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:

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.

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).

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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