Fluoroscopia

La fluoroscopia se utiliza en diversos tipos de procedimientos quirúrgicos, como la cirugía ortopédica y la podológica . En ambas, se emplea para guiar la reducción de fracturas y en ciertos procedimientos que requieren el uso de material de osteosíntesis extenso. Específicamente, una vez realineada la fractura, el cirujano (con la ayuda del técnico quirúrgico) perfora el tejido óseo para insertar una guía y utiliza la fluoroscopia para asegurar el ángulo correcto de la guía. A continuación, se inserta una broca canulada sobre la guía para crear un orificio para un tornillo óseo. Si el cirujano prefiere un ángulo diferente, simplemente invierte la guía y vuelve a perforar. La fluoroscopia se utiliza para cada tornillo colocado, lo que ha mejorado considerablemente la correcta consolidación de la fractura gracias a una reducción más precisa. ^{[ 5 ]}

En urología, la fluoroscopia se utiliza en la pielografía retrógrada y la cistouretrografía miccional para detectar diversas anomalías relacionadas con el sistema urinario. ^{[ 6 ]} La fluoroscopia se utiliza para confirmar la ubicación de la aguja y el alambre guía al realizar una nefrostomía . También se emplea cada vez más durante la nefrolitotomía percutánea, donde se ha demostrado que las técnicas de fluoroscopia pulsada de baja dosis reducen significativamente la exposición a la radiación tanto para los pacientes como para el personal quirúrgico sin comprometer los resultados del procedimiento. ^{[ 7 ]}

En cardiología, la fluoroscopia se utiliza para la angiografía diagnóstica, las intervenciones coronarias percutáneas y la implantación de dispositivos ( marcapasos , desfibriladores cardioversores implantables y dispositivos de resincronización cardíaca ). ^{[ 8 ]}

La fluoroscopia se puede utilizar para examinar el sistema digestivo mediante una sustancia opaca a los rayos X (generalmente sulfato de bario o gastrografina ), que se introduce en el sistema digestivo por ingestión o como enema . Normalmente, esto forma parte de una técnica de doble contraste, utilizando contraste positivo y negativo. El sulfato de bario recubre las paredes del tracto digestivo (contraste positivo), lo que permite que su forma se vea blanca o clara en la radiografía. Posteriormente, se puede introducir aire (contraste negativo), que aparece negro en la película. La ingesta de bario es un ejemplo de agente de contraste ingerido para examinar el tracto digestivo superior. Si bien los compuestos de bario solubles son muy tóxicos, el sulfato de bario insoluble no lo es debido a que su baja solubilidad impide que el cuerpo lo absorba. Las exploraciones del tracto gastrointestinal incluyen enemas de bario , proctografías de defecación , ingesta y deglución de bario y enteroclisis . ^{[ 9 ]}

• En muchos centros, la biopsia hepática se realiza bajo guía fluoroscópica.
• Angiografía de la pierna, el corazón y los vasos cerebrales. ^{[ 10 ]}
• Colocación de un catéter central de inserción periférica
• Colocación de una sonda de alimentación lastrada (p. ej., Dobhoff) en el duodeno tras intentos previos fallidos sin fluoroscopia.
• Discografía , un procedimiento diagnóstico invasivo para la evaluación de patologías del disco intervertebral . ^{[ 11 ] [ 12 ]}
• En la punción lumbar, la fluoroscopia ayuda a guiar la inserción de las agujas del catéter y puede reducir el número de intentos necesarios para una punción lumbar exitosa.

Los orígenes de la fluoroscopia y la radiografía se remontan al 8 de noviembre de 1895, cuando Wilhelm Röntgen , o Roentgen en español, observó una pantalla de platinocianuro de bario que fluorescía al ser expuesta a lo que más tarde denominaría rayos X (la variable algebraica x significa "desconocido"). A los pocos meses de este descubrimiento, se crearon los primeros fluoroscopios rudimentarios. Estos fluoroscopios experimentales eran simplemente pantallas delgadas de cartón recubiertas internamente con una capa de sal metálica fluorescente, unidas a un parasol de cartón en forma de embudo que impedía la entrada de luz ambiental, con un ocular que el usuario sostenía frente a su ojo. La imagen fluoroscópica obtenida de esta manera era bastante tenue. Incluso cuando finalmente se mejoraron y se introdujeron comercialmente para diagnóstico por imagen , la escasa luz producida por las pantallas fluorescentes de los primeros fluoroscopios comerciales obligaba al radiólogo a permanecer un tiempo en la habitación oscura donde se realizaría el procedimiento de imagen, para acostumbrar sus ojos y aumentar su sensibilidad a la percepción de la tenue imagen. La ubicación del radiólogo detrás de la pantalla también resultó en una dosis significativa de radiación para el radiólogo.

A finales de la década de 1890, Thomas Edison comenzó a investigar materiales con capacidad de fluorescencia al ser irradiados con rayos X, y a principios de siglo había inventado un fluoroscopio con la intensidad de imagen suficiente para su comercialización . Edison descubrió rápidamente que las pantallas de tungstato de calcio producían imágenes más brillantes. Sin embargo, Edison abandonó su investigación en 1903 debido a los riesgos para la salud que conllevaba el uso de estos primeros dispositivos. Clarence Dally, soplador de vidrio para equipos y tubos de laboratorio en el laboratorio de Edison, estuvo expuesto repetidamente a la radiación, desarrollando envenenamiento por radiación y falleciendo posteriormente a causa de un cáncer agresivo. El propio Edison sufrió daños en un ojo al probar estos primeros fluoroscopios. ^{[ 14 ]}

Durante esta etapa inicial de desarrollo comercial, muchos predijeron erróneamente que las imágenes en movimiento de la fluoroscopia reemplazarían por completo las radiografías (películas radiográficas de imágenes fijas). Sin embargo, la superior calidad diagnóstica de las radiografías en aquel entonces y la mejora en la seguridad, ya mencionada, gracias a una menor dosis de radiación mediante una exposición más corta, impidieron que esto sucediera. Otro factor fue que las películas simples ofrecían inherentemente la grabación de la imagen de forma sencilla y económica, mientras que la grabación y reproducción de la fluoroscopia siguió siendo una opción más compleja y costosa durante las décadas siguientes ( como se explica en detalle más adelante ).

Wilhelm Trendelenburg desarrolló en 1916 unas gafas de adaptación al rojo para solucionar el problema de la adaptación a la oscuridad, previamente estudiado por Antoine Beclere . La luz roja resultante de la filtración de las gafas sensibilizaba correctamente los ojos del médico antes del procedimiento, permitiéndole al mismo tiempo recibir suficiente luz para desenvolverse con normalidad.

Usos más triviales de la tecnología surgieron a principios de la década de 1920, incluyendo un fluoroscopio para la prueba de calzado que se usaba en zapaterías y grandes almacenes. ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]} Las preocupaciones con respecto al impacto del uso frecuente o mal controlado se expresaron a finales de la década de 1940 y en la década de 1950. Los problemas planteados por médicos y profesionales de la salud incluyeron el potencial de quemaduras en la piel, daño a los huesos y desarrollo anormal de los pies. ^{[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]} Estas preocupaciones llevaron al desarrollo de nuevas directrices, ^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]} regulaciones ^{[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]} y, finalmente, al fin de la práctica a principios de la década de 1960. ^{[ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]} Los vendedores de zapatos y los representantes de la industria a veces defendían su uso, alegando que no había evidencia de daño y que su uso prevenía el daño a los pies causado por zapatos mal ajustados. ^{[ 47 ]}

Se dejó de utilizar la fluoroscopia en la prueba de calzado porque el riesgo de exposición a la radiación superaba el beneficio mínimo. Solo aplicaciones importantes como la atención médica , la seguridad corporal, la seguridad alimentaria , los ensayos no destructivos y la investigación científica cumplen con el umbral de riesgo-beneficio para su uso.

La electrónica analógica revolucionó la fluoroscopia. El desarrollo del intensificador de imagen de rayos X por Westinghouse a finales de la década de 1940 ^{[ 48 ],} en combinación con las cámaras de televisión de circuito cerrado de la década de 1950, permitió obtener imágenes más brillantes y una mejor protección radiológica . Las gafas de adaptación rojas quedaron obsoletas, ya que los intensificadores de imagen permitieron amplificar la luz producida por la pantalla fluorescente y hacerla visible en una habitación iluminada. La incorporación de la cámara posibilitó la visualización de la imagen en un monitor, lo que permitió al radiólogo ver las imágenes en una habitación separada, lejos del riesgo de exposición a la radiación . La comercialización de las grabadoras de vídeo a partir de 1956 permitió grabar y reproducir las imágenes de televisión a voluntad.

La electrónica digital se aplicó a la fluoroscopia a principios de la década de 1960, cuando Frederick G. Weighart ^{[ 49 ] [ 50 ]} y James F. McNulty ^{[ 51 ]} (1929-2014) en Automation Industries, Inc., entonces en El Segundo, California, produjeron en un fluoroscopio la primera imagen del mundo generada digitalmente en tiempo real, mientras desarrollaban un aparato portátil comercializado posteriormente para las pruebas no destructivas a bordo de aeronaves navales . Se detectaron señales de onda cuadrada en una pantalla fluorescente para crear la imagen.

Desde finales de la década de 1980, la tecnología de imagen digital se reintrodujo en la fluoroscopia tras el desarrollo de sistemas de detección mejorados. Las mejoras modernas en los fósforos de las pantallas , el procesamiento digital de imágenes , el análisis de imágenes y los detectores de panel plano han permitido aumentar la calidad de la imagen minimizando la dosis de radiación para el paciente. Los fluoroscopios modernos utilizan pantallas de yoduro de cesio (CsI) y producen imágenes con ruido limitado, lo que garantiza una dosis mínima de radiación y, al mismo tiempo, la obtención de imágenes de calidad aceptable.

En la literatura médica existen numerosos nombres para las imágenes en movimiento tomadas con rayos X. Entre ellos se incluyen fluoroscopia , fluorografía , cinefluorografía , fotofluorografía , fluororradiografía , kymografía ( electrokymografía , roentgenkymografía ), cineradiografía ( cine ), videofluorografía y videofluoroscopia . Hoy en día, el término «fluoroscopia» se entiende generalmente como un hiperónimo de todos los términos mencionados, lo que explica por qué es el más utilizado y por qué los demás están disminuyendo en uso. ^{[ 52 ]} La profusión de nombres es un artefacto idiomático del cambio tecnológico , como se muestra a continuación:

Tan pronto como se descubrieron los rayos X (y su aplicación para ver el interior del cuerpo) en la década de 1890, se buscó tanto la observación como el registro. Desde el principio, se dispuso de imágenes en movimiento en vivo e imágenes fijas grabadas con equipos sencillos; por lo tanto, tanto la "observación con una pantalla fluorescente" ( fluoro- + -scopia ) como el "registro/grabado con radiación" ( radio- + -grafía ) recibieron inmediatamente nombres de palabras neolatinas ; ambas palabras están documentadas desde 1896. ^{[ 53 ]}

La búsqueda de imágenes en movimiento grabadas, sin embargo, fue un desafío más complejo. En la década de 1890, las imágenes en movimiento de cualquier tipo (ya fueran tomadas con luz visible o con radiación invisible) eran tecnologías emergentes . Dado que la palabra " fotografía " (literalmente "registro/grabado con luz") se había establecido desde hacía tiempo para referirse a un medio de imagen fija, se acuñó la palabra " cinematografía " (literalmente "registro/grabado de movimiento") para el nuevo medio de imágenes en movimiento con luz visible. Pronto, se acuñaron varias palabras nuevas para obtener imágenes radiográficas en movimiento. Esto se hacía a menudo filmando una pantalla fluoroscópica simple con una cámara de cine (llamada de diversas maneras fluorografía, cinefluorografía, fotofluorografía o fluororradiografía) o tomando radiografías seriadas rápidamente para que sirvieran como fotogramas en una película (cineradiografía). De cualquier manera, el rollo de película resultante podía mostrarse con un proyector de cine . Otro grupo de técnicas incluía diversos tipos de quimografía, cuyo denominador común era la captura de grabaciones en una sucesión de momentos, con un concepto similar al de una película, aunque no necesariamente con reproducción cinematográfica; más bien, las imágenes secuenciales se comparaban fotograma a fotograma (una distinción comparable a la diferencia entre el modo mosaico y el modo cine en la terminología actual de la tomografía computarizada). Así, la electroquimografía y la roentgenquimografía fueron algunas de las primeras formas de registrar imágenes a partir de una simple pantalla fluoroscópica.

La televisión también se encontraba en sus primeras etapas de desarrollo durante estas décadas (1890-1920), pero incluso después de que la televisión comercial comenzara a adoptarse ampliamente tras la Segunda Guerra Mundial , siguió siendo un medio exclusivamente en directo durante un tiempo. A mediados de la década de 1950, se desarrolló la capacidad comercial de capturar las imágenes en movimiento de la televisión en cinta magnética (con una grabadora de cinta de vídeo ). Esto pronto llevó a la adición del prefijo " video- " a las palabras fluorografía y fluoroscopia, y las palabras videofluorografía y videofluoroscopia están documentadas desde 1960. ^{[ 54 ]} En la década de 1970, la cinta de vídeo pasó de los estudios de televisión y las imágenes médicas al mercado de consumo con el vídeo doméstico a través de VHS y Betamax , y esos formatos también se incorporaron a los equipos de vídeo médicos.

Así, con el tiempo, las cámaras y los soportes de grabación para imágenes fluoroscópicas han evolucionado: el tipo original de fluoroscopia, y el más común durante su primer medio siglo de existencia, simplemente no utilizaba cámaras, ya que para la mayoría de los diagnósticos y tratamientos no eran esenciales. Para aquellas investigaciones que necesitaban ser transmitidas o grabadas (como para formación o investigación), se utilizaban cámaras de cine con película (como la de 16 mm ). En la década de 1950, aparecieron las videocámaras electrónicas analógicas (al principio solo producían salida en directo, pero más tarde utilizaban grabadoras de cinta de vídeo). Desde la década de 1990, se han utilizado videocámaras digitales , detectores de panel plano y almacenamiento de datos en servidores locales o (más recientemente) en servidores seguros en la nube . Los fluoroscopios de última generación utilizan software de procesamiento y análisis de imágenes digitales , lo que no solo ayuda a producir una claridad y un contraste óptimos, sino que también permite obtener ese resultado con una dosis mínima de radiación (porque el procesamiento de señales puede tomar pequeñas entradas de bajas dosis de radiación y amplificarlas , diferenciando hasta cierto punto la señal del ruido ).

Mientras que la palabra "cine" ( / ˈ s ɪ n i / ) en el uso general se refiere al cine (es decir, una película) ^{[ 53 ] [ 55 ]} o a ciertos formatos de película ( película de cine ) para grabar dicha película, en el uso médico se refiere a la cineradiografía o, en las últimas décadas, a cualquier modo de imagen digital que produzca imágenes en movimiento similares al cine (por ejemplo, los sistemas de TC y RM más nuevos pueden emitir en modo cine o en modo mosaico). La cineradiografía registra imágenes fluoroscópicas de 30 fotogramas/segundo de órganos internos como el corazón tomadas durante la inyección de un medio de contraste para visualizar mejor las regiones de estenosis o para registrar la motilidad en el tracto gastrointestinal del cuerpo. La tecnología predigital está siendo reemplazada por sistemas de imágenes digitales . Algunos de estos disminuyen la velocidad de fotogramas, pero también disminuyen la dosis de radiación absorbida por el paciente. A medida que mejoren, es probable que las velocidades de fotogramas aumenten.

Hoy en día, debido a la convergencia tecnológica , la palabra "fluoroscopia" se entiende ampliamente como un hiperónimo de todos los nombres anteriores para las imágenes en movimiento tomadas con rayos X, tanto en vivo como grabadas. También debido a la convergencia tecnológica, la radiografía, la TC y la fluoroscopia son ahora modos de imagen digital que utilizan rayos X con software de análisis de imágenes y fácil almacenamiento y recuperación de datos. Así como las películas, la televisión y los videos web ya no son, en gran medida, tecnologías separadas, sino solo variaciones sobre temas digitales subyacentes comunes, también lo son los modos de imagen de rayos X, y de hecho, el término "imagen de rayos X" es el hiperónimo definitivo que los unifica a todos, incluso englobando tanto la fluoroscopia como la TC de cuatro dimensiones (TC4D), que es la forma más reciente de imágenes en movimiento tomadas con rayos X. ^{[ 56 ]} Pueden pasar muchas décadas antes de que los hipónimos anteriores caigan en desuso, sobre todo porque el día en que la TC4D desplace todas las formas anteriores de imagen de rayos X en movimiento puede estar aún lejano.

La invención de los intensificadores de imagen de rayos X en la década de 1950 permitió que la imagen en la pantalla fuera visible en condiciones de iluminación normales y brindó la opción de grabar las imágenes con una cámara convencional. Las mejoras posteriores incluyeron el acoplamiento, primero, de cámaras de video y, más tarde, de cámaras digitales que utilizaban sensores de imagen como dispositivos de carga acoplada o sensores de píxeles activos para permitir la grabación de imágenes en movimiento y el almacenamiento electrónico de imágenes fijas. ^{[ 66 ]}

Los intensificadores de imagen modernos ya no utilizan una pantalla fluorescente independiente. En su lugar, se deposita un fósforo de yoduro de cesio directamente sobre el fotocátodo del tubo intensificador. En un sistema típico de uso general, la imagen de salida es aproximadamente ^10⁵ veces más brillante que la de entrada. Esta ganancia de brillo comprende una ganancia de flujo (amplificación del número de fotones) y una ganancia de minimización (concentración de fotones de una pantalla de entrada grande en una pantalla de salida pequeña), cada una de aproximadamente 100. Este nivel de ganancia es suficiente para que el ruido cuántico , debido al número limitado de fotones de rayos X, sea un factor significativo que limite la calidad de la imagen.

Dentro del XRII , este intensificador está compuesto por cinco mini componentes, que son:

• La envoltura de vidrio ayuda a mantener el vacío del tubo para permitir el control del flujo de electrones, pero no tiene ninguna función práctica en la formación de la imagen.
• Fósforo de entrada : cuando los rayos X interactúan con esta pieza, su energía se convierte en una ráfaga de fotones de luz visible, tal como aparecen en la pantalla/monitor intensificador.
• El fotocátodo es una fina capa metálica, generalmente compuesta de compuestos de cesio y antimonio, que responde a la estimulación lumínica con la emisión de electrones.
• Las lentes de enfoque electrostático están ubicadas a lo largo del tubo y son las responsables de enfocar los electrones a través del tubo, desde el fósforo de entrada hasta el de salida.
• El fósforo de salida suele estar compuesto de cristales de sulfuro de cadmio y es el que registra la llegada de los fotoelectrones, lo que normalmente resulta en una ganancia de 50 a 70 veces. ^{[ 67 ] [ 68 ]}

Existen intensificadores de imagen con diámetros de entrada de hasta 45  cm y una resolución de entre dos y tres pares de líneas/mm.

La introducción de detectores de panel plano permite reemplazar el intensificador de imagen en el diseño de fluoroscopios. Estos detectores ofrecen mayor sensibilidad a los rayos X, lo que permite reducir la dosis de radiación para el paciente. La resolución temporal también mejora con respecto a los intensificadores de imagen, disminuyendo el desenfoque por movimiento. Asimismo, la relación de contraste es superior; los detectores de panel plano presentan una linealidad en un amplio rango, mientras que los intensificadores de imagen tienen una relación de contraste máxima de aproximadamente 35:1. La resolución espacial es prácticamente la misma, aunque un intensificador de imagen en modo de magnificación puede ofrecer una resolución ligeramente mejor que un panel plano.

Los detectores de panel plano son considerablemente más caros de comprar y reparar que los intensificadores de imagen, por lo que su uso se adopta principalmente en especialidades que requieren imágenes de alta velocidad, por ejemplo, imágenes vasculares y cateterismo cardíaco .

Se han utilizado diversas sustancias como agentes de contraste radiológico , entre ellas plata , bismuto , cesio , torio , estaño , circonio , tantalio , tungsteno y compuestos de lantánidos . El uso de toria (dióxido de torio) como agente se suspendió rápidamente, ya que el torio causa cáncer de hígado . ^{[ 69 ]}

La mayoría de los medios de contraste radiográficos inyectables modernos se basan en yodo. El contraste yodado se presenta en dos formas: compuestos iónicos y no iónicos. El contraste no iónico es significativamente más caro que el iónico (entre tres y cinco veces más), pero suele ser más seguro para el paciente, ya que provoca menos reacciones alérgicas y efectos secundarios incómodos como sensación de calor o enrojecimiento facial. Actualmente, la mayoría de los centros de diagnóstico por imagen utilizan exclusivamente contraste no iónico, al considerar que los beneficios para los pacientes compensan el coste.

Los agentes de contraste radiográfico negativos son el aire y el dióxido de carbono (CO₂ ₎ . Este último es fácilmente absorbido por el organismo y provoca menos espasmos. Además, puede inyectarse en el torrente sanguíneo, a diferencia del aire, que está totalmente contraindicado por el riesgo de embolia gaseosa .