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cem anos de r - morfologia

A ciência radiológica tem sido um dos campos da medicina que mais evolução tem registado desde a sua descoberta em 1895. Os últimos trinta anos foram de uma importância capital com o advento das técnicas tomográficas seccionais, utlizando diferentes formas de energia, desde os ultra-sons às radiações electromagnéticas não ionizantes. A meteórica evolução das ciências computacionais, associada a estas técnicas de imagem médica, conduziu a um novo conceito que determinou o actual paradigma que consiste na análise volumétrica. Esta, conjugada com a moderna imagem digital, permite estudos morfológicos de uma qualidade sem precedentes. O caminho da imagem médica abre-se agora à exploração funcional cujo futuro se antevê ainda mais promissor.

A descoberta dos raios X por Wilhelm Roentgen em 1895 revolucionou a prática da medicina já que, pela primeira vez, foi possível minimizar a subjectividade diagnóstica dos sinais semiológicos clínicos. Tal levou à progressiva “desco berta” e a uma nova forma de olhar “para dentro do corpo” através da representação de estruturas até aí totalmente invisíveis, e apenas desvendadas em procedimentos necró psicos ou nos primórdios dos tratamentos cirúrgicos. A ra diografia da mão de Roentgen, que necessitou de uma ex posição radiológica de mais de 20 minutos, correria mundo demonstrando o poder “mágico” desta técnica emergente.

Desde cedo que a escola médica portuguesa se interessou e integrou nesta nova realidade. Decorrido apenas um ano após a descoberta dos raios X já Coimbra conhecia o seu primeiro laboratório radiológico pela mão do professor de Física e médico Henrique Teixeira Bastos. Nesta data pu

FILIPE CASEIRO ALVES Director do Serviço de Radiologia Hospitais da Universidade de Coimbra 3000 Coimbra fca@netvisao.pt

Fig. 1 - Uma das primeiras imagens obtidas com raios X, em 1896, no Gabinete de Física Experimental da Universidade de Coimbra (in w.instituto-camoes.pt/cvc/ciencia/e48.html).

Z e Ta de f Í sic arTigo cem anos de radiologia - morfologia e função blicou um artigo na revista “O Instituto”, onde anunciava as recentes descobertas relativas aos raios de Roentgen. Também no jornal “O Século” saiu um extenso artigo in titulado “APhotographia atravez dos corpos opacos”, que dava conta das primeiras experiências feitas em Portugal.

Iniciativas semelhantes ocorreram em Lisboa, com Augusto Bobone, Virgílio Machado e Carlos Santos, e no Porto, com Emílio Biel e Araújo e Castro. Os gabinetes de radio logia hospitalar deram os primeiros passos logo no início do século X em três cidades portuguesas. O benefício tra zido pela radiologia era inegável e as suas aplicações clínicas não parariam de crescer nas décadas seguintes.

limiTações da radiologia convencional

O facto de a radiografia ter fraca capacidade discriminativa a nível dos tecidos moles estimulou o desenvolvimento de agentes de contraste permitindo a exploração, até aí impossível, do tubo digestivo ou de estruturas vasculares. Neste contexto, deve ser prestada homenagem aos pionei ros e percursores da moderna angiografia, a chamada es cola portuguesa de angiografia constituída por Reynaldo dos Santos, Cid dos Santos, Lopo de Carvalho e Egas Moniz. Os seus trabalhos de angiografia cerebral iniciados em 1927, utilizando como agente de contraste o dióxido de tório, ficariam célebres e constituem um marco indelével da ra diologia mundial.

São de realçar também exames contrastados do tubo diges tivo, os quais foram, durante décadas, o esteio da investi gação clínica nesta área, numa era pré endoscópica. Tanto a escola sueca como a japonesa desenvolveram técnicas de imagem avançadas que permitiram o diagnóstico precoce de lesões malignas do cólon e do estômago, contribuindo para a redução da mortalidade causada por estes tumores, com evidente pioneirismo na medicina preventiva.

Apesar da extraordinária capacidade para identificar e estudar órgãos e sistemas a radiologia debatia se com o problema, inerente à sua natureza bidimensional, da so breposição de estruturas num único plano. Esta limitação levaria ao desenvolvimento da tomografia convencional que, utilizando o princípio da homotetia, permitiu isolar planos pré determinados numa área de estudo. Tal técnica implicou um salto qualitativo na avaliação de muitas pato logias entre as quais se destacam as aplicações pneumoló gicas e osteo articulares. Ainda hoje a ortopantomografia, também designada por radiografia dentária panorâmica, continua a possuir inquestionável interesse no diagnóstico.

Fig. 2 - a) Angiografia cerebral feita pela técnica convencional. Em b) pode apreciar-se a diferença para a técnica de angiografia actual (angiografia de subtracção digital), sendo de realçar o ganho em resolução para mostrar pequenos vasos por subtracção da estrutura óssea da calote craniana.

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Z e Ta de f Í sic cem anos de radiologia - morfologia e função as novas Técnicas de imagem médica

Na década de 70 assistiu se ao nascimento da ecografia explorando eficazmente as propriedades dos ultra sons. Pela primeira vez a radiologia estendeu as suas fronteiras utilizando novas formas de energia para obter imagens médicas. O impacto desta técnica foi e continua a ser de grande importância já que se trata de uma técnica tomo gráfica inócua capaz de permitir a realização de exames em tempo real. Todos estes atributos lhe conferiram o epíteto de “estetoscópio do século XXI”. Durante os seus quase 40 anos de vida a ecografia tem evoluído de tal modo que hoje é possível obter informação diagnóstica com apare lhos de alta resolução anatómica capazes de focalizar o feixe de ultra sons numa zona de interesse e expurgar em boa parte o ruído prejudicial para a formação da imagem final. Outro marco extremamente importante associado à ecografia resultou da aplicação do efeito descoberto pelo físico Hans Christian Doppler, que permite explorar o movimento sanguíneo e determinar com precisão a per meabilidade dos vasos, a direcção e a velocidade do fluxo. Hoje esta técnica é imprescindível na exploração de várias situações como a avaliação do risco de acidente vascular cerebral ou de transplantes de órgãos. Mais recentemente a ecografia alargou o seu leque de aplicações ao permitir explorar imagens com contraste formado por microbolhas. Com esta inovação tornou se possível avaliar a perfusão visceral bem como detectar e caracterizar tumores sólidos de forma semelhante à realizada por tomografia computo rizada (TC) ou por ressonância magnética (RM).

Entretanto, tendo por base a utilização de radiação X e a absorção tecidual específica, aliada a um rápido desenvolvi mento computacional, nasceu na década de 80 pela mão de Sir Godfrey Hounsfield a tomografia computorizada. Gra ças a este método a radiologia renovou se ao conseguir resol

Fig. 4 - Exemplo de tomografia convencional obtida por deslocação simultânea e em sentidos opostos da ampola radiográfica e do meio de registo radiográfico. Em b) é possível observar o destacamento de um pequeno fragmento ósseo num caso de traumatismo inaparente na imagem radiográfica normal da anca esquerda em a).

Fig. 5 - Exemplos de estudos ecográficos avançados: usando o efeito Doppler: (a) visualização da vascularização do baço; b) exame efectuado antes e depois da administração de contraste intra-venoso permitindo detectar múltiplos nódulos no fígado (seta) não identificados antes.

Fig. 3 - Exames contrastados do tubo digestivo (estômago e cólon) por técnica de duplo contraste. Esta técnica ainda mantém muito do seu valor diagnóstico mesmo na era da endoscopia digestiva, nomeadamente como método de rastreio do cancro gástrico endémico e do cólon em casos de colonoscopia incompleta ou não conseguida.

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Z e Ta de f Í sic arTigo ver um dos seus principais problemas resultante da deficiente qualidade morfológica das tomografias convencionais.

Em trinta anos a evolução da tomografia computorizada tem sido meteórica passando de aparelhos limitados, ca pazes de obter um único corte por rotação em cerca de 20 30 segundos, para as actuais aquisições volumétricas em que mais de uma centena de cortes com uma espessura de 1mm podem ser obtidos em menos de 10 segundos. Com efeito, a recente tecnologia de aquisição helicoidal multicorte propagou se de tal forma que apenas nos úl timos 10 anos foi possível passar de apenas dois cortes para os actuais sessenta e quatro por rotação da ampola radiológica. Esta evolução tecnológica, que se fez a par com outros melhoramentos indispensáveis para a tornar realidade, expandiu o leque de aplicações diagnósticas vin do resolver o problema da resolução temporal e abrindo o caminho às actuais explorações do foro cardiológico, incluindo o estudo minimamente invasivo das artérias co ronárias, ou o desenvolvimento de potenciais técnicas de rastreio no caso do cancro do cólon e do pulmão.

Se a TC tem sido um dos esteios da moderna imagiologia a ressonância magnética é seguramente a última das armas da radiologia e também, de todas, a mais versátil. Directa mente importada da vulgar análise por espectroscopia dos laboratórios de química a RM explora as propriedades dos átomos de hidrogénio, por sinal os mais abundantes do corpo humano. O génio inventivo do químico Paul Lauterbur e do físico Peter Mansfield foram recompensa dos, possivelmente um pouco tarde, com a atribuição do prémio Nobel de Medicina de 2003 por esta descoberta.

Fig. 6 - Evolução da resolução morfológica e estrutural da TC ao longo dos últimos 30 anos. A imagem da TC cerebral da esquerda data de 1970 e demorou cerca de 20 minutos a obter. À direita podemos verificar a resolução obtida actualmente onde cada corte pode levar 0,5 segundos.

Fig. 7 - Exemplos de duas aplicações avançadas obtidas por tomografia computorizada helicoidal muticorte. a) Reconstrução 3D de uma fractura complexa da bacia. b) Exemplo de angiografia coronária que permite a visualização da artéria coronária em toda a sua extensão apenas com recurso a uma injecção intravenosa de contraste numa veia periférica.

Fig. 8 - Exemplo de angiografia: a) realizada por injecção intra-arterial de contraste; b) efectuada por ressonância magnética utilizando apenas uma injecção numa veia periférica (veja-se a similitude das imagens que contêm a mesma informação diagnóstica); c) um estudo das vias biliares por ressonância magnética. Anteriormente este tipo de imagem só era disponibilizado por técnicas endoscópicas.

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Z e Ta de f Í sic cem anos de radiologia - morfologia e função

Apenas para assinalar os principais atributos da técnica lembremos a sua capacidade de obter cortes tomográficos em qualquer orientação espacial, uma inigualável resolução em contraste e a possibilidade de explorar o excesso de água intra ou extracelular (inflamação, processos tumorais) em função de propriedades magnéticas e não por mero fenómeno de absorção, tal como sucede com as técnicas que utilizam fontes de radiação ionizante. A versatilidade está também patente no tipo de agentes de contraste que foram desenvolvidos, os quais actuam de forma indirecta por modificação local das propriedades magnéticas dos protões, ou pelo desenvolvimento de espectroscopia “in vivo”, permitindo uma análise dos tecidos que tanta impor tância tem como coadjuvante da decisão terapêutica sobre tudo no campo da oncologia. O desenvolvimento de novas sequências, sensíveis à concentração local de oxigénio, tem permitido imagens representativas de centros de activação cerebral, fornecendo à técnica uma dimensão funcional sem precedentes na história da imagiologia médica. Entre tanto, avanços recentes quer no hardware quer no software, aumentaram o leque de indicações. Podemos referir, por exemplo, as aplicações angiográficas ou o estudo das vias biliares de uma forma muito semelhante à que era forneci da por técnicas muito mais invasivas.

PersPecTivas fuTuras

A radiologia não tem ficado estática nem imune aos recen tes avanços das outras áreas do conhecimento médicomor mente as que respeitam à genética e biologia molecular. Com efeito, a par do desenvolvimento dos contrastes específicos de células, já hoje disponíveis para estudos por ressonância magnética, surgirá a possibilidade de estudos funcionais por activação de funções celulares específicas, como sejam a acção por activação enzimática ou por modi ficações locais da temperatura ou do pH. A capacidade da moderna imagiologia estende se ainda ao campo terapêu tico onde a vectorização de agentes irá permitir teleguiar o tratamento apenas para as células alvo poupando as célu las e tecidos sãos. Assim, as funções que se espera sejam concretizadas com o recurso a esta tecnologia visam quatro grandes campos: utilização para finalidades de rastreio e detecção da doença em fase pré clínica; método auxiliar no estadiamento da doença; técnica de orientação na escolha do tratamento dirigido mais eficaz ou apropriado; método de monitorização da resposta terapêutica.

De todas as técnicas de imagem actuais a que mais se aproxima pela sua versatilidade destes objectivos é, sem dúvida, a ressonância magnética, que é capaz de ombrear, com nítida vantagem, com os estudos funcionais obtidos através da medicina nuclear, incluindo a tomografia por emissão de positrões (PET).

conclusão

A radiologia é sem uma das áreas que mais tem influencia do o exercício da Medicina, em particular no último quar tel do século X. Caminha a passos rápidos do âmbitoda informação morfológica para a informação funcional agregando um sem número de possibilidades que a tornam pluripotencial, sobretudo se tivermos em conta a versatili dade da ressonância magnética.

Este rápido crescimento está também intimamente ligado ao desenvolvimento de poderosos meios computacionais que incorporam os últimos avanços neste domínio, desde as mais recentes aplicações clínicas até à introdução de no vos compostos e moléculas capazes de produzir um “outro olhar” sobre os fenómenos fisiopatológicos.

Fig. 9 - Estudo de gânglio cervical com injecção de produto de contraste específico em ressonância magnética. O agente de contraste, devido às suas pequenas dimensões, passa para o espaço intersticial indo depois pelos vasos linfáticos acumular-se no gânglio linfático que, em condições normais, retém o produto tornando-se preto na imagem. As áreas mais claras na imagem da esquerda (seta) correspondiam a infiltração do gânglio por tecido tumoral conforme se observa na imagem histológica. Pela primeira vez é possível obter imagens funcionais da estrutura interna do gânglio, o que permite escolher o tipo de tratamento a efectuar.

Z e Ta de f Í sic arTigo

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