Imágenes por ultrasonido de alta frecuencia de la aorta abdominal

El ultrasonido es una tecnología de imagen no invasiva comúnmente utilizada en imágenes clínicas y diagnósticos.

El ultrasonido emite ondas sonoras y mide su reflexión para generar imágenes en vivo de estructuras anatómicas y órganos. Tiene ventajas sobre otras modalidades de diagnóstico por imágenes, como la tomografía computarizada, la resonancia magnética y las exploraciones NIRF, ya que es relativamente económica, portátil y versátil y no requiere agentes de contraste. Sin embargo, tiene limitaciones en resolución y profundidad de penetración.

Este video ilustrará los principios clave detrás de la tecnología de ultrasonido, demostrará la utilidad de un sistema de ultrasonido de alta frecuencia para obtener imágenes de vasos sanguíneos en roedores y proporcionará ejemplos de aplicaciones de imágenes de ultrasonido.

Las imágenes de ultrasonido se producen emitiendo un haz de ondas acústicas desde el transductor y registrando los ecos creados a medida que las ondas se reflejan en el límite entre tejidos diferentes en el cuerpo. Las ondas también pueden ser refractadas, absorbidas o incluso dispersadas por objetos más pequeños como las células sanguíneas.

La cantidad de ondas reflejadas es proporcional a la diferencia de impedancia acústica entre tejidos. La impedancia acústica, Z, depende de la densidad del tejido y de la velocidad de la onda sonora. Si la diferencia es alta, como con el hueso, entonces las ondas sonoras se reflejan completamente. Si la diferencia es menor, como en el caso de un órgano, las ondas sonoras sólo se reflejan parcialmente.

La intensidad de las ondas reflejadas recibidas en el transductor, junto con la distancia desde el transductor hasta el límite del tejido, se utiliza para crear una imagen anatómica. Estas distancias se determinan utilizando la velocidad media de propagación del sonido a través del tejido corporal, que es de aproximadamente 1540 metros por segundo, y el tiempo que tarda la onda en propagarse al tejido y viceversa.

El ultrasonido se puede utilizar para recopilar diferentes tipos de imágenes mediante la utilización de modos especiales que se adaptan a aplicaciones únicas. El modo más común es el brillo o modo B, que muestra la impedancia acústica de un corte bidimensional de tejido. Alternativamente, las imágenes de movimiento o en modo M proporcionan una visión del movimiento rápido en el tejido, como ocurre con la función cardíaca. Por último, el modo Doppler se utiliza para evaluar el flujo sanguíneo.

Ahora que hemos hablado de cómo funciona la ecografía, echemos un vistazo a cómo capturar imágenes utilizando los diferentes modos de imagen de ecografía con un animal pequeño.

Primero, encienda el sistema de ultrasonido usando el interruptor en la parte posterior. Luego, encienda el monitor y la computadora usando el interruptor en el lado izquierdo del sistema. A continuación, conecte el transductor al puerto activo dedicado del sistema. A continuación, pase el cable del transductor a través de los soportes de plástico situados encima del soporte de la sonda.

Observe la línea elevada en un lado del transductor. Utilícelo como punto de referencia cuando se refiera a la imagen que se muestra en el monitor. Encima de la barra de escala de grises de la imagen hay un pequeño círculo que representa el sujeto de la imagen y una línea vertical que representa la línea en relieve del transductor. Para empezar, el transductor debe fijarse en la pinza y colocarse a 90 grados del animal.

Asegúrese de que la unidad de monitoreo fisiológico esté enchufada y presione los botones de frecuencia cardíaca y temperatura para encender estos monitores. A continuación, encienda el calentador de gel y asegúrese de que su luz indicadora esté encendida.

Para la anestesia animal, primero verifique el nivel de isoflurano en el vaporizador y rellene si el nivel está por debajo de la línea vacía. A continuación, encienda el tanque de oxígeno y ajuste el flujo de aire en el medidor de flujo a aproximadamente un litro por minuto.

Ahora, conecte la etapa del animal y conecte el cable VGA para recoger las señales de ECG y respiración. Asegure el cono de la nariz del animal en su lugar y verifique que el tubo de isoflurano negro y el tubo de gas residual azul estén conectados correctamente al cono de la nariz. El animal ahora puede ser anestesiado y preparado para la toma de imágenes. Gire el dial del vaporizador al dos o tres por ciento una vez que el animal esté en una cámara de anestesia segura.

Una vez que el animal parezca profundamente anestesiado, muévalo al cono de la nariz en el escenario, asegurándose de cambiar el flujo de isoflurano. Realice un pellizco en los dedos del pie para confirmar que el animal no se despierta inmediatamente, luego aplique ungüento oftálmico en los ojos. A continuación, asegure las patas a los electrodos de la platina con adhesivo y retire el vello abdominal con una crema depilatoria. Aplique lubricante a la sonda rectal e insértelo en el recto del animal para medir la temperatura corporal. A continuación, se cubre el abdomen con un gel de transducción ultrasónico calentado.

Para comenzar, abra el software y seleccione "Nuevo estudio". Una vez en una nueva serie, seleccione un usuario en el menú y asigne un nombre adecuado a su serie. Una vez que se haya creado su serie, seleccione el modo B, que significa modo de brillo, en el teclado. Todas las teclas de modalidad de imagen se encuentran en la fila inferior del teclado negro.

Ahora está listo para comenzar a tomar imágenes. Haga rodar el transductor por el abdomen del animal. Mire la pantalla para controlar la frecuencia respiratoria. Se observará una caída en la velocidad si el transductor está aplicando demasiada presión sobre el animal. Gire suavemente las perillas de los ejes X e Y en la platina para ajustar la ubicación del transductor. Hágalo hasta que se encuentre una imagen clara de la aorta abdominal. Una vez que las imágenes deseadas estén en la pantalla, espere a que la barra blanca en la parte inferior de la imagen se llene antes de presionar el botón de etiqueta de imagen para guardar la imagen. La modalidad se guardará automáticamente con la etiqueta de la imagen y no es necesario incluirla en el nombre guardado.

Para capturar imágenes en modo M o en modo de movimiento, seleccione el modo M con el teclado. Ajuste la marcha SV para estrechar o ensanchar las barras amarillas y el cursor para alinear las barras sobre una sección de la aorta abdominal. Una vez colocado correctamente, vuelva a pulsar el modo M. La ubicación de las barras se puede ajustar mientras está en modo M. Al igual que con el modo B, espere a que la barra blanca en la parte inferior de la imagen se llene antes de presionar el botón de etiqueta de imagen.

Para realizar imágenes de visualización de kilohercios EKV o ECG, primero seleccione el modo B en el teclado, coloque el transductor sobre una sección de la aorta abdominal y asegúrese de que haya una señal de ECG limpia. A continuación, pulse EKV, elija el tipo de adquisición, la densidad de línea y la velocidad de fotogramas deseados e inicie el escaneo. Después de la adquisición, se mostrarán los datos de la imagen.

Para usar Doppler color, primero seleccione el modo B, verifique que el transductor esté sobre la aorta abdominal y seleccione Color. Presione Actualizar, mueva la bola de seguimiento para ajustar el tamaño de la caja al área que se va a escanear y presione Actualizar nuevamente para bloquear el tamaño. A continuación, use el cursor para mover el cuadro. Gire la perilla de velocidad hacia arriba para aumentar el umbral de velocidad y disminuir la señal de fondo.

Para cuantificar la velocidad del flujo sanguíneo, se utiliza el modo Doppler de onda pulsada. Inicie en modo Doppler color y luego presione PW. Aparecerán dos líneas amarillas en ángulo en la pantalla. Ajuste el ángulo del haz y gire la perilla de ángulo PW para que la línea punteada más corta quede paralela a la pared anterior y posterior del vaso. La línea amarilla punteada se volverá azul si el ángulo se gira demasiado. Una vez que haya alineación, presione PW y luego ajuste los controles de juego de línea de base, velocidad y Doppler para centrar e iluminar las formas de onda. Puede ver las imágenes adquiridas previamente en cualquier momento durante la obtención de imágenes pulsando gestión de estudios y seleccionando las imágenes deseadas.

Después de adquirir todas las imágenes necesarias para una serie, seleccione Cerrar serie en la pantalla de gestión del estudio. Para transferir datos para su posterior análisis en un ordenador diferente, vaya a la pantalla de gestión de estudios y haga clic en las casillas de verificación de los estudios o series individuales. Haga clic en Copiar a, seleccione la ubicación del archivo deseada y presione OK. Finalmente, gire el dial del vaporizador a cero, retire al animal del escenario y permita que se recupere de la anestesia.

Después de cada procedimiento, limpie la configuración de la ecografía y limpie la etapa del animal y la sonda rectal. Nunca rocíe el desinfectante directamente sobre el escenario. El transductor debe limpiarse con etanol al 70% en una toalla de papel antes de volver a colocarlo en el soporte. Recuerde apagar el tanque de oxígeno y dejar que el flujo de aire se reduzca a cero en el medidor de flujo.

Una vez que se hayan completado todas las imágenes y la exportación, haga clic en el botón de encendido en la pantalla de administración del estudio y espere a que el monitor y la computadora se apaguen. Después de que el monitor esté completamente apagado, cambie el botón de encendido y apagado en la parte posterior del sistema a "apagado". Debería escuchar que los ventiladores se detienen una vez que se haya apagado correctamente.

Una vez finalizada la sesión de imágenes y apagado el sistema, se pueden analizar los resultados.

Con este procedimiento se realizaron imágenes anatómicas y funcionales de la aorta abdominal. Algunos datos, como los escaneos en modo B, se analizan fácilmente durante o inmediatamente después de la recopilación de datos, mientras que los escaneos en otros modos se analizan mejor después de que los datos se copian para su análisis con el software.

Las exploraciones bidimensionales en modo B pueden proporcionar mediciones del diámetro aórtico o del área de la sección transversal. El diámetro se puede medir con la herramienta de medición de longitud sobre distancia y el área con la herramienta de medición de área. El modo M se puede utilizar para determinar la deformación cíclica circunferencial en el recipiente. Al observar una exploración en modo M de la aorta, el usuario puede ver dónde se corresponden las líneas brillantes con la pared del vaso anterior y posterior. La pared anterior exhibe más movimiento que la pared posterior.

La deformación cíclica circunferencial se determina a partir de los valores del diámetro aórtico interno durante la sístole máxima, DS, y la diástole final, DD. La sístole máxima ocurre cuando la aorta se extiende a su tamaño más grande, y la diástole final cuando está en su tamaño más pequeño. Por lo tanto, la deformación cíclica circunferencial se calcula utilizando esta fórmula.

El Doppler color se puede utilizar para determinar la dirección y la velocidad del flujo sanguíneo. Las imágenes Doppler en color proporcionan al usuario una evaluación cualitativa de la dinámica sanguínea. La escala de color rojo y azul indica la dirección y la magnitud de la velocidad del flujo sanguíneo detectado. El rojo indica el flujo hacia el transductor y el azul el flujo se aleja. El color más oscuro representa el flujo de baja velocidad y el color más claro el flujo de mayor velocidad.

Ahora que se han revisado los principios generales y el procedimiento para las imágenes de ultrasonido, echemos un vistazo a algunas aplicaciones en las que se utiliza esta modalidad de imagen.

La placenta humana es muy inaccesible para la investigación mientras aún está en el útero. La ecografía de alta frecuencia se puede utilizar para visualizar la vena umbilical y la arteria uterina. Esto se realiza para medir el diámetro del vaso y la velocidad máxima del flujo sanguíneo en ambos lados de la placenta. Esto se combina con los datos de las muestras de sangre recogidas de los lados materno y fetal de la placenta para calcular las concentraciones arteriovenosas de nutrientes y sustancias liberadas a la circulación. Este estudio proporciona información sobre la función de la placenta humana.

La ecografía craneal es una herramienta fiable para los recién nacidos con anomalías congénitas o lesiones cerebrales. El método no es invasivo y se puede realizar a pie de cama en las unidades de cuidados intensivos neonatales. Las imágenes de ultrasonido se recogen tanto en el plano coronal como en el sagital para ayudar en la visualización del cerebro neonatal. Estas imágenes pueden ayudar a visualizar cualquier lesión presente en el cerebro. El modo Doppler color se utiliza generalmente para la visualización de los vasos intracerebrales. Se toman imágenes de los senos paranasales transversos y se pueden detectar los coágulos.

Acabas de ver la Introducción a las Imágenes de Ultrasonido de JoVE. Ahora debe comprender los principios de las imágenes de ultrasonido, los métodos generales para la recopilación y el análisis de imágenes y varias aplicaciones. ¡Gracias por mirar!