TOMOGRAFÍA
POR IMPEDANCIA ELÉCTRICA
¿Qué
es?
La tomografía por impedancia eléctrica (TIE) es una técnica
no invasiva utilizada para obtener imágenes torácicas y a su vez permite
cuantificar diferentes aspectos de la fisiología respiratoria. Se fundamenta en
la determinación de la bioimpedancia eléctrica a través del tórax, a partir de
unos electrodos colocados a su alrededor. Por una parte, se inyecta corriente
eléctrica de alta frecuencia y baja intensidad, y por otra, los electrodos
adyacentes captan las diferencias de potencial. A partir de ello se generan
imágenes dinámicas cuantificables sobre la ventilación o la perfusión pulmonar.
Se trata de una herramienta de diagnóstico que utiliza las características
eléctricas del tejido para dar información de manera continua, a pie de cama y sin radiación.
Utilidades
y aplicación
Es una técnica capaz de generar imágenes cuantificadas
sobre variables fisiológicas del pulmón, el corazón y la circulación en
general. La información morfológica del tórax es de baja resolución, si se
compara con las técnicas de imagen disponibles. Sin embargo, la información
fisiológica que proporciona la TIE puede ser útil para:
a) Valorar
la función pulmonar unilateral (FPU) (La TIE es una técnica que no identifica
per se ninguno de estos daños por ventilación mecánica inadecuada. Sin embargo,
permite ver de forma directa la efectividad de la Maniobra de Reclutamiento Alveolar,
y por tanto ayuda a establecer cuáles son las presiones necesarias para
realizar una MRA efectiva y ayuda a establecer el nivel de PEEP adecuado que
permita una distribución más homogénea del volumen corriente).
b) Monitorizar
el patrón ventilatorio
c) Estudiar
la ventilación y la perfusión de una zona de interés en el tórax (Se ha
confirmado que, además de los cambios en la impedancia relativos al proceso de
movimiento de volumen de aire, se pueden objetivar los cambios en la impedancia
relacionados con la perfusión del tejido pulmonar. Al perfundirse los pulmones,
ocurre una caída de la impedancia en un porcentaje variable)
d) Analizar
los cambios de morfología en la vía aérea superior
e) Estimar
el volumen de fluidos torácicos (procedimiento experimental en pacientes con
insuficiencia cardíaca o con edema agudo de pulmón)
f) Medir
la presión en el circuito arterial pulmonar. Todas estas aplicaciones, además,
con la ventaja de poder realizarse a la cabecera del paciente, de forma no
invasiva, sin usar radiaciones ionizantes (con interés especial en prematuros y
neonatos o durante el embarazo) y con un bajo coste.
g) La
capacidad de la TIE para mostrar las características regionales en cuanto a
ventilación y perfusión se ha ido perfeccionando a lo largo de estos últimos años,
considerándose actualmente una técnica que podría ser de ayuda a la hora de
optimizar los parámetros pautados en el ventilador.
h) Puede
aportar otra información importante en el enfermo crítico como es la medición
del gasto cardíaco, la localización de una ocupación pleural o la confirmación
del correcto emplazamiento del tubo orotraqueal.
La tomografía de impedancia eléctrica (TIE) se utiliza en
clínica desde hace más de 10 años. Está libre de radiación y tiene una alta
resolución, adecuada para monitorizar la distribución de volumen en el pulmón a
través de la impedancia eléctrica durante cada ciclo respiratorio y ayudando de
forma inmediata en la selección de parámetros del respirador. Cuanto más aire
contenga el tejido pulmonar, más alta será la resistencia eléctrica.
¿Cómo
se realiza?
Para determinar la impedancia, se incorpora en el paciente
un cinturón con 16 electrodos que se reparten alrededor del diámetro torácico.
Normalmente
se aplican a nivel del sexto espacio intercostal.
Una pareja de electrodos aplica una corriente muy baja, y
el resto de electrodos miden las respectivas tensiones resultantes que cambian
con el contenido de aire en el tórax.
La aplicación de la corriente va rotando alrededor del
tórax, y por tanto también cambian los puntos de medición de la tensión.
Después de una rotación completa resulta una imagen azul
que representa la zona ventilada. La
imagen blanca, indica la zona donde llega el mayor porcentaje de volumen
corriente (Vc). Las imágenes en negro
representan regiones no ventiladas, sin diferenciar si es por neumotórax,
derrame pleural o atelectasia.
Mediante la secuenciación temporal de las imágenes
individuales se consigue un vídeo que describe el aumento y la reducción de
estas áreas con el ritmo de la ventilación.
La imagen resultante corresponde a la sección torácica de
360◦ que los electrodos rodean. Un ciclo respiratorio puede tener alrededor 90
imágenes, que muestran la distribución de la ventilación en los pulmones.
El
principio físico y su aplicación
La tomografía de impedancia eléctrica (TIE) utiliza el
principio físico de la impedancia para evaluar diferentes propiedades
tisulares. La impedancia es una variable física que describe las
características de la resistencia de un circuito eléctrico en la presencia de
una corriente alterna. Es la oposición total al paso de corriente.
Matemáticamente es un número complejo formado por una parte real (la
resistencia) y otra imaginaria (reactancia). La unidad de impedancia es el ohm.
Si aplicamos esta variable a un tejido biológico, hablamos
entonces de bioimpedancia. Diferentes tejidos biológicos tienen distinta
resistencia al paso de corriente. No obstante las cifras no son absolutas y
pueden variar con las condiciones del medio, como por ejemplo con la temperatura.
Un aumento de la temperatura produciría una disminución en la impedancia,
debido a cambios en la movilidad de los iones.
Los tejidos se pueden modelar utilizando un circuito
eléctrico de dos terminales, cuya impedancia represente a la del tejido estudiado.
Utilizando múltiples electrodos es posible obtener imágenes de la bioimpedancia
de una sección del cuerpo, lo que se denomina TIE.
El principio de la TIE está basado en las medidas repetidas
de los voltajes de superficie, resultantes de una inyección rotatoria de
corriente alterna de baja intensidad entre electrodos situados en una
circunferencia que rodea el objeto estudiado. Simplificando su estructura, el
sistema consiste en un sistema de inyección de corriente y detección de tensión
multicanal, una computadora y 16 electrodos (opcionalmente se pueden aplicar 1 o
2 neutrales) aplicados al tórax del paciente. El número de electrodos puede ser
variable, aumentando la resolución de las imágenes cuantos más electrodos se
utilicen de otras estructuras como el corazón y el diafragma en la obtención de
la región torácica de aplicación de los electrodos es de vital importancia dada
la potencial interferencia imágenes pulmonares.
Estos electrodos recogen la información de la impedancia en
un espacio cráneo-caudal de aproximadamente 10 cm. Generalmente las mediciones
se basan en la aplicación de una corriente alterna de 50-80 kHz (el uso de más
de una frecuencia es posible, pero raramente utilizada en la monitorización de
la impedancia pulmonar) y de baja intensidad (5 mApp) entre dos electrodos
contiguos. El resto de pares de electrodos detectan el voltaje de la señal
eléctrica que dependerá de las características del tejido que haya atravesado.
Esta información es registrada por la computadora.
Inmediatamente después, el siguiente par de electrodos
inyecta la corriente, recibiendo el voltaje resultante el resto de pares de
electrodos. Cada vuelta completa de la medida de la impedancia de la sección
del tórax se denomina ciclo. Los tomógrafos actuales completan por lo general
25 ciclos por segundo. Con 16 electrodos, se puede generar una imagen del plano
definida por una matriz de 1.024 píxeles, aunque la resolución real con 16
electrodos es de aproximadamente el 1% del área, y no es uniforme en toda la
sección. Es de importancia crucial el método empleado para la reconstrucción de
la información en imágenes.
Mediciones
Las medidas de bioimpedancia pueden ser clasificadas en dos
tipos:
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El
primero implica la determinación de las características de los tejidos
corporales tales como el grado de edema o la cantidad de grasa. Un aumento
del contenido de agua extracelular, una alta concentración de electrolitos y
un número elevado de uniones celulares reducen la impedancia. La grasa, el
hueso y el aire actúan como elementos resistores, incrementando, así, la
impedancia regional. Este tipo de medición se aplica, fundamentalmente, en
nutrición y en medicina del deporte.
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El
segundo es el estudio de los cambios de impedancia asociados, principalmente,
con el sistema respiratorio y circulatorio. Este tipo de estudio es el que
emplea la TIE funcional (TIEf). Para la reconstrucción de la información, la
TIEf emplea el cambio de la impedancia relativa en cada píxel. Este valor
(adimensional) deriva de la diferencia de la impedancia del tejido entre dos
instantes en el tiempo. La reconstrucción de la distribución de la impedancia
absoluta requiere el conocimiento de la forma del corte axial del tórax. Esto
es extremadamente difícil, ya que la sección no tiene una forma homogénea.
Así, se emplea la reconstrucción basada en los cambios de la impedancia con
relación a una referencia ya que se asume que la forma del tórax no cambia
entre las mismas. Esta interpretación minimiza los errores derivados de
asumir una forma incorrecta de la sección del tórax y su validez ha sido
demostrada en los últimos anos. Por tanto, la medida del cambio de la
impedancia relativa permite la comparación de dos condiciones fisiológicas
diferentes (por ejemplo, antes y después de cambiar los parámetros del
ventilador o el cambio entre inspiración y espiración).
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Cambios
y/o alteraciones en la bioimpedancia torácica
El cambio en la bioimpedancia torácica se ve influido
fundamentalmente por dos mecanismos cíclicos: la ventilación y la perfusión. El incremento en la cantidad de aire
durante la inspiración, junto con el incremento de volumen del pulmón y el
cambio de volumen de la caja torácica, conduce a un aumento de la impedancia
que es proporcional al volumen de gas inspirado, aunque la constante de
proporcionalidad depende de cada sujeto. Por otro lado, la perfusión pulmonar
provoca cambios pequeños, del orden del 3%, en la impedancia torácica entre
sístole y diástole.
Limitaciones
de la técnica
Con la TIE, obviamente, solo se obtienen imágenes de
impedancia en un corte axial del tórax, sin tener en cuenta el resto del
parénquima pulmonar. Por otra parte, la resolución espacial de la técnica,
tanto en lo referente a la ventilación (cada píxel contiene la información de
la impedancia de varias unidades alveolares) como a la perfusión, es todavía
baja. En este sentido, hay que tener claro que la TIE ofrece imágenes de
función y no imágenes anatómicas. Sería posible mejorar la resolución espacial
de la técnica pero es improbable que alcance un nivel de definición comparable
a la TC o la resonancia magnética. Es un punto crucial el hecho de que la
calibración permita una traducción exacta de los cambios de impedancia en
imágenes y estos en cambios de volumen de manera mantenida en el tiempo. Esta
calibración no es sencilla y puede asumir errores que resten fiabilidad al
sistema de monitorización. Dicho aspecto ya complicó el desarrollo de la
pletismografía inductiva como método no invasivo de monitorización de la
ventilación. Las imágenes de TIE traducen cambios en la impedancia del tejido
pulmonar, no valores absolutos. Por lo tanto, condiciones existentes
previamente a la monitorización con este sistema (por ejemplo áreas
consolidadas, derrame pleural o bullas aéreas) no están representadas en las
mismas. Los potenciales cambios en la geometría torácica entre las diferentes
maniobras pueden distorsionar las mediciones realizadas, por lo que se asume
este potencial error. Además de los cambios en la geometría torácica, otros
factores pueden alterar la medida en una de las características particulares.
Por ejemplo, al medir los cambios en la ventilación, se pueden estar
superponiendo los cambios en los fluidos intratorácicos (derrame pleural, agua
pulmonar extravascular, volumen sanguíneo pulmonar) que pueden variar, asimismo,
la medida de impedancia. Es fundamental, por tanto, asociar los cambios
objetivados por el sistema con los cambios clínicos del enfermo, hecho que no
es exclusivo de esta técnica de monitorización, para una correcta interpretación
de los mismos.
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