Download Imágenes Médicas - Facultad de Ingeniería en Electricidad y

Un enfoque desde el punto de vista
de la Ingeniería
Por: Miguel E. Yapur, MSc.
¿Qué es una imagen médica?
Imagen médica es toda
representación espacial que
provea una descripción de
estructuras anatómicas y
funciones fisiológicas, del
interior del cuerpo humano.
¿Para qué sirven?
Sirven para identificar,
tanto las formas de las
estructuras internas del
cuerpo humano como las
funciones que desarrollan
los diferentes órganos.
¿Cómo son?
Bueno hay varias maneras de obtener
imágenes médicas, entre ellas están:
 Endoscopía





Rayos X
Medicina Nuclear
Ultrasonido
Resonancia Magnética
Termografía
¿Podría explicarme en que
consiste cada una de ellas?

Por supuesto:
La endoscopía permite obtener
imágenes de estructuras internas
en forma directa, empleando luz
visible y sin recurrir a
procedimientos quirúrgicos,
utilizando una sonda que se
introduce en las cavidades del
cuerpo. Este procedimiento
“invade” al cuerpo, pero en
general no hace daño.
Cavidades!!!! ¿De que ésta
hecho el endoscopio?
El endoscopio consta básicamente de por lo
menos dos segmentos de fibra óptica, embutidos
dentro de un plástico especial que, al introducirlo
en una cavidad, permite visualizar la superficie
interna de las partes en las cuales se introduce,
principalmente esófago, estómago e intestinos.
¿Y qué enfermedades pueden ser
detectadas con este procedimiento?
Es un excelente
examen para detectar
úlceras digestivas,
hernias y cáncer
digestivo, así como
lesiones o derrames
internos.
Ahhh!! interesante y ¿qué me
puede decir de los rayos X?
Los rayos X permiten
obtener un mapa de
atenuación según las
diferentes densidades del
medio por el que
atraviesan.
Para esto no se necesita
recurrir a procedimientos
quirúrgicos, solo se
atraviesa al cuerpo con
radiación ionizante
¿Qué es radiación ionizante?
Se define como radiación
ionizante a todo flujo de
partículas o a toda onda
electromagnética que pueden
alterar el estado físico de los
átomos del medio que
atraviesa, provocando que los
electrones se liberen de sus
enlaces atómicos, formando a
su paso iones.
¿De dónde vienen los
rayos X?
Los rayos X son como
cualquier otro tipo de
radiación
electromagnética.
Pueden ser producidos en
paquetes de energía
llamados fotones, al igual
que la luz.
¿Qué son ondas
electromagnéticas?
La luz, las microondas, los rayos X, las
señales de radio y de televisión son
formas de ondas electromagnéticas.
Todas presentan la misma clase de
disturbio ondulatorio que se repite en
una distancia llamada la longitud de
onda.
Las ondas o 'disturbios', se dan en un
medio invisible llamado el campo de
fuerza eléctrico.
¿Cómo se producen los
rayos X?
Los rayos X son
producidos en un
tubo de vidrio
sellado al vacío, en
el cual se tiene un
ánodo, un cátodo y
un filamento.
 El filamento, que está pegado
al cátodo, se calienta a partir
de una fuente de bajo voltaje
lo cual hace que el cátodo
desprenda electrones. Cuando
entre el cátodo y el ánodo se
aplica un alto voltaje, que
puede variar entre 70 KV y 300
KV según el uso que se desee,
estos electrones son
acelerados. Entonces, lo que
se produce es un haz de
electrones que va, a muy alta
velocidad, desde el cátodo
hacia el ánodo. Al llegar los
electrones al ánodo, chocan
contra los átomos y se libera
energía de fotón y calor.
¿Qué parámetros intervienen
en el circuito?
 Los parámetros que gobiernan la emisión
de rayos X y que el radiólogo puede
modificar según la aplicación deseada son:
mA: es la corriente del filamento,
expresada en miliamperios, la cual es
necesaria para calentar el cátodo y
liberar electrones.
KV: es el voltaje entre cátodo y ánodo,
expresado en kilovoltios, el cual es
necesario para acelerar los
electrones.
s: es el tiempo de exposición,
expresado en fracciones de segundo.
Este factor debe ser lo más pequeño
posible para controlar la cantidad de
radiación que es emitida.
¿Cuándo se aplican
los rayos X?
Existen varias técnicas de aplicación
de los rayos X, según el tipo de
examen:
 Imágenes directas
Adición de un medio de contraste
Sustracción de estructuras
Tomografía
¿En qué se diferencian?
La diferencia está en que de
las imágenes directas se
obtienen las radiografías de
los huesos, del tórax y las
mamografías. Con la adición
de un medio de contraste, se
obtienen las radiografías del
sistema digestivo y los
angiogramas.
Adición de medios de
contraste
Sustracción de estructuras
 Es cuando se desea obtener
una radiografía de una
estructura en particular,
pero junto a la cual existen
otras estructuras que
pueden interferir con la
visualización de la que se
desea.
 Esta técnica es muy útil para
estudiar el sistema vascular.
¿Qué hay de la Tomografía?
 Tomografía viene del griego tomos que significa corte o
sección y grafía que significa representación gráfica. Por
tanto, tomografía es la obtención de imágenes de cortes o
secciones de algún objeto.
Aquí existen 2 técnicas
tomográficas:
 La lineal.- Sirve para estudiar
estructuras a lo largo de
cualquier plano que se desee
estudiar en una persona.
 La axial.- Es la más utilizada,
permite obtener la densidad de
los diferentes tejidos del
organismo a partir de “tajadas”
extremadamente pequeñas y
transversales, a lo largo del eje
de las personas.
¿Qué es Medicina Nuclear?
La Medicina Nuclear es
una especialidad
médica que emplea
técnicas seguras y con
un alto índice
costo/beneficio para
obtener información
funcional y anatómica
de cualquier órgano del
cuerpo humano.
Medicina Nuclear
 Esta modalidad se basa en el
análisis de las radiaciones
emitidas desde dentro del
cuerpo humano después de
introducir
un
compuesto
radioactivo, el cual va asociado
con un fármaco apropiado para
que sea absorbido por la
estructura que se desee
estudiar.
La imagen médica que se obtiene es un mapa de emisión que muestra
las propiedades fisiológicas de la estructura u órgano que se desee
estudiar.
¿Qué tipo de beneficios
hay con esta técnica?
 Frecuentemente, la Medicina Nuclear permite
detectar alteraciones mucho antes de que las
enfermedades sean clínicamente detectables, lo
que repercute significativamente en tratamientos
tempranos más efectivos y pronósticos
frecuentemente más favorables.
¿Cómo funciona?
La emisión radioactiva es
captada fuera del cuerpo por
el dispositivo llamado
“gamma cámara”, cuya
función es generar una
imagen luego de contar los
fotones  emitidos y
cuantificarlos según las
coordenadas, en la posición
correspondiente.
En esta modalidad se
emplean 2 técnicas
 Gammagrafía: Es una prueba
diagnóstica que se basa en la imagen
que producen las radiaciones
generadas tras la inyección en el
organismo de sustancias que contienen
isótopos radiactivos.
 PET: Se llama a la tomografía por
emisión de positrones, la cual consiste
en la reconstrucción tomográfica de la
distribución radiactiva de los isótopos
en una parte del cuerpo.
¿Qué nos permite observar
la Gammagrafía?
La gammagrafía permite observar
el grado de actividad del hueso y
puede ser muy útil para detectar
infecciones o tumores que se
hayan formado en su seno o
algún tipo de descalcificación.
También permite descubrir una
fractura del hueso antes de que
se vea en una radiografía.
¿Hay algún tipo de riesgo?
La gammagrafía expone al paciente
a una actividad radiactiva. Por eso,
y aunque la dosis de radiación que
genera una gammagrafía no
entraña riesgo, sólo debe
prescribirse cuando es preciso y no
se puede hacer durante el
embarazo.
¿Y cómo puedo obtener imágenes
por medio del ultrasonido?
 Antes que nada ultrasonido es una onda acústica que no
puede ser percibida por el hombre por estar en una
frecuencia más alta de lo que puede captar el oído humano.
O sea, por encima de los 20 KHz.
 La imagen que provee es un mapa de reflectancias que
muestra las estructuras anatómicas y las funciones de
los órganos internos del cuerpo .
El Ultrasonido
 Las imágenes por ultrasonido, también
denominadas exploración por
ultrasonido o ecografía, exponen partes
del cuerpo a ondas mecánicas de alta
frecuencia para producir imágenes del
interior del organismo.
 Con esta modalidad se pueden obtener
imágenes médicas, pero utilizando
ondas mecánicas por encima del rango
audible (o sea, arriba de los 20 KHz).
 El rango útil en imágenes médicas está
entre 1 MHz y 10 MHz.
Existen varios métodos de visualización de imágenes
ultrasónicas. Tenemos:
Modo A
Modo B
• Modo B Lineal
• Modo B Sectorial
• Modo B Convexo
Técnica M
Técnica Doppler
Modo A
 Se llama así porque se
refiere a la amplitud A de
los ecos recibidos. Se usa
un transductor de un solo
cristal para emitir y recibir
la señal ultrasónica.
 La imagen que este modo
muestra es un trazado de
osciloscopio con la señal
barriendo la pantalla y
mostrando picos de voltaje.
Modo B
 Se lo llama así porque lo
que muestra la pantalla es
un mapa de puntos con
diferentes brillos (B). Este
modo permitió convertir la
amplitud de los ecos del
modo A en diferentes tonos
de grises, según su
amplitud. O sea, en lugar
de visualizar picos de
voltaje, se observan tonos
de grises.
Existen Varios tipos:
 Modo B Lineal.- Consta de un transductor
lineal, el cual consiste de una fila de
cristales alineados en forma recta. Todos
los cristales están en contacto con la piel
del paciente. Así, mientras más cristales
existan, la imagen tiene mayor definición.
Usualmente existen arreglos de 64 cristales.
 Modo B Sectorial.- En este modo, el
transductor tiene un solo cristal, el cual va
acoplado a un motor que lo hace barrer un
sector circular. En un instante el cristal
emite el tren de ondas y en otro instante
recoge los ecos.
 Modo Convexo .- El
transductor presenta una
variedad del arreglo lineal
con los cristales dispuestos
en forma convexa y fija
para producir una imagen
sectorial.
Técnica M
 Se utiliza el modo B, pero
en lugar de que la imagen
aparezca en tiempo real, lo
que se observa es una
imagen de brillos que están
variando en el tiempo. Es
útil para visualizar las
contracciones del corazón y
los movimientos de los
órganos.
Técnica Doppler
 Es útil para detectar
movimiento, especialmente
la circulación sanguínea,
donde aplicando el efecto
Doppler, se puede detectar
si la sangre se acerca hacia
o se aleja del transductor.
Aquí tiene origen la
ecografía a colores. En el
primer caso, se asocia el
color rojo y en el segundo
el color azul.
Imágenes de ultrasonido
Ah, entonces las
imágenes por
ultrasonido son en
general pruebas clínicas
no dolorosas que
ayudan a que los
médicos diagnostiquen
enfermedades y a su
vez, detecten
estructuras internas.
Correcto!!!!!
Un instrumento llamado
transductor emite ondas
mecánicas que rebotan o
resuenan en los órganos
internos. Esta
información es
introducida a una
computadora, la cual
produce una imagen en
una pantalla cercana.
¿Qué es la Resonancia
Magnética?
 La resonancia magnética es
el más reciente avance
tecnológico de la medicina
para el diagnóstico preciso de
múltiples enfermedades, aún
en etapas iniciales.
 Esta modalidad es
interesante porque permite
obtener imágenes
tomográficas sin utilizar
radiaciones ionizantes. Sólo
requiere someter a ciertos
átomos, que se encuentran
en el cuerpo humano, a un
campo magnético intenso B.
Principio de
Funcionamiento
El proceso de
relajación
brinda
información de
la densidad de
los átomos y de
la estructura del
medio.
¿Cómo funciona?
 La resonancia
magnética se
obtiene al someter al
paciente a un campo
electromagnético
con un imán de 1.5
Tesla, equivalente a
15 mil veces el
campo magnético de
nuestro planeta.
 Este poderoso imán alinea a
los protones que están
contenidos en los átomos de
hidrógeno que conforman
los tejidos humanos; cuando
el estímulo se suspende, los
protones regresan a su
posición original, liberando
energía que se transforma
en señales de radio para ser
captadas por una
computadora que las
transforma en imágenes,
que describen la forma y
funcionamiento de los
órganos.
Paciente de 14 años de edad con
convulsiones y una lesión de
aspecto quístico en el hemisferio
cerebral izquierdo
El magneto
Imágenes típicas de Resonancia
Magnética
¿Y cómo se obtienen las imágenes
por medio de la termografía?
 Esta modalidad se basa en obtener
imágenes del cuerpo, aprovechando
las propiedades térmicas del cuerpo
humano.
 Se mide la temperatura de la piel,
utilizando la emisión de los rayos
infrarrojos que emite el cuerpo,
modulando la intensidad de un haz
de luz que produce un mapa de
energía infrarroja .
Termografía de un niño con
un perro
º
La temperatura de la piel varía usualmente entre 30
y 35ºC, lo cual se debe a los siguientes parámetros:
 La circulación sanguínea en los vasos de la
región
 El metabolismo de las estructuras internas o
de los órganos
 La humedad de la piel
 La diferencia de temperatura entre la piel y el
ambiente
Otras modalidades de
imágenes médicas:
Existen otras modalidades, que todavía
están en desarrollo y que posiblemente en
pocos años más brinden un gran aporte a
la tecnología de imágenes médicas; entre
ellas se encuentran las imágenes por
microondas y las tomografías por
impedancia eléctrica, que de acuerdo a las
publicaciones aparecidas, servirán para
enriquecer la información útil para
diagnósticos de enfermedades y dolencias
de los seres humanos.
Conclusiones
 Debido a la incursión de la computadora en el
procesamiento de las imágenes médicas, se ha llegado
a la era de las imágenes digitalizadas; con esto, además
del almacenamiento fácil, la manipulación eficiente y la
transmisión rápida de las imágenes, se consigue la
posibilidad ilimitada del tratamiento de ellas, a través de
las técnicas de restauración, segmentación o
intensificación. De esta forma se puede mejorar la
visualización de las mismas manipulándolas a gusto de
cada usuario.
Conclusiones
 El esfuerzo para lograr mejorar las técnicas actuales y
desarrollar nuevas modalidades, se basa en cinco puntos
claramente diferenciados:
costos reducidos,
métodos diferentes,
fácil utilización de los equipos,
mayor exactitud en las imágenes obtenidas; y
una relación de menor dosis de medios de contraste con
relación a un menor tiempo de duración del examen.
 Así, podemos concluir que las imágenes médicas han logrado
acoplar el desarrollo tecnológico a la Medicina de una forma
brillante.
Gracias