Gonzalo E. Díaz Murillo , MD

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Ecografía

Ecografía: El nuevo estetoscopio

Qué es Ecografía - Historia de la Ecografía- Bases Físicas - Imágenes

  1. Ecografía - Introducción

  2. Historia de la Ecografía

  3. Bases físicas de la Ecografía

  4. Principio de la Ecografía

  5. Diferencias entre Ecografía y Rayos X

  6. Términos empleados en Ecografía

  7. Ecografía en C.A.D. en Color

  8. Imágenes ecográficas

  9. Graves errores diagnósticos por no usar un ecógrafo en la primera consulta

  10. La ecografía es tan segura, simple y eficiente que han tratado de boicotearla

  11. Cómo solicitar la ecografía

Introducción

El ultrasonido diagnóstico o sonografía, conocido popularmente como Ecografía, ha tenido una evolución muy rápida gracias a su inocuidad, facilitando la posibilidad de practicar repetidamente exploraciones ecográficas a un mismo paciente, sin riegos, sin preparaciones dispendiosas y a un costo relativamente bajo.

El término ecografía tiene dos significados correspondiendo el más antiguo a un tipo de afasia en que el enfermo puede copiar escritos pero no puede escribir ideas propias.

El segundo significado, que es el más común, corresponde a la obtención de imágenes diagnósticas partir de los ecos obtenidos por la emisión de ondas de ultrasonido

Los primeros ecógrafos eran estáticos, es decir que producían una imagen fija, muy voluminosos y diíiciles de manejar, requiriendo incluso ayudantes, similares al que aparece en la foto a continuación.

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 . Las ondas electromagnéticas son ionizantes y por tanto afectan incluso a nivel molecular y atómico las estructuras estudiadas, lo cual implica un riesgo muy importante para los pacientes. La ecografía por el contrario carece de riesgos con los aparatos actuales.

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 es la ecografía en Color, la tridimensional, la telesonografía, etc. Actualmente todos los equipos son digitales y muy fáciles de manejar y permiten sondas que pueden penetrar incluso vasos de pequeño calibre.

Los equipos modernos de ecografía son muy completos y existen modelos voluminosos con muchas funciones como el que aparece en la foto a continuación.

Además estos equipos de ecografía (ecógrafos) son cada vez más pequeños y livianos e incluso existen sondas que se adaptan fácilmente para ser conectadas al puerto USB de un celular, como el que aparece a continuación:

Estas sondas puede conectarse incluso inalámbricamente mediante bluetooth a los celulares.

 


La imagen contiene un enlace a un video que ilustra su funcionamiento

Todos éstos progresos han convertido a la ecografía en una extensión de los sentidos del médico y prrácticamente ha reemplazado el viejo estetoscopio que nos ha acompañado durante años pero que ha sido superado por la ecografía (ver foto.)

Es evidente que este fondescopio cada vez tendr'a menos uso. Un pequeño dispositivo del tamaño de un celular lo reemplaza f'acilmente

Técnicas como la exploración transvaginal han cambiado totalmente la concepción de la ecografía y se les dedica un merecido espacio en éste sitio. Nuevos estudios como la urosonografía hacen innecesaria la práctica de exámenes peligrosos y complicados como la Urografía excretora. Así mismo la sonomamografía hace innecesaria la mamografía, la ecografía de tiroides desplaza a la gamagrafía y así veremos otros muchos otros ejemplos.

El concepto actual de ecografía obstétrica es totalmente diferente al establecido hasta hace pocos años. Ahora es la forma mas confiable y segura de examinar al embrión y feto y de controlar la gestación. La ecografía obstétrica ahora la hace el médico de cabecera el examinar a la paciente por primera vez ahorrándole gastos y tiempo tan pronto se sospeche el embarazo y no esperar a que pasen meses para poder obtener un diagnóstico.

Antes la ecografía obstétrica era un examen electivo; ahora es un examen indispensable y el no solicitarlo constituye negligencia profesional. Ilustraré un caso muy común: Paciente de 25 años con metrorragias, que ha recibido tratamiento con estrógenos por varios meses y sin resultado. Finalmente se le ordena la ecografía pélvica que revela embarazo de 18.5 semanas, feto vivo y placenta previa total, como causa de la hemorragia.

Actualmente la ecografía transvaginal es el medio de controlar los dispositivos intrauterinos ya que la sola visualización o palpación del hilo es insuficiente e insegura, como pueden corroborarlo el gran numero de pacientes que han quedado embarazadas con DIU, supuestamente "bien colocados".

Es innegable que actualmente el ultrasonido es el medio diagnóstico más útil. Sus áreas de desarrollo apenas comienzan y sus posibilidades son inimaginables.

Estas páginas facilitarán al médico de cabecera y al especialista obtener el máximo beneficio de la Ecografía, y ayudará a los médicos sonólogos, radiólogos y de otras especialidades, así como a ingenieros, vendedores de equipos, etc, a aprender más de sus equipos y a desarrollar nuevas técnicas que harán evolucionar ésta ciencia. Así mismo, desarrollará en el estudiante de medicina una nueva perspectiva que lo librará de ataduras a antiguos y obsoletos sistemas de diagnóstico y estimularán un diagnóstico más ágil, certero y seguro.

Finalmente deseo invitar a las facultades de medicina a establecer la especialización en Ecografía, que es una necesidad apremiante para el común beneficio del cuerpo médico, pacientes y empresas productoras de equipos.

Historia de la ecografía

El llamado ultrasonido abarca el espectro de frecuencias sonoras que superan los 20.000 ciclos, el cual es el límite máximo de frecuencia percibida por el oído humano.

En la naturaleza encontramos desde tiempos inmemoriales animales que utilizan el ultrasonido como medio de orientación, comunicación, localización de alimentos, defensa, etc. Ejemplos de animales que utilizan el ultrasonido son: Polillas, marsopas, pájaros, perros, murciélagos y delfines.

A continuación haremos una breve reseña histórica de los principales acontecimientos que han marcado el progreso del ultrasonido en el campo médico.

En 1881, Jacques y Pierre Curie publicaron los resultados obtenidos al experimentar la aplicación de un campo eléctrico alternante sobre cristales de cuarzo y turmalina, los cuales produjeron ondas sonoras de muy altas frecuencias.

En 1883 apareció el llamado silbato de Galton, usado para controlar perros por medio de sonido inaudible a los humanos.

En 1912, abril, poco después del hundimiento del Titanic, L. F. Richardson, sugirió la utilización de ecos ultrasónicos para detectar objetos sumergidos.

Entre 1914 y 1918, durante la Primera Guerra Mundial, se trabajó intensamente en ésta idea, intentando detectar submarinos enemigos.

En 1917, Paul Langevin y Chilowsky produjeron el primer generador piezoeléctrico de ultrasonido, cuyo cristal servía también como receptor, y generaba cambios eléctricos al recibir vibraciones mecánicas. El aparato fue utilizado para estudiar el fondo marino, como una sonda ultrasónica para medir profundidad.

En 1929, Sergei Sokolov, científico ruso, propuso el uso del ultrasonido para detectar grietas en metal, y también para microscopía.

Entre 1939 y 1945, durante la Segunda Guerra Mundial, el sistema inicial desarrollado por Langevin, se convirtió en el equipo de norma para detectar submarinos, conocido como ASDIC (Allied Detection Investigation Committes). Además se colocaron sondas ultrasónicas en los torpedos, las cuales los guiaban hacia sus blancos. Mas adelante, el sistema se convertiría en el SONAR (Sound Navegation and Ranging), cuya técnica muy mejorada es norma en la navegación.

En 1940, Firestone desarrolló un refrectoscopio que producía pulsos cortos de energía que se detectaba al ser reflejada en grietas y fracturas.

En 1942, Karl Dussik, psiquiatra trabajando en Austria, intentó detectar tumores cerebrales registrando el paso del haz sónico a través del cráneo. Trató de identificar los ventrículos midiendo la atenuación del ultrasonido a través del cráneo, lo que denominó "Hiperfonografía del cerebro".

En 1947, Dr Douglas Howry, detectó estructuras de tejidos suaves al examinar los reflejos producidos por el ultrasonidos en diferentes interfases.

En 1949 se publicó una técnica de eco pulsado para detectar cálculos y cuerpo extraños intracorporeos.

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 1952, 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.

En 1953, Leksell, usando un reflectoscopio Siemens, detecta el desplazamiento del eco de la línea media del cráneo en un niño de 16 meses. La cirugía confirmó que este desplazamiento era causado por un tumor. El trabajo fue publicado sólo hasta 1956. Desde entonces se inició el uso de ecoencefalografía con M-MODE.

En 1954, Ian Donald hizo investigaciones con un detector de grietas, en aplicaciones ginecológicas.

En 1956, Wild y Reid publicaron 77 casos de anormalidades de seno palpables y estudiadas 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 scanner de contacto bidimensional, evitando así la técnica de inmersión. Tomaron fotos con película Polaroid y publicaron el estudio en 1958.

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)

En 1959, Satomura reportó el uso, por primera vez, del Doppler ultrasónico en la evaluación del flujo de las arterias periféricas.

En 1960, Donald desarrolló el primer scanner automático, que resultó no ser práctico por lo costoso.

En 1960, Howry introdujo el uso del Transductor Sectorial Mecánico (hand held scanner).

En 1962, Homes produjo un scanner que oscilaba 5 veces por segundo sobre la piel del paciente, permitiendo una imagen rudimentaria en tiempo real.

En 1963, un grupo de urólogos japoneses reportó exámenes ultrasónicos de la próstata, en el A-MODE.

En 1964 apareció la técnica Doppler para estudiar las carótidas, con gran aplicación en Neurología.

En 1965 La firma austriaca Kretztechnik en asocio con el oftalmólogo Dr Werner Buschmann, fabricó un transductor de 10 elementos dispuestos en fase, para examinar el ojo, sus arterias, etc.

En 1966, Kichuchi introdujo la "Ultrasonocardiotomografía sincronizada", usada para obtener estudios en 9 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.

En 1968, Sommer reportó el desarrollo de un scanner electrónico con 21 cristales de 1.2 MHz, que producía 30 imágenes por segundo y que fue realmente el primer aparato en reproducir imágenes de tiempo real, con resolución aceptable.

En 1969 se desarrollaron los primeros transductores transvaginales bidimensionales, que rotaban 360 grados y fueron usados por Kratochwil para evaluar la desproporción cefalopélvica. También se inició el uso de las sondas transrectales.

En 1970 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.

1977 Kratochwil combinó el ultrasonido y laparoscopia, introduciendo un transductor de 4.0 MHz a través del laparoscopio, con el objeto de medir los folículos mediante el A-MODE. La técnica se extendió hasta examinar vesícula, hígado y páncreas.

En 1982 Aloka anunció el desarrollo del Doppler a Color en imagen bidimensional.

En 1983, Lutz uso la combinación de gastroscopio y ecografía, para detectar CA gástrico y para el examen de hígado y páncreas.

En 1983, Aloka introdujo al mercado el primer Equipo de Doppler a Color que permitió visualizar en tiempo real y a Color el flujo sanguíneo.

Desde entonces el progreso del ultrasonido ha sido mucho menos rápido de lo que hubiese sido posible, pese a estar ligado a los computadores, e incluso aún no se ha generalizado su unión a las telecomunicaciones (telesonografía). Se han digitalizado los equipos pero se han desaprovechado los beneficios de la digitalización.

En 1994, febrero, el Dr. Gonzalo E. Díaz introdujo el postproceso en Color para imágenes diagnósticas ecográficas y que puede extenderse a cualquier imagen. Además ha creado rutinas para análisis C.A.D. (Computer Aided Diagnosis o diagnóstico apoyado por computador) obteniendo así notorios beneficios en la precisión. El preproceso sólo necesita aplicarse a los equipos de ecografía.

Aunque ya se obtienen imágenes tridimensionales, el empleo de tal tecnología ha sido desaprovechado pues se ha limitado a usos puramente "estéticos" para estimular a las madres a ver sus hijos en tercera dimensión, pero no ha mejorar el diagnóstico. HAy que anotar que los transductores volumétricos tienen muchos más cristales que los lineales, aumentando considerablemente la exposición del feto al ultrasonido, lo cual si es peligroso. Así mismo el emplear Doppler en obstetricia somete al feto a mayores intensidades, por lo cual es prudente evitarlo. Por lo demás el ultrasonido diagnóstico es totalmente innocuo y seguro.

Bases físicas de la Ecografía

La ecografía se define como un medio diagnóstico médico basado en las imágenes obtenidas mediante el procesamiento de los ecos reflejados por las estructuras corporales, gracias a la acción de pulsos de ondas ultrasónicas.

A inicios de los novents, se le llamaba "el fonendoscopio del futuro"

Para comprender el Ultrasonido debemos comprender el concepto de sonido: Sonido es la sensación producida a través del oído por una onda longitudinal originada por la vibración de un cuerpo elástico y propagada por un medio material.

El Ultrasonido podría entonces definirse como un tren de ondas mecánicas, generalmente longitudinales, originadas por la vibración de un cuerpo elástico y propagadas por un medio material y cuya frecuencia supera la del sonido audible por el genero humano: 20.000 ciclos/s (20 KHz) aproximadamente.

Esta sondas sonoras corresponden básicamente a rarefacción y compresión periódica del medio en el cual se desplazan como vemos en la gráfica siguiente:

Al igual que existe un espectro de ondas electromagnéticas, dentro del cual la luz visible ocupa una mínima porción  existe un espectro de vibraciones acústicas, en el cual la gama de frecuencias audibles ocupa un mínimo porcentaje.

Las vibraciones de un cuerpo elástico cuya frecuencia es mayor a 500 MHz se denominan Microsonidos. Las comprendidas entre 500 MHz y 20 MHz se llaman Ultrasonidos. El sonido audible se encuentra entre los 20 KHz y los 15 Hz. El Infrasonido se encuentra por debajo de los 15 Hz 

En contraste, otros medios diagnósticos por imágenes utilizan ondas que corresponden al espectro electromagnético como son La gamagrafía y la radiología convencional, por acción directa de los fotones que impresionan el material sensible y la Resonancia magnética nuclear que utiliza el efecto producido por ondas de radio sobre los átomos de hidrógeno alineados por medio de un campo magnético ).

La gráfica a continuación muestra el espectro electromagnético, no relacionado ocn ultrasonido.

Principio de la ecografía

Utiliza la técnica del eco pulsado: Pulsar un cristal y enviar paquetes de energía dentro del paciente. Un pequeño porcentaje es reflejado en las diferentes interfases y llega al transductor el cual la traduce a un pequeño voltaje. El mayor porcentaje de energía atraviesa las diversas interfases y penetra a regiones mas profundas.

Las interfases son los límites entre medios de diferentes impedancias.

Impedancia ( Z ) es igual al producto de la densidad de un medio por la velocidad del sonido en dicho medio:

Z = VD

El transductor actúa como emisor y receptor

Efecto piezoeléctrico, (modo receptor ) tiene efecto cuando una presión comprime la superficie del cristal en el transductor y lo hace liberar un voltaje en su superficie.

Efecto piezoeléctrico inverso, (modo emisor) ocurre cuando de aplica un voltaje a la superficie del cristal del transductor, produciendo una expansión del cristal.

La intensidad del pulso de corriente eléctrica que actúa sobre el cristal es = 1 a 300 v aprox. y dura <1.0 msg, que es el tiempo necesario para emitir el equivalente a 2 - 3 longitudes de onda, lo que equivale a 5-6 msg aproximadamente, quedando en silencio el tiempo suficiente para recibir los ecos superficiales así como lo provenientes de tejidos profundos para seguidamente emitir el siguiente pulso.

La mayoría de equipos de ultrasonido emiten entre 500 y 3000 pulsos/s, con un promedio de 1000/s, lo cual se conoce como frecuencia del pulso de recepción.

Un pulso está formado por tres componentes o fases: fase emisora, fase de equilibrio y fase receptora. La fase emisora corresponde a la utilizada para la generación del haz acústico; la fase receptora corresponde a la usada para la recepción de los ecos provenientes de las interfases, tanto de las superficiales y medias, como profundas; y la fase de equilibrio corresponde al tiempo del pulso durante el cual no hay emisión ni recepción de ondas sonoras ( cristal en equilibrio ).

En un transductor que actúa con una frecuencia de 1000 pulsos/s, la duración de cada pulso será de 1 ms, en el cual, como ya vimos, la fase emisora durará 5-6 :s. El tiempo restante: 994 :s, o sea 99.4% del tiempo queda para las fases de equilibrio y receptora.

La mayoría de ecógrafos tienen un profundidad de exploración máxima promedio de 20 cm. Como la velocidad del sonido en los tejidos es de aprox. 1540 m/sg, el tiempo empleado desde la emisión del haz ultrasónico hasta la recepción de los ecos provenientes de las interfases mas profundas será:

40 cm/154.000 cm/s= 0.26 ms

Como el pulso (fase emisora + fase receptora ) dura 1 ms, el 26% de ese tiempo es utilizado en recibir ecos.

La onda reflejada a nivel de la primera interfase significativa, la cual podemos considerar establecida a nivel de la superficie externa del transductor, recorrerá solamente 1.0 cm de ida y vuelta, demorando en ello 6.5 :s. La fase de equilibrio durará 0.734 ms o sea 73.4 % del tiempo.

Tenemos entonces que:

PULSO ( 1 ms ) = emisión ( 6 ms ) + recepción ( 0.26 ms ) + equilibrio (0.73 ms)

Las fases de equilibrio separan en el tiempo las fases activas y permiten el procesamiento de los ecos sin interferencias de los pulsos precedentes y siguientes.

Como el tiempo empleado en el recorrido de las ondas depende de la velocidad del sonido, cuando existen grandes diferencias en las propiedades acústicas de los tejidos, por ejemplo al pasar de líquido a sólido, la relación tiempo distancia deja de ser lineal y se producen alteraciones en las medidas.

M-MODE (motion mode)

A-MODE (amplitud mode):

El voltaje recibido se representa sobre el eje de las y la profundidad (tiempo) sobre el de las X.

DOPPLER

B-MODE (brightness mode)

REAL TIME (Tipo de B-mode)

a- mecánicos

- movimiento del transductor: rotatorios

oscilantes

- movimiento de un espejo: rotatorios

oscilantes

b-electrónicos

- arreglo lineal por fases (sectorial electrónico)

- arreglo lineal por secuencia de multielemento

- arreglo anular multielemento

Diferencias entre Ecografía (Ultrasonido) y Rayos X (Radiología)

El ultrasonido y los Rayos X son tan diferentes como la luz y el sonido y su estudio y entrenamiento son totalmente diferentes.

Principales diferencias entre

  Ecografía Radiología
Tipo de onda Ondas mecánicas longitudinales Ondas electromagneticas
Medio de transmisión de la onda medio elástico no se requiere medio
Generación de la onda estimulando el medio acelerando cargas eléctricas
Velocidad

Depende del medio en el cual se propaga

Relativamente constante: 299,792.456.2 m/s
Riesgo Con excepción de lecografía volumétrica o Doppler en Obstetricia no tiene riesgo Impotante pues los Rayos X son ionizantes. Puede ser cancerígeno
Ondas similares Ondas acústicas y sísmicas Ondas de radio. Luz
Entrenamiento Muy simple: sólo requiere el conocimiento de anatomía que adquiere todo médico en su formación y un corto entrenamiento similar al usado con otros equipos como oftalmoscopio, fonendoscopio, etc, que es parte del entrenamiento usual en las buenas facultades Intenso por el tamaño y riesgo importante de lols equipos.
Tamaño del equipo más simple Sonda conectada a un celular Muy oluminso que requiere paredes recubiertas con plomo en donde se va a usar. Riesgo importante para paciente y operador

 

Causas de error diagnóstico por no emplear la ecografía en la primera consulta

Cada vez la nueva tecnología nos permite estudiar más estructuras, por lo cual prácticamente todo el cuerpo puede ser examinado con un ecógrafo. El no usar la ecografía es lo que genera errores diagnósticos tan graves como no detectar un embarazo y diagnosticarlo como un problema de colon - ver enlace

Cualquier médico recién graduado debe tener entrenamiento suficiente para emplear un ecógrafo como medio diagnóstico. El omitir esto es poner en riesgo la vida de los enfermos e incrementar innecesariamente los costos y tiempos de tratamient solicitando exámenes innecesarios.

Nota final:

Es tal la excelencia de la ecografía que un grupo de radiólogos colombianos avalados por la Sociedad Colombiana de Radiología bocitea la práctica de la ecografía  en Colombia

Suministramos entrenamiento y capacitación en Ecografía en Universidades y Facultades de Medicina Fuera de Colombia