Ultrassom médico (Medical ultrasound)

O ultrassom médico abrange tanto metodologias de diagnóstico, principalmente imagens, quanto aplicações terapêuticas da tecnologia ultrassônica. Diagnosticamente, facilita a visualização de estruturas anatômicas internas, incluindo tendões, músculos, articulações, vasos sanguíneos e órgãos. Além disso, permite a quantificação de parâmetros específicos, como distâncias e velocidades, ou a geração de sinais acústicos discerníveis. A aplicação do ultrassom para gerar imagens médicas visuais é denominada ultrassonografia médica, geralmente abreviada como ultrassonografia. Quando a ultrassonografia depende da reflexão do ultrassom, ela é especificamente chamada de ecografia. Além disso, existem técnicas baseadas na transmissão, exemplificadas pela tomografia de transmissão de ultrassom. O exame de gestantes por ultrassonografia é conhecido como ultrassonografia obstétrica, representando um avanço fundamental na ultrassonografia clínica. A instrumentação empregada para esse propósito é designada como máquina de ultrassom, ultrassonografia ou ecógrafo. A representação visual resultante gerada por esta técnica é denominada ultrassonografia, ultrassonografia ou ecograma.

Ultrassom médico inclui técnicas de diagnóstico (principalmente imagens) usando ultrassom, bem como aplicações terapêuticas do ultrassom. No diagnóstico, é usado para criar uma imagem de estruturas internas do corpo, como tendões, músculos, articulações, vasos sanguíneos e órgãos internos, para medir algumas características (por exemplo, distâncias e velocidades) ou para gerar um som audível informativo. O uso do ultrassom para produzir imagens visuais para a medicina é chamado de ultrassonografia médica ou simplesmente ultrassonografia. A ultrassonografia que utiliza reflexão de ultrassom é chamada de ecografia. Existem também métodos de transmissão, como a tomografia de transmissão por ultrassom. A prática de examinar mulheres grávidas por meio de ultrassonografia é chamada de ultrassonografia obstétrica e foi um desenvolvimento inicial da ultrassonografia clínica. A máquina usada é chamada de aparelho de ultrassom, sonógrafo ou ecógrafo. A imagem visual formada usando esta técnica é chamada de ultrassonografia, ultrassonografia ou ecograma.

O ultrassom consiste em ondas sonoras com frequências superiores a 20.000 Hz, o que se aproxima do limite superior da percepção auditiva humana. Imagens ultrassônicas, também conhecidas como ultrassonografias, são geradas através da emissão de pulsos de ultrassom no tecido biológico por meio de uma sonda especializada. Esses pulsos de ultrassom são refletidos em tecidos que exibem impedância acústica variável, retornando posteriormente à sonda, que os registra e os renderiza como uma imagem visual.

Embora um transdutor ultrassônico de uso geral seja suficiente para a maioria das aplicações de imagem, certos cenários exigem a implantação de transdutores especializados. O método predominante para exame ultrassonográfico envolve o posicionamento de um transdutor na superfície externa do corpo; entretanto, uma visualização superior pode frequentemente ser alcançada colocando-se um transdutor internamente. Consequentemente, transdutores especializados, como os tipos transvaginal, endorretal e transesofágico, são utilizados rotineiramente para imagens internas. Em aplicações avançadas, transdutores excepcionalmente em miniatura podem ser integrados em cateteres de pequeno diâmetro e inseridos em vasos sanguíneos para facilitar a geração de imagens de paredes vasculares e patologias associadas.

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Modos de imagem

Um modo de imagem denota as configurações específicas da sonda e da máquina de ultrassom que determinam as características dimensionais da imagem resultante. Vários modos de ultrassom são empregados em imagens médicas:

• Modo A, ou modo Amplitude, envolve o registro da amplitude da tensão do transdutor como uma função do tempo de viagem bidirecional de um pulso de ultrassom emitido. Um pulso solitário atravessa o corpo e subsequentemente é refletido de volta ao elemento transdutor de origem. As amplitudes de tensão registradas apresentam uma correlação linear com as amplitudes de pressão acústica. Este modo gera uma representação unidimensional.
O
• modo B, ou modo de brilho, utiliza uma série de elementos transdutores para digitalizar uma seção plana do corpo, produzindo assim uma imagem bidimensional. O valor de cada pixel nesta imagem corresponde à amplitude de tensão detectada no sinal retroespalhado. Os parâmetros dimensionais das imagens em modo B são definidos pela tensão em função do ângulo e do tempo bidirecional.
• Modo M, ou modo Movimento, envolve a emissão sequencial de pulsos do modo A. O sinal retroespalhado resultante é transformado em linhas de pixels luminosos, com seu brilho correspondendo linearmente às amplitudes de tensão retroespalhadas. Cada linha subsequente é plotada de forma contígua à anterior, gerando uma imagem que se assemelha visualmente a uma representação do modo B. No entanto, as dimensões de uma imagem no modo M são caracterizadas pela tensão em função do tempo bidirecional e do tempo de gravação. Este modo serve como um análogo ultrassônico para gravação de vídeo em sequência empregada em fotografia de alta velocidade. Dado que as transições no tecido em movimento geram retroespalhamento, esta técnica é valiosa para quantificar o deslocamento de estruturas específicas de órgãos, predominantemente o coração.

A maioria dos dispositivos de ultrassom converte o tempo de viagem bidirecional em profundidade de imagem assumindo uma velocidade constante do som, normalmente 1.540 m/s. No entanto, como a velocidade real do som apresenta variabilidade significativa entre os diferentes tipos de tecido, uma imagem de ultrassom não constitui uma representação tomográfica precisa do corpo.

Imagens tridimensionais

A imagem tridimensional é obtida através da síntese de múltiplas imagens em modo B, empregando sondas rotativas ou estacionárias dedicadas. Esta metodologia foi designada como modo C.

Um sistema híbrido, integrando ultrassom rotativo e tecnologias fotoacústicas, gera imagens tridimensionais de sangue e tecidos sem a necessidade de ímãs ou radiação ionizante. Este sistema emprega um arco de detectores para construir uma imagem volumétrica. Um pulso de laser induz vibrações nas moléculas de hemoglobina, que por sua vez geram um sinal acústico que é posteriormente detectado pelos sensores do sistema.

Metodologia

Uma técnica de imagem abrange as metodologias de geração e processamento de sinais empregadas para facilitar uma aplicação específica, com a maioria das técnicas utilizando o modo B.

• A ultrassonografia Doppler é uma técnica de imagem que aproveita o efeito Doppler para a detecção e medição de alvos móveis, mais comumente o fluxo sanguíneo.
• A imagem harmônica envolve a filtragem do sinal retroespalhado do tecido para conter apenas componentes de frequência que sejam pelo menos o dobro da frequência central do ultrassom transmitido. Esta técnica é empregada para detecção de perfusão ao utilizar agentes de contraste de ultrassom e para identificação de harmônicos teciduais. Esquemas de pulso comuns que geram uma resposta harmônica sem exigir análise de Fourier em tempo real incluem inversão de pulso e modulação de potência.

• B-flow é uma técnica de imagem que acentua digitalmente os refletores móveis, principalmente glóbulos vermelhos, enquanto atenua simultaneamente os sinais provenientes do tecido estacionário circundante. Seu objetivo é visualizar o fluxo sanguíneo e os tecidos estacionários adjacentes simultaneamente. Consequentemente, serve como método alternativo ou complementar à ultrassonografia Doppler para visualização do fluxo sanguíneo.

O ultrassom terapêutico, quando direcionado a um tumor ou cálculo específico, não constitui uma modalidade de imagem. No entanto, o modo A e o modo B são normalmente empregados, muitas vezes durante o procedimento, para posicionar com precisão uma sonda de tratamento para atingir uma região específica de interesse.

Usos

A ultrassonografia (ultrassonografia) é amplamente utilizada na área médica, facilitando procedimentos diagnósticos e terapêuticos. A ultrassonografia pode orientar procedimentos intervencionistas, como biópsias ou drenagem de coleções líquidas, servindo tanto para fins diagnósticos quanto terapêuticos. Os ultrassonografistas são profissionais médicos que realizam esses exames, que são tradicionalmente interpretados por radiologistas – médicos especializados na aplicação e interpretação de modalidades de imagens médicas – ou por cardiologistas para ultrassonografia cardíaca (ecocardiografia). A ultrassonografia se mostra eficaz para obter imagens dos tecidos moles do corpo. Estruturas superficiais, incluindo músculos, tendões, testículos, mama, glândulas tireóide e paratireóide, e o cérebro neonatal, são visualizadas em frequências mais altas (7–18 MHz), produzindo resolução linear (axial) e horizontal (lateral) superior. Por outro lado, estruturas mais profundas, como fígado e rim, são visualizadas em frequências mais baixas (1–6 MHz), resultando em resolução axial e lateral reduzida em troca de maior penetração no tecido.

Anestesiologia

Em anestesiologia, o ultrassom é empregado rotineiramente para orientar o posicionamento da agulha para injeção de soluções anestésicas locais perto de nervos identificados por ultrassonografia (bloqueio de nervo). Também facilita o acesso vascular, incluindo a canulação de grandes veias centrais e canulações arteriais desafiadoras. Os neuroanestesiologistas frequentemente utilizam o Doppler transcraniano para adquirir dados sobre a velocidade do fluxo dentro dos vasos cerebrais basais.

Angiologia (Medicina Vascular)

Em angiologia ou medicina vascular, o ultrassom duplex – que combina imagens em modo B com medição de fluxo Doppler – é utilizado para diagnosticar doenças arteriais e venosas. Esta aplicação tem particular importância em casos de possíveis problemas neurológicos, onde o ultrassom carotídeo é rotineiramente empregado para avaliar o fluxo sanguíneo e identificar estenose potencial ou suspeita nas artérias carótidas, enquanto o Doppler transcraniano é aplicado para obter imagens do fluxo nas artérias intracerebrais.

O ultrassom intravascular (IVUS) emprega um cateter especialmente projetado com uma sonda de ultrassom miniaturizada afixada em sua extremidade distal, que é subsequentemente avançada em um vaso sanguíneo. A extremidade proximal do cateter se conecta ao equipamento de ultrassom computadorizado, permitindo a aplicação da tecnologia de ultrassom, como um transdutor piezoelétrico ou um transdutor ultrassônico microusinado capacitivo, para visualizar o endotélio dos vasos sanguíneos in vivo.

Para o problema prevalente e potencialmente sério de coágulos sanguíneos nas veias profundas da perna, o ultrassom assume um papel diagnóstico fundamental. Ao mesmo tempo, a ultrassonografia da insuficiência venosa crônica nas pernas concentra-se nas veias mais superficiais para auxiliar no planejamento de intervenções apropriadas para alívio dos sintomas ou melhoria cosmética.

Cardiologia (coração)

A ecocardiografia é uma ferramenta essencial em cardiologia, auxiliando na avaliação da função das válvulas cardíacas, incluindo estenose ou insuficiência, contratilidade do músculo cardíaco e hipertrofia ou dilatação das principais câmaras cardíacas (ventrículo e átrio).

Medicina de Emergência

A ultrassonografia no local de atendimento oferece inúmeras aplicações na medicina de emergência. Estes abrangem a diferenciação das etiologias cardíacas e pulmonares da dispneia aguda, bem como o exame Focused Assessment with Sonography for Trauma (FAST), que muitas vezes é estendido à Extended Focused Assessment with Sonography for Trauma (EFAST) para avaliar hemoperitônio substancial ou tamponamento pericárdico após lesão traumática. Além disso, a ultrassonografia auxilia na distinção de diversas causas de dor abdominal, como colelitíase e nefrolitíase. Os Programas de Residência em Medicina de Emergência têm um histórico bem estabelecido de defesa da integração da ultrassonografia à beira do leito nos currículos de treinamento de médicos.

Gastroenterologia e Cirurgia Colorretal

Tanto a ultrassonografia abdominal quanto a endoanal são comumente empregadas em gastroenterologia e cirurgia colorretal. Na ultrassonografia abdominal, os principais órgãos abdominais, incluindo pâncreas, aorta, veia cava inferior, fígado, vesícula biliar, ductos biliares, rins e baço, podem ser visualizados. No entanto, a presença de gases intestinais pode obstruir as ondas sonoras e o tecido adiposo pode atenuá-las em graus variados, dificultando ocasionalmente a eficácia diagnóstica. Quando inflamado, o apêndice pode ser visualizado (por exemplo, em casos de apendicite), e a ultrassonografia serve como modalidade de imagem inicial preferida para minimizar a exposição à radiação, embora muitas vezes necessite de corroboração subsequente com outras técnicas de imagem, como a tomografia computadorizada (TC). A ultrassonografia endoanal é particularmente valiosa para investigar sintomas anorretais, incluindo incontinência fecal ou defecação obstruída. Esta técnica fornece imagens da anatomia perianal imediata e pode identificar defeitos ocultos, como rupturas do esfíncter anal.

Hepatologia

A ultrassonografia de tumores hepáticos facilita tanto sua detecção quanto sua caracterização. A imagem ultrassonográfica é frequentemente utilizada durante a avaliação da doença hepática gordurosa. Esta modalidade normalmente demonstra um fígado “brilhante”, indicativo de aumento da ecogenicidade. Além disso, dispositivos de ultrassom portáteis e de bolso podem servir como instrumentos de triagem no local de atendimento para o diagnóstico de esteatose hepática.

Ginecologia e Obstetrícia

A ultrassonografia ginecológica envolve o exame dos órgãos pélvicos femininos, principalmente o útero, os ovários e as trompas de falópio, além da bexiga, dos anexos e da bolsa de Douglas. Esta modalidade emprega transdutores projetados para abordagens da parede abdominal inferior, incluindo tipos curvilíneos e setoriais, juntamente com transdutores especializados, como aqueles usados ​​para ultrassonografia transvaginal.

A ultrassonografia obstétrica teve origem no final dos anos 1950 e 1960 através do trabalho pioneiro de Sir Ian Donald, e é rotineiramente empregada durante a gravidez para monitorar o desenvolvimento e a apresentação fetal. Esta técnica pode identificar inúmeras condições potencialmente prejudiciais para a mãe e/ou feto que, de outra forma, poderiam permanecer sem diagnóstico ou sofrer diagnóstico tardio sem avaliação ultrassonográfica. Atualmente, o consenso sugere que os riscos associados ao atraso no diagnóstico superam quaisquer riscos mínimos, se presentes, associados à realização de um exame ultrassonográfico. No entanto, sua aplicação para fins não médicos, como a criação de vídeos e fotografias de "lembranças" fetais, não é recomendada.

A ultrassonografia obstétrica desempenha diversas funções primárias, incluindo:

• Determinação da idade gestacional.
• Confirmando a viabilidade fetal.
• Averiguar a localização fetal, distinguindo entre gravidez intrauterina e ectópica.
• Avaliação da localização da placenta em relação ao colo do útero.
• Identificar o número de fetos (por exemplo, em gestações múltiplas).
• Rastreamento de anomalias físicas graves.
• Avaliar o crescimento fetal, especialmente para indicadores de restrição de crescimento intrauterino (RCIU).
• Monitoramento do movimento fetal e da atividade cardíaca.
• Determinação do sexo fetal.

De acordo com o Comitê Europeu de Segurança Médica em Ultrassom (ECMUS):

Os exames ultrassônicos devem ser realizados apenas por pessoal qualificado que possua treinamento e conhecimento atualizados em protocolos de segurança. O ultrassom gera efeitos térmicos, flutuações de pressão e distúrbios mecânicos nos tecidos biológicos. Os níveis de ultrassom diagnóstico são capazes de induzir elevações de temperatura que representam riscos para órgãos sensíveis, bem como para o embrião ou feto. Embora efeitos biológicos não térmicos tenham sido documentados em estudos com animais, nenhum efeito comparável foi observado em humanos até o momento, com exceção de casos envolvendo agentes de contraste de microbolhas.

Consequentemente, é imperativo empregar configurações de baixa potência e evitar a varredura por ondas pulsadas do cérebro fetal, a menos que explicitamente indicado em gestações de alto risco.

Dados publicados pelo Departamento de Saúde do Governo do Reino Unido para o período de 2005-2006. indicam que os exames de ultrassom não obstétricos representaram mais de 65% de todos os exames de ultrassom realizados.

Hemodinâmica (circulação sanguínea)

A velocidade do fluxo sanguíneo pode ser avaliada em diversas estruturas vasculares, incluindo a artéria cerebral média e a aorta descendente, utilizando sondas Doppler de ultrassom relativamente acessíveis e de baixo risco conectadas a dispositivos de monitoramento portáteis. Esta metodologia facilita a avaliação não invasiva ou transcutânea (sem piercing) minimamente invasiva do fluxo sanguíneo. Aplicações proeminentes incluem Doppler transcraniano, Doppler esofágico e Doppler supraesternal.

Otorrinolaringologia (aplicações em cabeça e pescoço)

A ultrassonografia de alta frequência oferece excelente visualização da maioria das estruturas cervicais, abrangendo as glândulas tireoide e paratireoide, gânglios linfáticos e glândulas salivares, proporcionando detalhes anatômicos excepcionais. Para tumores e lesões da tireoide, a ultrassonografia é a modalidade de imagem de escolha, desempenhando um papel crucial na avaliação, na estratégia pré-operatória e no monitoramento pós-operatório de indivíduos com diagnóstico de câncer de tireoide. Além disso, o ultrassom diagnóstico e as intervenções guiadas por ultrassom facilitam a diferenciação, avaliação e tratamento de inúmeras outras condições benignas e malignas que afetam a região da cabeça e pescoço.

Aplicações em Neonatologia

Na neonatologia, o Doppler transcraniano é empregado para a avaliação fundamental de anomalias estruturais intracerebrais, suspeitas de hemorragias, ventriculomegalia ou hidrocefalia e lesões anóxicas, como leucomalácia periventricular. Esse procedimento pode ser realizado através das fontanelas, pontos moles do crânio do recém-nascido, até seu fechamento completo por volta de um ano de idade, quando apresentam uma barreira acústica quase impenetrável às ondas ultrassônicas. A fontanela anterior serve como o local mais frequentemente utilizado para ultrassonografia craniana; no entanto, um tamanho menor da fontanela se correlaciona com o aumento da degradação da imagem.

A ultrassonografia pulmonar demonstrou utilidade no diagnóstico de condições respiratórias neonatais prevalentes, incluindo taquipneia transitória do recém-nascido, síndrome do desconforto respiratório, pneumonia congênita, síndrome de aspiração de mecônio e pneumotórax. A pontuação da ultrassonografia pulmonar neonatal, inicialmente delineada por Brat et al., apresenta uma forte correlação com os níveis de oxigenação em neonatos.

Oftalmologia (olhos)

A oftalmologia e a optometria utilizam duas modalidades principais de exame ocular envolvendo ultrassom:

• A biometria ultrassônica A-scan, frequentemente denominada A-scan (varredura de amplitude), opera no modo A para fornecer dados sobre o comprimento axial do olho. Esta medição é um determinante crítico em distúrbios visuais prevalentes, particularmente para calcular o poder apropriado de uma lente intraocular após a extração de catarata.
A
• ultrassonografia B-scan, também conhecida como varredura B-scan-Brightness, emprega o modo B para gerar uma visualização transversal do olho e sua órbita. Esta técnica não invasiva, operando em frequências entre 10–15 MHz, serve como um instrumento oftalmológico indispensável para diagnosticar e tratar um amplo espectro de condições que afetam o segmento ocular posterior. É frequentemente integrado com outras modalidades de imagem, como a tomografia de coerência óptica (OCT) ou a angiografia fluoresceínica, para facilitar uma avaliação mais exaustiva das patologias oftalmológicas.

Pulmonologia (Pulmões)

O ultrassom serve como uma ferramenta de diagnóstico para avaliação pulmonar em diversos ambientes clínicos, incluindo cuidados intensivos, medicina de emergência, cirurgia de trauma, medicina geral e enfermagem. Essa modalidade de imagem é implantada na cabeceira do paciente ou na mesa de exame para avaliar diversas anormalidades pulmonares, orientar a terapia respiratória, informar estratégias de ventilação mecânica e facilitar procedimentos como toracocentese (drenagem de líquido pleural), biópsia aspirativa com agulha e inserção de cateter. Embora a presença de ar nos pulmões impeça a penetração ideal das ondas ultrassonográficas, a análise de artefatos específicos gerados na superfície pulmonar permite a detecção de condições patológicas.

A ultrassonografia pulmonar, em vez de visualizar diretamente o parênquima pulmonar, avalia principalmente a interface tecido-ar na linha pleural. A confiança crítica na interpretação de artefatos distingue a ultrassonografia pulmonar das modalidades de imagem projetadas para representar órgãos sólidos. Essa diferença fundamental traz implicações mecânicas significativas para a interpretação de padrões artefatos. Embora a ultrassonografia contemporânea muitas vezes empregue filtros de software e harmônicos acústicos para melhorar a visualização de órgãos como o coração ou o fígado, essas melhorias podem distorcer os padrões específicos cruciais para a análise ultrassonográfica do pulmão. Consequentemente, uma predefinição de software desprovida de filtros de imagem, imagens harmônicas e composição de feixe é geralmente preferida para exames pulmonares.

Fundamentos do ultrassom pulmonar

• A Superfície Pulmonar Normal: A superfície pulmonar compreende pleura visceral e parietal. Essas duas camadas pleurais normalmente se sobrepõem, formando a linha pleural, que constitui o elemento fundamental da ultrassonografia pulmonar (ou pleural). Na maioria dos adultos, esta linha é discernível menos de um centímetro abaixo da margem costal. Quando visualizado por ultrassonografia, aparece como uma demarcação horizontal hiperecóica (branca brilhante), desde que o transdutor de ultrassom esteja posicionado ortogonalmente ao tegumento.
• Artefatos: A ultrassonografia pulmonar utiliza fundamentalmente artefatos, que em outras modalidades de imagem normalmente seriam considerados impedimentos. Dado que o ar obstrui a propagação do ultrassom, a visualização direta do parênquima pulmonar saudável através desta técnica de imagem é impraticável. Consequentemente, médicos e ultrassonografistas desenvolveram experiência na identificação de padrões característicos gerados por feixes de ultrassom ao diferenciar entre tecido pulmonar saudável e patológico. Três artefatos frequentemente observados e diagnósticos significativos na ultrassonografia pulmonar são deslizamento pulmonar, linhas A e linhas B.
  • §  Deslizamento pulmonar: a manifestação de deslizamento pulmonar, caracterizada por um efeito cintilante da linha pleural resultante do movimento recíproco da pleura visceral e parietal durante a respiração (ocasionalmente comparado a 'formigas marchando'), representa o indicador mais crítico de pulmão normalmente aerado. Este fenômeno significa tanto a aposição do pulmão à parede torácica quanto sua integridade funcional.
  • §  Linhas A: Após o impacto do feixe de ultrassom na linha pleural, ocorre uma reflexão, manifestando-se como uma linha horizontal hiperecóica proeminente. Os artefatos de reverberação resultantes, observados como linhas horizontais equidistantes profundas à pleura, são denominados linhas A. Fundamentalmente, as linhas A representam reflexos do feixe de ultrassom originado da pleura, com o intervalo entre linhas A sucessivas correlacionando-se à distância entre a pleura parietal e a superfície cutânea. A presença de linhas A significa a existência de ar, implicando que esses artefatos podem ser observados em tecido pulmonar saudável, bem como em indivíduos que apresentam pneumotórax.
  • §  Linhas B: As linhas B constituem, de forma semelhante, artefatos de reverberação. Eles são representados ultrassonograficamente como linhas verticais hiperecóicas originadas da pleura e que se estendem até a periferia da tela ultrassonográfica. Essas demarcações são caracterizadas por sua definição nítida e aparência semelhante a laser, geralmente mantendo sua intensidade à medida que atravessam a tela. Um número limitado de linhas B, exibindo movimento sincronizado com o deslizamento da pleura, pode ser observado em pulmões saudáveis, atribuível a variações na impedância acústica entre a água e o ar. Por outro lado, uma abundância de linhas B (definidas como três ou mais) é considerada patológica e geralmente significa um distúrbio pulmonar subjacente.

Patologias pulmonares avaliadas por ultrassonografia

• Edema pulmonar: A ultrassonografia pulmonar demonstrou alta sensibilidade na identificação de edema pulmonar. Esta modalidade facilita maior precisão diagnóstica e estratégias de manejo para pacientes gravemente enfermos, especialmente quando integrada à ecocardiografia. O achado ultrassonográfico característico do edema pulmonar é a presença de múltiplas linhas B. Embora linhas B possam ocasionalmente ser observadas em pulmões saudáveis, a detecção de três ou mais nos campos pulmonares anteriores ou laterais indica consistentemente uma condição anormal. No contexto do edema pulmonar, as linhas B significam um elevado conteúdo extravascular de água pulmonar. Além disso, as linhas B podem manifestar-se em diversas outras patologias, como pneumonia, contusão pulmonar e infarto pulmonar. É crucial reconhecer que diversas interações entre a superfície pleural e a onda ultrassonográfica podem produzir artefatos que se assemelham superficialmente às linhas B, mas sem relevância patológica.
• Atelectasia: Em contraste com os padrões artefactuais, as consolidações pulmonares são visualizadas diretamente através da ultrassonografia pulmonar. A caracterização das consolidações intrapulmonares pode ser realizada por meio de critérios qualitativos, incluindo a identificação de broncogramas aéreos dinâmicos ou estáticos, que representam o ar aprisionado em vias aéreas menores, embutido no tecido consolidado. Consequentemente, as alterações patognomônicas associadas à atelectasia reabsortiva e compressiva podem ser diferenciadas.
• Pneumotórax: Em cenários clínicos em que há suspeita de pneumotórax, a ultrassonografia pulmonar serve como uma ferramenta diagnóstica valiosa. A presença de ar entre as camadas pleurais no pneumotórax resulta na ausência de deslizamento pulmonar durante o exame ultrassonográfico. O valor preditivo negativo relatado para deslizamento pulmonar na ultrassonografia varia de 99,2% a 100%, indicando que a presença de deslizamento pulmonar exclui efetivamente um pneumotórax. No entanto, a ausência de deslizamento pulmonar não é exclusivamente indicativa de pneumotórax, pois outras condições, como síndrome do desconforto respiratório agudo, consolidações pulmonares, aderências pleurais e fibrose pulmonar também podem manifestar esse achado.
• Derrame pleural: A ultrassonografia pulmonar oferece uma modalidade de imagem econômica, segura e não invasiva para a rápida visualização e diagnóstico de derrames pleurais. Embora os derrames possam ser identificados por meio de exame físico, percussão e ausculta torácica, a sensibilidade desses métodos tradicionais pode ser comprometida por fatores como ventilação mecânica, obesidade ou posicionamento específico do paciente. Portanto, a ultrassonografia pulmonar serve como um valioso instrumento diagnóstico complementar, complementando a radiografia simples de tórax e a tomografia computadorizada de tórax. Na ultrassonografia, os derrames pleurais se manifestam como imagens estruturais distintas dentro do tórax, em vez de artefatos, normalmente exibindo quatro bordas definidas: a linha pleural, duas sombras de costelas e uma borda profunda. Para pacientes gravemente enfermos que apresentam derrame pleural, a ultrassonografia também pode facilitar a orientação de procedimentos para intervenções como inserção de agulha, toracocentese e colocação de dreno torácico.
• Estadiamento do câncer de pulmão: Na pneumologia, as sondas de ultrassom endobrônquico (EBUS) são integradas às sondas endoscópicas flexíveis padrão, permitindo que os pneumologistas visualizem diretamente as lesões endobrônquicas e os gânglios linfáticos antes de realizar a aspiração transbrônquica por agulha. Entre as suas diversas aplicações, o EBUS contribui significativamente para o estadiamento do cancro do pulmão, facilitando a amostragem de gânglios linfáticos, evitando assim a necessidade de grandes intervenções cirúrgicas.
• COVID-19: A ultrassonografia pulmonar demonstrou utilidade no diagnóstico de COVID-19, particularmente em situações onde outras modalidades de diagnóstico são inacessíveis.

Trato Urinário

O ultrassom é rotineiramente empregado em urologia para quantificar o líquido residual na bexiga de um paciente. A ultrassonografia pélvica fornece imagens detalhadas, abrangendo o útero, os ovários ou a bexiga urinária em pacientes do sexo feminino. Para pacientes do sexo masculino, os exames ultrassonográficos fornecem informações sobre a bexiga, a próstata ou os testículos, permitindo uma diferenciação urgente entre condições como epididimite e torção testicular. Nos homens mais jovens, a ultrassonografia é fundamental para distinguir massas testiculares benignas, como varicoceles ou hidroceles, do câncer testicular, que, embora curável, necessita de tratamento oportuno para salvaguardar a saúde e a fertilidade. A ultrassonografia pélvica pode ser realizada por meio de dois métodos principais: externamente ou internamente. A ultrassonografia pélvica interna é realizada por via transvaginal em mulheres ou por via transretal em homens. A imagem ultrassonográfica do assoalho pélvico oferece informações diagnósticas cruciais sobre as relações anatômicas precisas entre estruturas anormais e outros órgãos pélvicos, fornecendo orientações valiosas para o manejo de pacientes que apresentam sintomas relacionados ao prolapso pélvico, incontinência dupla e defecação obstruída. Além disso, o ultrassom é utilizado para diagnosticar e, em frequências mais altas, para tratar (fragmentar) cálculos renais ou cristais renais, uma condição conhecida como nefrolitíase.

Pênis e escroto

A ultrassonografia escrotal é empregada para avaliar a dor testicular e para identificar massas sólidas dentro do escroto.

A ultrassonografia representa uma excelente modalidade para examinar o pênis, especialmente em casos que envolvem trauma, priapismo, disfunção erétil ou suspeita de doença de Peyronie.

Sistema músculo-esquelético

O ultrassom musculoesquelético é utilizado para examinar tendões, músculos, nervos, ligamentos, massas de tecidos moles e superfícies ósseas. É benéfico no diagnóstico de entorses ligamentares, distensões musculares e várias patologias articulares. Para pacientes pediátricos de até 12 anos de idade, serve como uma técnica de imagem alternativa ou complementar aos raios X para detectar fraturas de punho, cotovelo e ombro, uma prática conhecida como ultrassonografia de fratura.

O ultrassom quantitativo funciona como uma avaliação musculoesquelética adjuvante para diagnosticar doenças miopáticas em crianças, estimar a massa corporal magra em adultos e fornecer medidas substitutas da qualidade muscular (ou seja, composição do tecido) em idosos afetados por sarcopenia.

Além disso, o ultrassom pode facilitar a orientação da agulha para injeções musculares ou articulares, exemplificadas por injeções na articulação do quadril guiadas por ultrassom.

Rins

A ultrassonografia renal é indispensável para o diagnóstico e manejo das condições nefrológicas. Essa modalidade de imagem facilita o exame simples dos rins, possibilitando a identificação da maioria das alterações patológicas. Sua acessibilidade, versatilidade, custo-benefício e rápida aplicação fazem dele uma ferramenta valiosa para a tomada de decisões clínicas em pacientes que apresentam sintomas renais e para orientar intervenções renais. A imagem em modo B permite prontamente a avaliação da anatomia renal, e o ultrassom é frequentemente empregado para orientação de imagem durante procedimentos renais. Avanços recentes incluem a integração de ultrassonografia com contraste (CEUS), elastografia e imagens de fusão na ultrassonografia renal. No entanto, a ultrassonografia renal possui limitações inerentes, necessitando da consideração de técnicas de imagem complementares, como tomografia computadorizada (TCEC) e ressonância magnética (RM), para avaliação abrangente da doença renal.

Procedimentos de acesso venoso

O acesso intravenoso constitui um procedimento médico de rotina, essencial para fins como a coleta de amostras de sangue para diagnósticos ou investigações laboratoriais, incluindo hemoculturas, e para administração de fluidos intravenosos para hidratação, terapia de reposição ou transfusões de sangue em pacientes gravemente enfermos. Este requisito se estende a vários ambientes clínicos, incluindo laboratórios ambulatoriais, enfermarias hospitalares e, mais importante, departamentos de emergência e unidades de terapia intensiva. Freqüentemente, o acesso intravenoso é necessário de forma recorrente ou por longos períodos. Nesses cenários prolongados, uma agulha inserida em um cateter é inicialmente introduzida na veia; o cateter é então avançado com segurança e a agulha posteriormente retraída. Embora as veias do braço sejam normalmente preferidas, casos desafiadores podem exigir o acesso a veias mais profundas, como a veia jugular externa no pescoço ou a veia subclávia na parte superior do braço. Vários fatores podem complicar a seleção de uma veia apropriada. Esses fatores abrangem, mas não estão restritos a, obesidade, lesão venosa prévia resultante de reações inflamatórias a punções venosas anteriores e danos sofridos pelo uso recreativo de drogas.

Em cenários tão difíceis, a orientação por ultrassom facilitou significativamente a inserção bem-sucedida de cateteres venosos. O equipamento de ultrassom pode ser montado em carrinho ou portátil, normalmente empregando um transdutor linear operando em uma faixa de frequência de 10 a 15 megahertz. Geralmente, a seleção da veia é limitada pela necessidade do vaso estar localizado a 1,5 centímetros da superfície da pele. O transdutor pode ser posicionado longitudinalmente ou transversalmente sobre a veia alvo. O treinamento em canulação intravenosa guiada por ultrassom é um componente padrão da maioria dos currículos de educação em ultrassom.

Mecanismo Operacional

O processo de geração de uma imagem a partir de ondas sonoras envolve três etapas distintas: transmitir uma onda sonora, receber os ecos resultantes e, posteriormente, interpretar esses ecos.

Geração de Ondas Sonoras

As ondas sonoras são geralmente geradas por um transdutor piezoelétrico, que é encapsulado dentro de um invólucro de plástico. O transdutor é ativado por pulsos elétricos breves e poderosos emitidos pela máquina de ultrassom, operando em uma frequência predeterminada. Embora as frequências operacionais típicas variem de 1 a 18 MHz, aplicações experimentais, como a biomicroscopia em áreas anatômicas especializadas, como a câmara anterior do olho, utilizaram frequências de até 50 a 100 megahertz.

As tecnologias de transdutores anteriores empregavam lentes físicas para focar o feixe. Os transdutores modernos, entretanto, utilizam técnicas de arranjo de antenas digitais, onde elementos piezoelétricos dentro do transdutor geram ecos em tempos variados, permitindo que a máquina de ultrassom ajuste dinamicamente a direção do feixe e a profundidade focal. Próximo ao transdutor, a largura do feixe de ultrassom se aproxima da largura do próprio transdutor. Ao atingir uma distância específica, denominada comprimento da zona próxima ou zona de Fresnel, o feixe se estreita até a metade de sua largura inicial. Além deste ponto, no comprimento da zona distante ou zona de Fraunhofer, o feixe diverge, levando a uma redução na resolução lateral. Consequentemente, um transdutor mais largo e uma frequência de ultrassom mais alta estendem a zona de Fresnel, preservando assim a resolução lateral em profundidades maiores do transdutor. As ondas de ultrassom se propagam como pulsos discretos. Consequentemente, um comprimento de pulso mais curto necessita de uma largura de banda mais ampla, implicando uma faixa maior de frequências, para formar o pulso de ultrassom.

Como indicado anteriormente, a energia acústica é focada através de vários mecanismos: o design intrínseco do transdutor, a integração de uma lente posicionada anteriormente ao transdutor ou a aplicação de pulsos de controle intrincados gerados pelo scanner de ultrassom, empregando técnicas como formação de feixe ou filtragem espacial. Esta ação de focagem gera uma onda sonora em forma de arco que emana da superfície do transdutor. Posteriormente, essa onda se propaga no tecido biológico, convergindo em uma profundidade pré-determinada.

Materiais especializados integrados na face do transdutor facilitam a transmissão eficiente de energia acústica para o corpo, frequentemente compreendendo um revestimento de borracha que funciona como uma camada de correspondência de impedância. Além disso, um gel à base de água é aplicado entre a epiderme do paciente e a sonda para melhorar a propagação do ultrassom no meio biológico. Esta prática é necessária porque o ar induz a reflexão total do ultrassom, obstruindo assim sua transmissão efetiva para o corpo.

A onda sonora em propagação sofre reflexão parcial nas interfaces entre tecidos diferentes ou é espalhada por minúsculas estruturas anatômicas. Especificamente, a energia acústica é refletida sempre que ocorrem variações na impedância acústica dentro do corpo, como entre as células sanguíneas e o plasma sanguíneo, ou dentro de pequenas estruturas incorporadas em órgãos. Uma parte dessas reflexões retorna posteriormente ao transdutor.

Recepção de Ecos

O retorno da onda acústica ao transdutor inicia um processo que espelha a fase de transmissão, embora ao contrário. A onda sonora refletida incidente faz com que o transdutor vibre, e essas vibrações mecânicas são posteriormente convertidas pelo transdutor em pulsos elétricos. Esses pulsos são então transmitidos ao scanner ultrassônico para processamento e transformação em uma imagem digital.

Formação de imagem

Para a geração de imagens, o scanner de ultrassom é necessário para verificar duas características distintas de cada eco recebido:

1. Intervalo temporal entre a transmissão do pulso sonoro e a recepção do eco correspondente. (É importante observar que o tempo e a distância são diretamente proporcionais neste contexto.)
2. A amplitude ou intensidade do eco recebido.

Ao determinar esses dois parâmetros, o scanner ultrassônico pode identificar com precisão o pixel correspondente dentro da matriz da imagem a ser iluminada e especificar sua intensidade apropriada.

A conversão do sinal ultrassônico recebido em uma imagem digital pode ser elucidada através de uma analogia envolvendo uma planilha em branco. Inicialmente, pode-se conceituar um transdutor linear e plano posicionado no ápice desta folha. Os pulsos acústicos são então transmitidos sequencialmente pelas 'colunas' da planilha (por exemplo, A, B, C). Para cada coluna, o sistema monitora o retorno de ecos. Após a detecção de um eco, a duração da sua viagem de retorno é registrada. Um atraso temporal mais longo corresponde a uma profundidade maior dentro das 'linhas' (por exemplo, 1, 2, 3). A intensidade do eco dita o brilho atribuído à respectiva célula, com ecos fortes representados pelo branco, ecos fracos pelo preto e intensidades intermediárias por vários tons de cinza. Depois que todos os ecos forem registrados sistematicamente na folha, uma imagem completa em tons de cinza será renderizada.

Nos sistemas de ultrassom contemporâneos, a geração de imagens depende da recepção coletiva de ecos por uma série de múltiplos elementos transdutores, em vez de um elemento singular. Esses elementos individuais dentro do conjunto de transdutores operam sinergicamente para adquirir sinais, um mecanismo crítico para otimizar as propriedades focais do feixe ultrassônico e gerar imagens de alta resolução. Uma técnica proeminente empregada para esse propósito é a formação de feixe de "atraso e soma". O atraso de tempo preciso aplicado a cada elemento é calculado com base na inter-relação geométrica entre o ponto de imagem, o transdutor e as localizações do receptor. Através da integração destes sinais ajustados temporalmente, o sistema consegue uma focagem precisa em regiões específicas do tecido, aumentando assim a resolução e a clareza da imagem. A aplicação combinada da recepção de múltiplos elementos e dos princípios de atraso e soma constitui a base fundamental para a qualidade de imagem superior observada na ultrassonografia moderna.

Exibição de imagens

As imagens geradas pelo scanner de ultrassom são transmitidas e renderizadas utilizando o padrão DICOM. Normalmente, o pós-processamento mínimo é aplicado posteriormente.

Propagação acústica em tecidos biológicos

A ultrassonografia, também conhecida como ultrassonografia, emprega uma sonda equipada com vários transdutores acústicos para emitir pulsos de som em um meio. Quando uma onda acústica encontra um material que possui uma densidade distinta, caracterizada por uma impedância acústica diferente, uma porção da onda sonora é espalhada, enquanto outro segmento é refletido de volta para a sonda e subsequentemente detectado como um eco. O intervalo temporal necessário para o eco retornar à sonda é medido com precisão e utilizado para calcular a profundidade da interface do tecido responsável pela geração do eco. Uma maior disparidade nas impedâncias acústicas se correlaciona com um aumento da amplitude do eco. Caso o pulso ultrassônico encontre gases ou sólidos, a diferença substancial de densidade resulta na reflexão da maior parte da energia acústica, impedindo assim uma maior penetração.

As frequências empregadas em diagnóstico por imagem médica normalmente variam de 1 a 18 MHz. Frequências mais altas resultam em comprimentos de onda mais curtos, o que facilita a aquisição de imagens ultrassonográficas de maior resolução. No entanto, a atenuação acústica intensifica-se em frequências mais altas, necessitando da aplicação de frequências mais baixas (3–5 MHz) para uma penetração eficaz nos tecidos mais profundos.

Alcançar a penetração nos tecidos profundos através da ultrassonografia apresenta desafios significativos. Uma parte da energia acústica se dissipa com cada formação de eco, mas a perda de energia predominante (aproximadamente ${\displaystyle \textstyle 0,5{\frac {\mbox{dB}}{{\mbox{cm profundidade}}\cdot {\mbox{MHz}}}}}$) resulta da absorção acústica.

A velocidade de propagação da onda acústica flutua em diversos tecidos biológicos e depende da impedância acústica do material. No entanto, a instrumentação ultrassonográfica opera sob a premissa de uma velocidade acústica constante, normalmente padronizada em 1540 m/s. Essa suposição inerente leva à desfocagem do feixe e a uma consequente redução na resolução da imagem ao gerar imagens de estruturas biológicas heterogêneas.

A criação de uma imagem ultrassonográfica bidimensional (2-D) exige a varredura de um feixe ultrassônico. Essa ação de varredura pode ser alcançada mecanicamente, por meio da rotação ou oscilação do transdutor, ou eletronicamente, utilizando um transdutor phased array unidimensional (1-D). Posteriormente, os dados adquiridos passam por processamento para reconstrução da imagem. A imagem resultante constitui uma representação 2-D da seção transversal anatômica.

Imagens tridimensionais (3-D) são construídas através da compilação de uma sequência de aquisições ultrassonográficas 2-D contíguas. Normalmente, isso envolve uma sonda especializada que escaneia mecanicamente um transdutor de imagem 2-D convencional. No entanto, a lentidão inerente à digitalização mecânica impede a geração eficaz de imagens 3D para tecidos dinâmicos. Avanços recentes incluem o desenvolvimento de transdutores phased array 2-D capazes de varredura de feixe volumétrico (3-D). Esses transdutores permitem imagens mais rápidas e facilitam a aquisição de visualizações 3D em tempo real, mesmo para estruturas como um coração batendo.

A ultrassonografia Doppler serve como uma ferramenta de diagnóstico para analisar a dinâmica do fluxo sanguíneo e o movimento muscular. As variações nas velocidades detectadas são normalmente renderizadas em cores para melhorar a interpretabilidade; por exemplo, um jato regurgitante de uma válvula cardíaca com vazamento se manifesta como um flash de cor distinta. Alternativamente, o mapeamento de cores pode significar as amplitudes dos ecos acústicos recebidos.

Técnicas Avançadas de Ultrassonografia

Um avanço notável na ultrassonografia é o ultrassom biplanar, caracterizado por uma sonda que incorpora dois planos de imagem 2D perpendiculares, o que melhora a localização e a eficiência de detecção. Além disso, uma sonda omniplana oferece a capacidade de girar 180°, adquirindo assim uma infinidade de imagens. Para ultrassom 3D, vários planos 2D são sintetizados digitalmente para construir uma representação tridimensional abrangente do objeto alvo.

Princípios da ultrassonografia Doppler

A ultrassonografia Doppler aproveita o efeito Doppler para determinar o movimento direcional (na direção ou longe do transdutor) e a velocidade relativa das estruturas, predominantemente o sangue. Através do cálculo de mudanças de frequência dentro de um volume de amostra específico, parâmetros como velocidade e direção do fluxo sanguíneo arterial ou jatos regurgitantes valvares podem ser determinados com precisão e representados visualmente. A imagem Doppler colorido quantifica a velocidade usando uma escala codificada por cores. Normalmente, as imagens Doppler coloridas são integradas com imagens em escala de cinza (modo B) para produzir exibições de ultrassonografia duplex. As aplicações clínicas abrangem:

• A ecocardiografia Doppler utiliza a ultrassonografia Doppler para exame cardíaco. Um ecocardiograma permite uma avaliação precisa, dentro de parâmetros definidos, da direção do fluxo sanguíneo e da velocidade do sangue e do tecido cardíaco em locais específicos, utilizando o efeito Doppler. Essas medidas de velocidade facilitam a avaliação das áreas e função das válvulas cardíacas, das comunicações intracardíacas anormais, da insuficiência valvar (regurgitação) e do cálculo do débito cardíaco e da relação E/A, um indicador de disfunção diastólica. O ultrassom com contraste, utilizando meios de contraste de microbolhas preenchidos com gás, pode aumentar a velocidade ou outras medições de interesse relacionadas ao fluxo.
• O Doppler transcraniano (TCD) e o Doppler colorido transcraniano (TCCD) avaliam a velocidade do fluxo sanguíneo dentro dos vasos intracranianos através do crânio. Essas técnicas são fundamentais no diagnóstico de êmbolos, estenose, vasoespasmo secundário a hemorragia subaracnóidea (resultante de ruptura de aneurisma) e várias outras patologias cerebrovasculares.
• Os monitores fetais Doppler empregam o efeito Doppler para detectar os batimentos cardíacos fetais durante os exames pré-natais. Esses dispositivos são normalmente portáteis, com certas versões também fornecendo uma exibição digital da frequência cardíaca em batimentos por minuto (BPM). A aplicação deste monitor é ocasionalmente denominada auscultação Doppler. O monitor Doppler fetal é frequentemente abreviado para simplesmente Doppler ou Doppler fetal e oferece dados de diagnóstico comparáveis aos obtidos através de um estetoscópio fetal.

Ultrassonografia com contraste (imagem de contraste por ultrassom)

Um meio de contraste para ultrassonografia médica compreende microbolhas gasosas encapsuladas projetadas para aumentar a ecogenicidade do sangue, um fenômeno inicialmente identificado pelo Dr. Raymond Gramiak em 1968 e posteriormente designado como ultrassom com contraste. Esta técnica de diagnóstico por imagem é empregada globalmente, com uma prevalência notável na ecocardiografia nos Estados Unidos e na radiologia ultrassonográfica na Europa e na Ásia.

Meios de contraste à base de microbolhas são introduzidos por via intravenosa na corrente sanguínea do paciente durante o procedimento ultrassonográfico. Suas dimensões garantem que as microbolhas fiquem retidas no lúmen vascular, evitando o extravasamento para o espaço intersticial. Consequentemente, os agentes de contraste ultrassonográficos são exclusivamente intravasculares, tornando-os ideais para imagens de microvasculatura de órgãos em contextos de diagnóstico. Uma aplicação clínica comum da ultrassonografia com contraste envolve a identificação de tumores metastáticos hipervasculares, que demonstram uma captação de contraste mais rápida (refletindo a cinética de concentração de microbolhas na circulação) em comparação com tecido biológico saudável adjacente. A utilidade clínica adicional inclui melhorar o delineamento do ventrículo esquerdo na ecocardiografia para avaliar a contratilidade miocárdica pós-infarto do miocárdio. Além disso, foram desenvolvidas aplicações de perfusão quantitativa (envolvendo medição relativa do fluxo sanguíneo), facilitando a detecção precoce das respostas dos pacientes às terapias anticâncer (conforme demonstrado pela metodologia e estudo clínico da Dra. Nathalie Lassau em 2011), informando assim estratégias ideais de tratamento oncológico.

Dentro da aplicação oncológica da ultrassonografia médica com contraste, os médicos empregam 'imagem paramétrica de assinaturas vasculares', uma técnica desenvolvida pelo Dr. Nicolas Rognin em 2010. Essa metodologia funciona como um instrumento de diagnóstico de câncer auxiliado por computador, auxiliando na diferenciação de lesões suspeitas (malignas versus benignas) dentro de um órgão. A abordagem aproveita a ciência computacional médica para analisar uma sequência temporal de imagens de contraste de ultrassom, essencialmente um vídeo digital em tempo real adquirido durante a avaliação do paciente. Posteriormente, dois estágios sequenciais de processamento de sinal são aplicados a cada pixel dentro da região do tumor:

1. A etapa inicial envolve o cálculo de uma assinatura vascular, definida como o diferencial de captação de contraste em relação ao tecido peritumoral saudável;
2. A etapa subsequente envolve a classificação automática dessa assinatura vascular em um parâmetro distinto, que é então codificado por cores usando uma das quatro categorias:
   • Verde, indicando hiper-realce contínuo (onde a captação de contraste ultrapassa a do tecido saudável);
   • Azul, significando hipo-realce contínuo (caracterizado pela captação de contraste inferior à do tecido saudável);
   • Vermelho, denotando hiper-realce rápido (onde a captação de contraste precede a do tecido saudável); ou
   • Amarelo, representando hipo-realce rápido (com captação de contraste ocorrendo após a do tecido saudável).

Após a conclusão do processamento do sinal dentro de cada pixel, um mapa espacial colorido do parâmetro, conhecido como imagem paramétrica, é exibido em um monitor de computador, consolidando todas as informações vasculares relativas ao tumor. Os médicos interpretam esta imagem paramétrica com base na coloração predominante do tumor: o vermelho normalmente significa suspeita de malignidade, enquanto o verde ou amarelo sugere uma alta probabilidade de benignidade. Para suspeita de tumores malignos, os médicos geralmente recomendam uma biópsia para confirmação diagnóstica ou uma tomografia computadorizada para uma segunda opinião. Por outro lado, nos casos em que um tumor benigno é altamente provável, um exame de ultrassonografia contrastada de acompanhamento é normalmente agendado vários meses depois. As principais vantagens clínicas incluem a mitigação da necessidade de biópsias sistêmicas de tumores benignos, que apresentam riscos inerentes associados a procedimentos invasivos, e a redução da exposição do paciente à radiação de raios X das tomografias computadorizadas. O método de imagem paramétrica, utilizando assinaturas vasculares, demonstrou eficácia em humanos para caracterizar tumores hepáticos. Dentro de uma estrutura de rastreio do cancro, esta metodologia tem potencial aplicabilidade para outros órgãos, incluindo a mama e a próstata.

Ultrassonografia molecular (ultrassonografia molecular)

O cenário em evolução da ultrassonografia com contraste aponta para imagens moleculares, com aplicações clínicas previstas no rastreamento do câncer para a detecção precoce de tumores malignos. A ultrassonografia molecular, também conhecida como imagem molecular por ultrassom, emprega microbolhas direcionadas inicialmente desenvolvidas pelo Dr. Alexander Klibanov em 1997. Essas microbolhas direcionadas se ligam ou aderem especificamente a microvasos tumorais, visando expressões biomoleculares associadas ao câncer, como a superexpressão de certas biomoléculas durante a neoangiogênese ou inflamação em tumores malignos. Consequentemente, poucos minutos após a injecção intravenosa, estas microbolhas alvo acumulam-se dentro dos tumores malignos, facilitando assim a sua localização numa imagem distinta de contraste ultra-sonográfico. O ensaio clínico exploratório inaugural em humanos para câncer de próstata, utilizando esta técnica, foi concluído em Amsterdã, Holanda, em 2013, pelo Dr. Hessel Wijkstra. Na ultrassonografia molecular, a técnica de força de radiação acústica, também empregada na elastografia por onda de cisalhamento, é utilizada para impulsionar microbolhas direcionadas em direção às paredes dos microvasos, um princípio demonstrado pela primeira vez pelo Dr. Paul Dayton em 1999. Este mecanismo aumenta a ligação a tumores malignos, aumentando o contato direto entre os alvos. microbolhas e biomoléculas cancerígenas expressas na superfície interna de microvasos tumorais. Durante a pesquisa pré-clínica, a técnica de força de radiação acústica foi integrada como um protótipo em sistemas de ultrassom clínico e validada in vivo em modalidades de imagem 2D e 3D.

Elastografia (imagem de elasticidade por ultrassom)

A tecnologia de ultrassom também é aplicada na elastografia, uma modalidade de imagem relativamente incipiente projetada para mapear as propriedades elásticas dos tecidos moles. Essa técnica ganhou destaque nas últimas duas décadas. A elastografia mostra-se valiosa em diagnósticos médicos, permitindo a diferenciação entre tecidos saudáveis ​​e patológicos dentro de órgãos ou crescimentos específicos. Por exemplo, os tumores malignos frequentemente exibem maior rigidez do que o tecido saudável circundante, e os fígados doentes são normalmente mais rígidos do que os saudáveis.

Existem inúmeras técnicas de elastografia por ultrassom.

Ultrassonografia intervencionista

A ultrassonografia intervencionista abrange procedimentos como biópsia, aspiração de fluidos e transfusão de sangue intrauterino para condições como doença hemolítica do recém-nascido.

• Para cistos de tireoide, a ultrassonografia de tireoide de alta frequência (HFUS) oferece uma abordagem terapêutica para diversas condições glandulares. Os cistos recorrentes da tireoide, historicamente tratados cirurgicamente, agora podem ser tratados de forma eficaz com injeção percutânea de etanol (PEI). Este procedimento envolve a colocação guiada por ultrassom de uma agulha de calibre 25 no cisto; após a evacuação do líquido, aproximadamente 50% do volume original do cisto é reinjetado na cavidade, com o operador mantendo a visualização precisa da ponta da agulha. Esta técnica demonstra uma taxa de sucesso de 80% na redução significativa do volume do cisto.
• O ultrassom de alta frequência (USAF) também serve como uma opção terapêutica para o câncer metastático de tireoide que afeta os linfonodos cervicais em pacientes que recusam a intervenção cirúrgica ou são considerados candidatos inadequados para tais procedimentos. Isto envolve a injeção guiada por ultrassom de quantidades mínimas de etanol. Antes da injeção, é realizada uma avaliação do fluxo sanguíneo Power Doppler. Esta intervenção pode eliminar o suprimento sanguíneo, inativando assim o linfonodo. A erradicação do fluxo sanguíneo visualizado pelo Power Doppler pode levar a uma redução no biomarcador cancerígeno tireoglobulina (TG), à medida que o nódulo perde sua funcionalidade. Além disso, o HFUS facilita a marcação pré-operatória de nódulos cancerosos para auxiliar os cirurgiões na localização de grupos de nódulos durante procedimentos cirúrgicos. Este processo envolve a injeção precisa, guiada por ultrassom, de uma pequena quantidade de corante de metileno na superfície anterior, externa ao nódulo. A presença do corante posteriormente ajuda o cirurgião da tireoide a identificar a área alvo durante a exploração cervical. Uma técnica de localização análoga utilizando azul de metileno também pode ser empregada para identificar adenomas de paratireóide.
• O ultrassom médico fornece orientação para várias injeções articulares, incluindo aquelas administradas na articulação do quadril.

Ultrassonografia de compressão

A ultrassonografia de compressão envolve a aplicação de pressão com a sonda de ultrassom contra a superfície da pele. Esta técnica pode reduzir a distância entre a estrutura alvo e a sonda, melhorando assim a resolução espacial. Informações diagnósticas podem ser obtidas comparando a morfologia da estrutura alvo antes e depois da compressão.

Este método é empregado na avaliação ultrassonográfica da trombose venosa profunda (TVP), onde a falta de compressibilidade da veia serve como um indicador robusto de trombose. A ultrassonografia compressiva demonstra alta sensibilidade e especificidade para identificação de TVP proximal em indivíduos sintomáticos. No entanto, sua confiabilidade diagnóstica diminui em pacientes assintomáticos, como pacientes ortopédicos pós-operatórios de alto risco.

Ultrassonografia Panorâmica

A ultrassonografia panorâmica envolve a concatenação digital de múltiplas imagens de ultrassom para criar uma imagem composta única e mais ampla. Essa técnica permite a visualização de uma anormalidade completa e sua relação espacial com estruturas anatômicas adjacentes em uma exibição unificada.

Ultrassonografia multiparamétrica

A ultrassonografia multiparamétrica (mpUSS) integra várias técnicas de ultrassom para gerar um resultado diagnóstico abrangente. Por exemplo, uma investigação específica combinou imagens em modo B, Doppler colorido, elastografia em tempo real e ultrassom com contraste, produzindo uma precisão comparável à da ressonância magnética multiparamétrica.

Imagens de velocidade do som

A imagem da velocidade do som (SoS) se esforça para determinar a distribuição espacial do SoS nos tecidos biológicos. O princípio subjacente envolve a determinação de medições de atraso relativo em vários eventos de transmissão e, subsequentemente, a resolução do problema de reconstrução tomográfica de ângulo limitado, utilizando essas medições de atraso e a geometria de transmissão. Em comparação com a elastografia por onda de cisalhamento, a imagem SoS demonstra capacidades superiores de diferenciação de tecidos ex-vivo para distinguir entre tumores benignos e malignos.

Atributos

Semelhante a outras modalidades de imagem, a ultrassonografia possui vantagens e desvantagens distintas.

Fortes

• A ultrassonografia fornece excelente visualização de músculos, tecidos moles e superfícies ósseas, incluindo delineamento preciso de interfaces entre compartimentos anatômicos sólidos e cheios de líquido.
• Imagens dinâmicas e em tempo real podem ser adquiridas, facilitando diagnóstico e documentação rápidos. Essas imagens ao vivo também permitem biópsias ou injeções guiadas por ultrassom, procedimentos que podem ser mais desafiadores com técnicas de imagem alternativas.
• Os dados de imagem são apresentados instantaneamente.
• O custo associado à ultrassonografia é consideravelmente menor em comparação com outras modalidades de diagnóstico por imagem.
• A morfologia estrutural dos órgãos pode ser visualizada de forma eficaz.
• Quando utilizada de acordo com as diretrizes estabelecidas, a ultrassonografia não está associada a nenhum efeito adverso conhecido em longo prazo, e o desconforto do paciente é normalmente mínimo.
• Ele oferece a capacidade de gerar imagens de variações localizadas nas propriedades mecânicas dos tecidos moles.
• O equipamento de ultrassonografia é amplamente acessível e oferece considerável flexibilidade operacional.
• Scanners compactos e portáteis estão prontamente disponíveis, permitindo exames no local de atendimento.
• Os transdutores de ultrassom tornaram-se relativamente econômicos quando comparados com componentes de outras modalidades investigativas, incluindo tomografia computadorizada de raios X, DEXA ou ressonância magnética.
• Os transdutores de ultrassom de alta frequência fornecem resolução espacial superior em comparação com a maioria das outras modalidades de imagem.
• O emprego de uma interface de pesquisa de ultrassom apresenta uma metodologia relativamente econômica, em tempo real e adaptável para aquisição de dados pertinentes a objetivos específicos de pesquisa, como caracterização de tecidos e o avanço de novas técnicas de processamento de imagens.

Fraquezas

• Os dispositivos ultrassonográficos apresentam capacidade limitada de penetração através do osso, o que restringe significativamente a aplicação da ultrassonografia para obter imagens do cérebro adulto.
• A eficácia da ultrassonografia é substancialmente diminuída pela presença de gás entre o transdutor e o órgão alvo, principalmente devido a disparidades significativas na impedância acústica. Por exemplo, o gás no trato gastrointestinal frequentemente impede um exame ultrassonográfico eficaz do pâncreas. Da mesma forma, o enfisema subcutâneo representa desafios para a imagem pulmonar; no entanto, a ultrassonografia continua valiosa para identificar derrames pleurais, diagnosticar insuficiência cardíaca e detectar pneumonia.
• Mesmo sem a presença de osso ou ar, a penetração profunda do ultrassom pode ser limitada pela frequência de imagem empregada. Essa limitação pode dificultar a visualização de estruturas anatômicas profundas, principalmente em indivíduos obesos.
• Em pacientes obesos, tanto a qualidade da imagem quanto a precisão do diagnóstico ficam comprometidas porque a gordura subcutânea sobrejacente atenua o feixe de ultrassom. Isso exige o uso de um transdutor de frequência mais baixa, o que resulta inerentemente em resolução de imagem reduzida.
• Esta metodologia de diagnóstico requer cooperação ativa do paciente.
• A utilidade diagnóstica deste método é altamente dependente do operador, exigindo habilidade e experiência substanciais para obter imagens de alta qualidade e formular diagnósticos precisos.
• Ao contrário da tomografia computadorizada (TC) e da ressonância magnética (RM), a ultrassonografia não gera uma imagem de reconhecimento, tornando difícil identificar com precisão a região anatômica representada em uma imagem adquirida.
• Uma proporção significativa, especificamente 80%, dos ultrassonografistas relatam sofrer Lesões por Esforços Repetitivos (LER) ou Distúrbios Osteomusculares Relacionados ao Trabalho (DORT), muitas vezes atribuídas a posturas ergonômicas abaixo do ideal durante os exames.

Riscos e efeitos adversos

A ultrassonografia é amplamente considerada uma modalidade de imagem segura, conforme afirma a Organização Mundial da Saúde, que afirma:

"O ultrassom diagnóstico é reconhecido como uma modalidade de imagem segura, eficaz e altamente flexível, capaz de fornecer informações clinicamente relevantes sobre a maioria das partes do corpo de maneira rápida e econômica."

Os exames de ultrassom para diagnóstico fetal são geralmente considerados seguros durante a gravidez. No entanto, tais procedimentos só devem ser realizados quando existir uma indicação médica clara, e as configurações de exposição ultrassônica mais baixas possíveis devem ser utilizadas para adquirir as informações diagnósticas necessárias, aderindo ao princípio "o mais baixo possível" (ALARP).

Apesar da ausência de evidências definitivas que indiquem danos ao feto pelo ultrassom, as autoridades médicas geralmente desaconselham a promoção, venda ou aluguel de equipamentos de ultrassom para a criação de "vídeos fetais de lembrança".

Pesquisa sobre segurança de ultrassom

• Uma meta-análise de múltiplos estudos de ultrassonografia, publicada em 2000, concluiu que não houve efeitos adversos estatisticamente significativos atribuíveis à ultrassonografia. No entanto, a análise também destacou a escassez de dados sobre resultados substantivos a longo prazo, particularmente impactos no neurodesenvolvimento.
• Uma pesquisa realizada na Escola de Medicina de Yale e publicada em 2006 identificou uma correlação menor, mas estatisticamente significativa, entre a exposição prolongada e frequente ao ultrassom e a migração neuronal anormal em modelos murinos.
• Um estudo de 2001 realizado na Suécia sugeriu danos neurológicos sutis associados ao ultrassom, evidenciados por uma elevada incidência de canhotos em meninos (um indicador não hereditário de problemas cerebrais) e atrasos na fala.
  • No entanto, essas descobertas não foram corroboradas em uma investigação de acompanhamento subsequente.
  • No entanto, um estudo subsequente envolvendo uma coorte maior de 8.865 crianças estabeleceu uma associação estatisticamente significativa, embora fraca, entre a exposição à ultrassonografia e o desenvolvimento de destros mais tarde na vida.

Quadro Regulatório

Nos Estados Unidos, o equipamento de ultrassom diagnóstico e terapêutico é regulamentado pela Food and Drug Administration (FDA), enquanto outros órgãos reguladores nacionais supervisionam seu uso globalmente. A FDA impõe limites à produção acústica por meio de várias métricas, e essas diretrizes estabelecidas são geralmente adotadas por outras agências internacionais.

Atualmente, Novo México, Oregon e Dakota do Norte são os únicos estados dos EUA que regulamentam ultrassonografistas médicos para diagnóstico. Nos Estados Unidos, os exames de certificação para ultrassonografistas são administrados por três organizações distintas: o American Registry for Diagnostic Medical Sonography, a Cardiovascular Credentialing International e o American Registry of Radiologic Technologists.

Os principais parâmetros regulados incluem o Índice Mecânico (IM), que se correlaciona com o bioefeito da cavitação, e o Índice Térmico (TI), associado ao bioefeito do aquecimento dos tecidos. A FDA exige que os dispositivos cumpram os limites estabelecidos e conservadores para garantir que o ultrassom diagnóstico continue sendo uma modalidade de imagem segura. Isto exige a autorregulação dos fabricantes em relação à calibração das máquinas.

Cuidados pré-natais baseados em ultrassom e tecnologias de triagem sexual foram introduzidas na Índia durante a década de 1980. Motivado por preocupações relativamente à sua utilização indevida para o aborto selectivo por sexo, o Governo da Índia promulgou a Lei de Técnicas de Diagnóstico Pré-natal (PNDT) em 1994 para diferenciar e regulamentar as aplicações permitidas e proibidas de equipamento de ultra-sons. Esta legislação foi posteriormente alterada em 2004 como Lei sobre Técnicas de Diagnóstico Pré-Concepção e Pré-natal (Regulamentação e Prevenção do Uso Indevido) (PCPNDT), com o objectivo de desencorajar e penalizar o rastreio sexual pré-natal e o aborto selectivo por sexo. Na Índia, determinar ou divulgar o sexo de um feto por meio de equipamento de ultrassom é atualmente proibido e constitui um delito punível.

Aplicações em Medicina Veterinária

O ultrassom também serve como um instrumento significativo na medicina veterinária, fornecendo recursos de imagem não invasivos comparáveis, fundamentais para o diagnóstico e monitoramento das condições de saúde animal.

Desenvolvimento Histórico

A descoberta da piezoeletricidade pelo físico francês Pierre Curie em 1880 permitiu a geração deliberada de ondas ultrassônicas para aplicações industriais. Em 1940, o físico acústico americano Floyd Firestone desenvolveu o primeiro dispositivo de imagem por eco ultrassônico, o Reflectoscópio Supersônico, projetado para detectar falhas internas em peças fundidas de metal. No ano seguinte, em 1941, o neurologista austríaco Karl Theo Dussik, em colaboração com seu irmão físico Friedrich, é amplamente considerado o primeiro a criar imagens ultrassonográficas do corpo humano, delineando especificamente os ventrículos de um cérebro humano. George Ludwig, do Instituto de Pesquisa Médica Naval em Bethesda, Maryland, utilizou inicialmente energia ultrassônica no corpo humano para aplicações médicas no final da década de 1940. O físico inglês John Wild (1914–2009) empregou pela primeira vez o ultrassom para avaliar a espessura do tecido intestinal já em 1949, o que lhe valeu o reconhecimento como o "pai do ultrassom médico". Embora os avanços subsequentes tenham ocorrido simultaneamente em vários países, foi somente em 1961 que a pesquisa de David Robinson e George Kossoff, do Departamento de Saúde australiano, produziu o primeiro scanner ultrassônico de banho-maria comercialmente viável. Em 1963, Meyerdirk & Wright iniciou a produção do primeiro scanner comercial de modo B, portátil, de braço articulado e de contato composto, tornando o ultrassom amplamente acessível para aplicações médicas.

Desenvolvimentos na França

Léandre Pourcelot, pesquisador e educador do INSA (Institut National des Sciences Appliquées) em Lyon, foi coautor de um relatório em 1965 para a Académie des sciences, intitulado "Effet Doppler et mesure du débit sanguin" ("Efeito Doppler e medição do fluxo sanguíneo"), que formou a base para seu projeto de 1967 de um medidor de fluxo Doppler.

Desenvolvimentos na Escócia

Ao mesmo tempo, o professor Ian Donald e seus colegas do Glasgow Royal Maternity Hospital (GRMH), em Glasgow, Escócia, foram os pioneiros nas primeiras aplicações diagnósticas desta técnica. Donald, um obstetra, reconheceu abertamente um “interesse infantil por máquinas, eletrônicas e outras”. Após o tratamento dispensado à esposa de um diretor de empresa, ele recebeu um convite para. Posteriormente, adaptou seu equipamento de ultrassom industrial para realizar experimentos em diversas amostras anatômicas e avaliar suas características ultrassônicas. Colaborando com o físico médico Tom Brown e o colega obstetra John MacVicar, Donald refinou o aparelho para facilitar a diferenciação da patologia em pacientes voluntários vivos. Essas descobertas foram publicadas no The Lancet em 7 de junho de 1958, sob o título "Investigation of Abdominal Masses by Pulsed Ultrasound", publicação considerada uma das mais significativas no domínio do diagnóstico por imagem médica.

Os professores Donald e James Willocks do GRMH avançaram suas técnicas para aplicações obstétricas, desenvolvendo especificamente a medição da cabeça fetal para avaliar o tamanho e o crescimento fetal. A inauguração do novo Queen Mother's Hospital em Yorkhill em 1964 facilitou novos aprimoramentos nessas metodologias. A pesquisa seminal de Stuart Campbell sobre cefalometria fetal posteriormente a estabeleceu como o método definitivo de longo prazo para avaliar o crescimento fetal. Melhorias progressivas na qualidade técnica do exame permitiram o monitoramento abrangente da gravidez desde o início até o termo, permitindo o diagnóstico de inúmeras complicações, incluindo gestações múltiplas, anomalias fetais e placenta prévia. Desde então, o ultrassom diagnóstico foi adotado em quase todas as outras especialidades médicas.

Suécia

Em 1953, a ultrassonografia médica foi empregada pela primeira vez na Universidade de Lund pelo cardiologista Inge Edler e Carl Hellmuth Hertz, então estudante de pós-graduação no departamento de física nuclear da universidade e filho de Gustav Ludwig Hertz.

Edler inicialmente perguntou se o radar poderia ser utilizado para exames internos do corpo, uma possibilidade que Hertz descartou. No entanto, Hertz propôs a aplicação potencial da ultrassonografia. Baseando-se em sua familiaridade com reflectoscópios ultrassônicos, uma invenção do físico acústico americano Floyd Firestone usada para testes não destrutivos de materiais, Hertz colaborou com Edler para adaptar esta metodologia para uso médico.

A primeira medição bem-sucedida da atividade cardíaca ocorreu em 29 de outubro de 1953, empregando equipamento emprestado da empresa de construção naval Kockums em Malmö. Em 16 de dezembro do mesmo ano, a técnica foi ampliada para produzir um ecoencefalograma, um exame ultrassônico do cérebro. Edler e Hertz publicaram posteriormente os resultados de suas pesquisas em 1954.

Estados Unidos

Após aproximadamente dois anos de desenvolvimento, Joseph Holmes, William Wright e Ralph Meyerdirk introduziram o scanner de modo B de contato composto pioneiro em 1962. Esse empreendimento recebeu financiamento dos Serviços de Saúde Pública dos EUA e da Universidade do Colorado. Posteriormente, Wright e Meyerdirk deixaram a universidade para estabelecer a Physionic Engineering Inc., que comercializou o primeiro scanner portátil de modo B de contato composto de braço articulado em 1963, iniciando o que se tornaria o design mais prevalente na história do scanner de ultrassom.

Durante o final da década de 1960, Gene Strandness e a equipe de bioengenharia da Universidade de Washington investigaram o ultrassom Doppler como um instrumento de diagnóstico para patologias vasculares. Sua pesquisa levou ao desenvolvimento de tecnologias de imagem duplex, integrando Doppler com varredura em modo B para permitir a visualização em tempo real de estruturas vasculares juntamente com a aquisição de dados hemodinâmicos.

Geoff Stevenson, uma figura-chave nos estágios iniciais do desenvolvimento da energia ultrassônica com deslocamento Doppler e suas aplicações médicas, realizou a demonstração inicial do Doppler colorido.

Fabricantes

Fabricantes proeminentes de dispositivos e equipamentos médicos de ultrassom incluem:

• Canon Medical Systems Corporation
• Esaote
• GE Healthcare
• Fujifilm
• Mindray Medical International Limited
• Koninklijke Philips N.V.
• Samsung Medison
• Siemens Healthineers

Galeria

Notas explicativas

Notas explicativas

Referências

• Sobre a descoberta da ultrassonografia médica em ob-ultrasound.net
• História da ultrassonografia médica (ultrassom) em ob-ultrasound.net