A Opção Livre de Radiação: Aplicações de Ultrassom na Medicina Moderna

O ultrassom é uma tecnologia de imagem ainda mais antiga do que a imagem tradicional de raios-X. No entanto, foi adaptado para uso no campo médico muito mais tarde. O seu primeiro uso registado é na obstetrícia na década de 1950. Desde então, o uso do ultrassom expandiu-se para cobrir outras áreas da medicina, e a tecnologia de imagem médica por ultrassom fez vários avanços ao longo dos anos. Este artigo discute o progresso do ultrassom ao longo do tempo e como está a ser usado nos cuidados de saúde hoje.

Como funciona o dispositivo de imagem por ultrassom?

Como o nome sugere, funciona empregando ondas sonoras. Os dispositivos de imagem por ultrassom geram ondas sonoras de alta frequência, geralmente entre 1 a 5 MHz. Estas ondas sonoras são transmitidas para o corpo usando uma sonda portátil. As ondas sonoras viajam ininterruptamente dentro do corpo até atingirem a interface entre dois tecidos (por exemplo, entre músculo e osso ou entre fluido e tecido mole). Dependendo do tipo de tecido presente, as ondas sonoras podem ser refletidas de volta ou continuar a viajar mais longe. As ondas que são refletidas de volta (chamadas ecos) são retransmitidas para o dispositivo de imagem por ultrassom. Com base no tempo de retorno de cada eco e na velocidade do som no tecido, o dispositivo de imagem médica por ultrassom calcula a distância entre a sonda e cada estrutura. A distância e a intensidade de todos os ecos são transformadas numa imagem bidimensional que aparece no ecrã de imagem de ultrassom.

Como se compara o ultrassom com outras modalidades de imagem médica?

A maior vantagem do ultrassom é que, ao contrário da maioria das outras técnicas de imagem, não utiliza radiação ionizante. É, portanto, seguro para populações de pacientes que são suscetíveis aos efeitos da exposição à radiação, como mulheres grávidas e crianças. Captura tecidos moles muito melhor do que raios-X e tomografias computorizadas (TC), e é ideal para visualizar órgãos internos. Durante a mesma sessão, múltiplos planos de imagem podem ser obtidos sem alterar a posição do paciente; basta mover a sonda portátil. Além do facto de não usar radiação, outra vantagem fundamental do uso do ultrassom em configurações médicas é o baixo custo. É muito menos dispendioso do que tomografias computorizadas (TC) e ressonâncias magnéticas (RM).

Por outro lado, o ultrassom tradicional não pode fornecer a precisão detalhada de imagem que está disponível com técnicas avançadas, como a tomografia computorizada. Não consegue visualizar adequadamente ossos e tecidos duros. A sessão de imagem por ultrassom demora mais do que outras modalidades de imagem. Enquanto uma tomografia computorizada pode ser obtida em 30 segundos, um ultrassom demoraria entre 15 a 30 minutos.

Como é utilizado o ultrassom na imagiologia médica?

Um sistema de imagem médica por ultrassom pode ser usado para visualizar a estrutura de qualquer um dos órgãos internos do corpo em tempo real. Ao aplicar o efeito Doppler (que é uma mudança na frequência do som à medida que o objeto se move em direção ou afastando-se da fonte), o fluxo de sangue através dos vasos também pode ser rastreado. Algumas aplicações da imagem médica por ultrassom estão listadas abaixo:

• Obstetrícia/Ginecologia: O ultrassom pode ser usado para avaliar o sistema reprodutor feminino, bem como o feto em desenvolvimento no útero. Isto é muito útil na deteção de possíveis anomalias fetais antes do nascimento.

• Ecografia abdominal e pélvica: Órgãos sólidos, como o fígado e o pâncreas no abdómen ou a bexiga e o útero na pélvis, podem ser visualizados. É difícil observar o intestino porque o gás abdominal frequentemente obstrui as ondas sonoras.

• Neurosonografia: Ajuda a visualizar o cérebro e a detetar anomalias no fluxo sanguíneo para o cérebro.

• Ultrassom vascular: É utilizado para avaliar a quantidade e a taxa de fluxo sanguíneo nos vasos e para detetar a presença de constrições ou estenose.

• Ecocardiografia: Este ultrassom é especificamente para o coração e os seus principais vasos sanguíneos, incluindo a aorta e a artéria pulmonar.

• Aplicações terapêuticas: Ao usar ultrassom para obter imagens de órgãos em tempo real, podem ser realizadas intervenções guiadas. Por exemplo, a aspiração por agulha fina guiada por ultrassom envolve o uso de ultrassom para guiar a agulha até um abcesso profundo ou quisto para aspirar o seu conteúdo. O ultrassom Doppler também pode ser usado para detetar veias antes da venopunção ou para detetar vasos sanguíneos antes de levantar um retalho cirúrgico para reconstrução.

Quais são os avanços recentes na imagem médica por ultrassom?

Os fabricantes de equipamentos de imagem por ultrassom sempre se esforçaram para superar as limitações do ultrassom tradicional. Isso levou a várias inovações. Houve uma melhoria no próprio sistema de imagem por ultrassom, incluindo melhor hardware e sistemas de transdutores. Os fabricantes de sistemas de diagnóstico por imagem de ultrassom trabalharam arduamente para alcançar melhorias na aquisição, armazenamento e interpretação de imagens de ultrassom. Alguns dos avanços notáveis na imagem por ultrassom que levaram a progressos significativos nos cuidados de saúde são discutidos abaixo:

• Digitalização: Tal como as radiografias, a aquisição de ultrassom entrou na era digital. Em comparação com o ultrassom analógico convencional, o sistema de diagnóstico por imagem de ultrassom digital é mais fiável e tende a produzir melhores imagens. Isto ocorre porque o ultrassom digital possui melhores recursos, que incluem o seguinte:

• Produção de feixe digital: Os fabricantes de sistemas de diagnóstico por imagem de ultrassom introduziram dispositivos nos quais o feixe de ondas sonoras pode ser controlado por meios digitais. Controlar o feixe de imagem pode melhorar a resolução espacial e reduzir artefactos. Isto melhora o contraste da imagem.

• Melhoria da relação sinal-ruído e aquisição de sinal: Estes permitem uma melhor transmissão e receção da onda sonora. Isto leva a uma melhor exibição da imagem.

• Melhor armazenamento e arquivo: As imagens digitais são armazenadas automaticamente no sistema de imagem por ultrassom. O arquivo de imagens também é facilitado porque pode ser feito eletronicamente. Isto significa que há uma probabilidade reduzida de perder os registos dos pacientes.

• Portabilidade: A capacidade de colocar grandes quantidades de informação em pequenos microchips permitiu que os outrora volumosos dispositivos de ultrassom diminuíssem de tamanho. Isto permite que o fabricante de equipamento de imagem por ultrassom forneça uma vantagem importante aos profissionais de saúde — a portabilidade. Os novos dispositivos de ultrassom são portáteis e podem ser transportados pelo médico facilmente para diferentes salas de exame e para o bloco operatório. Os dispositivos portáteis contêm frequentemente um sistema de imagem por ultrassom multifuncional, que pode ser usado para qualquer finalidade. Por exemplo, rastreio de acumulação de fluidos no abdómen, análise do fluxo sanguíneo e deteção de batimentos cardíacos fetais podem ser feitos com o mesmo dispositivo.

• Ultrassons 3D e 4D: A principal limitação do ultrassom tradicional é a sua natureza bidimensional. O médico precisa de entender as relações estruturais e espaciais entre várias estruturas anatómicas e deve tentar 'montar' as imagens na sua mente para uma orientação adequada. Hoje em dia, no entanto, imagens de ultrassom 3D podem ser obtidas através da reconstrução de uma série de imagens bidimensionais. A principal vantagem desta técnica é que pode auxiliar em medições volumétricas. Por exemplo, com a ecocardiografia 3D, a quantificação do volume auricular e ventricular pode ser feita. A visualização tridimensional da anatomia também pode ajudar a diagnosticar condições como doenças valvulares cardíacas.
  
  O ultrassom 4D também foi desenvolvido como parte do sistema de imagem médica por ultrassom. Na imagem 4D, o médico pode visualizar as imagens reconstruídas da mesma forma que nas imagens de ultrassom 3D, mas também pode avaliar a função em tempo real. Por exemplo, usando ultrassom 4D em obstetrícia, é possível visualizar o feto a abrir os olhos ou a chuchar no dedo.

• Métodos para avaliar as propriedades físicas dos tecidos: Convencionalmente, o ultrassom e outras técnicas de diagnóstico por imagem para tecidos permitem a inspeção e não a palpação. Assim, embora possamos 'ver' o tecido ou órgão em estudo, não podemos 'senti-lo'. No entanto, os avanços nos métodos de imagem médica por ultrassom tornaram isso possível:

• Elastografia: Certas doenças podem causar uma alteração na elasticidade do tecido. O grau de elasticidade ou rigidez dos tecidos pode ser medido através do módulo de elasticidade (módulo de Young). Isto é feito aplicando compressão nos tecidos através do transdutor e medindo o grau de distorção do tecido sob esta força compressiva. Isto pode ser aplicado para várias condições. Por exemplo, pode ser usado para detetar fibrose do fígado, analisar a causa de gânglios linfáticos aumentados e identificar nódulos tiroideus. Também pode ser usado para rastrear malignidade tecidual.

• Vibroacustografia: Esta técnica envolve o uso de dois feixes de ultrassom para focar na região de interesse. Ambos os feixes têm frequências diferentes e tendem a interferir um com o outro. Isto faz com que o objeto de interesse vibre a uma baixa frequência. A vibração é capturada por um microfone e convertida numa imagem. Isto é útil para detetar massas mais duras dentro de tecidos moles, como massas calcificadas. Por exemplo, cálculos salivares ou microcalcificações mamárias podem ser detetados usando esta técnica.

• Ultrassom com contraste: Agentes de contraste têm sido aplicados com sucesso em outras técnicas de imagem, como tomografias computorizadas e ressonância magnética. Os agentes de contraste são tipicamente corantes radioativos que são injetados nos vasos sanguíneos para ajudar a monitorizar o padrão de fluxo sanguíneo através deles. Agentes de contraste para ultrassom foram introduzidos muito recentemente. Estes não são corantes radioativos, mas microbolhas de gases de alto peso molecular encapsuladas dentro de uma concha elástica. Num ultrassom normal, os vasos sanguíneos não podem ser distinguidos facilmente do tecido normal circundante. No entanto, quando as microbolhas são introduzidas na circulação, as bolhas de gás oscilam em resposta às ondas sonoras. Portanto, o eco recebido dos vasos sanguíneos pode ser distinguido do tecido circundante. Hoje, microbolhas tão pequenas quanto 10 µm de diâmetro estão disponíveis. Devido ao seu tamanho microscópico, podem até atravessar leitos capilares, o que permite aos médicos ter uma visão detalhada da rede vascular. Esta técnica é particularmente útil em ecocardiografia e pode ser usada para avaliar a função ventricular esquerda e o fluxo sanguíneo através dos grandes vasos.

• Ultrassom endoluminal: O desenvolvimento de transdutores de ultrassom mais pequenos permitiu a sua inclusão em dispositivos endoscópicos. Portanto, é possível obter imagens de melhor qualidade de órgãos internos com endoscópios. O ultrassom endoluminal tem sido usado para biópsias guiadas de lesões localizadas em áreas como a árvore traqueobrônquica, trato urogenital ou trato biliar. Também tem sido usado na região intravascular para guiar procedimentos como a angioplastia.

O que reserva o futuro? “Ultrassom num chip”

A sonda transdutora tradicional (que utiliza cristais piezoelétricos) pode estar prestes a desaparecer. Pesquisadores e empreendedores encontraram uma maneira de incorporar inteligência artificial num microchip, que forma a nova sonda transdutora. Esta sonda elegante e portátil pode simplesmente ser ligada ao smartphone do utilizador e as imagens podem ser visualizadas no dispositivo. O “ultrassom num chip” reduz os custos de hardware e também pode ser usado para monitorizar pacientes em casa.

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Com o sistema de diagnóstico por imagem de ultrassom digital moderno de hoje, os médicos também exigem software de visualização de imagens de alta qualidade para que as imagens de ultrassom possam ser visualizadas com alta resolução e clareza. Com o advento do padrão DICOM, todas as imagens digitais de ultrassom adquiridas são armazenadas no formato DICOM. Assim, o software deve ser capaz de ler e editar imagens neste formato. Um software ideal também permitiria aos médicos obter informações das imagens através de várias técnicas, como renderização de volume e reconstrução. O software permitiria a fusão de imagens. Isto significa que a imagem de ultrassom pode ser sobreposta a outra modalidade de imagem, como a tomografia computorizada. Isto permite que os especialistas médicos obtenham orientação anatómica, bem como avaliação funcional ao mesmo tempo.

Também é essencial que o software de visualização de imagens seja combinado com um sistema de armazenamento igualmente eficiente. Isto ocorre porque as imagens digitais de ultrassom precisam de amplo espaço de armazenamento, e precisa de um servidor que permita acomodar vários ficheiros de imagem de pacientes. Tal sistema de armazenamento permite-lhe recuperar esses ficheiros do arquivo quando necessário.

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