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Imágenes médicas

La imagen médica es la técnica y el proceso de obtener imágenes del interior del cuerpo para análisis clínicos e intervenciones médicas , así como para la representación visual ...

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La imagen médica es la técnica y el proceso de obtener imágenes del interior del cuerpo para análisis clínicos e intervenciones médicas , así como para la representación visual de la función de algunos órganos o tejidos ( fisiología ). La imagen médica busca revelar estructuras internas ocultas por la piel y los huesos, además de diagnosticar y tratar enfermedades . Asimismo, crea una base de datos de anatomía y fisiología normales para permitir la identificación de anomalías. Si bien se pueden realizar imágenes de órganos y tejidos extirpados con fines médicos, estos procedimientos generalmente se consideran parte de la patología y no de la imagen médica.

Las técnicas de medición y registro que no están diseñadas principalmente para producir imágenes , como la electroencefalografía (EEG), la magnetoencefalografía (MEG), la electrocardiografía (ECG) y otras, representan tecnologías que generan datos susceptibles de ser representados como un gráfico de parámetros en función del tiempo o mapas que contienen información sobre las ubicaciones de medición. En una comparación limitada, estas tecnologías pueden considerarse formas de imagen médica dentro de otra disciplina de la instrumentación médica .

Una sala de diagnóstico por imagen en un hospital de Carolina del Norte.

Hasta 2010,  se habían realizado 5 mil millones de estudios de imágenes médicas en todo el mundo. [ 1 ] La exposición a la radiación de las imágenes médicas en 2006 representó aproximadamente el 50% de la exposición total a la radiación ionizante en los Estados Unidos. [ 2 ] Los equipos de imágenes médicas se fabrican utilizando tecnología de la industria de semiconductores , incluidos chips de circuitos integrados CMOS , dispositivos semiconductores de potencia , sensores como sensores de imagen (en particular sensores CMOS ) y biosensores , y procesadores como microcontroladores , microprocesadores , procesadores de señales digitales , procesadores de medios y dispositivos de sistema en chip . Hasta 2015Los envíos anuales de chips de imágenes médicas ascienden a 46  millones de unidades y 1.100 millones de dólares . [ 3 ]

El término " no invasivo " se utiliza para designar un procedimiento en el que no se introduce ningún instrumento en el cuerpo del paciente, como ocurre con la mayoría de las técnicas de imagen utilizadas.

Historia

En 1972, el ingeniero Godfrey Hounsfield, de la empresa británica EMI, inventó el dispositivo de tomografía computarizada de rayos X para el diagnóstico de la cabeza, comúnmente conocido como tomografía computarizada (TC). El método de núcleo de TC se basa en la proyección de rayos X a través de una sección de la cabeza humana, que luego son procesados ​​por computadora para reconstruir la imagen transversal, conocida como reconstrucción de imagen. En 1975, EMI desarrolló con éxito un dispositivo de TC para todo el cuerpo, lo que permitió la adquisición clara de imágenes tomográficas de diversas partes del cuerpo humano. Esta revolucionaria técnica de diagnóstico le valió a Hounsfield y al físico Allan Cormack el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 1979. [ 4 ] La tecnología de procesamiento de imágenes digitales para aplicaciones médicas fue incorporada al Salón de la Fama de la Tecnología Espacial de la Space Foundation en 1994. [ 5 ]

Para 2010,  se habían realizado más de 5 mil millones de estudios de imágenes médicas en todo el mundo. [ 1 ] [ 6 ] La exposición a la radiación de las imágenes médicas en 2006 representó aproximadamente el 50% de la exposición total a la radiación ionizante en los Estados Unidos. [ 7 ] Los equipos de imágenes médicas se fabrican utilizando tecnología de la industria de semiconductores , incluidos chips de circuitos integrados CMOS , dispositivos semiconductores de potencia , sensores como sensores de imagen (en particular sensores CMOS ) y biosensores , así como procesadores como microcontroladores , microprocesadores , procesadores de señales digitales , procesadores de medios y dispositivos de sistema en chip . A partir de 2015Los envíos anuales de chips de imágenes médicas alcanzaron los 46 millones de unidades, generando un valor de mercado de 1.100 millones de dólares . [ 8 ] [ 9 ]

Tipos

Radiografía simple de la muñeca y la mano.

En el contexto clínico, la imagen médica con "luz invisible" se equipara generalmente a la radiología o "imagen clínica". La imagen médica con "luz visible" implica vídeo digital o imágenes fijas que se pueden ver sin equipo especial. La dermatología y el cuidado de heridas son dos modalidades que utilizan imágenes con luz visible. La interpretación de las imágenes médicas la realiza generalmente un médico especialista en radiología, conocido como radiólogo ; sin embargo, puede ser realizada por cualquier profesional sanitario capacitado y certificado en evaluación radiológica clínica. Cada vez más, la interpretación la realizan personas no médicas; por ejemplo, los técnicos radiólogos suelen formarse en interpretación como parte de su práctica ampliada. La radiografía diagnóstica designa los aspectos técnicos de la imagen médica y, en particular, la adquisición de imágenes médicas. El técnico radiólogo (también conocido como tecnólogo radiológico) suele ser responsable de la adquisición de imágenes médicas de calidad diagnóstica; aunque otros profesionales pueden formarse en esta área, cabe destacar que algunas intervenciones radiológicas realizadas por radiólogos se llevan a cabo sin la presencia de un técnico radiólogo .

Como campo de investigación científica, la imagen médica constituye una subdisciplina de la ingeniería biomédica , la física médica o la medicina, según el contexto: la investigación y el desarrollo en el área de instrumentación, adquisición de imágenes (por ejemplo, radiografía), modelado y cuantificación suelen ser competencia de la ingeniería biomédica , la física médica y la informática ; la investigación sobre la aplicación e interpretación de imágenes médicas suele ser competencia de la radiología y la subdisciplina médica relevante para la condición médica o el área de la ciencia médica ( neurociencia , cardiología , psiquiatría , psicología , etc.) que se esté investigando. Muchas de las técnicas desarrolladas para la imagen médica también tienen aplicaciones científicas e industriales . [ 10 ]

Radiografía

En la imagenología médica se utilizan dos formas de imágenes radiográficas: la radiografía de proyección y la fluoroscopia, siendo esta última útil para la guía de catéteres. Estas técnicas 2D siguen siendo ampliamente utilizadas a pesar del avance de la tomografía 3D, debido a su bajo costo, alta resolución y, según la aplicación, menores dosis de radiación. Esta modalidad de imagen utiliza un haz ancho de rayos X para la adquisición de imágenes y es la primera técnica de imagen disponible en la medicina moderna.

  • La fluoroscopia produce imágenes en tiempo real de las estructuras internas del cuerpo de forma similar a la radiografía , pero emplea una entrada constante de rayos X, a una tasa de dosis menor. Se utilizan medios de contraste , como bario, yodo y aire, para visualizar los órganos internos mientras funcionan. La fluoroscopia también se utiliza en procedimientos guiados por imágenes cuando se requiere retroalimentación constante durante un procedimiento. Se necesita un receptor de imagen para convertir la radiación en una imagen después de que haya pasado por el área de interés. Inicialmente, este era una pantalla fluorescente, que luego fue reemplazada por un amplificador de imagen (AI), que era un gran tubo de vacío con el extremo receptor recubierto de yoduro de cesio y un espejo en el extremo opuesto. Finalmente, el espejo fue reemplazado por una cámara de televisión.
  • Las radiografías de proyección , más conocidas como rayos X, se utilizan a menudo para determinar el tipo y la extensión de una fractura, así como para detectar cambios patológicos en los pulmones. Mediante el uso de medios de contraste radiopacos , como el bario , también pueden utilizarse para visualizar la estructura del estómago y los intestinos, lo que puede ayudar a diagnosticar úlceras o ciertos tipos de cáncer de colon .

imágenes por resonancia magnética

Una imagen de una resonancia magnética de la cabeza que muestra los ojos y el cerebro.

Un instrumento de resonancia magnética ( escáner de RMN ), o escáner de resonancia magnética nuclear ( RMN ) como se le conocía originalmente, utiliza potentes imanes para polarizar y excitar los núcleos de hidrógeno (es decir, protones individuales ) de las moléculas de agua en el tejido humano, produciendo una señal detectable que se codifica espacialmente, lo que da como resultado imágenes del cuerpo. [ 11 ] La máquina de RMN emite un pulso de radiofrecuencia (RF) a la frecuencia de resonancia de los átomos de hidrógeno en las moléculas de agua. Las antenas de radiofrecuencia ("bobinas de RF") envían el pulso al área del cuerpo que se va a examinar. El pulso de RF es absorbido por los protones, lo que provoca un cambio en su dirección con respecto al campo magnético primario. Cuando se apaga el pulso de RF, los protones se "relajan" volviendo a alinearse con el imán primario y emiten ondas de radio en el proceso. Esta emisión de radiofrecuencia de los átomos de hidrógeno en el agua es lo que se detecta y reconstruye en una imagen. La frecuencia de resonancia de un dipolo magnético giratorio (de los cuales los protones son un ejemplo) se llama frecuencia de Larmor y está determinada por la intensidad del campo magnético principal y el entorno químico de los núcleos de interés. La resonancia magnética utiliza tres campos electromagnéticos : un campo magnético estático muy fuerte (típicamente de 1,5 a 3 teslas ) para polarizar los núcleos de hidrógeno, llamado campo primario; campos de gradiente que se pueden modificar para variar en el espacio y el tiempo (del orden de 1 kHz) para la codificación espacial, a menudo llamados simplemente gradientes; y un campo de radiofrecuencia (RF) espacialmente homogéneo para la manipulación de los núcleos de hidrógeno para producir señales medibles, recogidas a través de una antena de RF .

Al igual que la tomografía computarizada (TC) , la resonancia magnética (RM) tradicionalmente crea una imagen bidimensional de una fina sección del cuerpo y, por lo tanto, se considera una técnica de imagen tomográfica . Los equipos modernos de RM son capaces de producir imágenes en forma de bloques 3D, lo que puede considerarse una generalización del concepto tomográfico de una sola sección. A diferencia de la TC, la RM no implica el uso de radiación ionizante y, por lo tanto, no se asocia con los mismos riesgos para la salud . Por ejemplo, dado que la RM se utiliza solo desde principios de la década de 1980, no se conocen efectos a largo plazo de la exposición a campos estáticos intensos (este es un tema de debate; véase RM §  Seguridad ), y por lo tanto no hay límite en el número de exploraciones a las que una persona puede someterse, a diferencia de los rayos X y la TC . Sin embargo, existen riesgos para la salud bien identificados asociados con el calentamiento de los tejidos por la exposición al campo de radiofrecuencia y la presencia de dispositivos implantados en el cuerpo, como marcapasos. Estos riesgos se controlan estrictamente como parte del diseño del equipo y los protocolos de exploración utilizados.

Debido a que la TC y la RM son sensibles a diferentes propiedades de los tejidos, las imágenes obtenidas con ambas técnicas presentan diferencias notables. En la TC, los rayos X deben ser bloqueados por algún tipo de tejido denso para crear una imagen, por lo que la calidad de la imagen en tejidos blandos será deficiente. En la RM, si bien se puede utilizar cualquier núcleo con un espín nuclear neto, el protón del átomo de hidrógeno sigue siendo el más utilizado, especialmente en el ámbito clínico, debido a su ubicuidad y a la gran señal que produce. Este núcleo, presente en las moléculas de agua, permite el excelente contraste de tejidos blandos que se logra con la RM. [ 12 ]

Se pueden utilizar diversas secuencias de pulsos para obtener imágenes diagnósticas específicas mediante resonancia magnética (RM multiparamétrica o RMmp). Es posible diferenciar las características de los tejidos combinando dos o más de las siguientes secuencias de imágenes, según la información que se busque: ponderada en T1 (RM-T1), ponderada en T2 (RM-T2), ponderada por difusión (RM-DWI), con contraste dinámico (RM-DCE) y espectroscopia (RM-S). Por ejemplo, la obtención de imágenes de tumores de próstata se logra mejor utilizando RM-T2 y RM-DWI que solo con imágenes ponderadas en T2. ​​[ 13 ] El número de aplicaciones de la RMmp para detectar enfermedades en diversos órganos continúa expandiéndose, incluyendo estudios hepáticos , tumores de mama , tumores pancreáticos y la evaluación de los efectos de los agentes de disrupción vascular en tumores cancerosos. [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]

Medicina nuclear

Un paciente yace dentro de una máquina de medicina nuclear en un hospital.

La medicina nuclear abarca tanto el diagnóstico por imagen como el tratamiento de enfermedades, y también puede denominarse medicina molecular o imagen molecular y terapéutica. [ 17 ] La medicina nuclear utiliza ciertas propiedades de los isótopos y las partículas energéticas emitidas por el material radiactivo para diagnosticar o tratar diversas patologías. A diferencia del concepto típico de radiología anatómica, la medicina nuclear permite la evaluación de la fisiología. Este enfoque funcional de la evaluación médica tiene aplicaciones útiles en la mayoría de las subespecialidades, especialmente en oncología, neurología y cardiología. Las gammacámaras y los escáneres PET se utilizan, por ejemplo, en la gammagrafía, la SPECT y la PET para detectar regiones de actividad biológica que pueden estar asociadas a una enfermedad. Se administra al paciente un isótopo de vida relativamente corta , como el 99m Tc . Los isótopos suelen ser absorbidos preferentemente por el tejido biológicamente activo del cuerpo y pueden utilizarse para identificar tumores o puntos de fractura en el hueso. Las imágenes se adquieren después de que los fotones colimados sean detectados por un cristal que emite una señal luminosa, la cual, a su vez, se amplifica y se convierte en datos de conteo.

  • La gammagrafía ("scint") es una prueba diagnóstica en la que se administran radioisótopos internamente, por ejemplo, por vía intravenosa u oral. Posteriormente, las gammacámaras capturan y generan imágenes bidimensionales [ 18 ] a partir de la radiación emitida por los radiofármacos.
  • La SPECT es una técnica tomográfica 3D que utiliza datos de una gammacámara de múltiples proyecciones y puede reconstruirse en diferentes planos. Una gammacámara con cabezal de doble detector combinada con un escáner CT, que proporciona la localización de datos funcionales de SPECT, se denomina cámara SPECT-CT y ha demostrado su utilidad para el avance del campo de la imagen molecular. En la mayoría de las demás modalidades de imagen médica, se hace pasar energía a través del cuerpo y la reacción o el resultado se lee mediante detectores. En la imagen SPECT, se inyecta al paciente un radioisótopo, generalmente Talio 201Ti, Tecnecio 99mTC, Yodo 123I y Galio 67Ga. [ 19 ] Los rayos gamma radiactivos se emiten a través del cuerpo a medida que tiene lugar el proceso natural de desintegración de estos isótopos. Las emisiones de los rayos gamma son captadas por detectores que rodean el cuerpo. Esto significa esencialmente que ahora el ser humano es la fuente de la radiactividad, en lugar de los dispositivos de imagen médica como los rayos X o la TC.
  • La tomografía por emisión de positrones (PET) utiliza la detección de coincidencias para obtener imágenes de procesos funcionales. Un isótopo emisor de positrones de corta duración, como el 18F , se incorpora a una sustancia orgánica como la glucosa , creando 18F-fluorodesoxiglucosa, que puede utilizarse como marcador de la utilización metabólica. Las imágenes de la distribución de la actividad en todo el cuerpo pueden mostrar tejido de rápido crecimiento, como tumores, metástasis o infecciones. Las imágenes PET pueden compararse con las tomografías computarizadas para determinar una correlación anatómica. Los escáneres modernos pueden integrar PET, lo que permite la PET-CT o la PET-RM para optimizar la reconstrucción de imágenes. Esto se realiza en el mismo equipo sin necesidad de mover físicamente al paciente del pórtico. La información de imagen híbrida resultante, que combina información funcional y anatómica, es una herramienta útil para el diagnóstico no invasivo y el manejo del paciente.

Los marcadores fiduciales se utilizan en una amplia gama de aplicaciones de imágenes médicas. Las imágenes de un mismo sujeto producidas con dos sistemas de imágenes diferentes pueden correlacionarse (lo que se denomina registro de imágenes) colocando un marcador fiduciario en el área captada por ambos sistemas. En este caso, debe utilizarse un marcador que sea visible en las imágenes producidas por ambas modalidades de imágenes. Mediante este método, la información funcional de la SPECT o la tomografía por emisión de positrones puede relacionarse con la información anatómica proporcionada por la resonancia magnética (RM). [ 20 ] De manera similar, los puntos fiduciales establecidos durante la RM pueden correlacionarse con imágenes cerebrales generadas por magnetoencefalografía para localizar la fuente de la actividad cerebral.

Ultrasonido

Imagen ecográfica que muestra el hígado, la vesícula biliar y el conducto biliar común.

El ultrasonido médico utiliza ondas sonoras de banda ancha de alta frecuencia en el rango de megahercios que son reflejadas por el tejido en diversos grados para producir imágenes (hasta 3D). Esto se asocia comúnmente con la obtención de imágenes del feto en mujeres embarazadas. Sin embargo, los usos del ultrasonido son mucho más amplios. Otros usos importantes incluyen la obtención de imágenes de los órganos abdominales, el corazón, la mama, los músculos, los tendones, las arterias y las venas. Si bien puede proporcionar menos detalles anatómicos que técnicas como la TC o la RM, tiene varias ventajas que lo hacen ideal en numerosas situaciones, en particular que estudia la función de las estructuras en movimiento en tiempo real, no emite radiación ionizante y contiene moteado que se puede utilizar en la elastografía . El ultrasonido también se utiliza como una herramienta de investigación popular para capturar datos brutos, que pueden ponerse a disposición a través de una interfaz de investigación de ultrasonido , con el propósito de caracterizar el tejido e implementar nuevas técnicas de procesamiento de imágenes. Los conceptos del ultrasonido difieren de otras modalidades de imágenes médicas en el hecho de que funciona mediante la transmisión y recepción de ondas sonoras. Las ondas sonoras de alta frecuencia se envían al tejido y dependiendo de la composición de los diferentes tejidos; La señal se atenuará y se devolverá a intervalos separados. Una trayectoria de ondas sonoras reflejadas en una estructura multicapa se puede definir mediante una impedancia acústica de entrada (onda sonora de ultrasonido) y los coeficientes de reflexión y transmisión de las estructuras relativas. [ 19 ] Es muy seguro de usar y no parece causar ningún efecto adverso. También es relativamente económico y rápido de realizar. Los escáneres de ultrasonido se pueden llevar a pacientes en estado crítico en unidades de cuidados intensivos, evitando el peligro que supone trasladar al paciente al departamento de radiología. La imagen en movimiento en tiempo real obtenida se puede utilizar para guiar procedimientos de drenaje y biopsia. Las capacidades Doppler de los escáneres modernos permiten evaluar el flujo sanguíneo en arterias y venas.

Elastografía

La elastografía es una modalidad de imagen relativamente nueva que mapea las propiedades elásticas del tejido blando. Esta modalidad surgió en las últimas dos décadas. La elastografía es útil en diagnósticos médicos, ya que la elasticidad puede distinguir el tejido sano del enfermo para órganos/crecimientos específicos. Por ejemplo, los tumores cancerosos suelen ser más duros que el tejido circundante, y los hígados enfermos son más rígidos que los sanos. [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] Existen varias técnicas elastográficas basadas en el uso de ultrasonido, resonancia magnética e imágenes táctiles. El amplio uso clínico de la elastografía por ultrasonido es resultado de la implementación de la tecnología en máquinas de ultrasonido clínicas. Las principales ramas de la elastografía por ultrasonido incluyen la elastografía cuasiestática/imagen de deformación, la imagen de elasticidad de onda de corte (SWEI), la imagen de impulso de fuerza de radiación acústica (ARFI), la imagen de corte supersónico (SSI) y la elastografía transitoria . [ 22 ] En la última década, se observa un aumento constante de las actividades en el campo de la elastografía, lo que demuestra la aplicación exitosa de la tecnología en diversas áreas del diagnóstico médico y el monitoreo del tratamiento.

Imágenes fotoacústicas

La imagen fotoacústica es una modalidad de imagen biomédica híbrida de reciente desarrollo, basada en el efecto fotoacústico. Combina las ventajas del contraste de absorción óptica con una resolución espacial ultrasónica para la obtención de imágenes profundas en regímenes difusivos o cuasi-difusivos (ópticos). Estudios recientes han demostrado que la imagen fotoacústica puede utilizarse in vivo para la monitorización de la angiogénesis tumoral, el mapeo de la oxigenación sanguínea, la neuroimagen funcional y la detección del melanoma cutáneo, entre otras aplicaciones.

Tomografía

Principio básico de la tomografía : superposición de secciones transversales tomográficas libres S 1 y S 2 comparadas con la imagen proyectada (no tomográfica) P

La tomografía es la obtención de imágenes mediante cortes o secciones. Los principales métodos de este tipo en imágenes médicas son:

  • La tomografía computarizada (TC) de rayos X , o tomografía axial computarizada (TAC), es una técnica de tomografía helicoidal (de última generación) que tradicionalmente produce una imagen 2D de las estructuras en una sección delgada del cuerpo. En la TC, un haz de rayos X gira alrededor del objeto que se examina y es captado por detectores de radiación sensibles después de haber penetrado el objeto desde múltiples ángulos. Luego, una computadora analiza la información recibida de los detectores del escáner y construye una imagen detallada del objeto y su contenido utilizando los principios matemáticos establecidos en la transformada de Radon . Tiene una carga de dosis de radiación ionizante mayor que la radiografía de proyección; las exploraciones repetidas deben limitarse para evitar efectos en la salud. La TC se basa en los mismos principios que las proyecciones de rayos X, pero en este caso, el paciente está encerrado en un anillo circundante de detectores asignados con 500 a 1000 detectores de centelleo [ 19 ] (geometría del escáner de TC de rayos X de cuarta generación). Anteriormente, en los escáneres de generaciones anteriores, el haz de rayos X se combinaba con una fuente y un detector móviles. La tomografía computarizada ha reemplazado casi por completo a la tomografía de plano focal en la obtención de imágenes por tomografía de rayos X.
Un técnico radiólogo supervisa a un paciente durante una tomografía computarizada de la cabeza desde la sala de control.

Ecocardiografía

Cuando se utiliza ultrasonido para obtener imágenes del corazón, se denomina ecocardiograma . La ecocardiografía permite visualizar estructuras detalladas del corazón, incluyendo el tamaño de las cavidades, la función cardíaca, las válvulas cardíacas y el pericardio (la membrana que rodea el corazón). La ecocardiografía utiliza imágenes 2D, 3D y Doppler para crear imágenes del corazón y visualizar el flujo sanguíneo a través de cada una de las cuatro válvulas cardíacas. La ecocardiografía se utiliza ampliamente en una variedad de pacientes, desde aquellos que experimentan síntomas como dificultad para respirar o dolor en el pecho, hasta quienes reciben tratamientos contra el cáncer. Se ha demostrado que el ultrasonido transtorácico es seguro para pacientes de todas las edades, desde bebés hasta ancianos, sin riesgo de efectos secundarios dañinos ni radiación, lo que lo diferencia de otras modalidades de imagen. La ecocardiografía es una de las modalidades de imagen más utilizadas en el mundo debido a su portabilidad y su uso en diversas aplicaciones. En situaciones de emergencia, la ecocardiografía es rápida, de fácil acceso y se puede realizar a la cabecera del paciente, lo que la convierte en la modalidad de elección para muchos médicos.

Espectroscopia funcional de infrarrojo cercano

La espectroscopia de infrarrojo cercano ( NIRS) es una técnica de imagen no invasiva relativamente nueva. La NIRS se utiliza para la neuroimagen funcional y ha sido ampliamente aceptada como técnica de imagen cerebral . [ 26 ]

Imágenes de partículas magnéticas

La imagen por partículas magnéticas ( IPM ) es una técnica de diagnóstico por imagen en desarrollo que utiliza nanopartículas de óxido de hierro superparamagnéticas para el seguimiento de dichas nanopartículas . Su principal ventaja radica en su alta sensibilidad y especificidad , así como en la ausencia de disminución de la señal con la profundidad del tejido. La IPM se ha utilizado en investigación médica para obtener imágenes del rendimiento cardiovascular , la neuroperfusión y el seguimiento celular.

Industria

Las organizaciones que forman parte del sector de la imagen médica incluyen fabricantes de equipos de imagen, centros de radiología independientes y hospitales.

El mercado global de dispositivos manufacturados se estimó en 5 mil millones de dólares en 2018. [ 27 ] [ 28 ] Entre los fabricantes destacados se encontraban Fujifilm , GE HealthCare , Siemens Healthineers , Philips , Shimadzu , Canon , Carestream Health , Hologic , United Imaging y Esaote . [ 29 ] En 2016, la industria manufacturera se caracterizó como oligopolística y madura; entre los nuevos participantes se encontraban Samsung y Neusoft Medical . [ 30 ] En 2024, Fischer MVL en India comenzó a fabricar máquinas de resonancia magnética. [ 31 ] Otras empresas en India incluyen Allengers, Skanray y BPL Medical Technologies. [ 32 ]

En 2016, Toshiba salió de la industria al vender su división de imágenes médicas a Canon, que finalmente pasó a llamarse Canon. [ 33 ] En 2019, Hitachi salió de la industria al vender su negocio a Fujifilm por aproximadamente 1.600 millones de dólares. [ 34 ] Las máquinas de rayos X más simples se estaban convirtiendo en productos básicos para 1998, cuando Kodak tenía alrededor del 30% de la cuota de mercado mundial; [ 35 ] Kodak vendió posteriormente su negocio de imágenes médicas en 2007 [ 36 ] y el negocio finalmente pasó a llamarse Carestream Health. En la década de 1970, se introdujeron los escáneres de TC, seguidos de las máquinas de RM en la década de 1980, con GE a la cabeza en ambos. [ 37 ] : 79 La radiografía digital ha reemplazado a la antigua radiografía computarizada con el tiempo, lo que reduce las dosis de radiación. [ 38 ]

En Estados Unidos, según estimaciones de 2015, el mercado estadounidense de exploraciones por imagen asciende a unos 100.000 millones de dólares, de los cuales el 60 % se realiza en hospitales y el 40 % en clínicas independientes, como la cadena RadNet . [ 39 ]

Durante el embarazo

La tomografía computarizada ( en este caso, mediante reconstrucción volumétrica ) administra una dosis de radiación al feto en desarrollo.

Las pruebas de imagen médica pueden estar indicadas durante el embarazo debido a complicaciones gestacionales , una enfermedad preexistente o adquirida durante el embarazo, o para la atención prenatal de rutina . La resonancia magnética (RM) sin agentes de contraste, así como la ecografía obstétrica, no conllevan ningún riesgo para la madre ni para el feto, y son las técnicas de imagen de elección para las mujeres embarazadas. [ 40 ] La radiografía de proyección , la tomografía computarizada (TC) y la medicina nuclear producen cierto grado de exposición a la radiación ionizante , pero, con algunas excepciones, las dosis absorbidas son mucho menores que las asociadas con daño fetal. [ 40 ] A dosis más altas, los efectos pueden incluir aborto espontáneo , defectos congénitos y discapacidad intelectual . [ 40 ]

Maximizar el uso de procedimientos de imagen

La cantidad de datos obtenidos en una sola resonancia magnética o tomografía computarizada es muy extensa. Algunos de los datos que los radiólogos descartan podrían ahorrar tiempo y dinero a los pacientes, además de reducir su exposición a la radiación y el riesgo de complicaciones derivadas de procedimientos invasivos. [ 41 ] Otro enfoque para hacer los procedimientos más eficientes se basa en la utilización de restricciones adicionales; por ejemplo, en algunas modalidades de imágenes médicas se puede mejorar la eficiencia de la adquisición de datos teniendo en cuenta que la densidad reconstruida es positiva. [ 42 ] [ 43 ]

Creación de imágenes tridimensionales

Se han desarrollado técnicas de renderizado volumétrico para permitir que el software de tomografía computarizada (TC), resonancia magnética (RM) y ultrasonido produzca imágenes 3D para el médico. [ 44 ] Tradicionalmente, las exploraciones de TC y RM producían una salida estática 2D en película. Para producir imágenes 3D, se realizan múltiples exploraciones que luego se combinan mediante computadoras para producir un modelo 3D, que posteriormente puede ser manipulado por el médico. Los ultrasonidos 3D se producen utilizando una técnica similar. En el diagnóstico de enfermedades de las vísceras abdominales, el ultrasonido es particularmente sensible para la obtención de imágenes de las vías biliares, las vías urinarias y los órganos reproductores femeninos (ovario, trompas de Falopio). Por ejemplo, el diagnóstico de cálculos biliares mediante la dilatación del conducto biliar común y la presencia de cálculos en dicho conducto. Gracias a su capacidad para visualizar estructuras importantes con gran detalle, los métodos de visualización 3D son un recurso valioso para el diagnóstico y el tratamiento quirúrgico de muchas patologías. Fue un recurso clave para el famoso, aunque finalmente fallido, intento de cirujanos singapurenses de separar a las gemelas iraníes Ladan y Laleh Bijani en 2003. El equipo 3D ya se había utilizado con gran éxito en operaciones similares.

Otras técnicas propuestas o desarrolladas incluyen:

Algunas de estas técnicas aún se encuentran en fase de investigación y todavía no se utilizan en la práctica clínica habitual.

Imágenes no diagnósticas

La neuroimagen también se ha utilizado en circunstancias experimentales para permitir que las personas (especialmente las personas con discapacidad) controlen dispositivos externos, actuando como una interfaz cerebro-computadora .

Muchas aplicaciones de software de imágenes médicas se utilizan para imágenes no diagnósticas, específicamente porque no cuentan con la aprobación de la FDA [ 45 ] y no está permitido su uso en investigación clínica para el diagnóstico de pacientes. [ 46 ] Cabe señalar que muchos estudios de investigación clínica no están diseñados para el diagnóstico de pacientes. [ 47 ]

Archivo y grabación

Utilizada principalmente en imágenes de ultrasonido , la captura de la imagen producida por un dispositivo de imágenes médicas es necesaria para el archivo y las aplicaciones de telemedicina . En la mayoría de los casos, se utiliza un capturador de imágenes para capturar la señal de video del dispositivo médico y transmitirla a una computadora para su posterior procesamiento y operaciones. [ 48 ]

DICOM

El estándar DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine) se utiliza a nivel mundial para almacenar, intercambiar y transmitir imágenes médicas. El estándar DICOM incorpora protocolos para técnicas de imagen como radiografía, tomografía computarizada (TC), resonancia magnética (RM), ultrasonido y radioterapia. [ 49 ]

Compresión de imágenes médicas

Las técnicas de imagen médica generan grandes cantidades de datos, especialmente las modalidades de TC, RM y PET. En consecuencia, el almacenamiento y la comunicación de datos de imagen electrónica resultan prohibitivos sin el uso de compresión. [ 50 ] [ 51 ] El estándar DICOM utiliza la compresión de imagen JPEG 2000 para el almacenamiento y la transmisión de imágenes médicas. El costo y la viabilidad del acceso a grandes conjuntos de datos de imagen a través de anchos de banda bajos o variables se abordan mediante el uso de otro estándar DICOM, denominado JPIP , que permite la transmisión eficiente de datos de imagen comprimidos con JPEG 2000 .

Imágenes médicas en la nube

Ha habido una tendencia creciente a migrar de PACS local a PACS basado en la nube , que puede proporcionar IA generativa y otras herramientas para mejorar la precisión diagnóstica con mayor fidelidad y análisis, sin embargo, persisten problemas sin resolver de sesgo e interpretación, a fecha de 2025. [ 52 ]

Uso en ensayos clínicos farmacéuticos

Las imágenes médicas se han convertido en una herramienta fundamental en los ensayos clínicos, ya que permiten un diagnóstico rápido con visualización y evaluación cuantitativa.

Un ensayo clínico típico consta de varias fases y puede durar hasta ocho años. Los criterios de valoración clínicos se utilizan para determinar si la terapia es segura y eficaz. Una vez que un paciente alcanza el criterio de valoración, generalmente se le excluye de futuras interacciones experimentales. Los ensayos que se basan exclusivamente en criterios de valoración clínicos son muy costosos, ya que tienen una larga duración y suelen requerir un gran número de pacientes.

A diferencia de los criterios de valoración clínicos, se ha demostrado que los criterios de valoración indirectos reducen el tiempo necesario para confirmar si un fármaco tiene beneficios clínicos. Los biomarcadores de imagen (una característica que se mide objetivamente mediante una técnica de imagen y que se utiliza como indicador de la respuesta farmacológica a una terapia) y los criterios de valoración indirectos han demostrado facilitar el uso de grupos pequeños, obteniendo resultados rápidos con buena potencia estadística. [ 53 ]

Las técnicas de imagen permiten detectar cambios sutiles que indican la progresión del tratamiento y que podrían pasar desapercibidos con métodos tradicionales más subjetivos. El sesgo estadístico se reduce, ya que los resultados se evalúan sin contacto directo con el paciente.

Las técnicas de imagen como la tomografía por emisión de positrones (PET) y la resonancia magnética (RM) se utilizan de forma rutinaria en las áreas de oncología y neurociencia. [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ] [ 57 ] Por ejemplo, la medición de la reducción del tumor es un criterio de valoración indirecto comúnmente utilizado en la evaluación de la respuesta de tumores sólidos. Esto permite una evaluación más rápida y objetiva de los efectos de los fármacos anticancerígenos. En la enfermedad de Alzheimer , las exploraciones de RM de todo el cerebro pueden evaluar con precisión la tasa de atrofia del hipocampo, [ 58 ] [ 59 ] mientras que las exploraciones PET pueden medir la actividad metabólica del cerebro midiendo el metabolismo regional de la glucosa, [ 53 ] y las placas beta-amiloides utilizando trazadores como el compuesto B de Pittsburgh (PiB). Históricamente, se ha hecho menos uso de la imagen médica cuantitativa en otras áreas del desarrollo de fármacos, aunque el interés está creciendo. [ 60 ]

Un ensayo basado en imágenes generalmente consta de tres componentes:

  1. Un protocolo de imagen realista. El protocolo es un esquema que estandariza (en la medida de lo posible) la forma en que se adquieren las imágenes utilizando las distintas modalidades ( PET , SPECT , TC , RM ). Cubre las especificaciones sobre cómo se deben almacenar, procesar y evaluar las imágenes.
  2. Un centro de imagenología se encarga de recopilar las imágenes, realizar el control de calidad y proporcionar herramientas para el almacenamiento, la distribución y el análisis de datos. Es importante que las imágenes adquiridas en diferentes momentos se muestren en un formato estandarizado para mantener la fiabilidad de la evaluación. Algunas organizaciones especializadas en investigación por contrato de imagenología ofrecen servicios integrales de imagenología médica, desde el diseño del protocolo y la gestión del sitio hasta el aseguramiento de la calidad de los datos y el análisis de imágenes.
  3. Centros clínicos que reclutan pacientes para generar las imágenes que se envían de vuelta al centro de diagnóstico por imagen.

Riesgos y cuestiones de seguridad

Las imágenes médicas pueden causar daños a pacientes y profesionales sanitarios debido a la exposición a radiación ionizante , contraste yodado , campos magnéticos y otros riesgos. [ 61 ]

El plomo es el principal material utilizado para el blindaje radiográfico contra los rayos X dispersos.

En la resonancia magnética , existe un blindaje de RF de RMN , así como un blindaje magnético para evitar perturbaciones externas en la calidad de la imagen. [ 62 ]

Protección de la privacidad

Las imágenes médicas generalmente están cubiertas por leyes de privacidad médica . Por ejemplo, en los Estados Unidos, la Ley de Portabilidad y Responsabilidad del Seguro Médico (HIPAA) establece restricciones para los proveedores de atención médica sobre el uso de información de salud protegida , que es cualquier información individualmente identificable relacionada con la salud física o mental pasada, presente o futura de cualquier individuo. [ 63 ] Si bien no ha habido ninguna decisión legal definitiva al respecto, muchos estudios han indicado que las imágenes médicas contienen información biométrica que puede identificar de manera única a una persona y, como tal, califican como PHI y/o categorías especiales de datos personales. [ 64 ] [ 65 ] [ 66 ] [ 67 ] [ 68 ] [ 69 ]

Las directrices éticas del Consejo Médico General del Reino Unido indican que el Consejo no requiere consentimiento previo para realizar grabaciones de imágenes de rayos X. [ 70 ] Sin embargo, las mismas directrices indican que las imágenes y grabaciones deben anonimizarse y reconocen que, al decidir si una grabación está anonimizada, se debe tener en cuenta que detalles aparentemente insignificantes aún pueden permitir la identificación de un paciente. Por lo tanto, se debe tener especial cuidado con el anonimato de las grabaciones de imágenes de rayos X antes de utilizarlas o publicarlas sin consentimiento en revistas y otros materiales didácticos, ya sean impresos o en formato electrónico. [ 71 ]

Estados Unidos

Según el capítulo 300 del Compendio de Prácticas de la Oficina de Derechos de Autor de los Estados Unidos , "la Oficina no registrará obras producidas por una máquina o un mero proceso mecánico que opere de forma aleatoria o automática sin ninguna aportación creativa o intervención de un autor humano", incluyendo "Imágenes médicas producidas por rayos X, ultrasonidos, resonancia magnética u otros equipos de diagnóstico". [ 72 ] Esta postura difiere de la amplia protección de derechos de autor otorgada a las fotografías. Si bien el Compendio de Derechos de Autor es una interpretación estatutaria de la agencia y no es jurídicamente vinculante, es probable que los tribunales le otorguen deferencia si lo consideran razonable. [ 73 ] Sin embargo, no existe jurisprudencia federal estadounidense que aborde directamente la cuestión de la posibilidad de protección por derechos de autor de las imágenes de rayos X.

Derivados

En una obra derivada de una imagen médica creada en los EE. UU., las anotaciones y explicaciones añadidas pueden estar protegidas por derechos de autor, pero la imagen médica en sí misma sigue siendo de dominio público.

La Ley de Derechos de Autor de los Estados Unidos, en 17 U.SC § 101 , ofrece una definición extensa del término obra derivada :   

Una «obra derivada» es una obra basada en una o más obras preexistentes, como una traducción... [ nota 1 ] reproducción artística, resumen, condensación o cualquier otra forma en la que una obra pueda ser reformulada, transformada o adaptada. Una obra que consiste en revisiones editoriales, anotaciones, elaboraciones u otras modificaciones que, en su conjunto, representan una obra original de autoría, es una «obra derivada».

 El artículo 103(b) del Título 17 del Código de los Estados Unidos establece:  

Los derechos de autor de una compilación u obra derivada se extienden únicamente al material aportado por el autor de dicha obra, a diferencia del material preexistente utilizado en ella, y no implican ningún derecho exclusivo sobre dicho material. Los derechos de autor de esta obra son independientes de, y no afectan ni amplían el alcance, la duración, la titularidad ni la vigencia de los derechos de autor sobre el material preexistente.

Alemania

En Alemania, las imágenes de rayos X, así como las de resonancia magnética , ecografía médica , PET y gammagrafía, están protegidas por derechos conexos o derechos afines (similares a los derechos de autor) . [ 74 ] Esta protección no requiere creatividad (como sería necesario para la protección de derechos de autor convencional ) y dura solo 50 años después de la creación de la imagen, si no se publica dentro de ese plazo, o 50 años después de la primera publicación legítima. [ 75 ] La ley otorga este derecho al "Lichtbildner", [ 76 ] es decir, a la persona que creó la imagen. La literatura parece considerar uniformemente al médico, dentista o veterinario como el titular de los derechos, lo que puede deberse a que en Alemania muchas radiografías se realizan en entornos ambulatorios.

Reino Unido

Las imágenes médicas creadas en el Reino Unido normalmente estarán protegidas por derechos de autor debido al alto nivel de habilidad, trabajo y criterio necesarios para producir una radiografía de buena calidad, en particular para mostrar el contraste entre los huesos y los diversos tejidos blandos. [ 77 ] La Sociedad de Radiólogos considera que estos derechos de autor pertenecen al empleador (a menos que el radiólogo sea autónomo, aunque incluso en ese caso su contrato podría exigirle que transfiera la propiedad al hospital). El titular de los derechos de autor puede otorgar ciertos permisos a quien desee, sin renunciar a su propiedad. Así, el hospital y sus empleados recibirán permiso para utilizar dichas imágenes radiográficas para los diversos fines que requieran para la atención médica. Los médicos empleados en el hospital tendrán, en sus contratos, el derecho a publicar información de los pacientes en artículos de revistas o libros que escriban (siempre que se mantenga el anonimato). Los pacientes también pueden recibir permiso para "hacer lo que quieran" con sus propias imágenes.

Suecia

La Ley de Ciberseguridad de Suecia establece: «Las imágenes pueden protegerse como obras fotográficas o como fotografías. La primera exige un mayor grado de originalidad; la segunda protege todo tipo de fotografías, incluidas las tomadas por aficionados o en el ámbito de la medicina o la ciencia. La protección requiere el uso de alguna técnica fotográfica, que incluye cámaras digitales y hologramas creados mediante láser. La diferencia entre ambos tipos de obras radica en el plazo de protección, que es de setenta años tras la muerte del autor de la obra fotográfica, frente a cincuenta años a partir del año en que se tomó la fotografía». [ 78 ]

Es posible que las imágenes médicas se incluyan en el ámbito de la "fotografía", de forma similar a una declaración estadounidense que afirma que "las imágenes de resonancia magnética, las tomografías computarizadas y similares son análogas a la fotografía". [ 79 ]

Véase también

Notas explicativas

  1. ↑ arreglo musical, dramatización, ficcionalización, versión cinematográfica, grabación de sonido

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  71. ↑ Doran, Simon J.; Barfoot, Theo; Wedlake, Linda; Winfield, Jessica M.; Petts, James; Glocker, Ben; Li, Xingfeng; Leach, Martin; Kaiser, Martin; Barwick, Tara D.; Chaidos, Aristeidis; Satchwell, Laura; Soneji, Neil; Elgendy, Khalil; Sheeka, Alexander; Wallitt, Kathryn; Koh, Dow-Mu; Messiou, Christina; Rockall, Andrea (16 de febrero de 2024). "Curación del estudio observacional de mieloma MALIMAR utilizando XNAT: resolviendo los desafíos planteados por los datos del mundo real" . Insights into Imaging . 15 (1): 47. doi : 10.1186/s13244-023-01591-7 . ISSN 1869-4101 . PMC 10869673 . PMID 38361108 .    Este artículo incorpora texto de esta fuente, que está disponible bajo la licencia CC BY 4.0 .
  72. ↑ Compendio de prácticas de la Oficina de Derechos de Autor de EE. UU.
  73. ↑ Craigslist Inc. v. 3Taps Inc. , 942 F.Supp.2d 962, 976 (ND Cal. 2013) («La interpretación de la ley de derechos de autor en el Compendio II merece deferencia judicial si es razonable » ) . Disponible aquí ; consultado el 25 de septiembre de 2014.
  74. ↑ Según el artículo 72 de la Ley UrhGcomo "imágenes simples" ( Lichtbild )
  75. ↑
    • Literatura jurídica académica: (Schulze, en: Dreier/Schulze, 2013, §72 Rdnr. 6 con referencia a Schricker/Vogel §72 Rdnr. 18 y Wandtke/Bullinger/Thum §72 Rdnr. 10y Thum, en: Wandtke/Bullinger, UrhG, 32009, §72, Rn. 15.)
    • Comentarios jurídicos: K. Hartung, E. Ludewig, B. Tellhelm: Röntgenuntersuchung in der Tierarztpraxis. Enke, 2010o T. Hillegeist: Rechtliche Probleme der elektronischen Langzeitarchivierung wissenschaftlicher Primärdaten. Universitätsverlag Göttingen, 2012o SC Linnemann: Veröffentlichung "anonymisierter" Röntgenbilder. Dent Implantol 17, 2, 132-134 (2013)
    • Indirectamente por una sentencia de un tribunal alemán de segunda instancia: ( LG Aachen, Urteil v. 16. Oktober 1985, Az. 7 S 90/85), que menciona los derechos de autor en las imágenes de rayos X, y por la Röntgenverordnung de Alemania , una normativa federal sobre la protección contra daños causados ​​por rayos X, que en el §28 Abs. 5 menciona dos veces al "Urheber" (autor/creador) de las imágenes de rayos X.Archivado el 22 de diciembre de 2014 en Wayback Machine .
  76. ↑ "§ 72 UrhG - Einzelnorm" .
  77. ↑ Michalos, Christina (2004). La ley de la fotografía y las imágenes digitales . Sweet & Maxwell. ISBN 978-0-421-76470-5.
  78. ↑ Derecho cibernético en Suecia . pág. 96.
  79. ↑ "Huesos láser: Cuestiones de derechos de autor planteadas por el uso de la tecnología de la información en arqueología" (PDF) . Harvard Journal of Law & Technology . 10 (2). 1997.(pág. 296)

Lecturas adicionales

  • Cho ZH, Jones JP, Singh M (1993). Fundamentos de la imagen médica . Nueva York: Wiley. ISBN 0-471-54573-2.
  • Eisenberg RL, Margulis AR (2011). Guía del paciente para la obtención de imágenes médicas . Oxford University Press. ISBN 978-0-19-972991-3.
  • Udupa JK, Herman GT (1999). Imágenes 3D en medicina (Segunda  edición). CRC Press. ISBN 978-0-84-933179-4.
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