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Condiciones para obtener un nuevo método diagnostico en imagenologia

Los requisitos indispensables para obtener un nuevo método diagnóstico son dos:

Diferenciar a los tejidos ——————– Ubicar a los tejidos

En la Radiología convencional, la diferenciación de los tejidos es en función de la atenuación que ejercen sobre los rayos X a su paso por las diferentes estructuras anatómicas, la ubicación de los tejidos es directa ya que los rayos X inciden de manera perpendicular a la placa radiográfica; la ubicación es  geométrica directa.

En  ultrasonido, la diferenciación de los tejidos se logra por la diferente impedancia acústica de estos tejidos, es decir, la resistencia o impedimento que ofrecen al paso de las ondas mecánicas longitudinales.

La fórmula es Z=p.v es decir la densidad física de los tejidos multiplicada por la velocidad del sonido en dichos tejidos.

Se enumeran las diferentes impedancias acústicas en distintos materiales tisulares.

IMPEDANCIA                            ACÚSTICAS

AIRE                                                 0.0004

GRASA                                             1.38

AGUA                                               1.48

SANGRE                                          1.61

RIÑON                                              1.62

TEJIDO BLANDO                           1.63

HIGADO                                           1.65

MUSCULO                                       1.70

HUESO                                            7.80

Se expresa en rayl x 10 a la quinta potencia.

La  unidad rayl equivale a gramos por cm2/segundo.

Por lo tanto las distintas impedancias acústicas tisulares permitirán diferenciar a los tejidos y estas impedancias están relacionadas de manera directa con la diferente densidad física de las estructuras anatómicas estudiadas. La velocidad del sonido se considera relativamente constante en el cuerpo humano y es aproximadamente de 1,540 m/seg.

Como se puede observar, la variación de la impedancia acústica en los diferentes tejidos depende de su densidad física y no de la velocidad del sonido.

La ubicación de las diferentes estructuras anatómicas en ultrasonografía depende del retardo de los ecos, es decir del tiempo que tarda en regresar una onda mecánica longitudinal al incidir en una interfase tisular. Se sabe que una onda de ultrasonido tardará aproximadamente 13 millonésimos de segundo en regresar si se refleja a 1 centímetro de profundidad. Esto es debido a que la velocidad promedio del sonido como ya se mencionó es de 1540 m/ seg.

Así, si un eco tarda 130 microsegundos en retornar al transductor es claro que la reflexión del sonido sucedió a 10 cm de profundidad.

De esta manera en un examen de ultrasonido podemos diferenciar a los tejidos por su impedancia acústica y ubicar a los tejidos por el retardo de los ecos según las ondas correspondientes se reflejen a menor o mayor profundidad.

Se han usado distintos métodos para la ubicación de los tejidos en tomografía computada,  inicialmente utilizados en Astronomía.

 Método de retroproyección, inicialmente usado en  Astronomía para ubicar cuerpos celestes; en imagenologia para  estructuras anatómicas; se analiza la proyección de dichas estructuras en un sistema comparativo a 90 grados de diferencia angular.

Esto indica que se trata de dos cuerpos con semejante poder de atenuación de la luz cuya ubicación es fácilmente precisable por la posición relativa de la sombra que proyectan sobre la pantalla receptora en dos planos comparativos a 90 grados de diferencia angular. Este método fue utilizado originalmente en tomografía computada y se conoce como método de retroproyección.

Método iterativo : Aquí se puede apreciar que si tenemos 4 diferentes tejidos ubicados en 4 compartimientos, es posible calcular los coeficientes de atenuación de cada uno de los cuatro compartimientos utilizando un emisor de rayos X y un receptor que cuantifique la atenuación ejercida por parejas como se explica a continuación:

    a    b
    c   d

Si observamos al pasar los rayos X en forma horizontal a través de la región superior del cubo se obtendrá una atenuación sumatoria que en el ejemplo de la figura corresponde a 8 unidades

emisor de rayos x                                                                                                receptor rayos x                                                                                                                                                                       a+b= 8                              

   a    b
   c    d

c+d =4

La suma de atenuaciones de los compartimientos c y d ya que el sistema de emisión y recepción de rayos X es desplazado a la región inferior del cubo. En nuestro ejemplo los compartimientos c y d suman en conjunto 4 unidades de atenuación.

Supongamos ahora que el sistema emisor – detector de rayos X toma una orientación diagonal cy el paso de los rayos X a través de los compartimientos a y d en forma conjunta, se obtiene una atenuación de 8 unidades; ahora el sistema rota hasta adoptar una orientación vertical, pasando por los cuadros b y d con una suma de 4; y por ultimo pasando los rayos X a través de los compartimientos a y c dando una atenuación sumatoria de 8 unidades.

Una vez obtenidos estos datos podemos calcular las atenuaciones individuales de cada compartimiento, mediante la resolución de un sistema de ecuaciones lineales de primer grado.

a + b = 7                                  a + b = 7

a + d = 5                                – a – d = -5

b- d = 2

Por otra parte sabemos que  b+d=4  de tal manera que la suma algebraica de este par de ecuaciones arroja un resultado de 3 unidades para el compartimiento b, ya que:

b-d=2

b+d=4

2b = 6             b=3

Supongamos que la atenuación corresponde a diferentes tejidos, donde el compartimiento “a” tenemos hueso, en el compartimiento “b” tejido sólido de la glándula hepática, en el compartimiento “c” grasa de un lipoma y finalmente en el compartimiento  “d “ nitrógeno.

De esta manera muy elemental, comprendemos  la forma básica en que se ubica a los tejidos por métodos matemáticos y porqué en las matrices de gran número de cuadros como  256 x 256, es necesaria la asistencia de una computadora para realizar los cálculos y poder ubicar, de manera matemática, a los diferentes tejidos del cuerpo humano.

Artículo escrito por el Dr Juan Luis González Díaz

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