La ciencia y las aplicaciones de las imágenes médicas

Los órganos internos y los huesos de nuestro cuerpo están cubiertos por barreras de piel y otros tejidos y, por lo tanto, no son visibles a simple vista. El término «imágenes médicas» se utiliza para referirse a técnicas que nos permiten ver el interior del cuerpo. Este artículo le ayudará a comprender qué son las imágenes médicas y cómo desempeñan un papel importante en el manejo de pacientes hoy en día.

¿Qué son las imágenes médicas de diagnóstico?

El diagnóstico es el proceso de identificación de una enfermedad o enfermedad específica basándose en un examen minucioso del paciente. Desafortunadamente, la mayoría de las enfermedades y afecciones afectan áreas del cuerpo que normalmente no son visibles a simple vista. Las imágenes médicas de diagnóstico pueden ayudar en el diagnóstico al permitirnos visualizar cualquier anomalía que pueda existir dentro del cuerpo. Por ejemplo, en un paciente que ha sufrido un trauma, las imágenes médicas pueden indicarnos si algún hueso está roto o dislocado.

¿Cómo funcionan las imágenes médicas?

Las imágenes médicas de diagnóstico se basan en el uso de ondas «invisibles», como la radiación electromagnética, los campos magnéticos o las ondas sonoras. Aprender sobre estos diferentes tipos de ondas nos ayuda a entender de qué se trata la ciencia de imágenes médicas. Las ondas normalmente se originan en una fuente colocada en un lado del cuerpo, viajan a través del cuerpo (y a través de la región de interés) y chocan con un detector que se coloca en el otro lado del cuerpo. Las ondas son absorbidas en diversos grados por los diferentes tejidos del cuerpo. De esta manera, el detector desarrolla una imagen que se compone de «sombras» de varios tejidos del cuerpo. Las formas anteriores de imágenes médicas, como las radiografías, utilizaban una placa fotodetectora, que requería el procesamiento de la película antes de la visualización. Hoy en día, las imágenes médicas avanzadas permiten que las imágenes se capturen directamente a través de una cámara de detección y que las imágenes se puedan ver digitalmente en un monitor.

¿Para qué se utilizan las imágenes médicas?

Aunque una gran parte de las imágenes médicas se realizan principalmente por razones de diagnóstico, también tienen otras aplicaciones. A continuación se describen algunas de las aplicaciones más comunes de las imágenes médicas:

• Diagnóstico puntual: como su nombre indica, esta es la aplicación más común de diagnóstico por imágenes médicas. Una imagen nos puede decir, de un vistazo, qué es exactamente lo que le pasa al paciente. Las radiografías simples y los TC ayudan a detectar fracturas, quistes, tumores y anomalías del hueso.

• Monitorización de la progresión de la enfermedad: las imágenes médicas de diagnóstico a menudo se utilizan para determinar el estadio y la progresión En un paciente con cáncer, se puede usar una TC o una IRM con contraste para determinar el estadio exacto de la enfermedad, mientras que las TEP pueden detectar cualquier metástasis. Se ha descubierto que la SPECT, un tipo de gammagrafía ósea, es útil para controlar la progresión de la enfermedad de Parkinson

• Planificación del tratamiento: las imágenes médicas también ayudan en la planificación del tratamiento, ya que permiten a los cirujanos determinar el tamaño de una lesión y, por lo tanto, la extensión de la cirugía de antemano. Los cirujanos pueden realizar cirugías virtuales mediante tecnología de imágenes médicas, ya sea directamente en el software o después de importar y crear modelos estereolitográficos.

• Evaluación de la eficacia del tratamiento: las tomografías por emisión de positrones se utilizan a menudo en pacientes con cáncer que reciben tratamiento para comprobar si el régimen de tratamiento ha sido eficaz para disminuir el tamaño del tumor. Los cirujanos también utilizan imágenes médicas durante un procedimiento quirúrgico para comprobar si los huesos se han alineado correctamente o si los implantes se han colocado en su posición correcta. Se pueden realizar imágenes para evaluar la eficacia a largo plazo de los procedimientos de tratamiento. Por ejemplo, el análisis volumétrico del contenido orbitario a menudo se realiza seis meses después del procedimiento para comprobar si la reducción orbitaria y la fijación después de un traumatismo se realizaron con precisión.

• Cálculos relacionados con la edad: La edad a menudo puede determinarse evaluando el crecimiento de las estructuras internas del cuerpo. Por ejemplo, la edad fetal y la edad gestacional materna a menudo se determinan mediante una ecografía. Ciertas radiografías, como las radiografías de mano-muñeca y dentales, se utilizan ampliamente para calcular la edad de un paciente si se desconoce o es necesaria para fines legales.

Imágenes médicas: diversas tecnologías y aplicaciones

Existen varios tipos de imágenes médicas de diagnóstico, según la naturaleza física de las ondas empleadas y el método de captura de imágenes. No existe una tecnología de imagen única que sea superior al resto, ya que cada una tiene sus propias ventajas y desventajas. Con base en estas limitaciones, los radiólogos de hoy en día han encontrado un «nicho» específico que mejor se adapta a cada modalidad de diagnóstico por imágenes:

Ecografía

Como su nombre lo indica, la ecografía utiliza ondas sonoras para adquirir imágenes médicas. Dado que no implica radiación electromagnética, es probablemente la forma más segura de diagnóstico por imágenes médicas. Las ondas sonoras viajan desde la sonda de ultrasonido a través de un gel conductor hasta el cuerpo. Luego, las ondas golpean varias estructuras anatómicas dentro del cuerpo y rebotan. Se capturan y se transforman en imágenes que se pueden ver en un monitor. Una forma especializada de ultrasonido, llamada Doppler, nos permite visualizar el movimiento de la sangre dentro de los vasos sanguíneos.

Radiografías

Las radiografías son la forma más temprana de diagnóstico por imágenes médicas. Por lo general, se utilizan para visualizar los huesos y han sido reemplazados en gran medida por sistemas de imágenes médicas más avanzados. Sin embargo, la radiografía tradicional sigue siendo útil en ciertas situaciones clínicas:

• Mamografía: es una radiografía de la mama. Se utiliza como herramienta de detección en las mujeres para detectar el cáncer de mama.

• Fluoroscopia: esta técnica utiliza radiografías en combinación con un agente de contraste que se inyecta o se traga. La trayectoria del agente de contraste se sigue mediante radiografías para determinar obstrucciones, úlceras y otros procesos patológicos.

Tomografía computarizada

En esta técnica, el paciente se encuentra dentro de una cámara de TC, que contiene tanto el detector como la fuente. La fuente y el detector se encuentran uno frente al otro y se desplazan en un arco alrededor del paciente, obteniendo imágenes en serie. Las imágenes se toman en cortes de unos pocos milímetros cada uno y en tres ejes diferentes, lo que produce secciones coronal, axial y sagital. Estas secciones se pueden reconstruir para formar una imagen tridimensional. Las imágenes de TC poseen un detalle mucho mayor en comparación con las radiografías tradicionales. Sin embargo, la tomografía computarizada administra una dosis de radiación sustancialmente más alta al cuerpo.

Imágenes por resonancia magnética

Esta tecnología de diagnóstico por imágenes médicas utiliza ondas de radio dentro de un campo magnético. El cuerpo humano está compuesto en gran medida de agua. Cuando se colocan en el escáner de IRM, los iones de hidrógeno dentro de las moléculas de agua se alinean según el campo. Cuando se aplican ondas de radiofrecuencia, esta alineación cambia y después los iones vuelven a su posición original. Estos cambios en la alineación se registran y procesan para crear una imagen. La IRM es útil para visualizar las estructuras de los tejidos blandos, como músculos, tendones y espacios articulares. Si bien no hay riesgo de radiación, la IRM puede ser peligrosa para las personas que tienen implantes metálicos debido al uso de un campo magnético fuerte. Esto incluye a los pacientes que tienen articulaciones artificiales, marcapasos u otros tipos de implantes.

Imágenes de medicina nuclear

Esta técnica implica el uso de moléculas radiactivas que se denominan «trazadores». Los marcadores se tragan o se inyectan en el torrente sanguíneo. Una vez dentro del cuerpo, los trazadores son absorbidos por tejidos específicos. Los rayos gamma emitidos por estos trazadores se capturan en una cámara gamma y se convierten en imágenes digitalizadas. Los trazadores se pueden elegir en función de la región de interés. Por ejemplo, la obtención de imágenes de la glándula tiroides requiere yodo radiactivo, ya que este compuesto es absorbido preferentemente por las células tiroideas. La gammagrafía ósea para detectar enfermedades infecciosas utiliza tecnecio, galio o indio. Las áreas que ocupan el material emitirán más radiación y aparecerán como «puntos calientes» en las imágenes adquiridas.

Un tipo especial de imágenes nucleares es la tomografía por emisión de positrones (TEP). Puede utilizar una forma radiactiva de glucosa. La glucosa es absorbida preferentemente por las células que tienen una alta tasa de metabolismo, tales como las células cancerosas. Por lo tanto, esta técnica avanzada de diagnóstico por imágenes puede ayudar a identificar metástasis a distancia en pacientes con cáncer.

¿Qué nos espera para el futuro de las imágenes médicas?

A medida que las imágenes médicas continúan evolucionando, los investigadores están encontrando formas de mejorar el diagnóstico y la planificación del tratamiento. Una de las áreas más interesantes que se están investigando actualmente es la aplicación de la inteligencia artificial (IA) a las imágenes médicas. La inteligencia artificial es la capacidad del software o las máquinas para replicar el pensamiento cognitivo exhibido por los humanos. Por lo tanto, pueden ayudar en las tareas de resolución de problemas. La IA en las imágenes médicas puede abrir nuevas fronteras tanto en el diagnóstico de enfermedades como en la planificación y el seguimiento de la eficacia del tratamiento. A continuación se presentan algunas aplicaciones de la IA en imágenes médicas:

• Identificación de cortes de interés: una sola tomografía computarizada o resonancia magnética de un paciente puede generar literalmente cientos de imágenes, ya que cada corte tiene solo unos pocos milímetros de longitud. Para el radiólogo, revisar cada corte individual para detectar anomalías puede ser un proceso que lleva mucho tiempo. La IA se puede usar para tamizar todos los cortes y recoger solo aquellos cortes que sean de interés para el radiólogo.

• Detección de anomalías más finas: Es posible que las diferencias muy pequeñas en el color o el contraste no sean visibles a simple vista. Sin embargo, estas diferencias pueden indicar la aparición temprana de la enfermedad invasiva. La IA se puede utilizar para detectar diferencias mínimas, lo que contribuye a la precisión del diagnóstico que no se puede lograr por medios manuales.

• Recuperación de registros antiguos: la IA puede revisar las bases de datos para recuperar imágenes antiguas de los registros médicos de los pacientes. Estas imágenes se pueden usar para compararlas con cualquier imagen tomada actualmente. Esto se puede utilizar para evaluar la progresión de la enfermedad o evaluar la eficacia del tratamiento.

• Detección a gran escala: una aplicación novedosa de la IA en imágenes médicas es la detección médica a gran escala. Se desarrolló una aplicación reciente basada en inteligencia artificial para analizar imágenes médicas en múltiples bases de datos de hospitales. La IA fue entrenada para detectar la obstrucción de vasos grandes, una señal temprana de accidente cerebrovascular. Si esto funciona, la aplicación puede alertar al paciente y al especialista en ictus de forma prioritaria. Reducirá el tiempo de tratamiento, lo que puede mejorar significativamente los resultados de los pacientes.

• Preparación de informes de diagnóstico: la IA podría traducir las anomalías en el color y el contraste en hallazgos diagnósticos reales. Esto podría hacerse mediante la alimentación de información basada en registros de casos anteriores. Con la información de diagnóstico, la IA también se puede utilizar para generar informes de imágenes.

DICOM y PACS: el núcleo de la comunicación de imágenes médicas

Después de todo, las imágenes médicas son solo imágenes. Cuanto mejor sea la calidad de una imagen, más información puede proporcionar. Teniendo esto en cuenta, la Asociación Nacional de Fabricantes de Electricidad (NEMA) publicó un formato estándar de alta calidad para ver y almacenar imágenes médicas. DICOM, que significa Digital Imaging and Communications in Medicine, tiene aceptación mundial. Los programas de ordenador normales no pueden acceder a él. Se necesitan aplicaciones de software especiales, denominadas visores DICOM, para ver y editar imágenes médicas modernas.

Dado que las imágenes basadas en DICOM son de alta calidad y las imágenes múltiples de un solo escaneo de un paciente requieren mucho espacio de almacenamiento, se deben hacer arreglos especiales para almacenar y recuperar imágenes en formato DICOM. El sistema de base de datos y servidor que almacena imágenes DICOM se conoce como PACS (Picture Archiving and Communication System). En general, cada hospital tiene su propio servidor PACS interno y las imágenes adquiridas de los pacientes solo en ese hospital se almacenan allí. La desventaja de esto es que los pacientes que cambian de hospital por diversos motivos pueden no tener acceso a imágenes anteriores.

La introducción del PACS basado en la nube ha facilitado mucho la visualización y el acceso a los archivos DICOM. La tecnología en la nube permite que los archivos DICOM se almacenen y procesen a través de Internet. Se puede acceder a estos archivos desde cualquier lugar, con cualquier dispositivo que tenga los permisos y el software necesarios. Simplifica el acceso a los registros médicos de un paciente desde diferentes ubicaciones geográficas.

PostDICOM: Cómo aprovechar al máximo las imágenes médicas avanzadas

PostDICOM es una aplicación de software emocionante y de vanguardia que cumple con las últimas demandas de tecnología de imágenes médicas. Es un visor DICOM inteligente que no solo le ayuda a ver imágenes médicas, sino que también ofrece herramientas avanzadas para que pueda extraer la máxima información de cada imagen. Estas herramientas incluyen imágenes reconstruidas tridimensionales y multiplanares, proyecciones de intensidad máxima y mínima y fusión de imágenes de dos o más modalidades de imágenes. PostDICOM es la única aplicación DICOM que permite la visualización de imágenes en la nube. Es compatible con todos los sistemas operativos, incluidos Windows, iOS, Linux y Android.

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