Ultrasonido de artefacto de centelleo detecta y trata cálculos renales

Científicos del espacio están desarrollando una tecnología de ultrasonido que puede resolver varios de los desafíos de salud asociados con el tratamiento de los cálculos renales. La tecnología nueva detecta los cálculos con ultrasonido sofisticado basado en un proceso llamado artefacto centelleante, y suministra tratamiento empujando el cálculo con ultrasonido enfocado. Esta tecnología puede no solo ser beneficiosa para la salud en el espacio, sino que puede transformar el tratamiento de los cálculos renales en la tierra.

Los cálculos renales, con frecuencia son dolorosos y algunas veces difíciles de remover, y 10% de la población sufrirá de ellos. En el espacio, el riesgo de desarrollar cálculos renales es mayor debido a las condiciones ambientales. El riesgo de salud se aumenta por el hecho de que las limitaciones de recurso y la distancia de la tierra pueden restringir las opciones de tratamiento.

El proyecto es liderado por el Dr. Lawrence Crum, investigador líder del grupo de sistemas médicos inteligentes y tecnología del Instituto de Investigación Biomédica Espacial Nacional de los EE.UU (NSBRI; Houston, TX, EUA) y el coinvestigador Dr. Michael Bailey; ambos investigadores del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad de Washington (APL-UW; Seattle, EUA).

El Dr. Bailey declaró que su tecnología se basa en el equipo disponible actualmente. “Tenemos un equipo de ultrasonido diagnóstico que tiene una capacidad mayor para visualizar los cálculos en el cuerpo”, dijo el Dr. Bailey, un ingeniero importante de APL-UW. “También tenemos una capacidad que usa las ondas de ultrasonido que pasan derecho a través dela piel para presionar cálculos pequeños o pedazos de cálculo hacia la salida del riñón, de modo que pasarán naturalmente, evitando la cirugía”.

En tierra, el método de remoción preferido actual es que los pacientes tomen agua para forzar a los cálculos a pasar naturalmente, pero esto no siempre funciona, y la cirugía con frecuencia es la única opción. En el espacio, la amenaza de cálculos renales es mayor debido a la dificultad de mantener a los astronautas totalmente hidratados. Otro factor es que los huesos se desmineralizan en el ambiente de gravedad reducida del espacio, vertiendo sales a la sangre y eventualmente a la orina. La concentración aumentada de sales en la orina es un factor de riesgo para los cálculos.

El Dr. Crum, quien es un físico importante de APL-UW, reportó que los cálculos renales pueden ser una dificultad seria en una misión de larga duración. “Es imposible que si un humano estuviera en un ambiente de exploración espacial y no pudiera regresar fácilmente a la tierra, como una misión a un asteroide o Marte, los cálculos renales pueden ser una situación peligrosa”, dijo el Dr. Crum. “Deseamos prepararnos para este riesgo teniendo un tratamiento ya disponible, como empujar el cálculo por medio del ultrasonido”.

Antes de que un cálculo pueda ser empujado, debe ser colocado. Las unidades de ultrasonido convencional tienen un modo de imagenología blanco y negro llamado modo-B que crea una imagen de la anatomía. También tienen un modo Doppler que exhibe específicamente el flujo sanguíneo y el movimiento de la sangre en el tejido, a color. En el modo Doppler, un cálculo renal puede aparecer brillantemente coloreado y centelleante. La razón para esto no se conoce; sin embargo, los científicos están trabajando para entender qué causa la imagen artefacto centelleante.

“Al mismo tiempo, hemos ido más allá del artefacto centelleante y utilizado lo que sabemos con algún otro conocimiento acerca de los cálculos renales para crear modos específicos para los cálculos renales”, dijo el Dr. Bailey. “Presentamos el cálculo de una manera que parece que está brillando en una imagen en la cual la anatomía es blanca y negra, con un cálculo brillantemente coloreado o cálculos múltiples coloreados”.

Una vez los cálculos son localizados, el operador del equipo de ultrasonido puede seleccionar un cálculo para enfocar, y luego, con la simple presión de un motor, envía una onda de ultrasonido enfocada, aproximadamente de un milímetro de amplitud, para mover el cálculo hacia la salida del riñón. Los cálculos se mueven aproximadamente 1 cm por segundo. Además de ser una opción a la cirugía, la tecnología puede usarse, para “limpiar” después de la cirugía. “Hay siempre fragmentos residuales dejados atrás después de la cirugía”, dijo el Dr. Bailey. “Cincuenta por ciento de esos pacientes volverán dentro de cinco años para tratamiento. Podemos ayudar a que esos fragmentos pasen”.

La tecnología de ultrasonido desarrollada para NSBRI por los Drs. Crum y Bailey no está restringida a la detección y remoción de los cálculos renales. La tecnología también puede usarse para parar el sangrado interno y ablacionar tumores. El Dr. Crum reportó que el grupo de investigación tiene planes novedosos para la tecnología. “Tenemos la visión de una plataforma tecnológica que tenga arquitectura abierta, esté basada en software y pueda usar el ultrasonido para una variedad de aplicaciones”, dijo. “No solo para el diagnóstico, sino también para terapia”.

El rango de investigación de NSBRI incluye otros proyectos buscando desarrollar sistemas médicos inteligentes y tecnologías, como usos nuevos para el ultrasonido que proporcionen salud a los astronautas en el espacio. El Dr. Crum, quien sirvió durante ocho años como líder de equipo de NSBRI, anotó que los métodos novedosos para superar el ambiente restrictivo del espacio pueden tener un impacto en la tierra.

“El espacio ha demandado tecnología de cuidado médico que sea versátil, de costo bajo, y tenga tamaño restringido. Todas esas especificaciones requeridas para el uso en un ambiente espacial son ahora casi exigidas por el público general”, dijo el Dr. Crum. “Una de las razones de que el traslado de un sitio a otro sea posible es debida a la inversión de NSBRI”.

Enlaces relacionados:

U.S. National Space Biomedical Research Institute

Applied Physics Laboratory at the University of Washington