Imagen médica

Imagen médica en medicina nuclear.

Se llama imagen médica al conjunto de técnicas y procesos usados para crear imágenes del cuerpo humano, o partes de él, con propósitos clínicos (procedimientos médicos que buscan revelar, diagnosticar o examinar enfermedades) o para la ciencia médica (incluyendo el estudio de la anatomía normal y función).

Como disciplina en su sentido más amplio, es parte de la imagen biológica e incorpora la radiología, las ciencias radiológicas, la endoscopia, la termografía médica, la fotografía médica y la microscopía (por ejemplo, para investigaciones patológicas humanas). Las técnicas de medida y grabación, que no están diseñadas en principio para producir imágenes, tales como la electroencefalografía (EEG) y la magnetoencefalografía (MEG y otras que sin embargo producen datos susceptibles de ser representados como mapas (pues contienen información relacionada con la posición), pueden considerarse también imágenes médicas.

En el contexto clínico, la imagen médica se equipara generalmente a la radiología o a la "imagen clínica" y al profesional de la medicina responsable de interpretar (y a veces de adquirir) las imágenes, que es el radiólogo. La radiografía de diagnóstico designa a los aspectos técnicos de la imagen médica y en particular la adquisición de imágenes médicas. El radiógrafo o el tecnólogo de radiología es responsable normalmente de adquirir las imágenes médicas con calidad de diagnóstico, aunque algunas intervenciones radiológicas son desarrolladas por radiólogos.

Como campo de investigación científica, la imagen médica constituye una subdisciplina de la ingeniería biomédica, la física médica o medicina, dependiendo del contexto: investigación y desarrollo en el área de instrumentación, adquisición de imágenes (e.g. radiografía), el modelado y la cuantificación son normalmente reservadas para la ingeniería biomédica, física médica y ciencias de la computación; la investigación en la aplicación e interpretación de las imágenes médicas se reserva normalmente a la radiología y a las subdisciplinas médicas relevantes en la enfermedad médica o área de ciencia médica (neurociencia, cardiología, psiquiatría, psicología, etc) bajo investigación. Muchas de las técnicas desarrolladas para la imagen médica son también aplicaciones científicas e industriales.

La imagen médica a menudo se usa para designar al conjunto de técnicas que producen imágenes de aspectos internos del cuerpo (sin tener que abrirlo). En este sentido restringido, las imágenes médicas pueden ser vistas como la solución del problema inverso matemático. Esto significa que la causa (las propiedades del tejido viviente) se deducen del efecto (la señal observada). En el caso de la ultrasonografía la sonda es el conjunto de ondas de presión ultrasónicas que se reflejan en el tejido, y que muestran su estructura interna. En el caso de la radiografía de proyección, la sonda es radiación de rayos X, que son absorbidos en diferente proporción por distintos tipos de tejidos, tales como los huesos, músculos o grasa.

Tecnología de imagen moderna

Fluoroscopía

La fluoroscopía produce imágenes en tiempo real de estructuras internas del cuerpo; esto se produce de una manera similar a la radiografía, pero emplea una entrada constante de rayos x. Los medios de contraste, tales como el bario o el iodo, y el aire son usados para visualizar cómo trabajan órganos internos.

La fluoroscopía es utilizada también en procedimientos guiados por imagen cuando durante el proceso se requiere una realimentación constante.

Imagen de resonancia magnética (MRI)

Cerebro explorado con MRI.

Imagen combinada IRM/PET de la cabeza.

Un instrumento de imágenes por resonancia magnética (Scaner MRI) usa imanes de elevada potencia para polarizar y excitar núcleos de hidrógeno (protón único) en moléculas de agua en tejidos humanos, produciendo una señal detectable que está codificada espacialmente produciendo imágenes del cuerpo. Resumiendo, MRI implica el uso de tres clases de campos electromagnéticos: un campo magnético estático muy fuerte para polarizar los núcleos de hidrógeno, llamado el campo estático, de un orden de unidad de teslas; un campo variante (en el tiempo, del orden de 1 kHz) más débil para la codificación espacial, llamdo el campo de gradiente; y un campo de radio-frecuencia débil para la manipulación de los núcleos de hidrógeno para producir señales medibles, recogidas mediante una antena de radio-frecuencia. Como CT, MRI crea normalmente una imagen 2D de una "rebanada" delgada del cuerpo y por tanto es considerada una técnica de imagen tomográfica.

Los intrumentos modernos de MRI son capaces de producir imágenes en forma de bloques 3D, que se pueden considerar una generalización del concepto tomográfico de la "rebanada" individual. A diferencia del CT, MRI no implica el uso de radiación ionizante y no está por tanto asociada con los mismos riesgos para la salud; por ejemplo, no hay efectos conocidos a largo plazo por la exposición a campos estáticos fuertes (esto es materia de algunos debates; vea 'Seguridad' en MRI) y por tanto no hay límite en el número de exploraciones a las que una persona puede ser expuesto, en contrates con los rayos X y CT. Sin embargo, hay asociados riesgos conocidos para la salud con el calentamiento de tejidos por la exposición a campos de radio-frecuencia y la presencia de dispositivos implantado en el cuerpo, tales como marca-pasos. Estos riesgos están estrictamente controlados tanto en la parte de diseño de los instrumentos como en los protocolos de exploración utilizados. Debido a que CT y MRI son sensibles a diferentes propiedades de los tejidos, la aparición de imágenes obtenidas con las dos técnicas difieren considerablemente. En CT, rayos X deben ser bloqueados por alguna forma de tejido denso para crear una imagen, por lo tanto la calidad de la imagen en tejidos blandos será pobre. Un MRI puede "ver" únicamente objectos basados en hidrógeno, así que los huesos, que está basados en calcio, serán anulados en la imagen, y no tendrán efectos en la visión de tejidos blandos. Esto lo hace excelente para examinar el interior del cerebro y las articulaciones.

La MRI (conocido originalmente como NMR imaging) sólo ha sido usado desde principios de los 80. Efectos a largo plazo, o exposición repetida, a los campos magnéticos estáticos intensos no son conocidos.

Medicina nuclear

En medicina nuclear se usan imágenes captadas mediante cámaras gamma o PET/TAC para detectar regiones de actividad biológica que a menudo se asocian con enfermedades. Al paciente se le administran isótopos efímeros como el ¹³¹I. Estos isótopos son absorbidos por regiones biológicamente activas del cuerpo, tales como tumores o fracturas de los huesos.

Tomografía por emisión de positrones (PET)

La tomografía por emisión de positrones (PET) se usa generalmente para detectar ciertas enfermedades del cerebro. Similarmente a los procedimientos de medicina nuclear, un isótopo de vida media corta, como el ¹⁸F se incorpora a una sustancia metabolizable por el organismo (como la glucosa), la cual es absorbida por un tumor o un grupo celular de interés. Los muestreos usando PET son a menudo mostrados en paralelo a muestreos de tomografía computada, los cuales son realizados por el mismo equipo sin movilizar al paciente. Esto permite que los tumores detectados por muestreo con PET puedan ser vistos con referencias anatómicas provistas por el muestreo de la tomografía computada.

Radiografía de proyección

Más conocidos comúnmente como rayos x, los radiógrafos se usan a menudo para determinar el tipo y extensión de un fractura, y también para detectar cambios patológicos en los pulmones. Con el uso de medios de contraste radio-opacos, tales como el bario, también pueden servir para visualizar la estructura del estómago y los intestinos; esto puede ayudar a diagnosticar úlceras o ciertos tipos de cáncer de colon.

Tomografía

La tomografía es un método de imagen de un sólo plano, o corte, de un objeto, que da como resultado un tomograma. Hay varios tipos de tomografía:

Tomografía lineal: es la forma básica de tomografía. El tubo de rayos-X se mueve sobre el paciente desde un punto "A" a uno "B", mientras que el "casete holder" (o "bucky") se mueve simultáneamente debajo del paciente del punto "B" al "A." El fulcrum, o punto pivote, se establece en el área de interés. De esta manera, los puntos sobre y bajo el plano focal se difuminan, por un mecanismo semejante a aquél por el que el fondo se desenfoca cuando se mueve la cámara siguiendo un coche en movimiento al hacer una fotografía. Ya no se utiliza y ha sido reemplazado por la tomografía computerizada.

Poli-tomografía: era una forma compleja de tomografía. En esta técnica, se programan un número de movimientos geométricos, tales como hipocicloidales, circulares, figura en 8, y elípticos. Philips Medical Systems [1] produjo uno llamado el 'Polytomo'. No se desarrolló más, y fue reemplazado por la tomografía computerizada.

Zonografía: es una variante de la tomografía lineal, donde se utiliza un movimiento de arco limitado. Todavía es utilizada en algunos centros para visualizar el riñón durante un urograma intravenoso (IVU).

Ortopantomografía (OPT): El único examen tomográfico común en uso. Hace uso de un movimiento complejo para permitir el examen radiográfico de la mandíbula, como si fuera un hueso plano. A menudo es referenciada como un "Panaray", pero es incorrecto, ya que éste es una marca comercial de un equipo de una compañía específica.

Tomografía computerizada (TAC o TC): (Artículo principal: Tomografía axial computarizada): una exploración CT, también conocida como una exploración TAC (Tomográfica Axial Computerizada), es una técnica digital que produce una imagen 2D de las estructuras de una sección delgada transversal del cuerpo. Utiliza rayos X. Los aparatos más modernos utilizan la técnica de TC helicoidal, en la que la mesa con el paciente se va desplazando al mismo tiempo que se realiza la imagen: de este modo la exploración se realiza más rápido y son posibles las reconstrucciones multiplanares y tridimensionales. Tiene una dosis de radiación ionizante mayor que la radiografía de proyección, lo cual hace que las exploraciones repetidas deban ser limitadas.

Ultrasonido

La ultrasonografía médica utiliza ondas acústicas de alta frecuencia de entre dos y diez megahercios que son reflejadas por el tejido en diversos grados para producir imágenes 2D, normalmente en un monitor de TV. Esta técnica es utilizada a menudo para visualizar el feto de una mujer embarazada. Otros usos importantes son imágenes de los órganos abdominales, corazón, genitales masculinos y venas de las piernas. Mientras que puede proporcionar menos información anatómica que técnicas como CT o MRI, tiene varias ventajas que la hacen ideal test de primera línea en numerosas situaciones, en particular las que estudian la función de estructuras en movimiento en tiempo real. También es muy segura, ya que el paciento no es expuestoa radiación y los ultrasonidos no parecen causar ningún efecto adverso, aunque la información sobre esto no está bien documentada. También es relativamente barato y rápido de realizar. Escáneres de ultrasonidos pueden llevados a pacientes en estado crítico en unidades de cuidados intensivos, evitando el daño causado en el transporte del paciente al departamento de radiología. La imagen en tiempo real obtenida puede ser usada para guiar procedimientos de drenaje y biopsia. El Doppler de los escáneres modernos permiten la evaluación del flujo sanguíneo en arterias y venas.

Técnicas de imagen clínica e imagen biológica

Microscopía electrónica

La microscopía electrónica es una técnica microscópica que puede magnificar detalles muy pequeños con alto nivel de resolución gracias al uso de electrones como fuente de iluminación, magnificando hasta niveles de 2.000.000 de veces.

La microscopía electrónica es empleada en patología anatómica para identificar orgánulos en las células. Su utilidad se ha visto grandemente reducida por la immunhistoquímica, pero es todavía irremplazable para el diagnóstico de enfermedades del riñón, identificación del síndrome del cilio inmóvil y muchas otras tareas.

Creación de imágenes en tres dimensiones

Recientemente, han sido desarrolladas diversas técnicas para permitir CT, MRI y software de escáneo por ultrasonidos, con el fin de producir imágenes 3D para los médicos. Tradicionalmente, los CT y MRI producían salidas estáticas en 2D sobre una película. Para producir imágenes 3D, se realizan muchos escáneos, que combinados por ordenador producen modelos 3D, los cuales pueden ser manipulados por los médicos. Los ultrasonidos en 3D son producidos usando una técnica un tanto similar.

Con la capacidad de visualizar estructuras importantes en gran detalle, métodos de visualización en 3D son recursos valiosos para el diagnóstico y tratamiento quirúrgico de muchas patologías. Fue un recurso clave (y también la causa del fallo) por el famoso, pero finalmente fracasado intento de cirujanos de Singapur, de separar a las gemelas iraníes Ladan y Laleh Bijani en 2003. El equipo 3D fue usado previamente para operaciones similares con gran éxito.

Otras técnicas propuestas o desarrolladas son:

• A-scan
• B-scan
• elastografía
• imagen optoacústica
• oftalmología
• oftalmoscopia de láser de escáneo
• tomografía de coherencia óptica
• tomografía de impedancia eléctrica
• tomografía óptica difusa
• tomografía retinal de Heidelberg
• topografía corneal

Algunas de estas técnicas están todavía en fase de investigación y no se aplican todavía en rutinas clínicas.

Imagen que no diagnostican

La neuroimagen ha sido usada experimentalmente para permitir que los pacientes (especialmente personas discapacitadas) controlen dispositivos exteriores, actuando como una Interfaz Cerebro Computadora.

Los servicios de imágenes médicas

SMPTE Patrón de test de imágenes de diagnóstico médico.

Ésta es un área especializada de servicio y reparación de equipos médicos, que es distinta del campo biomédico, aunque un hospital con su propio grupo de servicio puede incluirlos en el departamento de biomedicina.

Antes sólo había dos maneras de estudiar en este campo. Una era aprendiéndolo en el ejército, y la otra era la enseñanza en el trabajo (en inglés: OJT, on-the-job training) por parte del fabricante. Pero desde los años 80, han ido surgiendo varios centros de enseñanza independientes. Uno de ellos es el RSTI [2].

Hay varios medios de empleo en este campo. Trabajar para el departamento de servicio del fabricante (OEM), trabajar para un hospital (interno), y trabajar para un proveedor independiente (outside). Los puestos más estables son con el fabricante o en el hospital.

El ingeniero de servicio del fabricante puede pasar mucho tiempo viajando de un sitio para otro, y trabajar en horas no normales de trabajo. Estos ingenieros instalan, quitan, diagnostican, reparan, calibran, mantienen e interactúan con el equipo.

El interno está empleado en el hospital. Si hay un gran número de instalaciones médicas, puede ser que necesite viajar entre diferentes hospitales para desarrollar los servicios requeridos. También puede ser necesario hacer pruebas anuales de fuentes de radiación. Bien el fabricante, bien el proveedor independiente proveerá la instalación del equipo comprado, que puede ser usado para servicio de reserva.

Un proveedor independiente es por lo general alguien que ha dejado un fabricante, y ha empezado su propio negocio de servicios. Mantenerse al día como independiente puede ser difícil y caro, mientras que el fabricante es normalmente reacio a proveer enseñanza. Sin embargo, hay disponibles instalaciones para la enseñanza de no-fabricantes, tales como el mencionado RSTI. La compentencia por prestar los servicios puede ser agresiva, con los fabricantes haciendo descuentos en la compra de equipos a hospitales y clínicas si contratan el servicio del fabricante.

El proveedor independiente también puede vender e instalar equipos reacondicionados o desinstalar equipos. Reparan, calibran y desarrollan operaciones de mantenimiento preventivo.

Debido a las muchas tareas asociadas al servicio de imagen requiere equipos caros y especializados, puede existir un límite financiero a la independencia. Equipamientos típicos usados en esta tarea son: el Osciloscopio y el multímetro (si se da servicio a equipos antiguos con tubos de vacío, un VOM es de ayuda). Equipos adicionales: Keithley dosimeter, mAs meter, Biddle contact tachometer, light to radiation template, etc.

Software de código abierto para análisis de imágenes médicas

Varios paquetes de programas de código abierto están disponibles para la realización de análisis de imágenes médicas

• ImageJ
• ITK
• Rapidminer Image Processing Extenison - herramienta de código abierto que combina el procesamiento de imágenes con los datos de exploración.

Véase también

• análisis de imagen médico
• angiocardiografía
• examen médico
• Imagen Digital y Comunicaciones en Medicina
• informática biomédica
• Mamografía digital
• eMix
• Fotofinder
• Escaner de cuerpo completo mediante TAC
• VoluMedic(Programa informático especializado)
• Imagen por campo magnético o Magnetocardiografía
• Examen Médico
• Radiografía médica
• test médico
• Neuroimagén
• Procedimientos médicos no invasivos
• PACS
• Compresión de imagen JPEG 2000
• JPIP
• Neumoencefalograma(PEG)
• Sistema de información radiológica
• segmentación (procesado de imagen)
• Relación señal/ruido
• tecnología sanitaria
• tomograma

Enlaces externos

• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Imagen médicaCommons.
• Herramienta Didáctica para el Estudio de los Principios Físicos de la Imagen por Resonancia Magnética
• Curriculum En Informes Radiológicos - Patrocinada por RSNA WWW Education Grant (en inglés)
• Medical Imaging Portal Portal de imágenes de diagnóstico con secciones con un variedad de temas - MRI, NM, US, CT, Radiography, Bone Densitometry y más. (en inglés)
• Revista de Radiología (en inglés)
• Sociedad Radiológica Cardiovascular e Intervencional de Europa
• Medicalimaging.org ofrece información de revistas "peer-reviewed" de valor clínico y económico de imágenes médicas (en inglés)
• Página principal de Productos Sanitarios de la Comisión Europea
• Sociedad Española de Electromedicina e Ingeniería Clínica SEEIC
• Federación Española de Tecnologias Sanitarias FENIN
• Federación Europea de Tecnologias Sanitarias EUCOMED
• Fotos e Imágenes Médicas
• Federación Europea de empresas de radiología, electromedicina y tecnologías de la información en salud COCIR