Fundamentos de Diagnóstico por Imagen: Ecografía, TC, Resonancia Magnética y Radiología Intervencionista

Principios Físicos de la Ecografía y el Ultrasonido

El ultrasonido (US) es una vibración mecánica que se transmite a través de la materia mediante ondas acústicas caracterizadas por variaciones en la presión, densidad, posición de partículas, temperatura y velocidad. La frecuencia define el número de repeticiones de la onda por unidad de tiempo y se mide en hercios (Hz). El rango de audición en el ser humano se sitúa entre 16 y 20.000 Hz; las frecuencias superiores a 20.000 Hz se clasifican como ultrasonidos.

El eco es un fenómeno acústico originado por la reflexión del haz sonoro en interfases tisulares, constituyendo el fundamento de la sonografía o ecografía. La velocidad de propagación depende exclusivamente de la densidad y la elasticidad del medio, siendo independiente de la frecuencia aplicada. En los tejidos corporales blandos, la velocidad promedio es similar a la del agua (aproximadamente 1.540 m/s); en el hueso es unas tres veces mayor, mientras que en el gas es mínima debido a su alta compresibilidad.

La velocidad, la frecuencia y la longitud de onda determinan la resolución del haz ultrasónico. A mayor frecuencia, menor divergencia experimenta el haz. La impedancia acústica representa la resistencia intrínseca a la reflexión del sonido y depende directamente de la densidad del tejido y de la velocidad de propagación. La frecuencia afecta de forma crítica a la resolución axial (capacidad de diferenciar dos puntos adyacentes ubicados en la misma dirección del haz); a mayor frecuencia, mayor resolución axial, pero menor penetración tisular.

Una interfase acústica es el límite o frontera física entre dos medios con diferente reflectividad. El factor primario que determina la cantidad de sonido reflejado en dicha interfase es directamente proporcional a la diferencia de impedancia acústica entre ambos medios. El efecto piezoeléctrico consiste en la conversión bidireccional entre energía mecánica y eléctrica mediante materiales que vibran ante estímulos eléctricos, destacando el cuarzo u otros componentes cerámicos integrados en el transductor.

Modalidades del Efecto Doppler y Detección de Flujos

El efecto Doppler proporciona información fisiológica al analizar el flujo sanguíneo (Q) basándose en la ecuación de desplazamiento de frecuencia: Δf = (2 · f₀ · v · cos θ) / c. Permite cuantificar el flujo, la velocidad eritrocitaria y su dirección. La onda reflejada presenta una frecuencia distinta a la emitida (descubierto por Christian Doppler en 1842). El cambio de frecuencia es máximo cuando el haz discurre paralelo al flujo (ángulo de 0°), requiriéndose mantener un ángulo de insonación entre 40° y 60° para adquirir una señal de calidad diagnóstica.

Variantes Doppler y Limitaciones Técnicas

• Doppler continuo: emplea dos cristales independientes (uno emisor y uno receptor), indicado para vasos de pequeño calibre y altas velocidades.
• Doppler pulsado: utiliza un solo cristal que alterna la emisión y la recepción de pulsos acústicos.
• Aliasing o artefacto de repliegue espectral: limitación característica del Doppler pulsado al medir flujos en vasos profundos. A mayor profundidad, menor frecuencia de repetición de pulsos (PRF) disponible debido al tiempo requerido para el trayecto de ida y vuelta. El límite máximo de cambio de frecuencia detectable sin aliasing es el límite de Nyquist (igual a la mitad de la PRF). Se corrige reduciendo la frecuencia de emisión, desplazando la línea de base, reduciendo el campo de visión (profundidad) o aumentando el ángulo de insonación.
• Espectro Doppler: representa la dispersión de eritrocitos con distintas velocidades y trayectorias en forma de señal audible y gráfica discriminable.
• Doppler dúplex: integra la imagen ecográfica en escala de grises en tiempo real con el análisis del espectro Doppler para determinar el cambio de frecuencia en una localización anatómica exacta.
• Doppler color: transductores electrónicos que aportan un mapa cromático superpuesto a la imagen en tiempo real: por convención, el color azul indica alejamiento respecto al transductor y el rojo aproximación, delimitando variaciones de flujo y turbulencias.
• AngioDoppler (Power Doppler): evalúa el cambio de amplitud registrando la densidad y masa total de hematíes; carece de discriminación de sentido de flujo, pero brinda máxima sensibilidad ante flujos lentos.

Artefactos Ecográficos e Indicaciones Clínicas

Los artefactos son imágenes sin correlato tisular real que inducen a errores de interpretación, aunque en determinados contextos facilitan el diagnóstico al comportarse como signos indirectos:

• Anisotropía: descenso acusado de la ecogenicidad en estructuras fibrilares como tendones y nervios cuando el haz no incide de manera estrictamente perpendicular.
• Reverberación: generación de bandas hiperecogénicas paralelas en colecciones o cavidades con contenido líquido fisiológico tras el rebote repetido del haz entre interfases altamente reflectantes.

Indicaciones de la ecografía: exploración convencional de vísceras digestivas, tracto genitourinario, bazo, abdomen completo, patología circulatoria/vascular, aparato musculoesquelético, pediatría y ginecología. En la modalidad endocavitaria destaca su uso por vía endovaginal, endorrectal, ecoendoscopia digestiva, Doppler avanzado y procedimientos intervencionistas percutáneos.

Tomografía Computarizada (TC) y Resonancia Magnética (RM)

En la Tomografía Computarizada (TC), el estrechamiento del ancho de ventana incrementa la diferenciación visual entre tejidos. Los medios de contraste empleados se clasifican en positivos (compuestos yodados y baritados), neutros (agua y polietilenglicol) y negativos (aire o gases). La TC destaca por su excelente resolución espacial y temporal, siendo el método de elección para la evaluación anatómica detallada de calcificaciones óseas y del parénquima pulmonar.

La Resonancia Magnética (RM) ofrece una insuperable resolución de contraste sin recurrir a radiaciones ionizantes, constituyendo la técnica de elección en médula ósea y partes blandas. Sus bases teóricas fueron formuladas por Felix Bloch y Edward Purcell al demostrar que los núcleos atómicos absorben energía de radiofrecuencia (RF) y la reemiten al relajarse, señal que es captada mediante antenas receptoras especializadas.

Principios de Magnetismo Tisular e Indicaciones de la RM

La onda de radiofrecuencia aplicada debe coincidir con la frecuencia de precesión del protón de hidrógeno (frecuencia de Larmor), la cual es directamente proporcional a la fuerza del campo magnético principal. Tras el pulso de RF de excitación, se produce la relajación de los protones:

• T1: tiempo de relajación que evalúa la recuperación de la magnetización longitudinal.
• T2: tiempo de decaimiento que cuantifica la desaparición de la magnetización transversal.
• Densidad protónica (DP): aporta mayor señal en tejidos ricos en concentración neta de protones de hidrógeno.

Campos de Aplicación Diagnóstica en RM

• Neurorradiología: técnica de referencia ante ictus isquémico o hemorrágico, neoplasias intracraneales, patología vascular, procesos infecciosos, epilepsia refractaria, afecciones autoinmunes, desórdenes metabólicos y patología neurodegenerativa.
• Aparato locomotor: valoración de estructuras intraarticulares, tumores osteomusculares, infecciones, cuadros inflamatorios y malformaciones congénitas.
• Abdomen: detección y caracterización de neoplasias hepatobiliares y viscerales, alteraciones vasculares, anomalías congénitas y procesos metabólicos.
• Tórax y cardiología: evaluación de cardiopatía isquémica, miocardiopatías, cardiopatías congénitas y grandes vasos torácicos.
• Obstetricia y ginecología: malformaciones uterinas, estudio anatómico de la placenta y malformaciones congénitas fetales.

Radiología Intervencionista

La radiología intervencionista agrupa técnicas de diagnóstico y tratamiento percutáneo mínimamente invasivo mediante control por imagen:

• Agujas: formadas por una cánula exterior y un estilete interior; su diámetro externo se calibra mediante la escala internacional Gauge.
• Introductores vasculares: catéteres cortos con válvula hemostática emplazados en el punto de punción para brindar un acceso seguro.
• Catéteres: dispositivos tubulares huecos para el acceso selectivo a vasos, órganos o cavidades; su calibre se expresa habitualmente en unidades French (Fr).
• Guías metálicas: posibilitan la navegación por el árbol vascular hasta ramas distales; se clasifican en guías rígidas (diseñadas para soporte estructural de otros dispositivos) e hidrofílicas (diseñadas para facilitar el franqueo de trayectos vasculares tortuosos).
• Arteriografía diagnóstica: opacificación selectiva de ramas arteriales con contraste para confirmar sospechas de lesiones vasculares estructurales, procesos tumorales, puntos de sangrado o daño traumático.
• Flebografía: estudio luminal del árbol venoso indicado en trombosis venosa, estenosis luminales, malformaciones vasculares y traumatismos.
• Angioplastia transluminal percutánea (ATP): técnica de revascularización mínimamente invasiva destinada a desbloquear estenosis o lesiones obstructivas arteriales. Consiste en introducir un catéter portador de balón sobre una guía metálica y proceder a su inflado mecánico para restaurar el calibre del vaso.
• Embolización: oclusión terapéutica endovascular indicada en roturas vasculares, sangrados traumáticos, aneurismas, fístulas arteriovenosas, malformaciones vasculares o vascularización tumoral anómala. Materiales empleados: tapones vasculares (plugs), espirales metálicas (coils), esponjas de gelatina reabsorbible (Espongostan), microesferas de embolización, agentes líquidos polimerizantes y sustancias esclerosantes.
• TIPS (Derivación Portosistémica Intrahepática Transyugular): creación de una comunicación protésica artificial entre la vena porta y la vena suprahepática para el tratamiento de las complicaciones derivadas de la hipertensión portal; se aborda por vía percutánea transyugular interna a través de las venas cavas superior e inferior.
• Filtros de vena cava inferior (FVCI): dispositivos percutáneos orientados a impedir la migración de trombos de miembros inferiores hacia el territorio arterial pulmonar, indicados cuando existe contraindicación o fallo de la anticoagulación sistémica.

Radiaciones Ionizantes y Niveles de Exposición

El uso médico de las radiaciones ionizantes contempla modalidades fundamentadas en rayos X (radiación electromagnética producida artificialmente: radiografía simple, mamografía, fluoroscopia, tomografía computarizada y angiografía por rayos X) y estudios de Medicina Nuclear (MN), los cuales administran radioisótopos con emisión de radiación gamma (γ).

Estratificación según el nivel de dosis absorbida:

• Dosis muy baja (↓↓↓): radiografía simple de tórax, radiografías de extremidades y mamografía convencional.
• Dosis baja a moderada (↓): radiografías de abdomen, estudios radiológicos de columna vertebral y estudios contrastados digestivos simples.
• Dosis alta (↑): tomografía computarizada (TC) multidetector, procedimientos prolongados de fluoroscopia e intervencionismo vascular, y exploraciones gammagráficas en Medicina Nuclear.