Ecografía normal del árbol urinario y genitales externos

DR. FERNANDEZ GATICA RAMÓN

Ecografía normal del árbol urinario y genitales externos

Fernandez Gatica, Ramón

Ecografía normal del árbol urinario y genitales externos / Ramón Fernandez Gatica. - 1a ed. - Ciudad Autónoma de Buenos Aires : Autores de Argentina, 2021.

Libro digital, EPUB

Archivo Digital: online

ISBN 978-987-87-1681-7

1. Medicina. I. Título.

CDD 616.075

EDITORIAL AUTORES DE ARGENTINA

www.autoresdeargentina.com info@autoresdeargentina.com

Queda hecho el depósito que establece la LEY 11.723

Impreso en Argentina – Printed in Argentina

DEDICACIÓN

A mis padres: Kito (93) y Pilar (83).

A mi esposa Liliana, que supo entender y comprender el tiempo robado durante 8 años.

A mi hijo Pablo.

A mi hijo Facundo que está haciendo la especialidad en diagnóstico por imágenes.

AGRADECIMIENTO

A los Dres Antonelli y Ruiz, quienes fueron mis profesores de diagnóstico por imágenes.

A la gente, que durante tantos años han creído y siguen creyendo en mí, donde se han constituido en actores principales para darle vida a este libro.

PRÓLOGO

Han pasado 38 años, casi toda una vida y en la recta final de la carrera de médico; tomé la decisión de escribir un libro sobre una parte de mi profesión: la ecografía, pero en este caso volcado al árbol urinario, apoyándome en la especialidad de origen: urología.

Quería escribir un libro diferente, donde además de la experiencia profesional (origen de la autoría), reflejara una vivencia, expresada en una plataforma semejante a presentación de casos clínicos, para lo cual fue necesario darles a las imágenes “un relato”, permitiendo hacer una descripción acabada de una imagen ecográfica de inicio, de acuerdo a la patología en estudio, mostrar los cambios que presentaba dejada a la evolución natural o modificada por el tratamiento médico – quirúrgico, cotejarla con otros métodos diagnósticos ya que por mi especialidad era parte del relato, pero también podía ver y analizar cuál era el final del mismo, entendiendo que las comparaciones son variables, dependiendo del sitio en el mundo donde se desarrollen.

El resultado final de este trabajo de 8 años, con un cúmulo de madrugadas e incontables horas revisando archivos fue una obra de un gran volumen que obligó a dividir la misma en dos partes:

- Ecografía normal del árbol urinario y genitales externos (origen de este libro).

- Ecografía patológica del árbol urinario y genitales externos (próxima edición).

CAPÍTULO I
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL ULTRASONIDO (US)
Introducción

Si bien es cierto que la parte física del US, resulta un tema bien árido para los profesionales que desarrollan o están en el camino de introducirse en las prácticas ecográficas, es necesario comprender e interpretar adecuadamente un estudio de ultrasonido (US), siendo para esto necesario contar con algunos conocimientos básicos acerca de los principios físicos involucrados en la generación de imágenes por este método diagnóstico.

El US es una técnica de imagen basada en la emisión y la recepción de ondas sonoras, cuya frecuencia está por encima de la capacidad del oído humano para percibirlas.

Definiciones
Sonido

Es la sensación percibida por el oído, de una vibración producida en un medio elástico que se propaga en forma de ondas. Fig: 1.

El US se define, entonces, como una serie de ondas mecánicas, generalmente longitudinales, originadas por la vibración de un cuerpo elástico (cristal piezoeléctrico) y propagadas por un medio material (tejidos corporales), cuya frecuencia supera a la del sonido audible, máxima para el humano: 20. 000 Hz. Los ultrasonidos que emiten las sondas ecográficas oscilante entre los 2 y 10 millones de Hz.

Algunos de los parámetros que se utilizan a menudo en US son: frecuencia, velocidad de propagación, interacción del US con los tejidos, ángulo de incidencia–atenuación y frecuencia de repetición de pulsos. A continuación se describen brevemente cada una de estas variables.

Fig: 1
Fig: 1, onda sonora con representación gráfica de sus características.
Frecuencia

La frecuencia de una onda de US consiste en el número de ciclos o de cambios de presión que ocurren en un segundo. La frecuencia, la cuantificamos en ciclos por segundo o hercios y está determinada por la fuente emisora del sonido y por el medio a través del cual está viajando.

El US es un sonido cuya frecuencia se ubica por arriba de 20 KHz (Figura 2). Las frecuencias que se utilizan en medicina para fines de diagnóstico clínico están comprendidas más frecuentemente en el rango de 2–30 MHz. Las frecuencias altas (30 MHz) se usan para estructuras superficiales; por ejemplo, para valorar la piel, ojos y estructuras vasculares por vía de cateterización; para fines experimentales se manejan frecuencias superiores a 50–200 MHz.

Fig: 2
Fig: 2, espectro de vibraciones acústicas, la gama de frecuencias audibles por el oído humano ocupa un porcentaje muy bajo. A su vez, las vibraciones ultrasónicas forman parte de este espectro.
Velocidad de propagación

Es la velocidad en la que el sonido viaja a través de un tejido y se considera en promedio de 1. 540 m/s para los tejidos blandos.

La velocidad de propagación del sonido varía dependiendo del tipo y características del material por el que atraviese. Los factores que determinan la velocidad del sonido a través de una sustancia son la densidad y la compresibilidad, estos dos términos se refieren a la cantidad y distancia de las moléculas respectivamente: la velocidad es inversamente proporcional a la compresibilidad, es decir, las moléculas en los tejidos más compresibles están muy separadas, por lo que trasmiten el sonido más lentamente, por lo tanto los materiales con mayor densidad y menor compresibilidad transmitirán el sonido a una mayor velocidad. Esta velocidad varía en cada tejido; por ejemplo, en la grasa, las ondas sonoras se mueven lentamente, mientras que en el aire, la velocidad de propagación es tan lenta que las estructuras que lo contienen no pueden ser evaluadas por ultrasonido.

Interacción con los tejidos

Cuando la energía acústica interactúa con los tejidos corporales, las moléculas tisulares son estimuladas y la energía se transmite de una molécula a otra adyacente.

La energía acústica se mueve a través de los tejidos mediante ondas longitudinales y las moléculas del medio de transmisión oscilan en la misma dirección.

Estas ondas sonoras corresponden básicamente a la rarefacción y compresión periódica del medio en el cual se desplazan. Figura 3.

La distancia de una compresión a la siguiente (distancia entre picos de la onda sinusal) constituye la longitud de onda (Landa), la cual se obtiene al dividir la velocidad de propagación entre la frecuencia. El número de veces que se comprime una molécula es la frecuencia (f) y se expresa en ciclos por segundo o hercios.

Cuando una onda de US atraviesa un tejido suceden una serie de hechos; entre ellos, la reflexión o rebote de los haces ultrasónicos hacia el transductor, que es llamado «eco». Una reflexión ocurre en el límite o interface entre dos materiales y provee la evidencia de que un material es diferente a otro. Esta propiedad es conocida como impedancia acústica y es el producto de la densidad y velocidad de propagación.

Fig: 3
Fig: 3, compresión y rarefacción. La energía acústica se mueve mediante ondas longitudinales a través de los tejidos; las moléculas del medio de trasmisión oscilan en la misma dirección que la onda sonora. Estas ondas sonoras corresponden a la rarefacción y compresión periódica del medio en el cual se desplazan. La distancia de una compresión a la siguiente (distancia entre picos de la onda sinusal) constituye la longitud de onda (Landa)

El contacto de dos materiales con diferentes impedancias acústicas da lugar a una interface entre ellos. Figura 4.

Fig: 4
Fig: 4, al entrar en contacto con dos tejidos de diferente impedancia acústica, una parte de la onda acústica emitida por el transductor se refleja como eco y la otra parte se trasmite por el tejido.

La impedancia (Z) es igual al producto de la densidad (D) de un medio por la velocidad (V) del sonido en dicho medio: Z = VD.

Cuando dos materiales tienen la misma impedancia acústica, este límite no produce un eco. Si la diferencia en la impedancia acústica es pequeña, se producirá un eco débil. Por otro lado, si la diferencia es amplia, se producirá un eco fuerte y si es muy grande, se reflejará todo el haz de ultrasonido. En los tejidos blandos la amplitud de un eco producido en la interface entre dos tejidos representa un pequeño porcentaje de las amplitudes incidentes. Cuando se emplea la escala de grises, las reflexiones más intensas o ecos reflejados se observan en tono blanco (hiperecoicos) y las más débiles en diversos tonos de gris (hipoecoicos) y cuando no hay reflexiones en negro (anecoico).

Angulo de Incidencia

La intensidad con la que un haz de ultrasonido se refleja dependerá también del ángulo de incidencia (de manera similar a como lo hace la luz en un espejo). La reflexión es máxima cuando la onda sonora incide de forma perpendicular a la interface entre dos tejidos. Si el haz ultrasónico se aleja sólo unos cuantos grados de la perpendicular, el sonido reflejado no regresará al centro de la fuente emisora y será tan sólo detectado parcialmente, o bien, no será detectado por la fuente receptora (transductor). Figura 5–a, b.

Fig: 5–a Fig: 5–b
Fig: 5–a, se esquematiza la forma que inciden y se reflejan los ecos en un tejido a un ángulo de 90°, por lo tanto cuando se incide un tejido con dicho ángulo (perpendicular), se obtiene la mejor imagen en 2D. Fig: 5–b, se muestra un ángulo de incidencia diferente a 90° produciendo que no todos los ecos se reflejen al transductor lo que resulta además en una mala imagen ecográfica.
Atenuación

Mientras las ondas ultrasónicas se propagan a través de las diferentes interfaces tisulares, la energía ultrasónica pierde potencia y su intensidad disminuye progresivamente a medida que incide estructuras más profundas (circunstancia conocida como atenuación y puede ser secundaria a la absorción o dispersión).

La absorción involucra la transformación de la energía mecánica en calor; mientras que la dispersión consiste en la desviación de la dirección de propagación de la energía. Los líquidos son considerados como no atenuadores; el hueso es un importante atenuador mediante absorción y dispersión de la energía, mientras que el aire absorbe de forma potente y dispersa la energía en todas las direcciones.

Frecuencia de repetición de pulsos

La energía eléctrica que llega al transductor estimula los cristales piezoeléctricos contenidos en su interior; éstos emiten pulsos de ultrasonidos; de tal forma que el transductor no emite ultrasonidos de forma continua sino que genera grupos o ciclos de ultrasonidos a manera de pulsos. Lo que el transductor hace es alternar dos fases: emisión de ultrasonidos–recepción de ecos–emisión de ultrasonidos–recepción de ecos, y así sucesivamente. La frecuencia con la que el generador produce pulsos eléctricos en un segundo se llama frecuencia de repetición de pulsos y es mejor conocida por sus siglas en inglés: PRF (número de veces que los cristales del transductor son estimulados por segundo). La PRF, por lo tanto, determina el intervalo de tiempo entre las dos fases: emisión y recepción de los ultrasonidos. Este intervalo de tiempo debe ser el adecuado para que de manera coordinada un pulso de ultrasonido alcance un punto determinado en profundidad y vuelva en forma de eco al transductor antes de que se emita el siguiente pulso. La PRF depende entonces de la profundidad de la imagen y suele variar entre 1, 000 y 10, 000 KHz.

Cada uno de los pulsos recibidos y digitalizados pasan a la memoria gráfica, se ordenan, se procesan y son presentados en forma de puntos brillantes en el monitor; en éste se emiten secuencias de al menos 20 barridos tomográficos por segundo para ser visualizados en tiempo real.

Resolución

Es la capacidad de distinguir las diferentes partículas que reflejan el ultrasonido. Los diferentes tejidos localizados cerca proporcionan reflexiones individuales.

La resolución se refiere a la nitidez y al detalle de la imagen. En ecografía, la resolución depende de dos características inherentes a la agudeza visual: el detalle y el contraste. La resolución lineal determina qué tan lejanos se ven dos cuerpos reflejados y debe ser tal que se puedan discriminar como puntos separados.

La resolución de contraste determina la diferencia de amplitud que deben tener dos ecos antes de ser asignados a diferentes niveles de gris.

Escala de grises

Las estructuras corporales están formadas por distintos tejidos, lo que da lugar a múltiples interfaces que originan, en imagen digital, la escala de grises.

El elemento orgánico que mejor transmite los ultrasonidos es el agua, por lo que ésta produce una imagen ultrasonográfica anecoica: negra. En general, los tejidos muy celulares son hipoecoicos dado su alto contenido de agua, mientras que los tejidos fibrosos son hiperecoicos, debido al mayor número de interfaces presentes en ellos (ver capítulo de definición de las imágenes).

Transductores

Un transductor es un dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada en otra diferente a la salida. En el caso de los transductores de ultrasonido, la energía ultrasónica se genera en el transductor que contiene a los cristales piezoeléctricos. Éstos poseen la capacidad de transformar la energía eléctrica en sonido y viceversa, de tal manera que el transductor o sonda actúa como emisor y receptor de ultrasonidos. Fig: 6.

Fig: 6
Fig: 6, 1: cable. 2: cable aislante. 3: bloque de soporte. 4: electrodo activo. 5: cristales piezoeléctricos. 6: electrodo tierra. Al transmitirse el impulso eléctrico a los cristales, éstos vibran de manera proporcional a la potencia de la electricidad dentro del transductor creando ondas similares al sonido dentro de una campana.

La circonita de plomo con titanio es una cerámica usada frecuentemente como cristal piezoeléctrico y constituye el alma del transductor; recientemente se desarrollaron polímeros piezoeléctricos como polivinilideno (PVDF) y trifluoroetileno (TrFE) que han demostrado ser útiles para la producción de frecuencias altas (> 100 MHz). Existen varios tipos de transductores que difieren tan sólo en la manera en que están dispuestos sus componentes.

Los transductores sectoriales tienen una pequeña ventana cuadrada; que permite ubicarla entre las costillas, con un ángulo de escaneo ancho distal y esa propiedad le permite ser utilizada en cardiología; los convexos tienen un amplio campo a distancia, con un tamaño de ventana adecuado y los lineales se caracterizan por tener un amplio plano de contacto, ideal para pequeñas estructuras. Fig: 7–a, b, c, d.

Fig: 7–a Fig: 7–b
Fig: 7–a, transductor convexo; tiene gran penetración pero menos definición Fig: 7–b, transductor lineal: tiene mayor definición y poca penetración

Fig: 7–c Fig: 7–d
Fig: 7–c, transductor endocavitario, Fig: 7–d, transductor volumétrico (el cual permite realizar estudios en 3–4D).

Los transductores más frecuentemente empleados en ecografía urológica son:

— Transductor convexo: para el estudio de: suprarrenales riñones, uréteres vejiga y próstata por vía suprapúbica.

— Transductor lineal: fundamental en la valoración testicular, se componen de un número variable de cristales piezoeléctricos (usualmente de 64 a 256) que se disponen de forma rectangular, se sitúan uno frente al otro y funcionan en grupos, de modo que al ser estimulados eléctricamente producen o emiten simultáneamente un haz ultrasónico. Los transductores de mayor frecuencia (lineales), generan imágenes más nítidas, pero penetran menos.

— Transductor endocavitario: se lo utiliza para el estudio de la próstata y vejiga; ya sea por vía transrectal o transvaginal.

— Transductor volumétrico, con aplicación variada en la vía urinaria, (con estos transductores se puede realizar estudios en 3–4D). A diferencia de la importancia que tienen en obstetricia, en la parte urológica no es tal.

Los transductores sectoriales como los cardiológicos suelen ser utilizados para realizar el ecodoppler renal.

Creación de la imagen

Las imágenes ecográficas están formadas por una matriz de elementos fotográficos. Las imágenes en escala de grises están generadas por la visualización de los ecos, regresando al transductor como elementos fotográficos (pixeles). Su brillo dependerá de la intensidad del eco que es captado por el transductor en su viaje de retorno.

El transductor se coloca sobre la superficie corporal del paciente a través de una capa de gel para eliminar el aire entre las superficies (transductor–piel). Un circuito transmisor aplica un pulso eléctrico de pequeño voltaje a los electrodos del cristal piezoeléctrico, éste empieza a vibrar y transmite un haz ultrasónico de corta duración, el cual se propaga dentro del paciente, donde es parcialmente reflejado y transmitido por los tejidos o interfaces tisulares que encuentra a su paso. La energía reflejada regresa al transductor y produce vibraciones en el cristal, las cuales son transformadas en corriente eléctrica por el cristal y después son amplificadas y procesadas para transformarse en imágenes. Fig: 8.

Fig: 8
Fig: 8, un haz ultrasónico se propaga de un medio a otro, un porcentaje variable es reflejado a manera de «eco» y llega al transductor (receptor), en donde se transforma en una pequeña onda de voltaje que mediante un complejo proceso electrónico se transforma en una imagen en la pantalla.

El circuito receptor puede determinar la amplitud de la onda sonora de retorno y el tiempo de transmisión total, ya que rastrea tanto cuando se transmite como cuando retorna. Conociendo el tiempo del recorrido se puede calcular la profundidad del tejido refractante usando la constante de 1, 540 metros/segundo como velocidad del sonido. La amplitud de la onda sonora de retorno determina la gama o tonalidad de gris que deberá asignarse. Los ecos muy débiles dan una sombra cercana al negro dentro de la escala de grises, mientras que los ecos potentes dan una sombra cercana al blanco.

Modalidades de la ecografía

Existen tres modos básicos de presentar las imágenes ecográficas. El modo A o de amplitud, que es el que se empleó inicialmente para distinguir entre estructuras quísticas y sólidas y se utilizó para representar gráficamente una señal. Hoy en día es excepcionalmente empleado, salvo para comprobar los parámetros técnicos viendo la amplitud a distintas profundidades.

El modo M se emplea para las estructuras en movimiento como el corazón; se realiza una representación gráfica de la señal, la amplitud es el eje vertical, y el tiempo y la profundidad son el eje horizontal.

El modo B es la representación pictórica de la suma de los ecos en diferentes direcciones (axial, lateral), favoreciendo que el equipo reconozca la posición espacial y la dirección del haz. Fig: 9.