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UNIVERSIDAD AUTONOMA BENITO JUAREZ DE OAXACA

DIPLOMADO EN ULTRASONIDO

EFECTOS BIOLOGICOS DEL ULTRASONIDO EN LOS HUMANOS

CARLOS ALBERTO GARCIA PORRAS

06 DE AGOSTO DEL 2011.

CONSIDERACIONES GENERALES El papel del ultrasonido en el papel de la medicina diagnostica, resulta indiscutible, se considera que el ultrasonido es uno de los métodos diagnósticos de mayor crecimiento. Este crecimiento se debe a múltiples factores, como bajo costo, realización en tiempo real y aparente ausencia de efectos biológicos. Hasta el momento, la FDA ha controlado la producción de ultrasonidos por parte de los aparatos mediante el establecimiento de límites. Esta regulación proporciona un margen seguro en la utilización de ultrasonidos manteniendo su utilidad clínica, de este modo se han reducido los potenciales efectos adversos. Por parte de el explorador, debe conocer los efectos biológicos asociados con la exposición a los ultrasonidos para poder tranquilizar a los pacientes sobre la seguridad de la exploración diagostica ecográfica.

EFECTOS FISICOS DEL SONIDO Pueden dividirse en dos grupos principales: los térmicos y los no térmicos. En el caso de los térmicos, el calor se produce principalmente por la atenuación del campo acústico al propagarse por el tejido, sin embargo los mecanismos no térmicos también pueden generar calor. Se conocen también muchos mecanismos no térmicos para explicar los efectos biológicos. Los campos acústicos pueden aplicar fuerzas de radiación (no ionizante) a las estructuras del organismo, tanto a nivel macro como microscópico, lo cual ejerce presión y torsión. Los campos acústicos también pueden inducir movimiento de los líquidos, dicho flujo acústicamente inducido, se conoce como corriente. Se conoce como cavitación acústica a la formación de burbujas por medio de la acción de campos acústicos en el líquido y a su vibración e incluso colapso. Como resultado de esto puede formarse calor y formarse radicales libres, microcorrientes y acciones mecánicas que provocan el colapso de las burbujas.

EFECTOS TERMICOS A medida que los ultrasonidos se propagan por el organismo, parte de la energía se pierde debido a la atenuación. La atenuación da lugar a una menor penetración e incapacita ver imágenes profundas.

La dispersión de los ultrasonidos es la desviación de la energía acústica por tejidos que se encuentran durante su propagación. La absorción es la conversión de energía sonora en calor, este es causa de efectos biológicos en el organismo.

Factores que determinan la generación de calor. La tasa de incremento de temperatura se debe a varios factores, dentro de los que se encuentran el enfoque espacial, la frecuencia de los ultrasonidos, la duración de la exposición y el tipo de tejido. -

Enfoque espacial.

Los ultrasonidos, utilizan diversos métodos para enfocar la energía ultrasónica. En ecografía se utiliza el término intensidad para describir la distribución espacial de la potencia de ultrasonidos, donde Intensidad=Potencia/área. Frecuentemente se habla de otra dimensión: la anchura del haz. Tenemos que si la misma potencia de ultrasonido, se concentra en un área menor, la intensidad aumentará. En resumen, El enfoque en un sistema de ultrasonidos, puede servir para aumentar la resolución de las imágenes, pero su efecto secundario, consiste en un mayor potencial de efectos biológicos debido a un aumento de calor y cavitación. Los sistemas de imagen que movilizan el haz de sonido, reducen la intensidad media (Doppler color y modo B), mientras que los que la mantienen fija la aumentan (Doppler espectral y Modo M). -

Consideraciones temporales.

Mediante el control de la forma en la que se producen los ultrasonidos en el tiempo, pueden limitarse sus efectos. Los sistemas de ultrasonido trabajan mediante un principio de pulso-eco, donde la emisión de un pulso del ultrasonido, va seguido de un periodo quiescente en espera del retorno de los ecos. La intensidad máxima del tiempo, hace referencia a la máxima intensidad a cualquier momento de la exploración ecográfica. La intensidad media del pulso, es el valor medio de intensidad de la totalidad del pulso de ultrasonidos. La media temporal, es la media del periodo de repetición del pulso.

El factor de ocupación, se define como la fracción de tiempo que dura el campo de ultrasonidos, ante un tiempo libre, entre pulsos significativo, el valor medio temporal, será significativamente menor. Por último, el tiempo habitable, es la duración total de un tejido concreto a la exposición de los ultrasonidos. -

Tipo de tejido.

Normalmente la absorción es el factor dominante en su contribución a la atenuación en los tejidos blandos. Otro factor importante es la capacidad del tejido para reducir el calor a través de la perfusión sanguínea, los tejidos bien perfundidos, regulan mejor su temperatura. Existen dos aéreas específicas con diferencias en la naturaleza de producir calor, la primera es el hueso, donde existe una elevada atenuación de la energía acústica incidente, al progresar la gestación de un producto, hay una mayor mineralización de los huesos, aumentando el calor. La segunda es la atenuación producida por los tejidos blandos: en el estudio a través de la vejiga repecionada y la ecografía transvaginal.

Hipertermia y seguridad de los ultrasonidos. Se ha demostrado la existencia de efectos teratógenos de la hipertermia en animales, la gran variedad de efectos biológicos observados, van desde alteraciones químicas celulares, hasta anomalías congénitas groseras y abortos, esto indica la capacidad y universalidad de las condiciones hipertérmicas para generar alteraciones en los seres vivos.

Indice térmico. El índice térmico sirve al explorador, como indicador de la proximidad de un umbral térmico. Basándose en las condiciones de imagen que existen en la actualidad, se han formulado una serie de cálculos y se proporciona al explorador una representación en pantalla de índice térmico. El objetivo del índice térmico (IT) consiste en servir como indicador del potencial relativo de aumento de temperatura tisular, aunque no permite conocer el aumento de temperatura real.

Resumen de los efectos térmicos. -

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Pueden considerarse carentes de riesgo de producción de bioefectos aquellas exploraciones que producen un aumento de temperatura menor o igual a 2oC. Existe un número de factores significativos que controlan la producción de calor por los ultrasonidos. La existencia de hueso osificado es un dato importante a tenerse en cuenta en la exposición a ultrasonidos. Existe actualmente una pauta que proporciona información acerca de la potencial producción de calor en tejidos blandos y estructuras oseas. Aunque existe un límite impuesto por la FDA para las exposiciones al feto, pueden esperarse incrementos de temperatura que superen los 2oC.

EFECTOS DE LA CAVITACION ACUSTICA Causas potenciales de efectos biológicos. El inicio de la cavitación acústica viene determinado por un umbral de factor específico: la presión acústica mínima necesaria para ocasionar el crecimiento de una cavidad liquida durante una fase de refracción del ciclo. Algunos parámetros afectan este umbral, dentro de los que se encuentran: el tamaño de la burbuja inicial, las características del pulso acústico, la presión hidrostática del ambiente y parámetros del líquido del huésped (densidad, viscosidad, etc.) La cavitación inercial, hace referencia a las burbujas que experimentan grandes variaciones en su tamaño en escasos ciclos acústicos. Son necesarias grandes presiones acústicas para general cavitación inercial. Química acústica. La formación y detección de radicales libres constituye una fórmula de observar la cavitación, calibrando su capacidad y potencial de generar daño. La química acústica de los radicales libres, es el resultado de temperaturas y presiones muy elevadas en la burbuja que se colapsa rápidamente. Índice mecánico. Los cálculos que pronostican la aparición de cavitación han supuesto un equilibrio grosero entre la máxima presión de rarefacción y la frecuencia. Este equilibrio supone ciclos de ultrasonido de pulso corto y una baja función.

El índice mecánico o IM, fue adoptado por la FDA para calcular el potencial de formación de burbujas in vivo, en analogía con el índice térmico. Se ha sugerido que las áreas del organismo que contienen cuerpos gaseosos, pueden ser particularmente susceptibles al daño producido por ultrasonidos, por ejemplo el recubrimiento intestinal. Es importante conocer que, hasta donde nosotros sabemos, un umbral por encima del nivel de cavitación no significa que vaya a aparecer un efecto biológico, por el contrario, con un valor de IM por debajo del ,7 probablemente no se den las condiciones físicas que favorecen el crecimiento de burbujas.

Conclusiones de los efectos biológicos en los cuerpos gaseosos. Las conclusiones del AIUM pueden resumirse en los siguientes puntos: Los sistemas de ultrasonido actuales son capaces de producir cavitación in vitro e in vivo y pueden provocar extravasación sanguínea en tejidos animales. Existe un índice mecánico capaz de medir la probabilidad de que se produzca el fenómeno de cavitación. En ausencia de cuerpos gaseosos, el umbral de afectación es mucho mayor.

EPIDEMIOLOGIA Se han llevado a cabo diversos estudios epidemiológicos en las últimas tres décadas, Zizkin y Petitti revisando dichos estudios concluyeron en 1988 que los estudios epidemiológicos y el seguimiento de el uso clínico de los ultrasonidos en 25 años, no permite afirmar que haya un efecto adverso durante su uso. La conclusión aprobada por la AIUM en 1995, es la siguiente: Basándonos en los datos epidemiológicos con los que contamos hasta la fecha y el conocimiento que actualmente se tiene de los mecanismos de interacción, no es posible concluir que exista una relación causal entre el uso de ultrasonido con fines diagnósticos y la aparición de efectos adversos.

CONTROL DE LA INTENSIDAD DE LOS ULTRASONIDOS Los sistemas de control, pueden dividirse en dos grupos: Los sistemas de control directos y los indirectos. Los sistemas de aplicación directos son los tipos de aplicación y la intensidad de la producción. Los tipos de aplicación permiten una adecuada selección del tipo de exploración, esto permite disminuir el tiempo requerido para optimizar los parámetros de imagen. La intensidad, controla la potencia total de ultrasonidos emitida por el transductor. Los sistemas de aplicación indirectos afectan de forma importante a la exposición a los ultrasonidos tanto como ha de distribuirse la energía ultrasónica temporal y espacialmente. Al elegir el modo de ultrasonidos (modo B, Doppler en color) el explorador controla el haz. La frecuencia de repetición de pulso PRF, se lleva a cabo cambiando la máxima profundidad de imagen en modo B, la Longitud del pulso controla la duración de cada pulso de ultrasonido transmitido. Ciertamente nada puede sustituir a u ecografista bien formado, los índices y las representaciones estándar solo sirven de ayuda para aquellos que saben y les gusta utilizarlos.

REFERENCIAS

Rumack, C.M., Ecografía diagnóstica, 2 vols., 3a ed. ©2006 Callen PW. Ecografía en obstetricia y ginecología. Tercera edición. Buenos Aires. Editorial Médica Panamericana, 1995 Mittelstaedt CM, Ecografía general. Marban 1998