A opção sem radiação: aplicações do 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 na área médica muito mais tarde. Seu primeiro uso registrado foi em obstetrícia na década de 1950. Desde então, o uso do ultrassom se expandiu 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 ele está sendo usado na área da saúde hoje.

Como o aparelho de imagem de ultrassom funciona?

Como o nome sugere, ele funciona empregando ondas sonoras. Os aparelhos de imagem por ultrassom geram ondas sonoras de alta frequência, geralmente entre 1 e 5 MHz. Essas 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. As ondas que são refletidas de volta (chamadas ecos) são retransmitidas de volta para o dispositivo de imagem de ultrassom. Com base no tempo de retorno de cada eco e na velocidade do som no tecido, o dispositivo de imagem médica de ultrassom calcula a distância entre a sonda e cada estrutura. A distância e a intensidade de todos os ecos são transformadas em uma imagem bidimensional que aparece na tela de imagem de ultrassom.

Como o ultrassom se compara a outras modalidades de imagens médicas?

A maior vantagem do ultrassom é que, diferentemente da maioria das outras técnicas de imagem, ele não usa radiação ionizante. É, portanto, seguro para populações de pacientes suscetíveis aos efeitos da exposição à radiação, como mulheres grávidas e crianças. Ele captura tecidos moles muito melhor do que raios-X e tomografias computadorizadas, e é ideal para visualizar órgãos internos. Durante a mesma sessão, vários planos de imagem podem ser obtidos sem alterar a posição do paciente; basta mover a sonda portátil. Além do fato de não usar radiação, outra vantagem importante do uso do ultrassom em instalações médicas é o baixo custo. É muito mais barato do que tomografias computadorizadas e ressonância magnética.

Por outro lado, o ultrassom tradicional não pode fornecer a precisão detalhada da imagem que está disponível com técnicas avançadas, como a tomografia computadorizada. Ele não consegue visualizar adequadamente os ossos e tecidos duros. A sessão de ultrassom leva mais tempo do que outras modalidades de imagem. Embora uma tomografia computadorizada possa ser obtida em 30 segundos, um ultrassom levaria de 15 a 30 minutos.

Como o ultrassom é usado em imagens médicas?

Um sistema de imagem de ultrassom médico 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 alteração na frequência do som à medida que o objeto se move em direção/para longe da fonte), o fluxo de sangue através dos vasos também pode ser rastreado. Algumas aplicações de imagens médicas de 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. Isso é muito útil na detecção de possíveis anomalias fetais antes do nascimento.

• Ultrassonografia abdominal e pélvica: Órgãos sólidos, como fígado e pâncreas no abdômen ou bexiga e útero na pelve, podem ser visualizados. É difícil olhar para o intestino porque o gás abdominal geralmente obstrui as ondas sonoras.

• Neurossonografia: ajuda a visualizar o cérebro e detectar anomalias no fluxo sanguíneo para o cérebro.

• Ultrassonografia vascular: é usada para avaliar a quantidade e a taxa de fluxo sanguíneo nos vasos e para detectar a presença de constrições ou estenoses.

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

• Aplicações terapêuticas: Usando o ultrassom para obter /imagens de órgãos em tempo real, intervenções guiadas podem ser realizadas. Por exemplo, a aspiração com agulha fina guiada por ultrassom envolve o uso de ultrassom para guiar a agulha para um abscesso ou cisto profundo, a fim de aspirar seu conteúdo. O ultrassom Doppler também pode ser usado para detectar veias antes da punção venosa ou para detectar 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 de ultrassom sempre se esforçaram para superar as limitações do ultrassom tradicional. Isso levou a várias inovações. Houve uma melhoria no próprio sistema de imagem de ultrassom, incluindo melhores sistemas de hardware e transdutores. Os fabricantes de sistemas de diagnóstico por imagem por ultrassom trabalharam duro para obter melhorias na aquisição, armazenamento e interpretação de ultra-som/imagens. Alguns dos avanços notáveis na imagem de ultrassom que levaram a avanços significativos na área da saúde são discutidos abaixo:

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

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

• Melhor relação sinal-ruído e aquisição de sinal: permitem uma melhor transmissão e recepção da onda sonora. Isso leva a uma melhor exibição da imagem.

• Melhor armazenamento e arquivamento: As imagens/digitais são armazenadas automaticamente no sistema de imagens de ultrassom. O arquivamento/imagens também é facilitado porque pode ser feito eletronicamente. Isso significa que há uma probabilidade reduzida de extraviar os registros dos pacientes.

• Portabilidade: A capacidade de empacotar grandes quantidades de informações em pequenos microchips permitiu que os dispositivos de ultrassom outrora volumosos diminuíssem de tamanho. Isso permite que o fabricante do equipamento de ultrassom forneça uma vantagem importante aos profissionais de saúde - a portabilidade. Os novos aparelhos de ultrassom são portáteis e podem ser transportados pelo médico facilmente para diferentes salas de exame e para a sala de cirurgia. Os dispositivos portáteis geralmente contêm um sistema de imagem de ultrassom multiuso, que pode ser usado para qualquer finalidade. Por exemplo, o rastreamento da coleta de líquido no abdômen, a análise do fluxo sanguíneo e a detecção de batimentos cardíacos fetais podem ser feitos com o mesmo dispositivo.

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

• Métodos para avaliar as propriedades físicas dos tecidos: Convencionalmente, a ultrassonografia e outras técnicas de diagnóstico por imagem para tecidos permitem a inspeção e não a palpação. Então, embora possamos 'ver' o tecido ou órgão em estudo, não podemos 'sentir' isso. 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). Isso é feito aplicando compressão nos tecidos através do transdutor e medindo o grau de distorção do tecido sob essa força compressiva. Isso pode ser aplicado para várias condições. Por exemplo, ele pode ser usado para detectar fibrose do fígado, analisar a causa dos gânglios linfáticos aumentados e identificar nódulos tireoidianos. Também pode ser usado para rastrear malignidade tecidual.

• Vibro-acústica: Essa 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 no outro. Isso faz com que o objeto de interesse vibre em baixa frequência. A vibração é capturada por um microfone e convertida em uma imagem. Isso é útil para detectar massas mais duras dentro de tecidos moles, como massas calcificadas. Por exemplo, cálculos salivares ou microcalcificações mamárias podem ser detectados usando essa técnica.

• Ultrassom de contraste: Os agentes de contraste foram aplicados com sucesso em outras técnicas de imagem, como tomografias computadorizadas e imagens de ressonância magnética. Os agentes de contraste são tipicamente corantes radioativos que são injetados nos vasos sanguíneos para ajudar a monitorar o padrão de fluxo sanguíneo através deles. Agentes de contraste para ultrassom foram introduzidos recentemente. Estes não são corantes radioativos, mas microbolhas de gases de alto peso molecular encapsulados dentro de uma casca elástica. Em um 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 diferenciado do tecido circundante. Hoje, microbolhas de até 10 µm de diâmetro estão disponíveis. Devido ao seu tamanho microscópico, eles podem até atravessar os leitos capilares, o que permite que os médicos tenham uma visão detalhada da rede vascular. Essa técnica é particularmente útil na ecocardiografia e pode ser usada para avaliar a função ventricular esquerda e o fluxo sanguíneo através dos grandes vasos.

• Ultrassonografia endoluminal: O desenvolvimento de transdutores de ultrassom menores permitiu sua inclusão em dispositivos endoscópicos. Portanto, é possível obter imagens de órgãos internos de melhor qualidade com endoscópios. A ultrassonografia endoluminal tem sido usada para biópsias guiadas de lesões localizadas em áreas como a árvore traqueobrônquica, trato urogenital ou vias biliares. Também tem sido usado na região intravascular para orientar procedimentos como angioplastia.

O que o futuro reserva? “Ultrassom em um chip”

A sonda transdutora tradicional (que faz uso de cristais piezoelétricos) pode estar saindo. Pesquisadores e empreendedores descobriram uma maneira de incorporar inteligência artificial em um microchip, que forma a nova sonda transdutora. Esta elegante sonda portátil pode ser simplesmente conectada ao smartphone do usuário e as imagens podem ser visualizadas no dispositivo. O “ultrassom em um chip” reduz os custos de hardware e também pode ser usado para monitorar pacientes em casa.

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Com o moderno sistema de imagem de diagnóstico por ultrassom digital de hoje, os médicos também precisam de um software de visualização de imagens de alta qualidade para que o ultrassom/imagens possam ser visualizados com alta resolução e clareza. Com o advento do padrão DICOM, todos os ultrassom/imagens digitais adquiridos são armazenados no formato DICOM. Portanto, o software deve ser capaz de ler e editar /images nesse formato. Um software ideal também permitiria aos médicos obter informações do /images por meio de várias técnicas, como renderização e reconstrução de volume. O software permitiria a fusão de imagens. Isso significa que a imagem do ultrassom pode ser sobreposta a outra modalidade de imagem, como a tomografia computadorizada. Isso permite que especialistas médicos obtenham orientação anatômica e avaliação funcional ao mesmo tempo.

Também é essencial que o software de visualização de imagens seja combinado com um sistema de armazenamento igualmente eficiente. Isso ocorre porque os ultrassons digitais/imagens precisam de um amplo espaço de armazenamento e você precisaria de um servidor que permitisse acomodar vários arquivos de imagem de pacientes. Esse sistema de armazenamento pode permitir que você recupere esses arquivos do arquivamento quando necessário.

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