumotórax, ya que existen otras afecciones que también causan este hallazgo, incluido el síndrome de dificultad respiratoria aguda , las consolidaciones pulmonares , las adherencias pleurales y la fibrosis pulmonar . ^[32]
• Derrame pleural : la ecografía pulmonar es un método de diagnóstico por imágenes rentable, seguro y no invasivo que puede ayudar a la visualización y el diagnóstico rápidos de los derrames pleurales. Los derrames se pueden diagnosticar mediante una combinación de examen físico, percusión y auscultación del tórax. Sin embargo, estas técnicas de examen pueden complicarse por una variedad de factores, incluida la presencia de ventilación mecánica , obesidad o posicionamiento del paciente, todos los cuales reducen la sensibilidad del examen físico. En consecuencia, la ecografía pulmonar puede ser una herramienta adicional para complementar la radiografía de tórax simple y la TC de tórax . ^[36] Los derrames pleurales en la ecografía aparecen como imágenes estructurales dentro del tórax en lugar de un artefacto. Por lo general, tendrán cuatro bordes distintos que incluyen la línea pleural, dos sombras costales y un borde profundo. ^[31] En pacientes críticos con derrame pleural, la ecografía puede guiar procedimientos que incluyen la inserción de agujas, la toracocentesis y la inserción de un tubo torácico . ^[36]
• Estadificación del cáncer de pulmón : en neumología , las sondas de ultrasonido endobronquial (EBUS) se aplican a las sondas endoscópicas flexibles estándar y son utilizadas por los neumólogos para permitir la visualización directa de las lesiones endobronquiales y los ganglios linfáticos antes de la aspiración con aguja transbronquial. Entre sus muchos usos, la EBUS ayuda en la estadificación del cáncer de pulmón al permitir la toma de muestras de ganglios linfáticos sin la necesidad de una cirugía mayor. ^[37]
• COVID-19 : La ecografía pulmonar ha demostrado ser útil en el diagnóstico de COVID-19, especialmente en casos en los que no se encuentran disponibles otras investigaciones. ^{[38] [39] [40]}

Tracto urinario

Vejiga urinaria (con forma de mariposa negra) y próstata hiperplásica ( HPB ) visualizadas mediante técnica ecográfica médica

La ecografía se utiliza de forma rutinaria en urología para determinar la cantidad de líquido retenido en la vejiga de un paciente. En una ecografía pélvica, las imágenes incluyen el útero y los ovarios o la vejiga urinaria en las mujeres. En los hombres, una ecografía proporcionará información sobre la vejiga, la próstata o los testículos (por ejemplo, para distinguir urgentemente la epididimitis de la torsión testicular ). En los hombres jóvenes, se utiliza para distinguir masas testiculares más benignas ( varicocele o hidrocele ) del cáncer testicular , que es curable pero debe tratarse para preservar la salud y la fertilidad. Hay dos métodos para realizar la ecografía pélvica: externa o interna. La ecografía pélvica interna se realiza por vía transvaginal ( en una mujer) o transrectal (en un hombre). La imagen ecográfica del suelo pélvico puede proporcionar información diagnóstica importante sobre la relación precisa de las estructuras anormales con otros órganos pélvicos y representa una pista útil para tratar a los pacientes con síntomas relacionados con el prolapso pélvico, la incontinencia doble y la defecación obstruida. ^{[ cita requerida ]} También se utiliza para diagnosticar y, con mayor frecuencia, para tratar (romper) cálculos renales o cristales renales ( nefrolitiasis ). ^[41]

Pene y escroto

La ecografía escrotal se utiliza en la evaluación del dolor testicular y puede ayudar a identificar masas sólidas. ^[42]

La ecografía es un excelente método para el estudio del pene , como está indicado en traumatismos, priapismo, disfunción eréctil o sospecha de enfermedad de Peyronie . ^[43]

Músculoesquelético

La ecografía musculoesquelética se utiliza para examinar tendones, músculos, nervios, ligamentos, masas de tejido blando y superficies óseas. ^[44] Es útil para diagnosticar esguinces de ligamentos, distensiones musculares y patologías articulares. Es una alternativa o complemento a las imágenes por rayos X para detectar fracturas de muñeca, codo y hombro en pacientes de hasta 12 años ^[45] ( Ecografía de fracturas ).

La ecografía cuantitativa es una prueba musculoesquelética complementaria para la enfermedad miopática en niños; ^{[46] [47]} estimaciones de masa corporal magra en adultos; ^[48] medidas indirectas de la calidad muscular (es decir, composición tisular) ^[49] en adultos mayores con sarcopenia ^{[50] [51]}

La ecografía también se puede utilizar para guiar la aguja en inyecciones en músculos o articulaciones , como en la inyección en la articulación de la cadera guiada por ecografía . ^{[ cita requerida ]}

Riñones

En nefrología , la ecografía de los riñones es esencial para el diagnóstico y el tratamiento de las enfermedades renales. Los riñones se examinan fácilmente y la mayoría de los cambios patológicos se pueden distinguir con la ecografía. Es una ayuda accesible, versátil, relativamente económica y rápida para la toma de decisiones en pacientes con síntomas renales y como guía en la intervención renal. ^[52] Con la imagen en modo B , la evaluación de la anatomía renal se realiza fácilmente y la ecografía se utiliza a menudo como guía de imagen para intervenciones renales. Además, se han introducido nuevas aplicaciones en la ecografía renal con la ecografía con contraste (CEUS), la elastografía y la imagen de fusión. Sin embargo, la ecografía renal tiene ciertas limitaciones y se deben considerar otras modalidades, como la TC (CECT) y la RMN, como imágenes complementarias para evaluar la enfermedad renal. ^[52]

Acceso venoso

El acceso intravenoso, para la recolección de muestras de sangre para ayudar en el diagnóstico o investigación de laboratorio incluyendo hemocultivo, o para la administración de líquidos intravenosos para el mantenimiento de líquidos de reemplazo o transfusión sanguínea en pacientes más enfermos, es un procedimiento médico común. La necesidad de acceso intravenoso ocurre en el laboratorio ambulatorio, en las unidades de hospitalización y, más críticamente, en la Sala de Emergencias y la Unidad de Cuidados Intensivos. En muchas situaciones, el acceso intravenoso puede ser necesario repetidamente o durante un período de tiempo significativo. En estas últimas circunstancias, se introduce una aguja con un catéter superpuesto en la vena y luego el catéter se inserta de forma segura en la vena mientras se retira la aguja. Las venas elegidas se seleccionan con mayor frecuencia del brazo, pero en situaciones desafiantes, puede ser necesario utilizar una vena más profunda del cuello ( vena yugular externa ) o la parte superior del brazo ( vena subclavia ). Hay muchas razones por las que la selección de una vena adecuada puede ser problemática. Estas incluyen, pero no se limitan a, la obesidad, lesión previa en las venas por reacción inflamatoria a "extracciones de sangre" anteriores, lesión previa en las venas por el uso de drogas recreativas. ^{[ cita requerida ]}

En estas situaciones difíciles, la inserción de un catéter en una vena se ha visto muy facilitada por el uso de ultrasonidos. La unidad de ultrasonidos puede ser "sobre un carro" o "portátil" y utilizar un transductor lineal con una frecuencia de 10 a 15 megahercios . En la mayoría de las circunstancias, la elección de la vena estará limitada por el requisito de que la vena se encuentre a 1,5 cm de la superficie de la piel. El transductor puede colocarse longitudinal o transversalmente sobre la vena elegida. La mayoría de los programas de formación en ultrasonidos ofrecen formación en ecografía para la canulación intravenosa. ^{[ cita requerida ]}

Mecanismo

La creación de una imagen a partir del sonido tiene tres pasos: transmitir una onda sonora , recibir ecos e interpretar esos ecos.

Produciendo una onda de sonido

Un moderno escáner de ultrasonido médico

Una onda sonora se produce típicamente mediante un transductor piezoeléctrico encerrado en una carcasa de plástico. Los pulsos eléctricos fuertes y cortos de la máquina de ultrasonidos impulsan el transductor a la frecuencia deseada. Las frecuencias pueden variar entre 1 y 18 MHz , aunque se han utilizado frecuencias de hasta 50-100 megahercios experimentalmente en una técnica conocida como biomicroscopía en regiones especiales, como la cámara anterior del ojo. ^[53]

Los transductores de tecnología más antigua enfocaban su haz con lentes físicas. ^{[ cita requerida ]} Los transductores de tecnología contemporánea utilizan técnicas de matriz de antena digital (los elementos piezoeléctricos en el transductor producen ecos en diferentes momentos) para permitir que la máquina de ultrasonido cambie la dirección y la profundidad del foco. Cerca del transductor, el ancho del haz de ultrasonido casi es igual al ancho del transductor, después de alcanzar una distancia del transductor (longitud de la zona cercana o zona de Fresnel ), el ancho del haz se estrecha a la mitad del ancho del transductor, y después de eso el ancho aumenta (longitud de la zona lejana o zona de Fraunhofer ), donde la resolución lateral disminuye. Por lo tanto, cuanto más ancho sea el transductor y mayor sea la frecuencia del ultrasonido, más larga será la zona de Fresnel y la resolución lateral se puede mantener a una mayor profundidad del transductor. ^[54] Las ondas de ultrasonido viajan en pulsos. Por lo tanto, una longitud de pulso más corta requiere un mayor ancho de banda (mayor número de frecuencias) para constituir el pulso de ultrasonido. ^[6]

Como se ha indicado, el sonido se enfoca mediante la forma del transductor, una lente situada delante del transductor o un conjunto complejo de pulsos de control del escáner de ultrasonidos, en la técnica de formación de haces o filtrado espacial. Este enfoque produce una onda sonora en forma de arco que sale de la cara del transductor. La onda viaja hacia el interior del cuerpo y se enfoca a una profundidad deseada.

Los materiales que recubren la superficie del transductor permiten que el sonido se transmita de manera eficiente al interior del cuerpo (a menudo, se trata de un revestimiento gomoso, una forma de adaptación de impedancia ). ^[55] Además, se coloca un gel a base de agua entre la piel del paciente y la sonda para facilitar la transmisión de ultrasonidos al interior del cuerpo. Esto se debe a que el aire provoca una reflexión total de los ultrasonidos, lo que impide su transmisión al interior del cuerpo. ^[56]

La onda sonora se refleja parcialmente desde las capas entre los diferentes tejidos o se dispersa desde estructuras más pequeñas. En concreto, el sonido se refleja en cualquier lugar donde haya cambios de impedancia acústica en el cuerpo: por ejemplo, las células sanguíneas en el plasma sanguíneo , las estructuras pequeñas en los órganos, etc. Algunas de las reflexiones regresan al transductor. ^[55]

Recibiendo los ecos

El retorno de la onda sonora al transductor produce el mismo proceso que el envío de la onda sonora, pero en sentido inverso. La onda sonora devuelta hace vibrar el transductor y el transductor convierte las vibraciones en pulsos eléctricos que viajan hasta el escáner ultrasónico, donde se procesan y se transforman en una imagen digital. ^[57]

Formando la imagen

Para realizar una imagen, el ecógrafo debe determinar dos características de cada eco recibido:

1. Cuánto tiempo tardó en recibirse el eco desde que se transmitió el sonido. (El tiempo y la distancia son equivalentes).
2. ¡Qué fuerte era el eco!

Una vez que el escáner ultrasónico determina estos dos, puede localizar qué píxel de la imagen iluminar y con qué intensidad.

La transformación de la señal recibida en una imagen digital se puede explicar utilizando una hoja de cálculo en blanco como analogía. Primero, imagine un transductor largo y plano en la parte superior de la hoja. Envíe pulsos por las "columnas" de la hoja de cálculo (A, B, C, etc.). Escuche en cada columna si hay ecos de retorno. Cuando escuche un eco, observe cuánto tiempo tardó en regresar. Cuanto más tiempo espere, más profunda será la fila (1, 2, 3, etc.). La intensidad del eco determina el ajuste de brillo para esa celda (blanco para un eco fuerte, negro para un eco débil y diferentes tonos de gris para todo lo que esté entre medio). Cuando todos los ecos se registren en la hoja, se habrá logrado una imagen en escala de grises.

En los sistemas de ultrasonidos modernos, las imágenes se obtienen a partir de la recepción combinada de ecos por parte de múltiples elementos, en lugar de uno solo. Estos elementos en el conjunto de transductores trabajan juntos para recibir señales, un proceso esencial para optimizar el enfoque del haz ultrasónico y producir imágenes detalladas. Un método predominante para esto es la formación de haz de "retardo y suma". El retardo de tiempo aplicado a cada elemento se calcula en función de la relación geométrica entre el punto de obtención de imágenes, el transductor y las posiciones del receptor. Al integrar estas señales ajustadas en el tiempo, el sistema enfoca con precisión regiones de tejido específicas, mejorando la resolución y la claridad de la imagen. La utilización de la recepción de múltiples elementos combinada con los principios de retardo y suma sustenta las imágenes de alta calidad características de las ecografías contemporáneas. ^[58]

Visualización de la imagen

Las imágenes del ecógrafo se transfieren y se muestran utilizando el estándar DICOM . Normalmente, se aplica muy poco procesamiento posterior. ^{[ cita requerida ]}

Sonido en el cuerpo

Transductor de matriz curvilínea

La ecografía ( sonografía ) utiliza una sonda que contiene varios transductores acústicos para enviar pulsos de sonido a un material. Siempre que una onda de sonido encuentra un material con una densidad diferente (impedancia acústica), parte de la onda de sonido se dispersa, pero parte se refleja de vuelta a la sonda y se detecta como un eco. El tiempo que tarda el eco en viajar de vuelta a la sonda se mide y se utiliza para calcular la profundidad de la interfaz del tejido que causa el eco. Cuanto mayor sea la diferencia entre las impedancias acústicas, mayor será el eco. Si el pulso golpea gases o sólidos, la diferencia de densidad es tan grande que la mayor parte de la energía acústica se refleja y se vuelve imposible seguir avanzando. ^{[ cita requerida ]}

Las frecuencias utilizadas para la obtención de imágenes médicas suelen estar en el rango de 1 a 18 MHz. Las frecuencias más altas tienen una longitud de onda correspondientemente menor y se pueden utilizar para realizar ecografías más detalladas. Sin embargo, la atenuación de la onda sonora aumenta a frecuencias más altas, por lo que la penetración de tejidos más profundos requiere una frecuencia más baja (3-5 MHz).

La penetración profunda en el cuerpo con la ecografía es difícil. Se pierde algo de energía acústica cada vez que se forma un eco, pero la mayor parte (aproximadamente ) se pierde por absorción acústica. (Consulte Atenuación acústica para obtener más detalles sobre el modelado de la atenuación y la absorción acústicas). ${\displaystyle \textstyle 0.5{\frac {\mbox{dB}}{{\mbox{cm depth}}\cdot {\mbox{MHz}}}}}$

La velocidad del sonido varía a medida que viaja a través de diferentes materiales y depende de la impedancia acústica del material. Sin embargo, el instrumento ecográfico supone que la velocidad acústica es constante a 1540 m/s. Un efecto de esta suposición es que en un cuerpo real con tejidos no uniformes, el haz se desenfoca un poco y la resolución de la imagen se reduce.

Para generar una imagen en 2D , se hace un barrido del haz ultrasónico. Se puede hacer un barrido mecánico de un transductor mediante rotación u oscilación, o se puede utilizar un transductor de matriz en fase unidimensional para hacer un barrido electrónico del haz. Los datos recibidos se procesan y se utilizan para construir la imagen. La imagen es entonces una representación en 2D del corte en el cuerpo.

Las imágenes en 3D se pueden generar mediante la adquisición de una serie de imágenes en 2D adyacentes. Normalmente se utiliza una sonda especializada que escanea mecánicamente un transductor de imágenes en 2D convencional. Sin embargo, dado que el escaneo mecánico es lento, es difícil obtener imágenes en 3D de tejidos en movimiento. Recientemente, se han desarrollado transductores de matriz en fase en 2D que pueden barrer el haz en 3D. Estos pueden obtener imágenes más rápido e incluso se pueden utilizar para obtener imágenes en 3D en vivo de un corazón latiendo.

La ecografía Doppler se utiliza para estudiar el flujo sanguíneo y el movimiento muscular. Las distintas velocidades detectadas se representan en color para facilitar su interpretación; por ejemplo, en el caso de válvulas cardíacas con fugas, la fuga se muestra como un destello de un color único. También se pueden utilizar colores para representar las amplitudes de los ecos recibidos.

Expansiones

Una expansión adicional del ultrasonido es el ultrasonido biplanar , en el que la sonda tiene dos planos 2D perpendiculares entre sí, lo que proporciona una localización y detección más eficientes. ^[59] Además, una sonda omniplanar puede girar 180° para obtener múltiples imágenes. ^[59] En el ultrasonido 3D , muchos planos 2D se suman digitalmente para crear una imagen tridimensional del objeto.

Ultrasonografía Doppler

Gammagrafía dúplex de la arteria carótida común

La ecografía Doppler emplea el efecto Doppler para evaluar si las estructuras (normalmente sangre) ^{[57] [60]} se están moviendo hacia o desde la sonda, y su velocidad relativa. Al calcular el cambio de frecuencia de un volumen de muestra particular, el flujo en una arteria o un chorro de flujo sanguíneo sobre una válvula cardíaca, se puede determinar y visualizar su velocidad y dirección, por ejemplo. El Doppler color es la medición de la velocidad mediante una escala de colores. Las imágenes Doppler color se combinan generalmente con imágenes en escala de grises (modo B) para mostrar imágenes de ecografía dúplex . ^[61] Los usos incluyen:

• La ecocardiografía Doppler es el uso de la ultrasonografía Doppler para examinar el corazón . ^[62] Un ecocardiograma puede, dentro de ciertos límites, producir una evaluación precisa de la dirección del flujo sanguíneo y la velocidad de la sangre y el tejido cardíaco en cualquier punto arbitrario utilizando el efecto Doppler. Las mediciones de velocidad permiten la evaluación de las áreas y la función de las válvulas cardíacas , las comunicaciones anormales entre el lado izquierdo y derecho del corazón, la fuga de sangre a través de las válvulas ( regurgitación valvular ) y el cálculo del gasto cardíaco y la relación E/A ^[63] (una medida de disfunción diastólica ). La ecografía con contraste utilizando medios de contraste de microburbujas llenas de gas se puede utilizar para mejorar la velocidad u otras mediciones relacionadas con el flujo de interés.
• El Doppler transcraneal (TCD) y el Doppler color transcraneal (TCCD) miden la velocidad del flujo sanguíneo a través de los vasos sanguíneos del cerebro a través del cráneo . Son útiles en el diagnóstico de émbolos , estenosis , vasoespasmo por hemorragia subaracnoidea (sangrado por rotura de un aneurisma ) y otros problemas.
• Los monitores fetales Doppler utilizan el efecto Doppler para detectar el latido del corazón del feto durante la atención prenatal . Son portátiles y algunos modelos también muestran la frecuencia cardíaca en pulsaciones por minuto (PPM). El uso de este monitor a veces se conoce como auscultación Doppler . El monitor fetal Doppler se conoce comúnmente simplemente como Doppler o Doppler fetal y proporciona información similar a la proporcionada por un estetoscopio fetal .

Ecografía de contraste (imágenes por contraste de ultrasonido)

Un medio de contraste para la ecografía médica es una formulación de microburbujas gaseosas encapsuladas ^[64] para aumentar la ecogenicidad de la sangre, descubierta por el Dr. Raymond Gramiak en 1968 ^[65] y denominada ecografía con contraste . Esta modalidad de obtención de imágenes médicas con contraste se utiliza en todo el mundo ^[66] , en particular para la ecocardiografía en los Estados Unidos y para la radiología por ultrasonido en Europa y Asia .

Los medios de contraste basados ​​en microburbujas se administran por vía intravenosa en el torrente sanguíneo del paciente durante el examen de ecografía. Debido a su tamaño, las microburbujas permanecen confinadas en los vasos sanguíneos sin extravasarse hacia el líquido intersticial . Por lo tanto, un medio de contraste de ecografía es puramente intravascular, lo que lo convierte en un agente ideal para obtener imágenes de la microvasculatura de los órganos con fines diagnósticos . Un uso clínico típico de la ecografía de contraste es la detección de un tumor metastásico hipervascular , que muestra una captación de contraste (cinética de la concentración de microburbujas en la circulación sanguínea) más rápida que el tejido biológico sano que rodea al tumor . ^[67] Existen otras aplicaciones clínicas que utilizan contraste, como en la ecocardiografía para mejorar la delineación del ventrículo izquierdo para visualizar la contractibilidad del músculo cardíaco después de un infarto de miocardio . Finalmente, han surgido aplicaciones en perfusión cuantitativa ^[68] (medición relativa del flujo sanguíneo ^{[69] ) para identificar la respuesta temprana del paciente al tratamiento farmacológico contra el cáncer (metodología y estudio clínico de la Dra. Nathalie Lassau en 2011 [70]} ), lo que permite determinar las mejores opciones terapéuticas oncológicas. ^[71]

Imágenes paramétricas de firmas vasculares (diagrama)

En la práctica oncológica de la ecografía de contraste médico, los médicos utilizan "imágenes paramétricas de firmas vasculares" ^[72] inventadas por el Dr. Nicolas Rognin en 2010. ^[73] Este método está concebido como una herramienta de diagnóstico asistido del cáncer , que facilita la caracterización de un tumor sospechoso ( maligno versus benigno ) en un órgano. Este método se basa en la ciencia computacional médica ^{[74] [75]} para analizar una secuencia temporal de imágenes de contraste de ultrasonido, un video digital grabado en tiempo real durante el examen del paciente. Se aplican dos pasos consecutivos de procesamiento de señales a cada píxel del tumor:

1. cálculo de una firma vascular (diferencia de captación de contraste con respecto al tejido sano que rodea el tumor);
2. Clasificación automática de la firma vascular en un parámetro único , este último codificado en uno de los cuatro colores siguientes :
   • verde para realce hiperactivo continuo (captación de contraste mayor que la del tejido sano),
   • Azul para hiporealce continuo (captación de contraste menor que la del tejido sano).
   • Rojo para hiperrealce rápido (captación de contraste antes que la del tejido sano) o
   • Amarillo para hiporealce rápido (captación de contraste después de la del tejido sano).

Una vez que se completa el procesamiento de la señal en cada píxel, se muestra un mapa espacial de color del parámetro en un monitor de computadora , resumiendo toda la información vascular del tumor en una sola imagen llamada imagen paramétrica (ver la última figura del artículo de prensa ^[76] como ejemplos clínicos). Esta imagen paramétrica es interpretada por los médicos en función de la coloración predominante del tumor: el rojo indica una sospecha de malignidad (riesgo de cáncer), el verde o amarillo, una alta probabilidad de benignidad. En el primer caso (sospecha de tumor maligno ), el médico generalmente prescribe una biopsia para confirmar el diagnóstico o un examen de tomografía computarizada como segunda opinión. En el segundo caso (casi seguro de tumor benigno ), solo se necesita un seguimiento con un examen de ecografía de contraste unos meses después. Los principales beneficios clínicos son evitar una biopsia sistémica (con los riesgos inherentes de los procedimientos invasivos) de tumores benignos o un examen de tomografía computarizada que exponga al paciente a la radiación de rayos X. El método de imágenes paramétricas de firmas vasculares demostró ser eficaz en humanos para la caracterización de tumores en el hígado. ^[77] En un contexto de detección de cáncer , este método podría ser potencialmente aplicable a otros órganos como la mama ^[78] o la próstata .

Ultrasonografía molecular (imágenes moleculares por ultrasonido)

El futuro actual de la ecografía de contraste está en la obtención de imágenes moleculares , con posibles aplicaciones clínicas previstas en la detección del cáncer para detectar tumores malignos en su fase más temprana de aparición. La ecografía molecular (o obtención de imágenes moleculares por ultrasonido) utiliza microburbujas dirigidas, diseñadas originalmente por el Dr. Alexander Klibanov en 1997; ^{[79] [80]} dichas microburbujas dirigidas se unen o adhieren específicamente a los microvasos tumorales al dirigirse a la expresión biomolecular del cáncer (sobreexpresión de ciertas biomoléculas que se produce durante la neoangiogénesis ^{[81] [82]} o la inflamación ^[83] en tumores malignos). Como resultado, unos minutos después de su inyección en la circulación sanguínea, las microburbujas dirigidas se acumulan en el tumor maligno, lo que facilita su localización en una imagen de contraste de ultrasonido única. En 2013, el Dr. Hessel Wijkstra completó en Ámsterdam , Países Bajos, el primer ensayo clínico exploratorio en humanos para el cáncer de próstata . ^[84]

En la ultrasonografía molecular, se aplica la técnica de fuerza de radiación acústica (también utilizada para la elastografía de ondas transversales ) para empujar literalmente las microburbujas objetivo hacia la pared de los microvasos; demostrada por primera vez por el Dr. Paul Dayton en 1999. ^[85] Esto permite maximizar la unión al tumor maligno; las microburbujas objetivo están en contacto más directo con biomoléculas cancerosas expresadas en la superficie interna de los microvasos tumorales. En la etapa de investigación científica preclínica , la técnica de fuerza de radiación acústica se implementó como un prototipo en sistemas de ultrasonido clínico y se validó in vivo en modos de imágenes 2D ^[86] y 3D ^{[87] [88]} .

Elastografía (imágenes de elasticidad por ultrasonido)

La ecografía también se utiliza para la elastografía, que es una modalidad de imagen relativamente nueva que mapea las propiedades elásticas del tejido blando. ^{[89] [90]} Esta modalidad surgió en las últimas dos décadas. La elastografía es útil en los diagnósticos médicos, ya que puede distinguir el tejido sano del no sano para órganos/crecimientos específicos. Por ejemplo, los tumores cancerosos a menudo serán más duros que el tejido circundante y los hígados enfermos son más rígidos que los sanos. ^{[89] [90] [91] [92]}

Existen muchas técnicas de elastografía por ultrasonido. ^[90]

Ultrasonografía intervencionista

La ecografía intervencionista incluye biopsia , vaciado de líquidos y transfusión de sangre intrauterina ( enfermedad hemolítica del recién nacido ).

• Quistes tiroideos : La ecografía tiroidea de alta frecuencia (HFUS) se puede utilizar para tratar varias afecciones de la glándula. El quiste tiroideo recurrente que generalmente se trataba en el pasado con cirugía, se puede tratar de manera efectiva con un nuevo procedimiento llamado inyección percutánea de etanol o PEI. ^{[93] [94]} Con la colocación guiada por ecografía de una aguja de calibre 25 dentro del quiste, y después de la evacuación del líquido del quiste, aproximadamente el 50% del volumen del quiste se inyecta nuevamente en la cavidad, bajo estricta visualización del operador de la punta de la aguja. El procedimiento tiene un 80% de éxito en la reducción del quiste a un tamaño diminuto.
• Ganglios linfáticos del cuello por cáncer de tiroides metastásico: la ecografía de alta frecuencia también se puede utilizar para tratar los ganglios linfáticos del cuello por cáncer de tiroides metastásico que se presentan en pacientes que se niegan a someterse a una cirugía o que ya no son candidatos para ella. Se inyectan pequeñas cantidades de etanol con una aguja guiada por ecografía. Antes de la inyección se realiza un estudio del flujo sanguíneo con Doppler de potencia. Se puede destruir el flujo sanguíneo y dejar inactivo el ganglio. Se puede erradicar el flujo sanguíneo visualizado con Doppler de potencia y puede haber una caída en la prueba del marcador sanguíneo del cáncer, tiroglobulina , TG, a medida que el ganglio deja de funcionar. Otro uso intervencionista de la ecografía de alta frecuencia es marcar un ganglio canceroso antes de la cirugía para ayudar a localizar el grupo de ganglios en la cirugía. Se inyecta una pequeña cantidad de tinte de metileno, con una cuidadosa colocación de la aguja guiada por ecografía en la superficie anterior, pero no en el ganglio. El tinte será evidente para el cirujano de tiroides al abrir el cuello. Se puede realizar un procedimiento de localización similar con azul de metileno para localizar adenomas paratiroideos.

Inyección en la articulación de la cadera guiada por ecografía ^[95]

• Las inyecciones articulares pueden guiarse mediante ecografía médica, como en el caso de las inyecciones en la articulación de la cadera guiadas por ecografía .

Ultrasonografía de compresión

La ecografía por compresión consiste en presionar la sonda contra la piel. Esto puede acercar la estructura objetivo a la sonda, lo que aumenta la resolución espacial de la misma. La comparación de la forma de la estructura objetivo antes y después de la compresión puede ayudar en el diagnóstico.

Se utiliza en la ecografía de la trombosis venosa profunda , donde la ausencia de compresibilidad de la vena es un fuerte indicador de trombosis. ^[96] La ecografía de compresión tiene una alta sensibilidad y especificidad para detectar la trombosis venosa profunda proximal en pacientes sintomáticos. Los resultados no son confiables cuando el paciente es asintomático, por ejemplo, en pacientes ortopédicos posoperatorios de alto riesgo. ^{[97] [98]}

• 
  Apéndice normal sin y con compresión. La ausencia de compresibilidad indica apendicitis . ^[99]
• 
  En esta ecografía se utiliza la compresión para acercarse a la aorta abdominal , haciendo que la vena mesentérica superior y la vena cava inferior parezcan más bien planas.

Ultrasonografía panorámica

Ecografía panorámica de una rotura del tendón proximal del bíceps . La imagen superior muestra el lado contralateral normal y la imagen inferior muestra un músculo retraído, con un hematoma que llena el espacio proximal.

La ecografía panorámica es la unión digital de múltiples imágenes de ultrasonido en una más amplia. ^[100] Puede mostrar una anomalía completa y mostrar su relación con las estructuras cercanas en una sola imagen. ^[100]

Ultrasonografía multiparamétrica

La ecografía multiparamétrica (mpUSS) combina múltiples técnicas de ultrasonido para producir un resultado compuesto. Por ejemplo, un estudio combinó el modo B, el Doppler color, la elastografía en tiempo real y la ecografía con contraste, logrando una precisión similar a la de la resonancia magnética multiparamétrica . ^[101]

Imágenes a la velocidad del sonido

La obtención de imágenes a velocidad del sonido (SoS) tiene como objetivo encontrar la distribución espacial de la SoS dentro del tejido. La idea es encontrar mediciones de retardo relativo para diferentes eventos de transmisión y resolver el problema de reconstrucción tomográfica de ángulo limitado utilizando mediciones de retardo y geometría de transmisión. En comparación con la elastografía por ondas transversales, la obtención de imágenes SoS tiene una mejor diferenciación tisular ex vivo ^[102] para tumores benignos y malignos. ^{[103] [104] [105]}

Atributos

Como ocurre con todas las modalidades de imágenes, la ecografía tiene características positivas y negativas.

Fortalezas

• Las superficies de músculos , tejidos blandos y huesos se visualizan muy bien, incluida la delineación de las interfaces entre espacios sólidos y llenos de líquido.
• Las imágenes "en vivo" se pueden seleccionar de forma dinámica, lo que permite realizar diagnósticos y documentación a menudo con rapidez. Las imágenes en vivo también permiten realizar biopsias o inyecciones guiadas por ecografía, lo que puede resultar complicado con otras modalidades de obtención de imágenes.
• Se puede demostrar la estructura del órgano.
• No se conocen efectos secundarios a largo plazo cuando se usa según las pautas y las molestias son mínimas.
• Capacidad de obtener imágenes de variaciones locales en las propiedades mecánicas de los tejidos blandos. ^[106]
• El equipo está ampliamente disponible y es comparativamente flexible.
• Existen escáneres pequeños y fáciles de transportar que permiten realizar exámenes en la cama del paciente.
• Los transductores se han vuelto relativamente económicos en comparación con otros modos de investigación, como la tomografía computarizada de rayos X , la DEXA o la resonancia magnética .
• La resolución espacial es mejor en los transductores de ultrasonido de alta frecuencia que en la mayoría de las otras modalidades de imágenes.
• El uso de una interfaz de investigación por ultrasonido puede ofrecer un método relativamente económico, en tiempo real y flexible para capturar datos necesarios para fines de investigación específicos de caracterización de tejidos y desarrollo de nuevas técnicas de procesamiento de imágenes.

Debilidades

Artefacto de doble aorta en ecografía debido a diferencia en la velocidad de las ondas sonoras en el músculo y la grasa

• Los aparatos ecográficos tienen problemas para penetrar el hueso . Por ejemplo, la ecografía del cerebro adulto es actualmente muy limitada.
• La ecografía funciona muy mal cuando hay gas entre el transductor y el órgano de interés, debido a las diferencias extremas en la impedancia acústica . Por ejemplo, el gas superpuesto en el tracto gastrointestinal a menudo dificulta la exploración ecográfica del páncreas . Sin embargo, las imágenes pulmonares pueden ser útiles para delimitar derrames pleurales, detectar insuficiencia cardíaca y neumonía. ^[107]
• Incluso en ausencia de hueso o aire, la profundidad de penetración de los ultrasonidos puede ser limitada según la frecuencia de obtención de imágenes. En consecuencia, puede haber dificultades para obtener imágenes de las estructuras profundas del cuerpo, especialmente en pacientes obesos.
• La calidad de la imagen y la precisión del diagnóstico son limitadas en pacientes obesos y la grasa subcutánea suprayacente atenúa el haz de sonido. Se requiere un transductor de frecuencia más baja, con la consiguiente menor resolución.
• El método depende del operador. Se necesitan habilidades y experiencia para obtener imágenes de buena calidad y hacer diagnósticos precisos.
• No existe una imagen de exploración como ocurre con la tomografía computarizada y la resonancia magnética. Una vez que se ha adquirido una imagen, no hay una manera exacta de determinar qué parte del cuerpo se ha fotografiado.
• El 80% de los ecografistas sufren lesiones por esfuerzo repetitivo (LER) o los llamados trastornos musculoesqueléticos relacionados con el trabajo (WMSD) debido a malas posiciones ergonómicas.

Riesgos y efectos secundarios

La ecografía se considera generalmente una técnica de imagen segura, ^[108] y la Organización Mundial de la Salud afirma: ^[109]

"La ecografía diagnóstica se reconoce como una modalidad de imágenes segura, eficaz y muy flexible, capaz de proporcionar información clínicamente relevante sobre la mayoría de las partes del cuerpo de forma rápida y rentable".

Los estudios de diagnóstico por ultrasonidos del feto se consideran generalmente seguros durante el embarazo. Sin embargo, este procedimiento de diagnóstico debe realizarse sólo cuando exista una indicación médica válida y debe utilizarse la configuración de exposición ultrasónica más baja posible para obtener la información de diagnóstico necesaria según el principio "tan bajo como sea razonablemente posible" o ALARP . ^[110]

Aunque no hay evidencia de que la ecografía pueda ser perjudicial para el feto, las autoridades médicas suelen desaconsejar enérgicamente la promoción, venta o alquiler de equipos de ecografía para realizar "vídeos fetales de recuerdo". ^{[21] [111]}

Estudios sobre la seguridad de los ultrasonidos

• Un metaanálisis de varios estudios de ecografía publicado en 2000 no encontró efectos nocivos estadísticamente significativos de la ecografía. Se observó que faltan datos sobre resultados sustanciales a largo plazo, como el desarrollo neurológico. ^[112]
• Un estudio de la Facultad de Medicina de Yale publicado en 2006 encontró una correlación pequeña pero significativa entre el uso prolongado y frecuente de ultrasonidos y la migración neuronal anormal en ratones. ^[113]
• Un estudio realizado en Suecia en 2001 ^[114] ha demostrado que los efectos sutiles del daño neurológico vinculado a los ultrasonidos estaban implicados en una mayor incidencia de zurdería en los niños (un marcador de problemas cerebrales cuando no es hereditario) y retrasos en el habla. ^{[115] [116]}
  • Sin embargo, los hallazgos anteriores no se confirmaron en un estudio de seguimiento. ^[117]
  • Sin embargo, un estudio posterior, realizado en una muestra más grande de 8.865 niños, ha establecido una asociación estadísticamente significativa, aunque débil, entre la exposición a la ecografía y el hecho de no ser diestro en etapas posteriores de la vida. ^[118]

Regulación

Los equipos de ultrasonidos para diagnóstico y tratamiento están regulados en los EE. UU. por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) y en todo el mundo por otras agencias reguladoras nacionales. La FDA limita la salida acústica utilizando varias métricas; por lo general, otras agencias aceptan las pautas establecidas por la FDA.

Actualmente, Nuevo México , Oregón y Dakota del Norte son los únicos estados de EE. UU. que regulan a los ecografistas médicos de diagnóstico. ^[119] Los exámenes de certificación para ecografistas están disponibles en EE. UU. en tres organizaciones: el Registro Americano de Sonografía Médica de Diagnóstico , Cardiovascular Credentialing International y el Registro Americano de Tecnólogos Radiológicos. ^[120]

Las métricas reguladas principales son el índice mecánico (IM), una métrica asociada con el bioefecto de cavitación, y el índice térmico (IT), una métrica asociada con el bioefecto de calentamiento del tejido. La FDA exige que la máquina no supere los límites establecidos, que son razonablemente conservadores en un esfuerzo por mantener la ecografía diagnóstica como una modalidad de obtención de imágenes segura. Esto requiere la autorregulación por parte del fabricante en términos de calibración de la máquina. ^[121]

En la década de 1980, se introdujeron en la India tecnologías de detección prenatal y de diagnóstico del sexo basadas en la ecografía. Ante la preocupación por su uso indebido para el aborto selectivo por sexo , el Gobierno de la India aprobó en 1994 la Ley de Técnicas de Diagnóstico Prenatal (PNDT, por sus siglas en inglés) para distinguir y regular los usos legales e ilegales de los equipos de ultrasonido. ^[122] La ley fue modificada posteriormente como la Ley de Técnicas de Diagnóstico Prenatal y Preconcepcional (Reglamento y Prevención del Uso Indebido) (PCPNDT, por sus siglas en inglés) en 2004 para disuadir y castigar el diagnóstico prenatal y el aborto selectivo por sexo. ^[123] En la actualidad, en la India es ilegal y constituye un delito punible determinar o revelar el sexo de un feto utilizando equipos de ultrasonido. ^[124]

Uso en otros animales

La ecografía también es una herramienta valiosa en la medicina veterinaria , ya que ofrece la misma imagen no invasiva que ayuda en el diagnóstico y seguimiento de enfermedades en los animales.

Historia

Después del descubrimiento de la piezoelectricidad por parte del físico francés Pierre Curie en 1880, las ondas ultrasónicas pudieron generarse deliberadamente para la industria. En 1940, el físico acústico estadounidense Floyd Firestone ideó el primer dispositivo de imágenes por eco ultrasónico, el reflectoscopio supersónico, para detectar fallas internas en fundiciones de metal. En 1941, el neurólogo austríaco Karl Theo Dussik, en colaboración con su hermano, Friedrich, un físico, fue probablemente la primera persona en obtener imágenes ultrasónicas del cuerpo humano, delineando los ventrículos de un cerebro humano. ^{[125] [126]} La energía ultrasónica fue aplicada por primera vez al cuerpo humano con fines médicos por el Dr.  George Ludwig en el Instituto de Investigación Médica Naval, Bethesda, Maryland , a fines de la década de 1940. ^{[127] [128]} El físico inglés John Wild (1914-2009) utilizó por primera vez el ultrasonido para evaluar el espesor del tejido intestinal en 1949; se le ha descrito como el "padre del ultrasonido médico". ^[129] Los avances posteriores se produjeron simultáneamente en varios países, pero no fue hasta 1961 que el trabajo de David Robinson y George Kossoff en el Departamento de Salud de Australia dio como resultado el primer escáner ultrasónico de baño de agua comercialmente práctico. ^[130] En 1963, Meyerdirk & Wright lanzó la producción del primer escáner comercial, de mano, de brazo articulado, de contacto compuesto, en modo B, que hizo que el ultrasonido estuviera generalmente disponible para uso médico.

Francia

Léandre Pourcelot, investigador y profesor del INSA (Institut National des Sciences Appliquées) de Lyon, coeditó en 1965 un informe en la Academia de Ciencias, "Effet Doppler et mesure du débit sanguin" ("Efecto Doppler y medida de la sangre flow"), la base de su diseño de un medidor de flujo Doppler en 1967.

Escocia

Los desarrollos paralelos en Glasgow , Escocia, por parte del profesor Ian Donald y sus colegas del Hospital Real de Maternidad de Glasgow (GRMH) condujeron a las primeras aplicaciones diagnósticas de la técnica. ^[131] Donald era un obstetra con un "interés infantil en las máquinas, electrónicas y de otro tipo", que, después de haber tratado a la esposa de uno de los directores de la empresa, fue invitado a visitar el Departamento de Investigación de los fabricantes de calderas Babcock & Wilcox en Renfrew . Adaptó su equipo de ultrasonido industrial para realizar experimentos en varios especímenes anatómicos y evaluar sus características ultrasónicas. Junto con el físico médico Tom Brown . ^[132] y su colega obstetra John MacVicar, Donald refinó el equipo para permitir la diferenciación de la patología en pacientes voluntarios vivos. Estos hallazgos se informaron en The Lancet el 7 de junio de 1958 ^[133] como "Investigación de masas abdominales mediante ultrasonido pulsado", posiblemente uno de los artículos más importantes publicados en el campo de la imagen médica de diagnóstico .

En el GRMH, el profesor Donald y James Willocks perfeccionaron sus técnicas para aplicarlas en obstetricia, incluida la medición de la cabeza fetal para evaluar el tamaño y el crecimiento del feto. Con la apertura del nuevo Queen Mother's Hospital en Yorkhill en 1964, fue posible mejorar aún más estos métodos. El trabajo pionero de Stuart Campbell sobre la cefalometría fetal hizo que adquiriera a largo plazo el estatus de método definitivo para el estudio del crecimiento fetal. A medida que se fue desarrollando la calidad técnica de las exploraciones, pronto fue posible estudiar el embarazo de principio a fin y diagnosticar sus numerosas complicaciones, como el embarazo múltiple, las anomalías fetales y la placenta previa . Desde entonces, la ecografía diagnóstica se ha importado prácticamente a todas las demás áreas de la medicina.

Suecia

La ecografía médica fue utilizada en 1953 en la Universidad de Lund por el cardiólogo Inge Edler y el hijo de Gustav Ludwig Hertz , Carl Hellmuth Hertz , quien entonces era estudiante de posgrado en el departamento de física nuclear de la universidad .

Edler le había preguntado a Hertz si era posible utilizar un radar para observar el interior del cuerpo, pero Hertz le dijo que eso era imposible. Sin embargo, dijo que podría ser posible utilizar la ultrasonografía. Hertz estaba familiarizado con el uso de reflectoscopios ultrasónicos inventados por el físico acústico estadounidense Floyd Firestone para pruebas no destructivas de materiales , y juntos Edler y Hertz desarrollaron la idea de aplicar esta metodología en la medicina.

La primera medición exitosa de la actividad cardíaca se realizó el 29 de octubre de 1953, utilizando un dispositivo prestado de la empresa de construcción naval Kockums en Malmö . El 16 de diciembre del mismo año, el método se aplicó para generar un ecoencefalograma (sonda ultrasónica del cerebro ). Edler y Hertz publicaron sus hallazgos en 1954. ^[134]

Estados Unidos

En 1962, después de dos años de trabajo, Joseph Holmes, William Wright y Ralph Meyerdirk desarrollaron el primer escáner de contacto compuesto en modo B. Su trabajo había sido apoyado por los Servicios de Salud Pública de Estados Unidos y la Universidad de Colorado . Wright y Meyerdirk dejaron la universidad para formar Physionic Engineering Inc., que lanzó el primer escáner de contacto compuesto en modo B con brazo articulado portátil comercial en 1963. Este fue el comienzo del diseño más popular en la historia de los escáneres de ultrasonido. ^[135]

A finales de los años 1960, Gene Strandness y el grupo de bioingeniería de la Universidad de Washington realizaron investigaciones sobre la ecografía Doppler como herramienta de diagnóstico de enfermedades vasculares. Con el tiempo, desarrollaron tecnologías para utilizar la ecografía dúplex, o Doppler junto con la exploración en modo B, para visualizar las estructuras vasculares en tiempo real y, al mismo tiempo, proporcionar información hemodinámica. ^[136]

La primera demostración del efecto Doppler color fue realizada por Geoff Stevenson, quien participó en los primeros desarrollos y el uso médico de la energía ultrasónica desplazada por el efecto Doppler. ^[137]

Fabricantes

Los principales fabricantes de equipos y dispositivos de ultrasonido médico son: ^[138]

• Corporación Canon Medical Systems
• Esaote
• Atención sanitaria de GE
• Fujifilm
• Mindray Medical International Limited
• Philips NV, la línea Koninklijke
• Medison de Samsung
• Ingenieros sanitarios Siemens

Véase también

• Ultrasonido 3D
• Monitor fetal Doppler
• Elastografía
• Polibiografía
• Radiógrafo
• Tomografía computarizada por ultrasonido
• Gel de ultrasonido
• Tomografía por transmisión ultrasónica
• Volusón 730

Notas explicativas

1. Es por ello que la persona sometida a ecografía de órganos que pueden contener cantidades de aire o gas, como el estómago, el intestino y la vejiga, debe seguir una preparación alimentaria destinada a reducir su cantidad: dieta específica y suplementos para el intestino e ingesta de agua sin gas para llenar la vejiga; en ocasiones, durante el examen, puede ser necesario llenar el estómago con agua sin gas.

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Enlaces externos

• Sobre el descubrimiento de la ecografía médica en ob-ultrasound.net
• Historia de la ecografía médica (ultrasonido) en ob-ultrasound.net