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Kristen Szmalc
Ultrasonido de diagnstico es una tcnica de diagnstico no invasiva que se utiliza para producir imgenes dentro del cuerpo. Las sondas de ultrasonido, llamadas transductores, producen ondas sonoras que tienen frecuencias por arriba del umbral del odo humano (arriba de 20KHz), aunque la mayora de los transductores en uso actual operan a frecuencias mucho ms altas (en el rango de megahercios (MHz)). La mayora de las sondas de ultrasonido de diagnstico se colocan en la piel. Sin embargo, para optimizar la calidad de las imgenes, las sondas pueden colocarse dentro del cuerpo a travs del tracto gastrointestinal, la vagina, o los vasos sanguneos. Adems, en ocasiones se utiliza el ultrasonido durante la ciruga mediante la colocacin de una sonda estril dentro del rea donde se realiza la operacin.
El ultrasonido teraputico tambin utiliza ondas sonoras por arriba del rango del odo humano, pero no produce imgenes. Su objetivo es interactuar con los tejidos en el cuerpo para que puedan ser modificados o destruidos. Entre las modificaciones posibles estn: mover o empujar el tejido, calentar el tejido, disolver los cogulos, o administrar frmacos a sitios especficos en el cuerpo. Estas funciones de destruccin, o ablacin, son posibles mediante el uso de rayos de muy alta intensidad que pueden destruir los tejidos enfermos o anormales tales como los tumores. La ventaja de utilizar terapias de ultrasonido es que, en la mayora de los casos, no son invasivas. No se necesita realizar cortes o incisiones en la piel, de manera que no quedan heridas o cicatrices.
los casos, los elementos activos en los transductores de ultrasonido estn hechos de materiales especiales de cristal cermico llamados piezoelctricos. Estos materiales son capaces de producir ondas sonoras cuando un campo elctrico pasa a travs de ellos, pero tambin funcionan a la inversa, produciendo un campo elctrico cuando reciben una onda sonora. Cuando se utilizan en un escner de ultrasonido, el transductor enva un haz de ondas sonoras dentro del cuerpo. Las ondas sonoras se reflejan de regreso al transductor, por los lmites entre los tejidos en la trayectoria del haz (por ej. el lmite entre fluido y tejido blando, o tejido y hueso). Cuando estos ecos llegan al transductor, se generan seales elctricas que son enviadas al escner de ultrasonido.
Utilizando la velocidad del sonido y el tiempo de regreso de cada eco, el escner calcula la distancia entre el transductor y el lmite de los tejidos. Estas distancias se utilizan entonces para generar imgenes bidimensionales de tejidos y rganos. Durante un examen de ultrasonido, el tcnico aplicar un gel a la piel. Esto previene que se formen bolsas de aire entre el transductor y la piel, lo que puede bloquear que las ondas de ultrasonido entren al cuerpo.
Ultrasonido de diagnstico. El ultrasonido de diagnstico es capaz de producir imgenes de los rganos internos del cuerpo de manera no invasiva. Sin embargo, no es bueno para producir imgenes de los huesos o tejidos que contienen aire, como los pulmones. Bajo algunas condiciones, el ultrasonido puede producir imgenes de los huesos (como en un feto o en bebs pequeos) o de los pulmones y la membrana que los cubre, cuando estn llenos o parcialmente llenos de fluido. Uno de los usos ms comunes del ultrasonido es durante el embarazo, para monitorear el crecimiento y el desarrollo del feto, pero tiene muchos otros usos, incluyendo producir imgenes del corazn, los vasos sanguneos, los ojos, la tiroides, el cerebro, el trax, los rganos abdominales, la piel y los msculos. Las imgenes de ultrasonido se despliegan en 2D, 3D o 4D (lo que es 3D en movimiento).
Ultrasonido funcional. Las aplicaciones del ultrasonido funcional incluyen ultrasonido Doppler y Doppler a color para medir y visualizar el flujo sanguneo en los vasos dentro del cuerpo o en el corazn. Tambin puede medir la velocidad del flujo sanguneo y la direccin del movimiento. Esto se realiza utilizando mapas codificados por color llamados imgenes por Doppler a color. El ultrasonido Doppler se utiliza comnmente para determinar si la acumulacin de placa en las arterias cartidas est bloqueando el flujo de sangre al cerebro.
Otra forma funcional del ultrasonido es la elastografa, un mtodo para medir y mostrar la rigidez relativa de los tejidos, la cual se puede utilizar para diferenciar los tumores del tejido sano. Esta informacin se puede mostrar como mapas codificados por color de la rigidez relativa; mapas en blanco y negro que muestran imgenes de alto contraste de los tumores, comparadas con las imgenes anatmicas; o mapas codificados por color superpuestos en la imagen anatmica. La elastografa puede ser utilizada para la prueba de la fibrosis heptica, una enfermedad en la que se acumula tejido cicatricial excesivo en el hgado debido a la inflamacin.
El ultrasonido es tambin un mtodo importante para producir imgenes de intervenciones en el cuerpo. Por ejemplo, la biopsia mediante agujas guiadas por ultrasonido ayuda a los mdicos a ver la posicin de una aguja mientras est siendo guiada hacia un objetivo seleccionado, tal como una masa o un tumor en el seno. De igual manera, el ultrasonido se utiliza para producir imgenes en tiempo real de la localizacin de la punta de un catter mientras se inserta en un vaso sanguneo y es guiado a lo largo del vaso. Tambin se puede utilizar en la ciruga mnimamente invasiva, para guiar al cirujano con imgenes del interior del cuerpo en tiempo real.
Ultrasonido teraputico o intervencionista. El ultrasonido teraputico produce niveles altos de respuesta acstica que se puede enfocar en objetivos especficos para efectos del calentamiento, la ablacin o la ruptura del tejido. Un tipo de ultrasonido teraputico utiliza haces de sonido de alta intensidad que estn muy bien orientados y se le llama Ultrasonido Focalizado de Alta Intensidad (HIFU por sus siglas en ingls). El HIFU est siendo investigado como un mtodo para modificar o destruir los tejidos enfermos o anormales dentro del cuerpo (por ej. tumores) sin tener que abrir o romper la piel u ocasionar dao al tejido circundante. Se utiliza ultrasonido o RM para identificar y seleccionar el tejido a tratar, guiar y controlar el tratamiento en tiempo real, y confirmar la eficacia del tratamiento. El HIFU est actualmente aprobado por la FDA para el tratamiento de fibromas uterinos, para aliviar el dolor de las metstasis seas, y ms recientemente para la ablacin de tejido de la prstata. El HIFU tambin est siendo investigado como una manera de cerrar heridas y detener el sangrado, para disolver cogulos en los vasos sanguneos, y para abrir temporalmente la barrera hematoenceflica de manera que pueden entrar los medicamentos.
El ultrasonido de diagnstico es generalmente considerado como seguro y no produce radiacin ionizante como la producida por los rayos X. Sin embargo, el ultrasonido puede producir algunos efectos biolgicos en el cuerpo bajo condiciones y ambientes especficos. Por esta razn, la FDA requiere que los dispositivos de ultrasonido de diagnstico operen dentro de lmites aceptables. La FDA, as como muchas sociedades profesionales, desalientan el uso casual de ultrasonido (por ej. para videos de recuerdo) y recomiendan que se use solamente cuando existe una verdadera necesidad mdica.
Los siguientes son ejemplos de proyectos de investigacin actuales financiados por el NIBIB que estn desarrollando nuevas aplicaciones de ultrasonido que ya estn en uso o que estarn en uso en el futuro:
Imgenes de Radiacin Acstica por Impulso de Fuerza (ARFI por sus siglas en ingls). ARFI es una tcnica nueva desarrollada por investigadores de la Universidad de Duke, con apoyo del NIBIB, que utiliza elastografa de ultrasonido para diferenciar los tumores hepticos del tejido sano, as como para identificar la presencia de fibrosis. Este mtodo no invasivo podra reducir las biopsias de hgado innecesarias, las cuales pueden ser dolorosas y a veces peligrosas. La tcnica ARFI ha recibido aprobacin de la FDA y ahora est disponible comercialmente en los EE.UU.
Transductores miniatura y matrices de bajo costo. Mediante el uso de nuevos materiales para transductores y nuevos mtodos de fabricacin, se pueden producir matrices de ultrasonido de manera similar a la produccin de chips de computadoras. Un tipo transductores nuevos, llamados CMUTs, son menos costosos de producir, ms fciles de fabricar como matrices, y tienen varias ventajas sobre los transductores estndar.
Esta nueva tecnologa CMUT se utiliz recientemente en un aparato desarrollado con financiamiento del NIBIB llamado Escner Vscan de GE. El escner Vscan es un escner de ultrasonido del tamao de la palma de la mano, que tiene la capacidad tanto de imgenes anatmicas como de Doppler a color. El aparato est actualmente en uso clnico y cuesta considerablemente menos que un escner de ultrasonido de tamao completo. Por su pequeo tamao y bajo costo, as como por una serie de aplicaciones, se puede utilizar en ambulancias, salas de urgencias, hospitales de campo o en otros lugares remotos. Actualmente se utiliza en 100 pases alrededor del mundo.
Tcnica Histotripsy para disolver los cogulos de sangre. Los investigadores en la Universidad de Michigan estn investigando las capacidades para disolver cogulos de una tcnica de ultrasonido de alta intensidad, llamada histotripsy, para el tratamiento no invasivo de trombosis venosa profunda (TVP). Esta tcnica utiliza pulsos cortos de ultrasonido de alta intensidad para provocar la destruccin del cogulo. Los investigadores estn actualmente experimentando en cerdos, en los cuales han demostrado con xito la efectividad de esta tcnica y su posible uso en los humanos. Estn desarrollando actualmente nuevos mtodos para evitar el dao inadvertido a los vasos sanguneos durante el tratamiento de cogulos y proporcionar informacin de imgenes en tiempo real para monitorear el tratamiento. Esta investigacin podra tener un impacto importante, ya que los tratamientos convencionales actuales para la TVP implican terapia con frmacos y en ocasiones extirpacin invasiva de los cogulos, lo que requiere una estancia de varios das en el hospital y puede resultar en complicaciones despus del tratamiento. En comparacin, la tcnica histotripsy no invasiva es 50 veces ms rpida que la tcnica actual, no requiere de frmacos o agentes externos, y si tiene xito podra utilizarse como un procedimiento ambulatorio.
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