La Imagenología

La imagenología es una disciplina de la medicina que emplea diferentes modalidades de visualización del cuerpo humano. Obtenidas mediante un conjunto de equipos y métodos para llegar en forma rápida y segura a la detección de muchas enfermedades; es una herramienta imprescindible para la atención adecuada y calificada de los pacientes.

La imagenología comprende la realización de procedimientos diagnósticos y terapéuticos, en los cuales se utilizan equipos que reproducen imágenes del cuerpo. Los equipos de imagenología requieren instalaciones especiales, como obra civil, instalación eléctrica, jaulas de Faraday, clima controlado y un ambiente amable y relajante para el paciente, entre otras.

Entre los diversos métodos y procedimientos que ofrece esta disciplina son:

-Ecocardiografía
-Mastografía
-Imágen por Resonancia Magnética
-Radiografía computada (CR)
-Radiología convencional y fluoroscópica
-Radiología dental panorámica
-Tomografía computarizada
-Radiografía de Proyección
-Angiografía
-Tomografía por emisión de positrones
-Microscopía electrónica 
-Ultrasonido diagnóstico, entre otras.
 
En esta investigacion se darán a conocer algunos de los diversos métodos que nos ofrece la imagenología para el cuidado de la salud y la prevencion de distintas enfermedades.

Ensayo

Al analizar este trabajo en torno a la imagenologia la podemos definir como una disciplina de la medicina que emplea diferentes modalidades de visualización del cuerpo humano. Obtenidas mediante un conjunto de equipos y métodos para llegar en forma rápida y segura a la detección de muchas enfermedades; es una herramienta imprescindible para la atención adecuada y calificada de los pacientes. La imagenología comprende la realización de procedimientos diagnósticos y terapéuticos, en los cuales se utilizan equipos que reproducen imágenes del cuerpo. Un claro ejemplo de aplicación a la medicina son los artefactos tales como la Tomografia computarizada, Microscopia electronica, Tomografia por emisión de positrones, Angiografia, Resonancia magnetica por mencionar algunos que en base al desarrollo tecnológico y científico logran obtener una proyección clara y profunda del cuerpo humano asi como de su entorno que principalmente se compone de agentes patológicos.

La utilización de estos equipos se basa en principios claramente fisicos; electrones y protones son los componentes principales del entedimiento y mecanismo de cada uno de estos artefactos.

Cabe mencionar que dichos materiales son utilizados con un bien común: la salud. El principal objetivo es prevenir y controlar el desarrollo de enfermedades ya sea en niños o en adultos. Encontrar este tipo de daños a nivel organismo y molecular tal y como lo muestra el caso específico de este trabajo muestra que gracias al uso de cosas como estas hacen que prevenir y mejorar la salud se haga con mucho mas facilidad.

Radiografia de proyección (Rayos x)

La radiografia de proyección es también conocida como Rayos X

Definición

Los rayos X son una radiación electromagnética de la misma naturaleza que las ondas de radio, las ondas de microondas, los rayos infrarrojos, la luz visible, los rayos ultravioleta y los rayos gamma. La diferencia fundamental con los rayos gamma es su origen: los rayos gamma son radiaciones de origen nuclear que se producen por la desexcitación de un nucleón de un nivel excitado a otro de menor energía y en la desintegración de isótopos radiactivos, mientras que los rayos X surgen de fenómenos extranucleares, a nivel de la órbita electrónica, fundamentalmente producidos por desaceleración de electrones. La energía de los rayos X en general se encuentra entre la radiación ultravioleta y los rayos gamma producidos naturalmente. Los rayos X son una radiación ionizante porque al interactuar con la materia produce la ionización de los átomos de la misma, es decir, origina partículas con carga (iones).

Producción de rayos X

Los rayos X son productos de la desaceleración rápida de electrones muy energéticos (del orden 1000eV) al chocar con un blanco metálico. Según la mecánica clásica, una carga acelerada emite radiación electromagnética, de este modo, el choque produce un espectro continuo de rayos X (a partir de cierta longitud de onda mínima). Sin embargo experimentalmente, además de este espectro continuo, se encuentran líneas características para cada material. Estos espectros —continuo y característico— se estudiarán más en detalle a continuación. La producción de rayos X se da en un tubo de rayos X que puede variar dependiendo de la fuente de electrones y puede ser de dos clases: tubos con filamento o tubos con gas. El tubo con filamento es un tubo de vidrio al vacío en el cual se encuentran dos electrodos en sus extremos. El cátodo es un filamento caliente de tungsteno y el ánodo es un bloque de cobre en el cual esta inmerso el blanco. El ánodo es refrigerado continuamente mediante la circulación de agua, pues la energía de los electrones al ser golpeados con el blanco, es transformada en energía térmica en un gran porcentaje. Los electrones generados en el cátodo son enfocados hacia un punto en el blanco (que por lo general posee una inclinación de 45°) y producto de la colisión los rayos X son generados. Finalmente el tubo de rayos X posee una ventana la cual es transparente a este tipo de radiación elaborada en berilio, aluminio o mica. Esquema de un tubo de rayos catódicos y rayos XEl tubo con gas se encuentra a una presión de aproximadamente 0.01 mmHg y es controlada mediante una válvula; posee un cátodo de aluminio cóncavo, el cual permite enfocar los electrones y un ánodo. Las partículas ionizadas de nitrógeno y oxígeno, presentes en el tubo, son atraídas hacia el cátodo y ánodo. Los iones positivos son atraídos hacia el cátodo e inyectan electrones a este. Posteriormente los electrones son acelerados hacia el ánodo (que contiene al blanco) a altas energías para luego producir rayos X. El mecanismo de refrigeración y la ventana son los mismos que se encuentran en el tubo con filamento. Los sistemas de detección más usuales son las películas fotográficas y los dispositivos de ionización. La emulsión de las películas fotográficas varía dependiendo de la longitud de onda a la cual se quiera exponer. La sensibilidad de la película es determinada por el coeficiente de absorción másico y es restringida a un rango de líneas espectrales. La desventaja que presentan estas películas es, por su naturaleza granizada, la imposibilidad de un análisis detallado pues no permite una resolución grande. Los dispositivos de ionización miden la cantidad de ionización de un gas producto de la interacción con rayos X. En una cámara de ionización, los iones negativos son atraídos hacia el ánodo y los iones positivos hacia el cátodo, generando corriente en un circuito externo. La relación entre la cantidad de corriente producida y la intensidad de la radiación son proporcionales, así que se puede realizar una estimación de la cantidad de fotones de rayos X por unidad de tiempo. Los contadores que utilizan este principio son el contador Geiger, el contador Proporcional y el contador de destellos. La diferencia entre ellos es la amplificación de la señal y la sensibilidad del detector.

Espectros

Espectro continuo

El tubo de rayos X está constituido por dos electrodos (cátodo y ánodo), una fuente de electrones (cátodo caliente) y un blanco. Los electrones se aceleran mediante una diferencia de potencial entre el cátodo y el ánodo. La radiación es producida justo en la zona de impacto de los electrones y se emite en todas direcciones.

La energía adquirida por los electrones va a estar determinada por el voltaje aplicado entre los dos electrodos. Como la velocidad del electrón puede alcanzar velocidades de hasta (1 / 3)c debemos considerar efectos relativistas, de tal manera que,

Los diferentes electrones no chocan con el blanco de igual manera, así que este puede ceder su energía en una o en varias colisiones, produciendo un espectro continuo. La energía del fotón emitido, por conservación de la energía y tomando los postulados de Planck es

hν = K − K'

donde K y K’ es la energía del electrón antes y después de la colisión respectivamente.

El punto de corte con el eje x de la gráfica de espectro continuo, es la longitud mínima que alcanza un fotón al ser acelerado a un voltaje determinado. Esto se puede explicar desde el punto de vista de que los electrones chocan y entregan toda su energía. La longitud de onda mínima esta dada por λ = hc / eV,la energía total emitida por segundo, es proporcional al área bajo la curva del espectro continuo, del número atómico (Z) del blanco y el número de electrones por segundo (i). Así la intensidad esta dada por

I = AiZVm

donde A es la constante de proporcionalidad y m una constante alrededor de 2.

Espectro característico

Cuando los electrones que son acelerados en el tubo de rayos X poseen cierta energía crítica, pueden pasar cerca de una subcapa interna de los átomos que componen el blanco. Debido a la energía que recibe el electrón, este puede escapar del átomo, dejando al átomo en un estado supremamente excitado. Eventualmente, el átomo regresará a su estado de equilibrio emitiendo un conjunto de fotones de alta frecuencia, que corresponden al espectro de líneas de rayos X. Éste indiscutiblemente va a depender de la composición del material en el cual incide el haz de rayos X, para el molibdeno, la gráfica del espectro continuo muestra dos picos correspondientes a la serie K del espectro de líneas, estas están superpuestas con el espectro continuo.

La intensidad de cualquier línea depende de la diferencia del voltaje aplicado (V) y el voltaje necesario para la excitación (V’) a la correspondiente línea, y está dada por

I = Bi(V − V')N

donde n y B son constantes, e i es el número de electrones por unidad de tiempo.

Para la difracción de rayos X, la serie K del material es la que usualmente se utiliza. Debido a que los experimentos usando esta técnica requieren luz monocromática, los electrones que son acelerados en el tubo de rayos X deben poseer energías por encima de 30 keV. Esto permite que el ancho de la línea K utilizada sea muy angosto (del orden de 0.001 Å). La relación entre la longitud de cualquier línea en particular y el número atómico del átomo esta dada por la Ley de Moseley.

Interacción de los rayos X con la materia

Cuando los rayos X interactúan con la materia, estos pueden ser en parte absorbidos y en parte transmitidos. Esta característica es aprovechada en medicina al realizar radiografías. La absorción de rayos X va a depender de la distancia que estos atraviesan y de su intensidad. Esta dada por

Ix = Ioe( − μ / ρ)ρx

μ / ρ, es característico del material e independiente del estado físico. μ el coeficiente lineal de absorción y ρ la densidad del material.

Si un material esta compuesto de diferentes elementos, el coeficiente de absorción másico μ / ρ es aditivo, de tal manera que

donde w significa la fracción del elemento constituyente.

ANGIOGRAFIA

La angiografía es un examen de diagnostico por imagen cuya función es el estudio de los vasos circulatorios que no son visibles mediante la radiologia convencional.El término angiografía se refiere por lo general a las distintas técnicas radiológicas que se utilizan para obtener imágenes con referencia al diámetro, aspecto, número y estado clínico de las diversas partes del aparato vascular.

La angiografía se utiliza para examinar los vasos sanguíneos en áreas clave del cuerpo, como:

Cerebro,Riñones,Pelvis,Pulmones,Corazon,Cuello,Abdomen, Piernas

                                                                

 

De qué manera funciona el procedimiento

La angiografía funciona de manera prácticamente igual a un examen de rayos X.
Los rayos X son una forma de radiación, como la luz o las ondas de radio. Los rayos X pasan a través de la mayoría de los objetos, incluso el cuerpo. Una vez que se encuentra cuidadosamente dirigida a la parte del cuerpo a examinar, una máquina de rayos X genera una pequeña cantidad de radiación que atraviesa el cuerpo, produciendo una imagen en película fotográfica, o en una placa especial de registro de imágenes digitales.
Los rayos X son absorbidos por diferentes partes del cuerpo en variables grados. Los huesos absorben gran parte de la radiación mientras que los tejidos blandos, como los músculos, la grasa y los órganos, permiten que más de los rayos X pasen a través de ellos. En consecuencia, los huesos aparecen blancos en los rayos X, mientras que los tejidos blandos se muestran en matices de gris y el aire aparece en negro.
Cuando se introduce un material de contraste en el torrente sanguíneo durante el procedimiento, define con claridad los vasos sanguíneos que se examinan haciendo que aparezcan de color blanco brillante.

Clasificación

La palabra angiografía sigue siendo un término genérico por lo que para cuestiones técnicas, debe subdividirse según el tipo de examen y el órgano que se va a explorar:

• Flebografía: Permite estudiar el recorrido de la circulación venosa.
• Artereografia: Deja observar anomalías de los vasos sanguíneos. Un estudio de este tipo es la fluoresceinoangiografía, una técnica que utiliza fluoresceína como medio de contraste.
• Angiocardiografía: Examen que permite al facultativo verificar el estado clínico de las arterias del corazón.
• Angioneumografía: Para detectar estados alterados en las venas y arterias pulmonares.
• Linfografía: Examen para ver el estado de los vasos linfáticos.

Es evidente que estas técnicas permiten identificar los vasos y sus anomalías en caso de existir. Se puede revelar la presencia de trombos, embolos, y aneurismas, en casi todos los compartimentos del organismo, incluyendo el cerebro..
Además, los datos son fieles y exactos por lo que se permite al especialista dar un diagnóstico preciso y dirigir un tratamiento adecuado.

Caso particular:

El 16 de septiembre del año 2005, la señora Rosario García después de haber consumido sus alimentos presentó un dolor muy intenso a la altura de la cintura que se reflejaba en la pierna izquierda, por tal motivo se le trasladó de emergencia a un hospital al área de urgencias; en dicho nosocomio se le practicó un ultrasonido que arrojó como resultado un lito en el riñon izquierdo de un tamaño considerable; en consecuencia se le realizó un procedimiento sencillo en quirófano que consistía en fragmentar el lito, no haciendo ningún tipo de incisión o algo por el estilo. La fragmentación del lito podía provocar que las arenillas que formaron a este queden en el riñon, lo que podrá provocar la formación inmediata de "lodo renal" trayendo consigo complicaciones; para evitar esto se le colocó a la fémina un cateter, llamado "pick tail" que permitió drenar estas arenillas mediante la orina. Para asegurarse que el cateter estaba en correcta posición se le tomó una radiografía que se presenta a continuación. Cabe señalar que el "pick tail" permaneció en la posición que se presenta aproximadamente 30 días para ser retirado posteriormente en quirofano.

TOMOGRAFIA POR EMISION DE POSITRONES

La tomografía por emisión de positrones (PET) fue utilizada por primera vez en 1980 en las enfermedades de cerebro y corazón a través de la evaluación de metabolismo de la glucosa. Los sistemas de menor costo capaces de efectuar tanto estudios de SPECT como de PET con detección por coincidencia, combinada con la acumulación de evidencia sobre su utilidad clínica especialmente en oncología, ha contribuido ha este aumento de la demanda.

La tomografía por emisión de positrones implica obtener imágenes a partir de radionucleidos emisores de positrones, aunque la técnica requiere la detección simultánea de dos fotones gama, cada uno de 511 electrovoltios (keV). Por tanto, el PET puede ser considerado como una tomografía por emisión de fotón doble en contraste con la tomografía por emisión monofotónica (SPECT). Los radionucleidos que emiten positrones se producen por medio de un ciclotrón (en vez de un reactor) y aquellos de aplicación clínica poseen vida media relativamente corta; de manera que el ciclotrón debe estar ubicado a corta distancia de la cámara PET (por ejemplo, el tiempo de traslado para usar Fluor-18, de 110 minutos de vida media, debe ser idealmente menor a 2 horas de puerta a puerta). El PET permite obtener imágenes funcionales cuantitativas de alta calidad, cuyo valor diagnóstico ha ido en aumento.

Bases físicas:

a)Proceso de aniquilación.

Las principales ventajas del PET surgen de las propiedades físicas de la emisión de positrones. Cuando un positrón, electrón cargado positivamente, es emitido desde el núcleo, viaja una corta distancia perdiendo energía hasta que interactúa con un electrón del medio, de modo que ambos se aniquilan (desaparecen). La masa del electrón y del positrón se convierte en energía bajo forma de dos rayos gama (cada uno de 511 keV), que viajan en direcciones opuestas (a 180º).

La energía del positrón determina la distancia que recorre antes de la aniquilación, pero siempre el resultado de ésta es la producción de dos fotones de 511 keV. Por tanto, al contrario del SPECT donde normalmente es emitido un fotón único en cada desintegración, en PET es emitido simultáneamente un par de fotones y en consecuencia su detección involucra un par de detectores en situación opuesta que debe registrar eventos en un mismo instante de tiempo (o sea, en coincidencia).

b)Punto de aniquilación.

Debido a que dos fotones viajan en direcciones opuestas, el punto de aniquilación estará ubicado en una línea recta que une ambos puntos de detección. Esto significa que la información direccional se puede determinar “electrónicamente” sin la necesidad de una colimación convencional.

Al contrario de las cámaras gama, la detección no se limita a aquellos fotones que viajan en ángulos rectos respecto al detector y en consecuencia la sensibilidad es varias veces mayor en PET que para SPECT. La colimación se mantiene normalmente para separar datos de diferentes planos, sin embargo en cada uno de los planos no existe una colimación convencional.

c) Atenuación.

En la detección de fotones por coincidencia, la atenuación dependerá solamente del recorrido total a través del paciente, pero será independiente de la ubicación exacto del evento de aniquilación en la profundidad del tejido. Esto es bastante diferente del caso de SPECT donde la atenuación representa un problema importante debido a la dificultad para corregirla matemáticamente.

La detección de eventos de positrones necesita la llegada al detector de ambos fotones de 511 keV. La pérdida de cualquiera de los fotones debido a la atenuación significa que la detección de coincidencia no se llevará a cabo. Por tanto, vemos que el número de eventos detectados dependerá de la probabilidad de que ambos fotones alcancen los detectores.

La corrección de atenuación en PET se basa en que, independientemente de la localización del evento de aniquilación, uno u otro de los fotones atravesarán la totalidad del espesor corporal. De hecho, lo mismo se aplica para una fuente de positrones colocada fuera del cuerpo, situación en la cual uno de los fotones no será atenuado mientras que el otro deberá atravesar la totalidad del cuerpo.

Este hecho permite una medida directa de la atenuación para cada trayecto del rayo gama que atraviesa el cuerpo utilizando una fuente de transmisión externa.

La PET es actualmente utilizada para la estadificación y tratamiento de los pacientes con cáncer, basándose en que los tumores presentan un aumento del transporte y metabolismo de la glucosa, en comparación con los tejidos circundantes sanos.

La PET utiliza la tecnología de radionúclidos de emisión de positrones marcados, con moléculas biológicamente importantes que se conocen que están involucradas en la fisiopatología de la enfermedad como marcadores o participantes.

De este modo la PET, es una modalidad de estudio por imagen funcional, útil por la caracterización de los procesos fisiológicos, como el flujo sanguíneo o el metabolismo de la glucosa para la visualización de la actividad bioquímica y metabólica normal y anormal de los tejidos, y para ayudar al desarrollo de medicamentos.

En ontología, la principal atención se centra actualmente en la detección y estadificación de la malignidad del tumor, pero la medida en que esa tecnología podía ser útil en la evaluación de la respuesta al tratamiento también se esta estudiando.

Precauciones y cuidados para la realización de la Tomografía por emisión de positrones

1. Antes del procedimiento

• Ver Precauciones y cuidados generales para la realización de los estudios diagnósticos.

• El usuario no deberá tomar grandes cantidades de liquido, ni cafeína dos horas antes.

• Informar al usuario de la necesidad de permanecer inmóvil en un espacio cerrado durante 1 a 3 horas (puede ser útil una grabación para que escuche durante el procedimiento).

• La última comida deberá hacerla y 3 a 4 horas con numero antes de la prueba. • Si el usuario es diabético debe aplicarse la insulina antes del examen.

• No debe usarse sedantes, pueden interferir en la prueba.

2. Durante el procedimiento

• El usuario descansará en posición supina sobre la mesa del tomógrafo.

• Al usuario de la colocarán 2 catéteres venosos, en uno se introduce el radioisótopos y por el otro se tomarán las muestra de sangre para comparar los niveles de radioisótopos con la imágenes de la actividad cerebral.

3. Después del procedimiento

• Pedir al usuario que no se levante bruscamente, puede presentar lipotimia.

• Indicar que tome líquidos para eliminar el radioisótopo.

Por Yocelin Salvador Silva.

Bibliografia

Ayudas diagnosticas, análisis e interpretación.Correa Jimenez Luz Maria,Escobar de Rendón Cecilia,Ed.Universidad del Caldas, Primera edición, 2002, pág.43-50.

Microscopía Electrónica

¿Qué es la microscopía electrónica?

La microscopía electrónica es una técnica que requiere instrumentos de gran complejidad y personal altamente especializado para el desarrollo adecuado y profundizado en ciertas áreas de estudio, principalmente en la Medicina o en Biología. Agentes patológicos, células benignas o edemas son algunos de los grandes hallazgos, que gracias al desarrollo de la microscopia han logrado un avance tanto científico como social. Empezaré mencionando que el componente principal de la microscopia es sin duda el microscopio electrónico.

Microscopio electrónico

Un microscopio electrónico es aquél que utiliza electrones en lugar de fotones o luz visible para formar imágenes de objetos diminutos. Los microscopios electrónicos permiten alcanzar una capacidad de aumento muy superior a los microscopios convencionales (hasta 2 aumentos comparados con los de los mejores microscopios ópticos) debido a que la longitud de onda de los electrones es mucho menor que la de los fotones "visibles".

Un microscopio electrónico, como el de la imagen, funciona con un haz de electrones generados por un cañón electrónico, acelerados por un alto voltaje y focalizados por medio de lentes magnéticas (todo ello al alto vacío ya que los electrones son absorbidos por el aire). Los electrones atraviesan la muestra (debidamente deshidratada) y la amplificación se produce por un conjunto de lentes magnéticas que forman una imagen sobre una placa fotográfica o sobre una pantalla sensible al impacto de los electrones que transfiere la imagen formada a la pantalla de un ordenador. Los microscopios electrónicos sólo se pueden ver en blanco y negro, puesto que no utilizan la luz, pero se le pueden dar colores en el ordenador. Como se puede apreciar, su funcionamiento es semejante a un monitor monocromático.

Fundamentos físicos de la Microscopia electrónica

La diferencia principal entre microscopia electrónica y óptica es el uso de un haz de electrones en lugar de luz para enfocar la muestra, consiguiendo aumentos de hasta dos millones de veces (106 X). Su diseño se basa en dos principios físicos, uno es el de dualidad onda-partícula predicha por Louis de Broglie en 1924, quien dedujo una ecuación (λ = h/p; h es la constante de Planck) que permite calcular la longitud de onda (λ) esperada para una partícula de masa m con momentum p (p=mv). En microscopía electrónica m representa la masa de un electrón y λ adquiere valores en el intervalo 0.388 – 0.00193 nm, dependiendo del voltaje de aceleración de los electrones. El otro principio físico en el que se basa el diseño de un microscopio electrónico es el de la ley de Lorentz(F= e(vxB), lo cual indica para este caso, que un electrón viajando con velocidad v dentro de un campo magnético B, experimenta una fuerza que hace que el electrón describa una trayectoria helicoidal alrededor de las líneas del B. De esta manera un microscopio electrónico está constituido por lentes electrostáticas y electromagnéticas que desempeñan el mismo papel que una lente de vidrio para el caso de un microscopio de luz.

Comparación entre microscopios electrónicos y de luz

Los microscopios de luz y electrónico son esencialmente, idénticos. Tanto uno como otro nos permiten amplificar aquellos objetos que son indistinguibles a nuestro ojo. La diferencia fundamental entre los dos es la fuente de iluminación. Mientras el microscopio de luz utiliza un haz de luz en el rango de las longitudes de onda del visible, el microscopio electrónico emplea un haz de electrones de muy corta longitud de onda que permite obtener una mayor resolución.

Resolución

El concepto de resolución está relacionado con la capacidad de distinguir detalles finos en una imagen. En otras palabras, es la distancia mínima r1 a la cual podemos distinguir, claramente, dos puntos como entidades separadas. La resolución teórica del microscopio electrónico es:

Para valores de l = 0.037 Å y a = 0.1 radianes, la resolución nominal es 0.2 Å.

Naturaleza de las ondas de electrones

De Broglie mostró que una partícula moviéndose a una velocidad cercana a la de la luz tenía una forma de radiación asociada con ella. Esta relación está expresada por:

donde l es la longitud de onda, h la constante de Plank, m la masa de la partícula y v su velocidad. Si la partícula es un electrón y su velocidad 1/3 de la velocidad de la luz, l = 0.05 A. que es 100.000 veces más corta que la luz verde. Por lo tanto, la resolución de un microscopio que emplee este tipo de radiación será mucho mejor que la de un microscopio de luz.

La naturaleza precisa de estas ondas de electrones es difícil de entender en términos de la física clásica y su descripción se hace mediante la mecánica cuántica. Las ondas de electrones se pueden pensar como un quantum o paquete de radiación que acompaña a cada electrón en su trayectoria, es parte de él y permanece con él. Las características de estas ondas dependen de la posición exacta de un dado electrón en el espacio y en el tiempo; puede expresarse como la probabilidad de encontrar al electrón en esa posición. Las ondas de electrones no deben confundirse con radiación electromagnética, como la que se produce cuando un haz electrónico interactúa con la materia, pierde energía y produce una radiación cuya longitud de onda pertenece al espectro electromagnético.

Existen dos tipos principales de microscopios electrónicos: el microscopio electrónico de transmisión y el microscopio electrónico de barrido.

Microscopía electrónica de transmisión

En esta técnica la preparación teñida es traspasada por un haz de electrones, lo cual proporciona la imagen ultrafina sobre una pantalla ad hoc. El microscopio electrónico de transmisión es capaz de generar un haz de electrones a alta tensión (80kV) y concentrarlo sobre la preparación mediante un complejo sistema de campos electromagnéticos equivalentes a las "lentes" del microscopio de luz. La mayor utilidad de la microscopía electrónica de transmisión es en Oncología. Es particularmente útil en el diagnóstico de neoplasias malignas, ya que permite identificar la estirpe o diferenciación de una neoplasia. Por ejemplo, al demostrar elementos de diferenciación no apreciables a microscopía de luz como desmosomas, propios de células epiteliales, que orientan hacia carcinoma; microvellosidades bien desarrolladas, que sugieren adenocarcinoma; melanosomas en melanoma y gránulos densos rodeados por membrana en carcinoma neuroendocrino. En conjunto con la inmunohistoquímica permite identificar un alto procentaje de las neoplasias malignas (95%). Igualmente, en el diagnóstico diferencial de metástasis tumor maligno indiferenciado en ganglio linfático ( melanoma maligno, carcinoma, linfoma). En el frecuente dilema adenocarcinoma versus mesotelioma maligno pleural; también en el diagnóstico de la granulomatosis de células de Langerhans. Esta técnica juega un papel muy importante en el estudio de las enfermedades del riñón, en particular en glomerulopatías primarias y secundarias. Junto con la inmunofluorescencia directa representan el estudio básico para llegar a un diagnóstico preciso en cada caso. Otras aplicaciones son la identificación de partículas virales intranucleares y citoplasmáticas. También en enfermedades metabólicas para estudiar el tipo de inclusiones o cuerpos de inclusión en las células afectadas (Niemann-Pick, Tay-Sachs, amiloide, etcétera). En enfermedades ampollares de la piel es el único método para diferenciar variedades de epidermólisis bulosa congénita. En ciertas enfermedades respiratorias se ha detectado un trastorno importante del transporte mucociliar. Ultraestructuralmente, se observan cilios con alteraciones en número y disposición del esqueleto ciliar microtubular y ausencia de los brazos internos de dineína y de las espículas radiales del esqueleto microtubular constituyendo el llamado síndrome de cilios inmóviles o disquinesia ciliar. Estas anomalías representan un trastorno de carácter congénito y la microscopía electrónica es el único método que permite hacer un diagnóstico preciso en estos pacientes. En muchos casos la información negativa, o sea la ausencia de algún carácter morfológico específico, puede ser también muy útil . El examen cuidadoso y la evaluación de las características ultraestructurales a la luz del cuadro clínico y la imagen histopatológica al microscopio de luz y los estudios inmunohistoquímicos, permiten un diagnóstico de certeza en la mayoría de los casos.

Microscopía electrónica de barrido

La microscopía electrónica de barrido permite el estudio de superficies celulares. La imagen se obtiene rastreando la superficie de la muestra con un haz electrónico ultrafino. Las señales generadas se recolectan, amplifican y captan en un tubo de rayos catódicos. Se utiliza en forma rutinaria en el estudio de enfermedades del tallo piloso. En estas condiciones hay anomalías estructurales y de superficie de los pelos, que pueden identificarse fácilmente con esta técnica. De esta forma, es posible incluso establecer un pronóstico de reversibilidad de las alteraciones utilizando esta técnica.

Resonancia Magnetica

RESONANCIA MAGNETICA

¿QUÉ ES?

Es una técnica diagnóstica en la que se introduce al paciente en un campo magnético creado por un gran imán y mediante la aplicación de determinados estímulos conseguimos la “resonancia” de los núcleos de sus átomos, recogiendo la energía liberada en forma de señal que tratada adecuadamente se transforma en imagen tomográfica.

Hay distintos tipos de estímulos y por lo tanto podemos obtener distintos tipos de imágenes para diferenciar tejidos normales de aquellos con patología.

La RM nos permite estudiar la anatomía humana en los tres planos del espacio realizando cortes tomográficos según la zona anatómica a estudiar.

 RESONANCIA MAGENTICA CARDIACA

¿PARA QUE SIRVE?

Para la valoración de múltiples padecimientos y alteraciones corporales:

• Del sistema nervioso central, incluyendo cualquier área del cerebro o columna vertebral.

• En padecimientos de ojos, oídos, senos paranasales, boca y garganta.

• Para valorar cualquier alteración en áreas que abarcan cabeza, cara y cuello.

• En diversas enfermedades de difícil diagnóstico que involucren estructuras del tórax o abdomen, incluyendo corazón, pulmones, glándulas mamarias, hígado, bazo, páncreas, riñones, útero, ovarios, próstata, etcétera.

• En la evaluación integral de tumores de cualquier tipo.

• En la valoración de alteraciones en arterias y venas.

• En lesiones óseas o de músculos, ligamentos, tendones, articulaciones de todo tipo y región: Hombro, codo, muñeca, mano, cadera, rodilla, tobillo, pie, mandíbula, etcétera. Es el único procedimiento que permite ver ligamentos.

• En el área del corazón, así como en articulaciones, músculos, ligamentos o tendones, es posible realizar una evaluación en movimiento (estudio dinámico) que permite obtener una expresión gráfica adicional en vídeo.

FUNCIONAMIENTO

Para producir imágenes sin la intervención de radiaciones ionizantes (rayos gama o X), 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 atrae a los protones que están contenidos en los átomos de hidrógeno que conforman los tejidos humanos, los cuales, al ser estimulados por las ondas de frecuencia de radio, salen de su alineamiento normal. 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.

En la pantalla de una computadora aparece la imagen, la cual es fotografiada por una cámara digital, para producir placas con calidad láser que son interpretadas por los médicos especialistas.

¿CAUSA ALGUNA MOLESTIA O DOLOR?

• La Resonancia Magnética no utiliza Rayos X, ni ningún otro tipo de radiaciones, lo que la hace ser un procedimiento inocuo y seguro para todos los pacientes.

• No causa dolor ni molestia alguna.

• El paciente mantiene una comunicación constante con el personal médico a través de un monitor y un micrófono.

• En algunos casos (bebés, niños muy activos, pacientes agitados o graves) puede requerirse algún tipo de sedación durante el examen.

• Algunos equipos de resonancia magnética consisten en un túnel dentro del cual se encuentra el poderoso imán. El único problema que esto llegó a representar es que algunas personas no toleran estar dentro del aparato (debido a claustrofobia), por lo que los nuevos modelos poseen espacios más abiertos, para que el paciente se sienta más relajado.

• El equipo suele hacer una serie de ruidos que son completamente normales. Esto también llegó a inquietar a algunos pacientes, por lo que, para incrementar el confort de la persona, se le proporciona un par de audífonos para que escuche su música favorita. En algunos equipos, incluso, se puede sintonizar el canal de televisión elegido.

• En contadas ocasiones, se inyecta por vía intravenosa al paciente un medio de contraste, el cual es rastreado más fácilmente por el equipo a su paso dentro del cuerpo humano. Estos fármacos no contienen yodo y no poseen alguna contraindicación o peligro para la salud de la persona.

• El procedimiento no es muy largo, el estudio dura de 30 a 45 minutos.

• Al finalizar el estudio, el paciente puede reanudar sus actividades habituales.

¿CÓMO SE FORMA LA IMAGEN?

Lo primero que hace el complejo de computadoras que forma parte de un equipo de resonancia magnética es transformar las ondas de amplitud modulada en información digital.

Son los programas que corren en la computadora del control de mando los que interpretan esta información y la transforman en imágenes de alta definición, y en este punto, el grado de manipulación es sorprendente pues existe la posibilidad de destacar cualquier estructura, vascular o nerviosa, por ejemplo, sobre tejidos circundantes y agregarles el color que nos parezca conveniente para resaltarlas.

También permite hacer reconstrucciones en tercera dimensión, rotarlas y hasta seccionarlas en tantas partes como necesitemos. Esto es muy útil en la planeación de la estrategia de una cirugía

La información obtenida se almacena en cintas magnéticas a partir de las cuales se seleccionan las imágenes (8 ó 10) del área que se está estudiando, se imprimen y se interpretan por el médico especialista para entregar los resultados al médico tratante.

¿QUÉ POTENCIA TIENE EL ELECTROMAGNETISMO?

Además de afectar la carga positiva de los protones, cambiándola a negativa; el electromagnetismo también genera una gran cantidad de calor, por lo cual estos aparatos cuentan con sistemas refrigerantes.

Para que tengas una idea de la cantidad de energía que circula en un sistema de resonancia magnética, piensa que la fuerza electromagnética de estos aparatos se mide en gausses y teslas. El gauss equivale al poder de la gravedad en la Tierra y un tesla, a 10 mil gausses ó 10 mil veces el campo electromagnético terrestre.

El equipo se encuentra dentro de un cuarto forrado de cobre en su interior para evitar la interferencia de cualquier onda de radio frecuencia que pudiera llegar del exterior. A esto se le conoce como Jaula de Faraday.

El magneto, que es el corazón del sistema, está encerrado en un cubo de plástico. No se permiten materiales ferrosos, porque la gran fuerza de atracción podría ocasionar accidentes. Estos magnetos generan un campo magnético estático que polariza o cambia el valor de las cargas de los protones del cuerpo. Estos componentes del átomo, cambian, entonces, su valor de positivo a negativo; cuando el efecto del imán cesa, los protones regresan a la normalidad y desprenden una energía que es captada por antenas, que envían estos datos a las computadoras para que las analicen y organicen en imágenes.

Para que el imán súper conductor no se caliente, pues el proceso sube la temperatura a +269° centígrados, el magneto se forra con hilo súper refrigerado, el cual enfría el sistema a –269° centígrados, para lograr contrarrestar el calor y brindar una temperatura normal al paciente.

La refrigeración se logra introduciendo en tuberías especiales substancias refrigerantes conocidas como criogénicos; éstos pueden ser helio o nitrógeno líquidos.

FUNDAMENTOS FÍSICOS

La resonancia magnética es un fenómeno físico por el cual ciertas partículas como los electrones y los núcleos atómicos con un número impar de protones y/o de neutrones pueden absorber selectivamente energía electromagnética de radiofrecuencia.

Se diferencian dos vertientes de aplicación a la RM:

- Técnicas de imagen.

- Técnicas de análisis espectrométrico .

En IRM pueden aprovecharse las propiedades magnéticas de los electrones de los núcleos, como el M-1 o el Na-23 (fase experimental). Por su abundancia y por su alta señal, el núcleo de H-1 es el que se utiliza rutinariamente en la clínica. Cuando los núcleos bajo un campo magnético entran en resonancia, absorben energía de radiofrecuencia en un proceso llamado de relajación. Durante este proceso de relajación se induce una señal eléctrica a una antena receptora que tratada convenientemente servirá para obtener la imagen tomográfica en IRM (técnicas de imagen) o para realzar el análisis espectrométrico en SRM.

PRINCIPIOS FÍSICOS

La generación de imágenes mediante RM proviene de la recogida de ondas de radiofrecuencia procedentes de la estimularon de la materia a la que se le ha magnetizado previamente mediante la acción de un campo magnético. Los núcleos (con los más abundantes son los de H en el organismo humano) son capaces de aceptar y emitir energía (resuenan) al ser sometidos a la acción de las ondas de RF, que cumplen la ley de Larmor:

FP = Cte. B

Donde:

- FP: Frecuencia de precesión.

- Cte: Constante giromagnética propia de cada núcleo magnetizable.

- B: Intensidad del campo magnético principal.

Los componentes fundamentales de un tomógrafo por RM son:

-Imán: Creador de un campo magnético.

-Antena Emisora: De frecuencia.

-Antena receptora: Donde se recoge la señal.

-Ordenador: Sistema de representación de imagen o de análisis espectrométrico.

Para realizar la imagen tomográfica, el ordenador recogerá la señal que proviene de los distintos elementos de volúmenes (voxeles) en el que se supone dividido el paciente se define por matriz de adquisición y el espesor del corte.

Al colocar a un individuo bajo el campo magnético, en cada uno de los voxeles aparecen, derivando de los núcleos de H, propiedades magnéticas que se definen mediante lo que se define como magnetización de Voxel, esta magnetización es también una magnitud vectorial orientada en la dirección del campo magnético.

El valor de la magnetización del voxel depende de la intensidad de H que se encuentra en el voxel. En estas condiciones si sometemos el voxel a ondas electromagnéticas de (RF) y vamos variando la frecuencia determinada, el vector de magnetización se desvía de su posición inicial de equilibrio.

Diremos que se ha producido el fenómeno de resonancia magnética de los núcleos de hidrógeno, o bien, que los núcleos de H han entrado en resonancia con la emisión de radiofrecuencia.

El vector de magnetización realiza un movimiento de giro sobre la dirección del campo magnético a la frecuencia de la radiación absorbida. A este movimiento del vector M se le denomina movimiento de mutación.

El ángulo de inclinación que forma la magnetización con la posición inicial depende entre otros factores de la duración de la emisión.

La importancia del pulso se contrasta por el valor de ángulo de inclinación que consigue. Se habla de un pulso de 90º, un pulso inversor de 180º o simplemente un pulso de ángulo de inclinación.

Las imágenes de RM se obtiene enviando pulsos de diversos valores, separados a intervalos de tiempo adecuados, lo que constituye las secuencias de pulsos.

Después de enviar un pulso de ángulo de inclinación, los núcleos de h van a liberar el exceso energético que han absorbido de la RF mediante un proceso de relajación energética.

Relajación energética:

Durante esta relajación, la magnetización del voxel va a volver a su posición de equilibrio alineada con B. Esta variación de posición representa una variación magnética que induce sobre una antena receptora una corriente eléctrica que servirá para realizar la imagen.

El campo magnético:

El campo magnético es una magnitud vectorial, en una RM este campo lo crea el imán. Éste se expresa en unidades de inducción magnética, las utilizadas son:

- Tesla (T)

- Gauss
La equivalencia es 1T =10.000 Gauss

Los aparatos de RM se enumeran como de bajo, medio o alto campo magnético, según el valor del campo magnético. 

Bibliografía:

http://www.ciberhabitat.gob.mx/hospital/rm/

http://www.fundacion-barcelo.com.ar/medicina/diagnostico%20por%20imagenes%20medicina/resonancia%20principios%20fisicos.pdf

http://www.ua.es/es/investigacion/sti/servicios/analisis_instrumental/resonancia/resonancia_magnetica_nuclear.html

Tomografía

La TC (Tomografía Computarizada) o TAC (Tomografía Axial Computarizada) es hoy en día, una parte esencial del diagnóstico radiológico. Esta modalidad de imagen médica ha ido perfeccionandose a través de los años a lo largo de distintas generaciones.

Comenzo llamándose tomografía computarizada, pasó a continuación a emplearse el término TAC (Tomografía Axial Computarizada), haciendo la A referencia al término axial; esto proviene de que la adquisición de la imagen se realiza por medio de cortes axiales del objeto, que después permiten reconstruir y visualizar partes del cuerpo en forma de imágenes de cortes axiales, coronales, o en imagen 3D.

Hoy en día esta prueba ha completado o sustituido a la clásica imagen de rayos X en muchas áreas.

La radiografía convencional proporcionó un valioso medio de diagnóstico no invasivo durante muchos años, aunque presenta algunas limitaciones. Así para imágenes del cerebro, las radiografías suelen ser insuficientes en la mayoría de los casos. La tomografía computarizada ofreció, por primera vez, la posibilidad de ver estructuras cerebrales en una iman de calidad con alto contraste.

Principios básicos de la TC (principios físicos)

Cuando un haz colimado de fotones monoenergéticos atraviesa un material homogéneo con coeficiente de atenuación M, la atenuación en la intensidad del haz incidente, y d el espesor del material. En 1927, el matemático J. H. Radon demostró que se puede recostruir la imagen de un material si se conocen los valores de la integral de los coeficientes de atenuación, a lo largo de un número de líneas que atraviesan el material. Años después Godfrey N. Hounsfield (ingeniero Inglés), desarrolló el primer escánes de CT (junto con la firma británica EMI Ltd.) y recibió el premio nobel de medicina en 1979, junto con el físico A. M. Cormacrk (sudafricano) que había llevado a cabo, entre 1957 y 1963, de manera independiente, los primeros experimentos con aplicaciones médicas en ese tipo de tomografía reconstructiva. Se había demostrado que el haz de rayos X que atravesaba un objeto, contenía información de todos los constituyentes del material que había atravesado.

En términos generales, el principio de la tomográfía computarizada consiste en medir la distribución espacial de la intensidad de la radiación X que atraviesa a un objeto, desde diferentes direcciones. Para poder obtener la imagen, es necesario radiar al menos con una barrido de 180º. El tubo de rayos X gira solidariamente con el detector, radiando el objeto desde diferentes direcciones. La información se recoge en el detector en forma de mapa de atenuaciones.

Actualmente, los escáneres barren un ángulo de 360º, esto es necesario además en el caso de la TC espiral. Estos escáneres registran típicamente del orden de 800-1500 proyecciones con 600-1200 puntos por proyeccíón. Una vez adquirida la información en forma de mapa de atenuaciones, hay que resolver un sistema de ecuaciones para conocer los distintos coeficientes de atenuación M (x,y). Dichos coeficientes, se corresponden con los valores de cada punto de la imagen final. Este sistema de atenuaciones es complejo y se resuelve por computadora (de ahí lo de computarizada).

Existen procedimientos diferentes para hacerlo. Una imagen de N fila y N columnas. Tenemos N2 incógnitas. Tendremos que resolver una matriz de N x N valores. Cada elemento de la matriz se corresponde con un pixel de la imagen. Es por tanto necesario resolver un sistema de N2 ecuaciones linealmente independientes.

En el caso más simple de una imagen de 2 x 2 (4 coeficientes), dos mediciones de dos proyecciones de dos puntos cada una, dan lugar a un sistema de 4 ecuaciones y 4 incógnitas que pueden resolverse facilmente. Obteniendo así la solución para las 4 coeficientes que permitirían reconstruir totalmente la imagen.

Forma en que se realiza el examen

Se le pide al paciente que se acueste en una mesa estrecha que se desliza hacia el centro del escáner. Dependiendo del estudio que se vaya a realizar, es posible que sea necesario que el paciente se acueste boca arriba, boca abajo o de lado. Una vez dentro del escáner, el haz de rayos X de la máquina rota alrededor de la persona. (Los escáneres modernos en "espiral" pueden realizar el examen en un movimiento continuo). Pequeños detectores dentro del escáner miden la cantidad de rayos X que pasan a través de la parte del cuerpo objeto de estudio. Una computadora toma esta información y la utiliza para crear varias imágenes individuales, llamadas cortes. Estas imágenes se pueden almacenar, observar en un monitor o imprimirse en una película. Se pueden crear modelos tridimensionales de órganos juntando los cortes individuales. La persona debe permanecer quieta durante el examen, ya que el movimiento puede producir imágenes borrosas. Igualmente, es posible que se le solicite a la persona contener la respiración por períodos de tiempo breves. Generalmente, los exámenes completos toman sólo unos cuantos minutos. Los escáneres multidetectores más nuevos pueden tomar imágenes de todo el cuerpo, de los pies a la cabeza, en menos de 30 segundos.

Preparación para el examen

Ciertos exámenes requieren un colorante especial, llamado medio de contraste, que se introduce en el cuerpo antes de que el examen comience. El medio de contraste puede resaltar áreas específicas dentro del cuerpo, lo cual crea una imagen más clara. El medio de contraste se puede administrar utilizando una vía intravenosa que se coloca en una vena en la mano o en el antebrazo. Igualmente, se puede administrar a través del recto utilizando un enema, o como un líquido que la persona bebe antes de la tomografía. (El momento para beber el medio de contraste depende del tipo de examen que se vaya a realizar). El medio de contraste líquido puede tener un sabor a tiza, aunque algunos vienen con sabores para que sepan un poco mejor. El medio de contraste finalmente sale del cuerpo a través de las heces. Si se utiliza un medio de contraste, es posible que se le solicite a la persona no comer ni beber nada durante 4 a 6 horas antes del examen. Si la persona pesa más de 300 libras (141 kilos), se le debe pedir al médico que hable con el operador del escáner, ya que estos aparatos tienen un límite de peso y si se les pone demasiado peso se puede causar daño a las partes funcionales del equipo.

¿Qué se siente durante el examen?

Los rayos X no producen dolor. Algunas personas pueden sentir incomodidad por el hecho de permanecer acostadas sobre una mesa dura. El medio de contraste administrado a través de una vía intravenosa puede causar una ligera sensación de ardor, un sabor metálico en la boca y un calor súbito en el cuerpo. Estas sensaciones son normales y usualmente desaparecen en unos pocos segundos.

Razones por las que se realiza el examen

La tomografía axial computarizada (TAC) crea rápidamente imágenes detalladas del cuerpo, incluyendo el cerebro, el tórax y el abdomen. El examen se puede utilizar para: Estudiar los vasos sanguíneos, identificar masas y tumores, incluyendo cáncer y guiar a un cirujano hacia el área correcta durante una biopsia.

¿Cuáles son los riesgos?

Las tomografías computarizadas y otros procedimientos de rayos X se controlan y regulan para garantizar el uso mínimo de radiación. Las tomografías computarizadas crean niveles bajos de radiación ionizante, la cual tiene el potencial de ocasionar cáncer y otros defectos. Sin embargo, el riesgo asociado con una sola gammagrafía es mínimo, pero aumenta a medida que se llevan a cabo numerosos estudios adicionales. En algunos casos, se puede aún realizar una TAC si los beneficios superan con creces a los riesgos. Por ejemplo, puede ser más riesgoso no realizar el examen, especialmente si el médico cree que la persona podría tener cáncer. Generalmente, no es recomendable una TAC abdominal para mujeres embarazadas, debido a que puede causarle daño al feto. Las mujeres que están o podrían estar embarazadas deben hablar con el médico para determinar si se puede utilizar una ecografía en su lugar. El medio de contraste intravenoso más comúnmente utilizado contiene yodo. Una persona alérgica al yodo puede experimentar náuseas, estornudos, vómitos, prurito o urticaria. Si a la persona definitivamente se le tiene que administrar este medio de contraste, el médico puede optar por un tratamiento con antihistamínicos (como Benadryl) o esteroides antes del examen. Los riñones ayudan a filtrar el yodo fuera del cuerpo, por lo tanto aquellas persona que padecen nefropatía o diabetes deben recibir mucho líquido después del examen y una vigilancia estricta de la función renal. Si la persona sufre de diabetes o está en tratamiento con diálisis renal debe hablar con el médico acerca de los riesgos antes del examen. El medio de contraste rara vez ocasiona anafilaxia (reacción alérgica potencialmente letal). Sin embargo, si la persona presenta alguna dificultad para respirar durante el examen, debe notificárselo al operador del escáner inmediatamente. Estos aparatos traen un intercomunicador y parlantes, de tal manera que el operador puede escuchar a la persona en todo momento.

CONCLUSIÓN

Concluimos que tanto la medicina como la física, dos ramas totalmente distintas, tienen que estar ligadas intimamente para que juntas, ciencia y sociedad, actuen para el bien de todas las personas en este planeta.

Gracias a la teconología y ciencia de la física, la medicina puede desarrollar diversos métodos para descubrir y prevenir cierto tipo de enfermedades, y que gracias a este tipo de interacción, en un futuro se podrá encontrar la cura de enfermedades que hoy en día son muy importates desde el punto de vista médico: el cáncer, el SIDA o la diabetes.

Gracia a esta investigación nos dimos cuenta de lo importante que es la interacción física-medicina y así informarnos acerca de estos métodos y de esta manera prepararnos para la facultad o simplemente en la vida diaria. Además hemos aprendido a utilizar otro tipo de método informático muy útil como lo es la creacion de un blog, de manera que algún día utilizemos esta herramienta para diversos trabajos escolares.