7 Agentes de Contraste en Ultrasonido y Ultrasonografía Mejorada por Contraste C. Greis, C.F. Dietrich ■ Introducción Las imágenes de los órganos internos es muy importante para identificar enfermedades y para el tratamiento y seguimiento. Las imágenes diagnósticas han experimentado un gran progreso tecnológico en años recientes, posibilitando exámenes más avanzados y detallados de la anatomía y fisiología. Además de las técnicas tales como la tomografía computada multicorte (TC), las imágenes de resonancia magnética de cuerpo entero (IRM) y la tomografía por emisión de positrones (TEP), las cuales requieren grandes y costosas máquinas, existe una sustancial necesidad para métodos fácilmente disponibles, amigables al paciente y no costosos tales como la ultrasonografía. Sin embargo, la técnica necesita reunir en su totalidad los estándares de imágenes diagnósticas modernas en todos los aspectos. Estos requerimientos se han vuelto sustancialmente más exigentes con el pasar los años. Después de la introducción de los agentes de contraste, la imagen original simple de las estructuras anatómicas fueron extendidas a la imagen del riego sanguíneo (vasos y perfusión) y, en fecha reciente, a la imagen de estructura molecular (imagen molecular) con la ayuda de agentes de contraste específicos de tejido. En principio, todas las investigaciones también se pueden hacer con sonografía. Este capítulo suministra una visión de los agentes de contraste disponibles en la actualidad, con sus propiedades más importantes, y técnicas sonográficas contraste- específicas que permiten obtener una imagen selectiva de las señales de los agentes de contraste. Las bases de todos los exámenes sonográficos, es la sonografía en modo B, la cual usa diferencias en ecogenicidad en el tejido para producir imágenes de alta resolución detalladas de estructuras anatómicas. Además, la sonografía Doppler permite la representación del flujo sanguíneo en los vasos y la derivación de espectro para la determinación cuantitativa de flujo sanguíneo en el tiempo. No obstante, la sonografía Doppler tiene serias limitaciones: Ésta sólo funciona con tasas de flujo bastante altas (mayor que el movimiento de la pared), mediante un flujo en dirección definida hacia o lejos del transductor, y con adecuados volúmenes de flujo. Las imágenes de flujo capilar (pequeños volúmenes, y muy lenta velocidad), sobre todo en tumores con arquitectura vascular compleja, no es posible obtenerlas con esta técnica. Para este propósito se requieren los agentes de contraste que permiten la representación de la sangre sobre la base de partes específicas de la señal del agente de contraste. Los agentes de contraste ultrasónicos se desarrollaron en sus comienzos para mejorar el contraste de seña- les de eco débiles (ruidosas), pero una combinación con técnicas de escáner contraste específicas hizo una aplicación disponible novedosa por completo: La imagen de modo B de muy pocas cantidades de agente de contraste (equivalente al volumen de sangre) en tejido (parénquima). Esto requiere la detección sensible (dependiendo de las microburbujas individuales) y la detección selectiva (distinguir entre señales de tejido y ruido) del agente de contraste, haciendo posible representar el riego sanguíneo en el tejido. Este tipo de sonografía contraste- específica permite en primer lugar la imagen de la vascularidad y geometría de los vasos en los órganos (volumen capilar); en segundo lugar, puede representar y cuantificar el paso de un bolus de agente de contraste a través del sistema vascular en tiempo real (flujo capilar). El volumen y flujo capilares son los determinantes de perfusión del parénquima. ■ Antecedentes Históricos El principio de los agentes de contraste ultrasónicos ha sido conocido por más de treinta años, desde que Gramiak y Shah observaron fuertes señales de eco ultrasónicas en la sangre después de la inyección de verde de indocianina [1]. Las señales fueron formadas como resultado de burbujas de aire que fueron coadministradas durante la inyección de bolus rápido. Desde ese momento, la creación intencional de aire o burbujas de gas de este tipo ha sido utilizado para producir soluciones ecogénicas que hacen visible la sangre hipoecoica usando ultrasonido. Los agentes de contraste ultrasónicos de este tipo fueron preparados artesanalmente, por ejemplo, a través del agitado vigoroso de soluciones salina fisiológica o infusiones viscosas o haciendo sónicos los agentes de contraste radiográficos. Como su carencia de estabilidad inhibió el paso pulmonar, ellos fueron utilizados sobre todo para diagnósticos de derivaciones [2, 3] o para representar la perfusión miocárdica después de la administración intracoronaria [4, 5]. Desde 1991, los agentes de contraste ultrasónicos estandarizados han estado disponibles para diagnóstico del corazón derecho (Echovist) y, desde 1995, los agentes de contraste ultrasónicos que son estables al pasar a través de los pulmones (Levovist®) han estado disponibles en el mercado. Desde el año 2001, los agentes de contraste de segunda generación conteniendo gases con baja solubilidad en agua han estado en el mercado SonoVue®, y han incrementado de modo sustancial la estabilidad y duración del contraste. Modo de Acción de los Agentes de Contraste Ultrasónicos ■ Clasificación de los Agentes de Contraste Ultrasónicos Agentes de Contraste en Sangre El objetivo original en desarrollar agentes de contraste ultrasónicos estandarizados fue obtener productos que pa saran a través de los pulmones, haciendo posible las imágenes de contraste del sistema vascular completo después de su inyección intravenosa (agentes sanguíneos). La mayoría de los productos disponibles o en desarrollo hoy día caen dentro de esta categoría. Los agentes de contraste ideales en sangre serán transportados libremente en la corriente sanguínea sin salir del lecho vascular o acumularse en tejidos específicos (Tabla 7.1). Algunos de estos agentes de contraste no se mueven con entera libertad en el torrente sanguíneo, sino que tienen afinidad específica por algún tejido. Esto significa que ellos se acumulan en tejidos específicos - por ejemplo, células retículo endoteliales del hígado y el bazo – al final de la fase vascular. Este efecto ha sido descrito para Levovist® [6, 7] así como por Merz, Muler y cols [8, 9] y puede ser usado con fines diagnósticos para identificar tejido hepático funcional en la última fase específica de hígado (por ejemplo, después del final de la fase vascular). Se necesita que ciertos cuidados sean tomados para asegurarse que el examen en la última fase no sea registrado muy pronto, para evitar la superposición con la fase venosa portal. Agentes de Contraste Específicos de Tejidos Hay agentes de contraste que tienen alta afinidad por tejidos específicos o estructuras moleculares y se acumulan de manera específica en estos tejidos. En principio, esto incluye los anteriores agentes de contraste en sangre con fase tardía específica de hígado. En el sentido más estricto del término, sin embargo, estos son agentes de contraste con una estructura que posee alta afinidad molecular (por ejemplo fragmentos de anticuerpos). Hoy día, ningún agente de contraste específico de tejido está disponible para uso en humanos, pero varias sustancias están en desarrollo pre clínico [10- 14]. Los agentes de contraste de este tipo, por ejemplo, hacen posible detectar trombos intravasculares, placas o inflamación. Tabla 7-1. Agentes de contraste ultrasónicos en sangre: Vista de los productos Nombre Fabricante Cubierta Echovist®* Albunex® Levovist® Optison® SonoVue® Definity® Schering Galactosa Molecular Albúmina Biosystems Schering Galactosa GE/AmershamAlbúmina Bracco Fosfolípidos Bristol/ Myers Fosfolípidos Squibb * No pasa a través de los pulmones. Gas Aprobado Aire Aire 1991 1993 Aire Perfluoro- propano Hexafluoruro sulfuroso Perfluoro- propano 1995 1998 2001 2001 (USA) 45 Sistemas de Liberación de Drogas Las cubiertas de los agentes de contraste ultrasónicos pueden ser utilizadas no sólo para el transporte de gases o aire, sino que también pueen transportar fármacos en el cuerpo. La liberación de estas drogas entonces se efectúa a nivel local, cada una a través de una ruptura no específica de la cubierta después de la fijación específica al tejido en estudio (microburbujas específicas) o por ruptura selectiva local de las microburbujas libremente circulantes en el área en estudio (por ejemplo por exposición a ultrasonido). Sistemas de este tipo pueden ser utilizados para el transporte de drogas convencionales o incluso de fragmentos de ADN o ARN (por ejemplo moléculas antisentido) [15, 16]. Después de los experimentos iniciales in vitro e in vivo con colorantes y marcadores de ADN, varios estudios están ahora en marcha con ADN funcional y han brindado efectos clínicos medibles en modelos animales. Es importante que el ultrasonido pueda ser utilizado no sólo para liberar la sustancia activa, sino también permitir la penetración dentro del tejido (sonoporación). Productos de este tipo están ya en test pre clínicos. Agentes de Contraste Intracavitarios Estos fueron desarrollados en líneas generales como agentes de contraste en sangre; sin embargo, la vía de administración no es intravenosa, sino más bien por catéter o aguja dentro de una cavidad corporal. Indicaciones establecidas son la histerosalpingografía de contraste para evaluar la integridad de las trompas uterinas cuando se investiga fertilidad [17], y la cistografía miccional para investigar reflujo vesico- uretero- renal, sobre todo en niños [18]. Agentes de Contraste Oral Hoy día estos son agentes de contraste negativos, ya que ellos no pruducen ecogenicidad, pero eliminan la ecogenicidad que interfiere en el tracto gastrointestinal causada por la presencia de aire. En el presente, el único producto aprobado para este propósito ha sido autorizado sólo en los EUA (SonoRx). El líquido que se toma contiene fibras de celulosa que absorben el aire que causa interferencia, permitiendo entonces el examen libre de superposiciones de órganos detrás del tracto gastrointestinal [19]. ■ Modo de Acción de los Agentes de Contraste Ultrasónicos Estructura El principio básico de los agentes de contraste ultrasónico es la creación de muchas pequeñas interfases con alta ecogenicidad. Esto es idealmente alcanzado usando microburbujas gaseosas. Para incrementar la estabilidad de las microburbujas en la sangre y alcanzar un tamaño estandarizado, éstas son circundadas por una cubierta. Hay productos con cubiertas duras (por ejemplo micropartículas 46 7: Agentes de Contraste en Ultrasonido y Ultrasonografía Mejorada por Contraste a Fig. 7.1: Composición de las micro burbujas de un agente de contraste ultrasónico. Imagen microscópica (a) y configuración esquemática (b) de micro burbujas SonoVue®. Una capa externa flexible de fosfolípidos circunda el gas SF6 encerrado. Los fosfolípidos forman una mono capa, con el lado lipídico de cara hacia dentro (hacia el gas) y el lado hidrofílico apuntando hacia fuera (hacia la sangre). de galactosa, albúmina desnaturalizada) y productos con cubiertas membranosas flexibles (por ejemplo, cubiertas de fosfolípidos). En términos del gas, una diferencia es hecha entre los productos conteniendo aire (productos de primera generación) y estos con gases de baja solubilidad (productos de segunda generación) (Fig. 7.1). El último produce contraste por más largo tiempo, ya que el gas que ellos contienen sólo se disuelve un poco en la sangre circundante. Las microburbujas por lo general tienen un diámetro de 2 a10 µm, las cuales son cercanas al tamaño de un glóbulo rojo. Son diferentes a los agentes de contraste comunes de TC y IRM, por esta razón, no pasan al líquido intersticial, sino que permanecen confinados al sistema vascular (agentes de contraste sanguíneos). Esto simplifica de manera sustancial la evaluación de la perfusión tisular, ya que la distribución del agente de contraste puede ser considerada equivalente a la distribución de la sangre. Resulta afortunado que la frecuencia de resonancia de las microburbujas de este tamaño está en la región de frecuencia del sonido usada para imágenes diagnósticas, lo cual hace posible generar una respuesta armónica. Propiedades Ecogénicas Cuando las ondas sonoras chocan las microburbujas, ellas son reflejadas desde la superficie. Para ser más precisos, el proceso es conocido como dispersión retrógrada. Las ondas sonoras dispersas hacia atrás tienen la misma longitud de onda que las ondas sonoras emitidas. Esta conducta de dispersión retrógrada se conoce como conducta lineal de las microburbujas. Las microburbujas en los agentes de contraste ultrasónicos son muy efectivas dispersoras retrógradas. Ellas incrementan la intensidad de la señal por más de 30dB [20], lo cual corresponde a un factor de 1000 en la intensidad de sonido recibida. Sin embargo, cuando la presión del sonido se incrementa, las conductas no lineales de las microburbu- b jas se vuelven muy prominentes. Las burbujas primero comienzan a oscilar, enviando hacia fuera oscilaciones armónicas [21, 22], y entonces, cuando la presión del sonido se incrementa después, las microburbujas se vuelven inestables, comienzan a dividirse, y finalmente se rompen. En el proceso, ellas envían hacia fuera una breve señal de alta energía (emisión acústica estimulada, EAS) [23, 24] (Fig. 7.2). En principio, todos los agentes de contraste ultrasónicos muestran esta conducta, pero el nivel absoluto de energía de sonido a la cual la respuesta armónica y la ruptura de las micorburbujas se establece, varía de un agente de contraste a otro. Las microburbujas con cubierta flexible comienzan a oscilar a más baja energía de sonido y muestran conducta armónica pronunciada. Los agentes de contraste con una cubierta dura, por otra parte, dan una muy buena señal EAS al romperse. Durante la oscilación, las microburbujas producen una señal de eco no lineal [25]. Esto es porque la compresión de las microburbujas contra la presión del contenido de gas interior es menor que su expansión. Esto lleva a una fluctuación asimétrica del diámetro de la burbuja, la cual ya no es linealmente dependiente de la presión de sonido (Fig. 7.3). Dosis y Administración Los agentes de contraste ultrasónicos por lo general son administrados mediante la inyección en bolus intravenoso. Para alcanzar la más rápida y más completa posible distribución del bolus de agente de contraste, se recomienda combinarlo con 5- 10ml de solución salina fisiológica [26]. La inyección idealmente será colocada en una vena de gran volumen del brazo, con la jeringa conectada a la cánula de manera directa o a través de una llave de 3 vías. Si hay razones poderosas para interponer un tubo de infusión, este debe ser tan corto como sea posible y la luz Modo de Acción de los Agentes de Contraste Ultrasónicos Interacción Ultrasónica ⇔ Microburbujas Destrucción ➔Emisión acústica estimulada (Doppler color) MI Pico negativo de presión acústica Inestabilidad/fisión de la burbuja ➔Frecuencias armónicas altas 47 Fig. 7.2: Conducta de microburbujas como una función de presión de insonación. La conducta de las microburbujas en el campo acústico dependen primariamente de la presión de insonación. Si la presión acústica es muy baja, ocurre la dispersión retrógrada pasiva de la señal de entrada. A una presión acústica algo más alta, las microburbujas comienzan a oscilar a su frecuencia de resonancia. Si la presión acústica es tan alta, las microburbujas se rompen. LOC: Pérdida de correlación; MI: Índice mecánico. Oscilación ➔Segunda frecuencia armónica Dispersión retrógrada Respuesta no lineal de la burbuja Presión acústica incidente Diámetro de las microburbujas Compresión Expansión Fig. 7.3: Oscilación de microburbujas en el campo sonoro. Compresión de las microburbujas durante la fase de alta presión (contra la presión del gas interno) es menor que la expansión en la fase de baja presión. La fluctuación en el diámetro de las microburbujas es asimétrica y no es una función lineal de fluctuación de presión, es decir, una respuesta no lineal. Concentración de burbujas interior no será tan estrecha. Es de particular utilidad para medir los perfiles de perfusión (por ejemplo para caracterizar las lesiones); la inyección tiene que ser suministrada con rapidez para obtener separación temporal aguda. Después de la inyección del bolus, se incrementa rápidamente la concentración de microburbujas, seguido por una lenta desaparición en varios minutos. La atención tiene que ser dada a los tres valores umbrales (Fig. 7.4): • Saturación del sistema. Este umbral se alcanza con frecuencia al inicio de la desaparición del contraste y da origen a artefactos de saturación y (en Doppler color) efectos vigorosos. • Umbral de atenuación. Por encima de este umbral hay una fuerte señal de eco cercana al transductor debido a la alta concentración de microburbujas; distal a éste hay sombras, parecidas a las vistas detrás de las estructuras de tejido hiperecoicas. • Umbral de detección. Debajo de este umbral, la concentración de microburbujas es tan baja que pueden no ser detectadas. Saturación del sistema Umbral de atenuación Ventana diagnóstica Umbral de detección Tiempo Fig. 7.4: Curso de la concentración de microburbujas en sangre después de la administración del bolus. Después de la inyección del bolus, hay un rápido incremento en la concentración de agente de contraste hasta un máximo (intensidad pico), Seguido por una fase de desaparición algo más lenta. Si el umbral de atenuación o incluso la saturación del sistema es alcanzada al máximo, artefactos tales como sombras o brillo pueden ocurrir.
© Copyright 2024