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Derecho Constitucional I

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Instituto Tecnológico de La Laguna

DIVISIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN

DIVISIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN
“Optimización de una antena para ablación
electromagnética en tejido heterogéneo mamario”

POR
Ing. Jorge Armando Neri Gómez
TESIS
PRESENTADA COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL GRADO
DE MAESTRO EN CIENCIAS EN INGENIERÍA ELÉCTRICA

DIRECTOR DE TESIS
Dr. Mario Francisco Jesús Cepeda Rubio
CODIRECTOR DE TESIS
Dr. José Irving Hernández Jácquez
ISSN: 0188-9060

RIITEC: (04)-TMCIE-2021
Torreón, Coahuila. México
Mayo- 24- 2021

“Nuestras virtudes y nuestros defectos son inseparables, como la fuerza y la
materia”
Nikola Tesla

“La imaginación es más importante que el conocimiento”
Albert Einstein

“Aprender sin reflexionar es malgastar la energía”
Confucio

“Cuanto más grande es la dificultad, más gloria hay en superarla”
Epícuro

“La duda es la madre de la invención”
Galileo Galilei

“Invertir en conocimientos produce siempre los mejores beneficios”
Benjamín Franklin

“No podemos dejar que las percepciones limitadas de los demás terminen
definiéndonos”
Virginia Satir

Dedicatoria

A mi esposa que me apoyo siempre para realizar todos mis objetivos, por
entregarme todo su amor incondicional, por motivarme en realizar mis
estudios de maestría.

A mis hijos Ximena Y Fernando por ser mi principal motivación para seguir
adelante.

A mis padres Leticia y Armando por formarme y darme la oportunidad de
estudiar a lo largo de mi vida, por estar conmigo en todo momento gracias,
padres.

Agradecimientos

Quiero agradecer a mi asesor el Dr. Mario Francisco Jesús Cepeda Rubio por
confiar en mí, por guiarme y motivarme a lo largo de mis estudios de maestría.

Al Instituto Tecnológico de la Laguna por aceptarme en el programa de posgrado.

A mis compañeros que siempre han estado allí en especial a mi compañero Kristian
Segura por su apoyo y su guía.

A mis amigos que siempre estuvieron allí motivándome en especial a Francisco,
Gerardo y Jerry.

Al Conacyt por otorgarme una beca para desarrollar mis estudios de maestría.

Capítulo 1 Introducción ......................................................................................... 14
Capítulo 2. Antecedentes y Estado del arte .......................................................... 15
2.1 El cáncer ...................................................................................................... 15
2.2 Los tumores ................................................................................................. 16
2.3 El cáncer a nivel mundial ............................................................................. 17
2.3.1 Estadísticas generales: carga que representa el cáncer a nivel mundial
....................................................................................................................... 17
2.4 El Cáncer en México .................................................................................... 19
2.5.- Microcalcificaciones en mama ................................................................... 21
2.5.2 Agrupación de las microcalcificaciones ................................................. 23
2.5.3 Morfología de las microcalcificaciones .................................................. 24
2.5.4 Calcificaciones con grado intermedio de sospecha .............................. 31
2.5.5 Calcificaciones con alta probabilidad de malignidad ............................. 32
2.6 Clasificación de las microcalcificaciones en categorías BI-RADS. .............. 33
2.6.1. Criterios modificadores. ........................................................................ 34
2.6.2 Microcalcificaciones redondas. ............................................................. 35
2.6.3 Estabilidad de las microcalcificaciones. ................................................ 35
2.6.4. Tratamientos contra las microcalcificaciones. ...................................... 36
2.6.4.1 La Grecia clásica. ............................................................................... 36
2.6.4.2 El Extraordinario Siglo XVIII. .............................................................. 37
2.6.4.3 Las teorías modernas. ........................................................................ 37
2.6.4.4 La terapéutica del cáncer en el siglo XIX. .......................................... 38
2.7 Hipertermia. ................................................................................................. 40
2.7.1. Estudios de la Hipertermia. .................................................................. 41
2.7.2 Efectos biológicos de la hipertermia. ..................................................... 44
8

2.7.2.1 Cambios en la perfusión sanguínea. .................................................. 44
2.7.2.2 Cambios en el pH tisular. ................................................................... 45
2.7.2.3 Cambios de la oxigenación de los tejidos. ......................................... 45
2.7.2.4 Cambio en los niveles bioenergéticos. ............................................... 46
2.8 Ablación. ...................................................................................................... 47
2.9 Principios físicos de la radiofrecuencia. ....................................................... 49
2.9.1 Ablación por microondas. ...................................................................... 50
2.9.2 Microondas y tejidos biológicos. ............................................................ 51
2.9.3 Propiedades dieléctricas de los tejidos biológicos. ............................... 52
2.9.4 Aplicadores para MWA. ......................................................................... 53
2.9.5 Antena Dipolo. ....................................................................................... 53
2.9.6 Antena Monopolo. ................................................................................. 53
2.9.7 Antena Ranura (Slot). ............................................................................ 54
2.9.8 Razón de Onda Estacionaria (SWR). .................................................... 55
Capítulo 3. Objetivos Y Justificación. .................................................................... 56
3.1 Objetivo General. ..................................................................................... 56
3.2 Objetivos Específicos. .............................................................................. 56
3.2.1 Revisión del estado del arte. ................................................................. 56
3.2.2 Estudiar las propiedades dieléctricas de los tejidos sano y cancerígeno de
la mama. ........................................................................................................ 57
3.2.3 Optimizar un aplicador para la ablación de ondas electromagnéticas. . 57
3.2.4 Realizar simulaciones en Comsol Multiphysics® para medir el SWR de la
antena a optimizar. ......................................................................................... 58
3.3 Justificación del proyecto. ............................................................................ 58
Capítulo 4. Propuesta para alcanzar el objetivo general. ...................................... 59
4.1 Descripción general de la solución. ............................................................. 59
9

Capítulo 5. Desarrollo ............................................................................................ 61
5.1.1 Aplicador Dipolo ....................................................................................62
5.2 Simulación del aplicador UT-047. ................................................................ 63
5.3 Modelado Computacional para medir el SWR del aplicador. ....................... 63
5.3.1 Método del elemento finito (FEM). ........................................................ 63
5.3.2 Definición del Modelo. ........................................................................... 64
5.3.3 Subdominios del modelo. ...................................................................... 65
5.3.4 Condiciones de frontera. ....................................................................... 65
5.3.5 Ecuación de Biocalentamiento. ............................................................. 66
5.3.6 Diseño de las microcalcificaciones. ....................................................... 67
5.3.7 Datos técnicos de la construcción de la antena en ComsolMultiphisics®.
....................................................................................................................... 68
5.3.8 Mallado. ................................................................................................. 69
5.4. Desarrollo de la simulación. ........................................................................ 69
5.5 Qué fue lo que se hizo para corregir el problema de memoria. ................... 71
5.6. Simulación con otros materiales. ................................................................ 72
Capítulo 6 Resultados. .......................................................................................... 75
6.1 Resultados SWR en ComsolMultiphisics®. ................................................. 75
Capitulo7 Conclusiones. ........................................................................................ 77
7.1. Conclusión de trabajo de tesis. ................................................................... 77
7.2 Proyección a futuro de este trabajo de investigación. .................................. 78
Referencias ........................................................................................................... 80

índice de Figuras

Figura 1. Crecimiento anormal celular. .................................................................. 15
Figura 2. Tipos de cáncer ...................................................................................... 18
Figura 3. Número de casos nuevos ....................................................................... 20
Figura 4. Distribución de microcalcificaciones de mama. ...................................... 23
Figura 5. Calcificaciones vasculares. Correspondientes a depósitos .................... 25
de calcio en las paredes de las arterias mamarias, visualizadas .......................... 25
como trayectos paralelos, serpentiginosas............................................................ 25
Figura 6.Calcificaciones cutáneas. En proyección craneocaudal (A) y tangenciales
en otra paciente (B). En una paciente distinta se evidencia el signo del "tatuaje", en
donde las calcificaciones cutáneas mantienen la misma disposición en proyección
craneocaudal (C) y lateral estricta (D). .................................................................. 26
Figura 7. Calcificaciones "en lechada de cal". En proyección craneocaudal (A) y
lateral estricta (B). Nótese el cambio de morfología entre las dos proyecciones. En
un esquema se representa la disposición tenue y amorfa que presentan estas
calcificaciones en la proyección craneocaudal (C) y la forma de menisco de
concavidad superior que adoptan en la proyección lateral estricta (D). ................ 27
Figura 8. Calcificaciones secretoras. Correspondientes a calcificaciones benignas
en lumen de los ductos, de distribución ductal, radiada hacia el pezón. Además, se
observa algunas calcificaciones vasculares. ......................................................... 27
Figura 9. Calcificación en “pop corn”. Gruesa y sobre proyectada a un contorno
nodular en un caso de fibroadenoma involutivo (A). Fotografía de una palomita de
maíz (B), para ilustrar la morfología de estas calcificaciones. ............................... 28
Figura 10. Calcificaciones distróficas. De aspecto grueso, tosco e irregular, con
áreas radiolúcidas y tendencia a coalescer. .......................................................... 29
11

Figura 11. Calcificaciones redondas. De distribución dispersa (A), las cuales son
catalogadas como BI-RADS 2. Calcificaciones redondas agrupadas (B), las cuales
son catalogadas como BI-RADS 3. ....................................................................... 29
Figura 12. Quistes oleosos. Aspecto inicial de un quiste oleoso, visualizado como
una lesión redonda y radiolúcido (A), que posteriormente va adquiriendo una
superficie calcificada, esférica y delgada, a través de la cual se visualiza un centro
radiolúcido (B). ...................................................................................................... 30
Figura 13. Calcificación de suturas. Correspondiente a calcio depositado en material
de sutura (A). Fotografía de un nudo (B), para ilustrar la morfología de estas
calcificaciones. ...................................................................................................... 30
Figura 14. Calcificaciones amorfas. Con aspecto de "polvo", de tamaño tan pequeño
que no es posible contarlas ni determinar su forma. ............................................. 31
Figura 15. Calcificaciones toscas heterogéneas. Agrupadas, de forma irregular,
nítidas, con tendencia a coalescer, mayores a 0,5 mm. ........................................ 32
Figura 16. Calcificaciones finas pleomórficas. De distintas formas y tamaños,
anguladas, heterogéneas, menores a 0,5 mm (A). Fotografía de piedra molida (B),
para ilustrar la morfología de estas calcificaciones. .............................................. 32
Figura 17. Calcificaciones lineales / lineales ramificadas. Correspondientes a debris
necróticos calcificados al interior de un conducto comprometido por un carcinoma
ductal, de morfología lineal, discontinúas y de bordes irregulares, con
ramificaciones. ...................................................................................................... 33
Figura 18. Modificaciones fisiológicas producidas por los efectos térmicos en tejidos.
.............................................................................................................................. 46
Figura 19. a) Constante dieléctrica b) Conductividad del tejido mamario sano con
bajo contenido de agua c) Constante dieléctrica, d) Conductividad del tejido
mamario sano con alto contenido de agua. ........................................................... 52
Figura 20. Antena dipolo para MWA ..................................................................... 53
Figura 21. Monopolo de punta abierta, b) Monopolo de punta dieléctrica, c)
Monopolo de punta metálica ................................................................................. 54
12

Figura 22. Antena Slot para MWA ......................................................................... 54
Figura 2.2.1.Diferentes diseños de antena de ranura y sus patrones normalizados
de SAR (a) sin capa entre la antena y el catéter, (b) capa de aire, (c) capa dieléctrica
y (d) carga dieléctrica cerca de la punta. ............................................................... 55
Figura 22. Esquema de un cable micro coaxial UT-047. ....................................... 60
Figura 23. Cable coaxial segmentado UT-047 ...................................................... 62
Figura 24. Geometría del aplicador Dipolo UT-047 ............................................... 63
Figura 25. Geometría de antena para terapia de coagulación por microondas. Un
cable coaxial con forma de anillo la ranura cortada en el conductor exterior tiene uncortocircuito en la punta. Un catéter de plástico rodea .......................................... 64
la antena................................................................................................................ 64
Figura 26. Microcalcificaciones dentro del medio .................................................. 67
Figura 27. Mallado extrafino UT-47 en ComsolMultiphisics ® ............................... 69
Figura 28. Simulación en Comsol Multiphysics®. .................................................. 70
Figura 29. Error por falta de capacidad en memoria ............................................. 71
Figura 30. Simulación completa en mallado .......................................................... 72
Figura 31. Antena de oro simulada en Comsol Multiphysics® .............................. 73
Figura 32. Antena de Plata simulada en Comsol Multiphysics® ........................... 74
Figura 33. SWR con respecto al tiempo en ComsolMultiphisics® ......................... 75
Figura 34. Grafica de superficie de Zona isotérmica distribución de calor total .... 76
Figura 35. Superficie de distribución del campo eléctrico .................................... 76

Índice de tablas

Tabla 1. Descriptor BI-RADS .................................... ¡Error! Marcador no definido.
Tabla 2. Efectos físicos y biológicos producidos a cierta temperatura durante un
periodo de tiempo. .................................................... ¡Error! Marcador no definido.
Tabla 3. Propiedades físicas del cable coaxial UT-047¡Error! Marcador no
definido.
Tabla 4. Condiciones de frontera ............................. ¡Error! Marcador no definido.
Tabla 5. Propiedades de los tejidos ......................... ¡Error! Marcador no definido.
Tabla 6. Datos de antena UT-47 .............................. ¡Error! Marcador no definido.

Capítulo 1 Introducción

El cáncer es, sin duda, un problema de salud pública a nivel global y, a pesar de los
esfuerzos realizados, continúa afectando y matando a un enorme número de
personas sin distinción alguna. Se ha constituido, por lo tanto, en un punto de
confluencia de las más diversas especialidades biomédicas, entre ellas no está
exenta la historia de la medicina, que muestra los diversos esfuerzos realizados
desde hace siglos para identificarlo y enfrentarlo. No es un debate menor el que
busca conocer el origen del cáncer, pero no desde una perspectiva fisiopatológica
si no como una enfermedad que surge históricamente en un momento y
circunstancias determinadas. [1]

Hoy en día el cáncer es la segunda causa de muerte a nivel mundial. Ocasionó 8.8
millones de defunciones. Una de cada seis defunciones en el mundo se debe a esta
enfermedad, cerca del 70 % de las muertes por cáncer se registran en países de
ingresos medios y bajos.

Por lo tanto, el cáncer a nivel mundial se considera un problema de salud pública,
por eso la importancia de ir de la mano con la tecnología para buscar soluciones
que puedan mejorar la calidad de vida de los pacientes.
Los cinco tipos de cáncer que causan un mayor número de fallecimientos son los
siguientes: [2]

Pulmonar (1,69 millones de defunciones)
Hepático (788 000 defunciones)
Colorrectal (774 000 defunciones)
Gástrico (754 000 defunciones)
Mamario (571 000 defunciones)

Capítulo 2. Antecedentes y Estado del arte.

2.1 El cáncer

El término cáncer engloba un grupo numeroso de enfermedades que se
caracterizan por el desarrollo de células anormales, que se dividen, crecen y se
diseminan sin control en cualquier parte del cuerpo.

Las células normales se dividen y mueren durante un periodo de tiempo
programado. Sin embargo, la célula cancerosa o tumoral pierde la capacidad de
morir y se divide casi sin límite (Figura1). Tal multiplicación en el número de células
llaga a formar masas denominadas “tumores” o “neoplasias”, que en la expansión
pueden destruir a los tejidos normales.

Figura 1. Crecimiento anormal celular.

Las células normales se dividen de forma controlada. Cuando una célula normal
desarrolla mutaciones u otras alteraciones que no pueden ser adecuadamente
reparadas activa su propio programa de muerte celular para así controlar su
desarrollo y crecimiento. Este proceso es conocido como “apoptosis”.

Las células cancerosas desarrollan mutaciones que no pueden ser reparadas y
pierden la capacidad para morir [3].

El cuerpo humano está formado por trillones de células, normalmente existe una
división de las mismas todo el tiempo, las células se dividen para multiplicarse y
reemplazar a las células normales que envejecen o se dañan. Estas células
dañadas mueren para ser reemplazadas, sin embargo, existe un descontrol de este
proceso en cualquier parte del cuerpo se pueden crear células dañadas o
cancerosas [4].

La mayoría de los cánceres forman una masa referida como tumor o crecimiento.
Sin embargo, no todas las masas (tumores) son cancerosas. Los médicos extraen
un fragmento de la masa y la analizan para determinar si es cancerígeno. Las masas
que no son cancerosas se denominan tumores benignos, y las cancerosas se
denominan tumores malignos [5].

2.2 Los tumores

Los tumores malignos se pueden clasificar en dos categorías: Carcinomas y
Sarcomas. Los carcinomas son el tipo más común de cáncer y comúnmente surgen
en la piel, pulmón, mama, estómago, colon y útero. Mientras que los Sarcomas son
cánceres del tejido conjuntivo y de apoyo de todos los tipos. Los sarcomas se
encuentran en cualquier parte del cuerpo y frecuentemente forman crecimientos
secundarios en los pulmones [6].

2.3 El cáncer a nivel mundial

El cáncer tiene grandes repercusiones en la sociedad de Estados Unidos y en todo
el mundo. Las estadísticas del cáncer describen lo que ocurre en grandes grupos
de personas y ofrecen una imagen a través del tiempo de la carga que representa
el cáncer en la sociedad. Las estadísticas nos dicen cosas como cuántas personas
reciben un diagnóstico de cáncer y mueren por la enfermedad cada año, el número
de personas que actualmente están viviendo después de un diagnóstico de cáncer,
la edad promedio al momento del diagnóstico y la cantidad de personas que todavía
están vivas en un momento dado después del diagnóstico. También nos dicen sobre
diferencias entre grupos de personas definidas por edad, sexo, grupo racial y étnico,
ubicación geográfica y otras categorías.

2.3.1 Estadísticas generales: carga que representa el cáncer a nivel
mundial.

El cáncer es una de las causas principales de muerte alrededor del mundo. En 2012,
hubo 14,1 millones de casos nuevos y 8,2 de muertes relacionadas con el cáncer.
57 % de los nuevos casos de cáncer en 2012 ocurrieron en regiones menos
desarrolladas del mundo que incluyen Centroamérica y partes de África y Asia; 65
% de las muertes por cáncer en el mundo también ocurrieron en estas regiones.
Alrededor de un tercio de las muertes por cáncer se debe a los cinco principales
factores de riesgo conductuales y dietéticos: índice de masa corporal elevado,
ingesta reducida de frutas y verduras, falta de actividad física, consumo de tabaco
y consumo de alcohol.

El número de casos nuevos de cáncer se prevé que aumente a cerca de 23,6
millones para 2030 [6].

El tabaquismo es el principal factor de riesgo y ocasiona aproximadamente el 22%
de las muertes por cáncer [7].

La detección de cáncer en una fase avanzada y la falta de diagnóstico y tratamiento
son problemas frecuentes. En 2017, solo el 26% de los países de ingresos bajos
informaron que, la sanidad pública contaba con servicios de patología para atender
a la población en general. Más del 90% de los países de ingresos altos ofrecen
tratamientoa los enfermos oncológicos, mientras que en los países de ingresos
bajos este porcentaje es inferior al 30%.

El impacto económico del cáncer es sustancial y va en aumento. Según las
estimaciones, el costo total atribuible a la enfermedad en 2010 ascendió a US$ 1,16
billones.

La figura 2 muestra los tipos de cáncer más comúnmente diagnosticados

Figura 2. Tipos de cáncer

2.4 El Cáncer en México

El cáncer es la tercera causa de muerte en México, con 12% de todas las
defunciones.

Las principales neoplasias causantes de muerte en nuestro país son: cáncer de
pulmón, mama, colorrectal, próstata y estómago.

Cada año se estiman 148 mil nuevos casos de cáncer (65.5 mil en hombres y 82.4
mil en mujeres).

Las problemáticas en salud pública contra la incidencia del cáncer son:
1. Desarticulación del primer nivel de atención (diagnóstico tardío)
2. Pocos medicamentos de última generación.
3. Segmentación del sistema de salud.

Lo anterior se traduce en un 60% de fallecimientos de pacientes con cáncer.

Entre instituciones del Sector Salud existen diferencias importantes entre las tasas
de mortalidad por cáncer de mama, cervicouterino y próstata.

En el IMSS, entre 2006 y 2011 la mortalidad por cáncer de mama se redujo en 5%
y la de cáncer cervicouterino en más de 28.7 %.

En el ISSSTE, entre 2000 y 2008 la tasa de mortalidad por cáncer de mama se
incrementó́ casi 2% y la cervicouterino se redujo poco más de 3%.
El cáncer de mama es el más frecuente, se estima que ocurren 15 decesos al día
por este tipo de cáncer en México.

Desde 2006, el cáncer del cuello uterino es la segunda causa de muerte por cáncer
en la mujer. Se estima que hay 10.3 decesos al día por esta neoplasia.
20

En 2013, a nivel nacional, las causas de muerte por cáncer más frecuentes en
hombres fueron: próstata, pulmón, leucemia, colorrectal y estómago.

Se estima que para el 2025 en México aumenten los casos en un 50%, pasando de
147 mil a más de 220 mil nuevos casos.

Un factor que limita la detección y tratamiento del cáncer es la dificultad en el acceso
a los servicios de salud y la tecnología disponible para la detección y tratamiento
oportuno. Aún si el padecimiento es detectado a tiempo, los pacientes se enfrentan
a otros obstáculos que impiden o retrasan la atención del cáncer, tales como la falta
de infraestructura hospitalaria cercana a sus comunidades, limitado acceso a
tratamientos o bien, falta de especialistas que operen el equipo técnico, entre otros
[8].

Figura 3. Número de casos nuevos a nivel mundial [ Globocan 2012].

2.5.- Microcalcificaciones en mama

Las microcalcificaciones son las lesiones no palpables más frecuentes de la mama.
Son diminutos depósitos de calcio en el tejido mamario que se observan en una
mamografía en forma de pequeños puntos blanquecinos. No provocan dolor ni
ningún otro síntoma, por lo que se trata de un problema que se diagnostica (y ocurre
frecuentemente) al realizar esta prueba rutinaria.

Si bien, la mayoría de las microcalcificaciones son originadas por patología benigna,
algunos patrones agrupados específicos pueden ser causados por patología
maligna [9]. Aproximadamente el 55% de los cánceres de mama, no palpable,
presentan microcalcificaciones visibles.

El carcinoma ductal in situ (CDIS) corresponde al 25-30% de los cánceres de mama
[10]. Es un cáncer intraductal, que no ha atravesado la membrana Basal, sin tener
aún la capacidad de generar metástasis. Presenta un mejor pronóstico que el
carcinoma invasor. En la era previa a la incorporación de, la mamografía de
escrutinio, el diagnóstico del CDIS era infrecuente y la mayoría de los cánceres se
detectaban en etapas avanzadas. Hoy en día con la incorporación de la
mamografía, es posible detectar cada vez más microcalcificaciones sospechosas,
que son su principal forma de manifestación. Las microcalcificaciones son
responsables de la detección del 85-95% de los casos de CDIS en mamografía.

La mayoría de las calcificaciones corresponden a hallazgos benignos que no
requieren un seguimiento especial, como adenosis o cambios fibroquísticos.
Cuando las microcalcificaciones se encuentran agrupadas, deben ser estudiadas
con placas adicionales magnificadas en craneocaudal y lateral estricta.

Desde el punto de vista de su estructura química, las calcificaciones pueden
corresponder a depósitos de oxalato de calcio o fosfato de calcio. El fosfato de
calcio suele presentarse en lesiones malignas y se describe como de mediana a
22

alta densidad. El oxalato de calcio se asocia principalmente a lesiones benignas y
se describe como de mediana a baja densidad. Ambos tipos de calcificaciones
pueden coexistir y no es posible determinar con certeza el tipo de compuesto
mediante la mamografía.

Los mecanismos que contribuyen a la formación de calcio en los tejidos de la mama
actualmente son poco claros, sin embargo, para cualquier depósito de sales de
calcio, fisiológico o patológico, deben de ocurrir una serie compleja de cambios en
los tejidos que incluyen; incremento local de iones, cambios en el pH y formación
de núcleos, depósitos o promotores, aunque no está bien establecida la naturaleza
secuencial de estos eventos.

Por lo general las microcalcificaciones no son detectables por ecografía, y sólo
suelen verse aquellas muy abundantes, de gran tamaño o asociadas a alguna
estructura en particular como nódulos o quistes.

Actualmente, se sabe que los procesos que pueden contribuir a la explicación de la
formación de las diversas calcificaciones requieren de mecanismos pasivos y
activos tales como: procesos degenerativos, secreción celular, traumatismo y
necrosis por hipoxia.

La distribución de las calcificaciones en una mamografía es de importancia al igual
que su morfología al evaluar la probabilidad de malignidad.

2.5.2 Agrupación de las microcalcificaciones

La distribución puede ser; difusa, regional, agrupada, lineal y segmentaria.

Figura 4. Distribución de microcalcificaciones de mama.

Agrupadas (antes “en cúmulos”): se utiliza al referirse a las calcificaciones que
ocupan una porción pequeña de la mama, en este grupo, se incluyen los
agrupamientos de mínimo 5 calcificaciones agrupadas dentro de 1 centímetro de
diferencia o bien un grupo identificable con mayor número de calcificaciones dentro
de 2 centímetros de diferencia. El carcinoma ductal in situ o carcinoma invasivo
como los cambios fibroquísticos y papiloma, son algunas de las patologías
asociadas a esta distribución.

Distribución regional: Este patrón describe calcificaciones en un área extensa
(mayor a 2 cc) o en más de un cuadrante de tejido mamario, sin presentar una
distribución ductal. Generalmente son benignas, pero se debe considerar la
morfología.

Distribución difusa o dispersa: Son calcificaciones distribuidas aleatoriamente
dentro de la mama. Pueden ser uni o bilaterales y generalmente son benignas.

Distribución segmentaria: Este patrón de distribución sugiere el depósito de calcio
en los ductos y sus ramas, siguiendo la forma anatómica de un lóbulo mamario, es
decir, en forma de triángulo cuyo vértice se dirige hacia el pezón. Si bien puede
24

presentarse en patología benigna, como las calcificaciones secretoras, su
presentación sugiere la presencia de un cáncer extenso o multifocal. El valor
predictivo positivo para malignidad descrito en la literatura es entre 40-56%.

Distribución lineal: Las calcificaciones se distribuyen en una línea que puede
ramificarse, sugiriendo una distribución ductal. Sugiere malignidad, con un valor
predictivo positivo entre 50-67%.

2.5.3 Morfología de las microcalcificaciones

Calcificaciones típicamente benignas

Calcificaciones vasculares:Corresponden a depósitos de calcio en las paredes de
las arterias mamarias. Generalmente son bilaterales, aunque suelen ser más
evidentes a un lado. Se visualizan como trayectos paralelos o en "riel de tren" que
corresponden a una visión tangencial de cada pared vascular, las que se asocian
claramente a estructuras tubulares correspondientes al trayecto vascular [1]. Suelen
ser serpentiginosas, continúas o discontinúas (Figura 5). Desde el punto de vista de
diagnóstico diferencial, se ramifican menos que las calcificaciones de origen ductal.
Son más frecuentes en pacientes mayores de 50 años, diabéticas e insuficientes
renales crónicas en diálisis y tienden a disminuir con el uso de terapia de reemplazo
hormonal. Algunas publicaciones internacionales las han asociado con mayor riesgo
de cardiopatía coronaria y enfermedad cardiovascular, siendo indeterminado aun su
rol como marcador de riesgo cardiovascular.
25

Figura 5. Calcificaciones vasculares. Correspondientes a depósitos
de calcio en las paredes de las arterias mamarias, visualizadas
como trayectos paralelos, serpentiginosas.

Calcificaciones cutáneas: Corresponden a pequeñas calcificaciones de las
glándulas sebáceas, generalmente asociadas a procesos inflamatorios como la
foliculitis crónica [11]. Son frecuentes, generalmente múltiples y patognomónicas. Su
morfología es poligonal, a veces redonda, con centro radiolúcido [11]. Miden entre 1
y 2 mm y se ubican más frecuentemente en el pliegue infra mamario, región
paraesternal, axila o areola. Se visualizan periféricamente en al menos una de las
dos proyecciones [11]. En ocasiones, las calcificaciones cutáneas pueden
impresionar de origen parenquimatoso, encontrarse agrupadas y simular
malignidad. Un signo útil en estos casos es el signo del "tatuaje", en el cual el grupo
de calcificaciones no cambia su disposición en las distintas proyecciones, lo cual
corrobora su ubicación superficial. Si persiste la duda se puede corroborar su
ubicación con proyecciones tangenciales figura 6.

Figura 6. Calcificaciones cutáneas. En proyección craneocaudal (A) y tangenciales en otra paciente (B). En
una paciente distinta se evidencia el signo del "tatuaje", en donde las calcificaciones cutáneas mantienen la
misma disposición en proyección craneocaudal (C) y lateral estricta (D).

Calcificaciones en "lechada de cal": Corresponden a pequeñas partículas de oxalato
de calcio que sedimentan al interior de dilataciones seculares de las unidades
terminales del conducto lobular (TDLU/terminal ductal-lobular unit) (macro o
microquistes) [1,11]. Son más frecuentes en la peri y postmenopausia, suelen
ubicarse en la región central y posterior de la mama, en forma bilateral. También
llamadas en "tacita de té". Estas calcificaciones son menos evidentes en la
proyección craneocaudal, observándose tenues y amorfas, y son más evidentes en
las proyecciones laterales, donde presentan forma de menisco de concavidad
superior o de morfología lineal [1,11]. Por esto, lo más importante en su evaluación
es reconocer el cambio de morfología en las diferentes proyecciones (Figura 7). Es
recomendable adquirir primero las proyecciones laterales, ya que el movimiento
durante la compresión puede disminuir la visualización del sedimento. Si la paciente
ha estado en movimiento puede ser recomendable esperar 2 a 5 minutos con la
paciente sentada antes de tomar las proyecciones laterales, para asegurar que las
partículas de calcio precipiten. Es importante recalcar que, para una mejor
visualización de este sedimento, la proyección magnificada debe ser tomada en
posición lateral estricta y no oblicua.

Figura 7. Calcificaciones "en lechada de cal". En proyección craneocaudal (A) y lateral estricta (B). Nótese el
cambio de morfología entre las dos proyecciones. En un esquema se representa la disposición tenue y amorfa
que presentan estas calcificaciones en la proyección craneocaudal (C) y la forma de menisco de concavidad
superior que adoptan en la proyección lateral estricta (D).

Calcificaciones secretoras: También llamadas en "cigarro puro" o "rodlike".
Corresponden a calcificaciones benignas ubicadas en los conductos, que se
asocian con ectasia ductal, enfermedad secretora o mastitis de células de
plasmáticas. Son calcificaciones lineales, lisas, que pueden ramificarse [1]. Suelen
ser mayores a 1 mm y pueden tener centro radiolúcido si es que la calcificación
ocurre en la pared del conducto. Generalmente son bilaterales y presentan una
distribución ductal, radiada hacia el pezón [1] (Figura 8). Son más frecuentes en
mujeres mayores de 60 años.

Figura 8. Calcificaciones secretoras. Correspondientes a calcificaciones benignas en lumen de los ductos, de
distribución ductal, radiada hacia el pezón. Además, se observa algunas calcificaciones vasculares.

Calcificaciones en "pop corn": Las calcificaciones en "pop corn" o "palomita de maíz"
son calcificaciones densas, grandes, mayores de 2-3 mm, patognomónicas de
fibroadenomas en involución [1] (Figura 9). Generalmente es posible ver el contorno
del nódulo asociado a la calcificación, sin embargo, en fibroadenomas pequeños
puede verse solamente la calcificación. Cuando son iniciales pueden presentarse
en la periferia del nódulo.

Figura 9. Calcificación en “pop corn”. Gruesa y sobre proyectada a un contorno nodular en un caso de
fibroadenoma involutivo (A). Fotografía de una palomita de maíz (B), para ilustrar la morfología de estas
calcificaciones.
Calcificaciones distróficas: Corresponden a una manifestación de necrosis grasa en
respuesta a una noxa al tejido mamario, razón por la cual es muy relevante la
historia clínica de la paciente para su diagnóstico. Son frecuentes después de
cirugía y radioterapia. En estos casos suelen aparecer adyacentes a la cicatriz
quirúrgica, 3 a 5 años después de la intervención. Es muy importante realizar el
diagnóstico diferencial con calcificaciones sospechosas de recurrencia. También
pueden aparecer adyacentes a la cápsula de implantes. Son calcificaciones
gruesas, de entre 0,5 y 1 mm, toscas, irregulares, que tienden a coalescer, llegando
en ocasiones a ser muy extensas y palpables [1]. La presencia de áreas radiolúcidas,
que indican la existencia de grasa, es relevante para su diagnóstico (Figura 10).
**noxa: proviene del latín y significa "daño" o "perjuicio", es decir, hace referencia a los diversos agentes patógenos que
pueden provocar un desequilibrio en el correcto funcionamiento del organismo

Figura 10. Calcificaciones distróficas. De aspecto grueso, tosco e irregular, con áreas radiolúcidas y tendencia
a coalescer.

Calcificaciones redondas: Como su nombre lo indica, son calcificaciones de
morfología redonda, que pueden presentar distintos tamaños y tienen su origen a
nivel acinar o lobulillar. Se les denomina redondas cuando son mayores de 0,5 mm
y puntiformes cuando son menores a este tamaño (Figura 11). Suelen corresponder
a depósitos de oxalato de calcio y son más frecuentes en mayores de 40 años.
Cuando son aisladas o dispersas se consideran benignas. Cuando están agrupadas
ameritan un control a corto plazo (6 meses).

Figura 11. Calcificaciones redondas. De distribución dispersa (A), las cuales son catalogadas como BI-RADS
2. Calcificaciones redondas agrupadas (B), las cuales son catalogadas como BI-RADS 3.

Quistes oleosos: También llamadas en "cáscara de huevo". Corresponden [1]. Son
una manifestación de necrosis grasa. Inicialmente se visualizan en mamografía
como lesiones redondas, radiolúcidas, que con el tiempo van adquiriendo una
superficie calcificada esférica y delgada, a través de la cual se visualiza un centro
radiolúcido [1], (Figura 12). Miden desde unos pocos milímetros hasta centímetros.
Pueden ocurrir en cualquier partede la mama, pero son más frecuentes en
ubicación superficial. Suelen relacionarse con historia de trauma o cirugía. En
mamas voluminosas pueden ocurrir en forma espontánea.

Figura 12. Quistes oleosos. Aspecto inicial de un quiste oleoso, visualizado como una lesión redonda y
radiolúcido (A), que posteriormente va adquiriendo una superficie calcificada, esférica y delgada, a través de
la cual se visualiza un centro radiolúcido (B).

Calcificaciones de suturas: Representan calcio depositado en material de sutura,
habitualmente en pacientes sometidas a radioterapia. Son calcificaciones lineales o
tubulares que pueden presentar nudos (Figura 13).

Figura 13. Calcificación de suturas. Correspondiente a calcio depositado en material de sutura (A). Fotografía
de un nudo (B), para ilustrar la morfología de estas calcificaciones.

2.5.4 Calcificaciones con grado intermedio de sospecha

Calcificaciones amorfas: También llamadas "en polvo", "nube" o "algodonosas",
corresponden a calcificaciones tan pequeñas (menores a 0,1 mm), que no es
posible contarlas ni determinar su forma. De ahí su nombre amorfas (sin forma)
(Figura 14). Pueden ubicarse en las TDLU o dentro de microquistes. Para
catalogarlas como amorfas estas calcificaciones no deben decantar en las
proyecciones laterales estrictas, pues en este caso corresponderían a
calcificaciones en "lechada de cal". La mayoría son benignas (60%) [13],
generalmente debido a cambios fibroquísticos, especialmente cuando son difusas y
bilaterales. Sin embargo, pueden deberse a lesiones de alto riesgo o etiología
maligna, lo cual justifica su indicación de estudio histológico. El valor predictivo para
malignidad de estas microcalcificaciones va entre 13-25% [10, 11, 13,14]

Figura 14. Calcificaciones amorfas. Con aspecto de "polvo", de tamaño tan pequeño que no es posible
contarlas ni determinar su forma.

Calcificaciones toscas heterogéneas: También llamadas "en coral". Son
calcificaciones irregulares y nítidas que tienden a coalescer. Miden más de 0,5 mm,
es decir más que las calcificaciones pieomórficas, pero menos que las
calcificaciones distróficas (Figura 15). Pueden ubicarse en el estroma mamario o en
los conductos. Tienen varias posibles etiologías. Cuando se asocian a un nódulo
pueden corresponder a fibroadenomas involutivos; cuando son múltiples y
32

bilaterales se consideran benignas o probablemente benignas y pueden
corresponder a calcificaciones distróficas en evolución; si son nuevas o muestran
evolutividad requieren estudio histológico. Presentan una tasa de malignidad de
entre 7-20% [10,14].

Figura 15. Calcificaciones toscas heterogéneas. Agrupadas, de forma irregular, nítidas, con tendencia a
coalescer, mayores a 0,5 mm.

2.5.5 Calcificaciones con alta probabilidad de malignidad

Calcificaciones finas pleomórficas: También llamadas en "piedra molida".
Corresponden a calcificaciones de diferentes formas y tamaños, anguladas,
heterogéneas, generalmente pequeñas (menores a 0,5 mm) (Figura 16). Son más
pequeñas que las calcificaciones toscas heterogéneas. Se consideran sospechosas
y tienen indicación de estudio histológico, con un riesgo de malignidad descrito entre
28-67% [10, 11,14].

Figura 16. Calcificaciones finas pleomórficas. De distintas formas y tamaños, anguladas, heterogéneas,
menores a 0,5 mm (A). Fotografía de piedra molida (B), para ilustrar la morfología de estas calcificaciones.

Calcificaciones lineales / lineales ramificadas: En este caso hablamos de una
morfología lineal per se, no de un patrón de distribución. Corresponden a
calcificaciones pequeñas, de aproximadamente 0,5 mm. Finas, lineales o
curvilíneas, habitualmente discontinuas y de bordes irregulares, que tienen su
origen en debris necróticos calcificados al interior de un conducto comprometido por
un carcinoma ductal de alto grado (comedocarcinoma). Es decir, representan
moldes de calcio en un conducto irregular. Pueden ramificarse en distintas
direcciones formando "letras" (L, V, Y, X) (Figura 17). A modo de diagnóstico
diferencial, estas ramificaciones son más cortas que las calcificaciones vasculares.
El valor predictivo para malignidad de estas microcalcificaciones es entre 53-92%
[10, 11,14].

Figura 17. Calcificaciones lineales / lineales ramificadas. Correspondientes a debris necróticos calcificados al
interior de un conducto comprometido por un carcinoma ductal, de morfología lineal, discontinúas y de bordes
irregulares, con ramificaciones.

2.6 Clasificación de las microcalcificaciones en categorías BI-RADS.

De acuerdo con los distintos descriptores y grados de sospecha de malignidad
mencionados, es posible asignar una categoría BI-RADS [17] a cada tipo de
34

microcalcificaciones. Cuando existe asociación de distintos tipos de descriptores, ya
sea de distribución o morfología, la categoría BI-RADS final será la de aquellas
microcalcificaciones de mayor grado de sospecha. La clasificación de las
microcalcificaciones en categorías BI-RADS se resume en la Tabla I.

Tabla 1. Descriptor BI-RADS

2.6.1. Criterios modificadores.

De acuerdo con el American Collage of Radiology ACR Appropriateness Criteria [15],
existen determinados patrones de presentación, algunos ya mencionados
anteriormente, que modifican el grado de sospecha y la categoría BI-RADS de las
microcalcificaciones. Esto se refiere, por ejemplo, a que no es lo mismo si
microcalcificaciones de bajo grado de sospecha se presentan en forma uni o
bilateral o si presentan una distribución agrupada o difusa. A modo de ejemplo,
mencionamos algunos de los modificadores más relevantes: Microcalcificaciones
amorfas:

• Agrupadas, un solo grupo, son catalogadas como BI-RADS 4, sugiriéndose
estudio histológico.

• Agrupadas, varios grupos en una sola mama son catalogadas como BI-RADS
4, sugiriéndose estudio histológico.

• Agrupadas, varios grupos bilaterales, son catalogadas como BI-RADS 3,
sugiriéndose control en 6 meses.

• De distribución segmentaria o lineal, son catalogadas como BI-RADS 4,
sugiriéndose un estudio histológico.

2.6.2 Microcalcificaciones redondas.

Aisladas o dispersas, son catalogadas como BI-RADS 2, benignas.

Agrupadas, son catalogadas como BI-RADS 3, sugiriéndose control en 6 meses.

2.6.3 Estabilidad de las microcalcificaciones.

En un estudio realizado por Lev-Toaff y cols [16], se revisó la estabilidad en el tiempo
de las microcalcificaciones sospechosas en 105 pacientes. Se concluyó que la
estabilidad temporal de las microcalcificaciones disminuye significativamente el
riesgo de un carcinoma invasor, pero no necesariamente de un carcinoma in situ.
Por lo tanto, si un grupo de microcalcificaciones impresiona de características
sospechosas tiene indicación de estudio histológico independientemente de su
estabilidad en el tiempo. Por otra parte, el hecho de que las microcalcificaciones
36

aparezcan o aumenten no necesariamente implica malignidad, pero sí es uno de los
criterios para sugerir su estudio.

2.6.4. Tratamientos contra las microcalcificaciones.

La paleopatología brinda alguna evidencia de lesiones compatibles con el cáncer
en humanos desde hace 150 000 años [18], aunque también muestra que era una
enfermedad poco frecuente, que se habría incrementado a consecuencia de los
cambios medioambientales desde el siglo XVIII [19]. Existe controversia sobre si las
lesiones óseas prehistóricas son realmente consecuencia del cáncer o
corresponden a otras etiologías [20,21].

En las primeras civilizaciones, en Sumeria y Egipto, la interpretación de la
enfermedad continuó siendo Sobrenatural, pero en un formato de religiosidad más
compleja, los dioses menores y mayores del mundo mesopotámico, en muchos
casos, representaban o tenían como atributode su poder las enfermedades más
frecuentes y temidas, así, existían dioses de la peste, de las enfermedades de
transmisión sexual, y otros específicos para las dolencias de parturientas y niños
[22]. Llama la atención que no existiera un dios específico para las enfermedades
tumorales o cancerosas, lo que abona en el sentido de su escasa ocurrencia.

2.6.4.1 La Grecia clásica.

Algunos milenios después, en el siglo IV a.C., en los escritos hipocráticos
encontramos no solo las primeras descripciones sino también el origen etimológico
de la palabra cáncer. En el Corpus Hippocraticum, colección de obras atribuidas a
Hipócrates, se menciona unas lesiones ulcerosas crónicas, algunas veces
endurecidas, que se desarrollan progresivamente y sin control [23], expandiéndose
por los tejidos semejando las patas de un cangrejo, por lo que las denominó con la
palabra griega καρκίνος (se lee karkinos) [24] dándole un significado técnico a la
palabra griega cangrejo que se escribe igual. De allí, el término pasa al latín como
37

“cáncer” (en latín sin acento) con ambos significados, el del animal y el de úlcera
maligna o cáncer en el sentido moderno. Siglos después, al formarse el castellano
se derivan de la palabra latina dos términos separados. Por una parte, usando un
sufijo diminutivo, se forma la palabra cangrejo para denominar al crustáceo y, por
otra parte, se consolida el término “cáncer” como un término médico para un tipo
determinado de lesión (en latín Cáncer cancri m. Cáncer a similitudine maritimi
animalis vocatum) [25].

2.6.4.2 El Extraordinario Siglo XVIII.

Desde el renacimiento se inicia un movimiento naturalista y progresivamente
experimental en la medicina. La nueva anatomía con Vesalio, la circulación de la
sangre con Harvey y el descubrimiento de un mundo infinitesimal solo visible al
microscopio conducen paulatinamente hacia el reconocimiento de enfermedades
diferenciadas donde antes solo se reconocía “fiebres” y “caquexias”. Los reportes
de cáncer son más precisos y se puede distinguir como una especie morbosa
diferenciada.

Se deberá esperar hasta el siglo XVIII para que se ordene tanto la identificación de
las lesiones cancerosas, ahora sí bien diferenciadas como cáncer, y especialmente
su tratamiento con plantas medicinales; un ejemplo es el uso de la cicuta postulada
por Storck [26], pero cuando no pudo demostrar evidencias de su eficacia lo atribuyó
a que la variedad adecuada solo se conseguía en Viena. Este es un ejemplo y el
inicio de múltiples medicamentos secretos que se postulan en la época, tal como
los describe Burrows [27] y Cullen [28], quien en particular incluye la belladona, el opio
y otros medicamentos hoy prohibidos.

2.6.4.3 Las teorías modernas.

En 1855 Rudolph Virchow, quien había demostrado que toda célula proviene de otra
célula, sugirió que las células cancerosas debían derivar de otras células [29]. Su
38

discípulo Julius Cohnheim desarrollaría posteriormente la idea y hoy es reconocido
como el autor de la teoría de las células embrionarias durmientes o residuales,
basándose en la gran similitud en las formas de proliferación de ambos tipos de
tejido, aunque naturalmente en el cáncer la diferenciación se alteraba [30]. Los hitos
posteriores son importantes: Johannes Müller observó el carácter desordenado de
las células cancerosas. Henri Le Fran observó la diseminación por los nódulos
linfáticos y de allí a la circulación general, mientras que Wilhelm Waldeyer mostró
en 1800 el rol de los émbolos sanguíneos pasando del tumor a los vasos y linfáticos.

En 1911 Peyton Rous aisló el sarcoma en el pollo y lo trasplantó a otros a través de
un preparado filtrado carente de células iniciando así la teoría viral del origen del
cáncer; mientras que Dennis Burkitt en África central encontró un linfoma que solo
existía en ciertos climas y ambientes por lo que sugirió un virus transmitido por
mosquitos. Años después se encontró el virus EB oncogénico de la familia de los
herpes virus, pero luego se descubrió que este mismo virus daba origen a diversos
canceres en otros lugares, como el carcinoma nasofaríngeo en China [31].

2.6.4.4 La terapéutica del cáncer en el siglo XIX.

A comienzos de siglo XIX la escasa comprensión de la naturaleza del cáncer y el
paralelo auge de la cirugía y los conceptos que esta traía, como la asepsia,
impulsaron un pensamiento terapéutico contra el cáncer basado en su
cauterización. Muy diversos agentes fueron utilizados por los médicos como una
alternativa a la escisión quirúrgica, entre ellos pastas mercuriales y arsenicales,
ácidos minerales concentrados, (incluyendo el nítrico y el sulfúrico), la potasa, la cal
sólida y otros más aplicándolos sin una técnica particular a las lesiones cancerosas,
causando en muchos casos un gran sufrimiento.

Uno de los primeros métodos estandarizados de esta terapia escarifícate, que
reemplazaba la escisión quirúrgica, es el propuesto por Canquoin en 1838 utilizando
el cloruro de zinc [32]. Su trabajo basado en una casuística de más de 600 casos
39

utilizaba cuatro pastas de cloruro de zinc con harina común, cada una con una
diferente concentración. Estas se aplicaban por etapas y por diferentes periodos en
forma de líneas bien delimitadas en el cáncer por tratar. La intención era formar una
escara lo más precisa posible que solo afectara la lesión cancerosa y no otros
tejidos. La pasta de Canquoin, o el método del mismo nombre, se convirtió en un
procedimiento ampliamente usado ya no solo para el cáncer sino, con ligeras
variaciones, para el tratamiento de todo tipo de lesión ulcerosa. En el ámbito
castellano se encuentran referencias a su uso en el cáncer hasta 1880 [33].

Para el año de 1953 Watson y Crick realizaron estudios sobre la estructura
helicoidal del ADN, revelaron finalmente el genoma humano. Esto permitió el inicio
científico de la terapia hormonal en tumores sensibles como el de mama,
reemplazando la castración quirúrgica. Se han logrado sintetizar por técnica
recombinante, según el modelo del genoma, productos anti-estrógeno como el
tamoxifeno y el raloxifeno. La genética también ha permitido llegar al uso de
proteínas inmunes, o anticuerpos monoclonales, que son obtenidos del suero de
ratones y que se han sofisticado hasta llegar a obtenerse anticuerpos humanizados
de mucha mejor tolerancia y efectividad, como el trastuzumab, usado para combatir
el cáncer de mama [34].

Cada vez más, los avances de la ciencia han logrado nuevas alternativas para el
tratamiento de este tipo de cáncer, el paciente tiene varias opciones; por mencionar
algunas: la quimioterapia, la radioterapia, la terapia hormonal y la cirugía, siendo
esta última la más empleada en el tratamiento de este tipo de cáncer [35].

Si el cáncer se detecta en una etapa temprana, existen técnicas mínimamente
invasivas para su tratamiento, las cuales están relacionadas con las tecnologías de:
fotocoagulación con láser, ultrasonido, crioterapia y ablación por hipertermia; misma
que se divide en ablación por radiofrecuencia (RFA) y ablación por microondas
40

(MWA) [36]. Además, estas técnicas mínimamente invasivas pueden ser aplicadas a
pacientes que por diversas circunstancias no pueden ser tratados por vía quirúrgica.

2.7 Hipertermia.

El cuerpo humano posee una temperatura “normal” situada entre los 35.1 °C y 37.7
°C, cuando se eleva por encima de estos valores se dice que estamos en un proceso
de fiebre, donde el valor máximo en el cuerpo parece ser de entre 41.5 °C y 42 °C
antes de que se presenten síntomas severos en el sistema nervioso central [37].

Los efectos del calor en las funciones fisiológicas humanas, y en particular en
procesos curativos, han fascinado a médicos e investigadores durante muchos
años. La utilización del calor para curar diferentes enfermedadesno es nueva, sin
embargo, durante las últimas décadas se han desarrollado métodos y técnicas
sofisticadas para inducir calor. Una de las aplicaciones de la elevación de
temperatura en el cuerpo humano se encuentra en la oncología, en donde es
utilizada para disminuir el volumen tumoral y reducir la dosis de narcóticos utilizados
en el tratamiento del cáncer. Esta terapia es conocida como hipertermia [38].

El término hipertermia deriva de dos raíces griegas: hiper- que significa
'superioridad' o 'exceso' y -termia que significa 'calor, temperatura'. El cual se refiere
a un aumento en la temperatura del cuerpo humano inducido de manera artificial ya
sea de manera interna o externa, localizada o sistémica. Este difiere del término
fiebre, el cual proviene de la palabra latina “febris”, que se refiere a un fenómeno
patológico que se manifiesta por elevación de la temperatura normal del cuerpo,
que puede originarse debido a anormalidades del cerebro o pueden ser disparados
por agentes tóxicos llamados pirógenos, que afectan los centros de regulación de
temperatura en el hipotálamo y que provocan un incremento sistémico en la
temperatura corporal [39].

Cuando se habla de hipertermia, se refiere a temperaturas superiores a aquellas
encontradas bajo situaciones normales o patogénicas. Para células de mamíferos,
las temperaturas de 42 ºC o superiores pueden ser entonces consideradas como
hipertérmicas [40]. Las células cancerosas pueden ser destruidas si se realiza un
tratamiento de calentamiento prolongado a temperaturas de 6 ºC a 8 ºC por arriba
de la temperatura normal del cuerpo [41].

El daño a las proteínas es el principal acontecimiento que ocurre a nivel molecular
[42], Por su parte, las células normales calentadas también serán dañadas
térmicamente o destruidas; sin embargo, la sensibilidad de éstas no parece ser tan
pronunciada, y una mayor fracción de células sobrevive, esta es la base del uso de
la hipertermia en terapias de cáncer [43].

2.7.1. Estudios de la Hipertermia.

En el pasado, algunos cánceres eran tratados por medio de escisión local (cirugía),
dietas o drogas, y/o sangrías. Pero otro tratamiento llamado “cauterización” era
también utilizado y consistía en la aplicación local de calor extremo ya sea mediante
el uso de químicos específicos llamados “ungüentos cauterizadores” o bien por
medio del contacto físico del tumor con los llamados “ferrum candens” o hierros
candentes. Además de estos métodos locales, existían también los baños termales
que no sólo eran utilizados para el tratamiento de cáncer sino de otro tipo de
enfermedades.

En el siglo XIX, con la introducción de la anestesia, la “cirugía oncológica” comienza
a desarrollarse y ayuda a mejorar la terapia lograda con drogas y dietas. Así, a
finales del siglo se realizaron diferentes tipos de operaciones: incluyendo la
operación de mama de Halstedt (William Stewart haltedt, 1852-1922), la operación
de útero de Wertheim (Ernest Wertheim, 1864-1920) y la operación de Billroth
(Theodor Billroth, 1820-1894) de laringe, esófago y estómago. Fue también a
42

principios del siglo XIX que se llevó a cabo un planteamiento más científico de los
diferentes métodos y técnicas de tratamiento del cáncer y en especial las técnicas
de calentamiento. El siglo XIX presenció grandes avances en el campo del electro
tecnología, e incluso en las aplicaciones médicas de la electricidad y el magnetismo.
A mediados de 1850, las investigaciones de las aplicaciones terapéuticas de la
electricidad se estimularon de manera importante gracias a los avances en los
conocimientos del electromagnetismo realizados por Faraday, Gauss y Ampère,
entre otros. De estas investigaciones destacan las de Jacques Arsene D’Arsonoval
y Nikola Tesla. D’Arsonoval -médico fisiólogo estudió los efectos fisiológicos de
corrientes alternas producidas por campos electromagnéticos variantes en el
tiempo, y eventualmente de campos de alta frecuencia incluyendo efectos como
estimulación muscular, cambios de pulso, transpiración y estimulación nerviosa, así
como la variación del estímulo aplicado con la frecuencia; también estudió los
efectos de corrientes inducidas vía acoplamiento capacitivo o inductivo
(denominado “auto conducción”) [44,45]. D’Arsonoval, encontró en 1892, que
corrientes a frecuencias de 10 kHz o mayores, producían una sensación de
calentamiento sin las dolorosas contracciones musculares, o fatales consecuencias
en que se podía incurrir a frecuencias más bajas [46,47], este fue el inicio de la
hipertermia utilizando ondas electromagnéticas.

En 1899, los efectos del calentamiento producidos por campos electromagnéticos
variantes en el tiempo y por corrientes de alta frecuencia, en materiales biológicos,
fueron reconocidos y teorizados por fisiólogos. Karl Franz Nagelschmidt comenzó a
investigar los efectos del calentamiento, a principios de 1900, e introdujo la siguiente
teoría: al radiar material biológico con campos electromagnéticos, el calentamiento
de este surge de la oscilación molecular inducida por corrientes de alta frecuencia
[45]. Esto llevó a los médicos al uso de las ondas de radiofrecuencia para el
calentamiento terapéutico del tejido enfermo. El uso de energía electromagnética
(EM) en lugar de fuentes de calentamiento externo para calentar al tejido, se volvió
popular debido a que las corrientes de alta frecuencia pueden penetrar
“profundamente” y producir calor en tejidos subcutáneos. La palabra “diatermia” fue
43

introducida por Nageischimidt en 1907 [38] para describir el calor producido en el
tejido: “Diatermia es la técnica utilizada para producir calentamiento terapéutico en
el tejido por medio de la conversión de formas físicas de energía como ultrasonido,
campos EM de onda corta y microondas en calor, después de ser transmitidas, vía
transcutánea hacia áreas profundas de tejido afectado”.

Antonin Gosset es reconocido como el primero en explorar los efectos biológicos de
los campos de radiofrecuencia usando radiación de onda corta para destruir
tumores. Posteriormente en 1926, Joseph Williams Schereschewsky comenzó a
investigar tales efectos en animales. A principios de 1900 los médicos utilizaban
corrientes de alta frecuencia entre 0.5 MHz y 3 MHz (diatermia de onda larga), y
para 1935 ya se empleaban frecuencias de hasta 10 MHz, las cuales fueron
utilizadas para calentamiento de tejido. Las primeras fuentes de diatermia eran
generadores de baja frecuencia, grandes y ruidosos del tipo “spark gap”, los cuales
requerían conexiones de electrodos directos al cuerpo para poder introducir
suficiente densidad de corriente y lograr así el calentamiento Terapéutico [46]. Estos
generadores de diatermia del tipo spark gap, fueron populares hasta 1949 y
eventualmente se prohibieron mediante un acuerdo internacional debido a las
interferencias que éstos producían con los servicios de radiocomunicación.
Posteriormente, fueron reemplazados por generadores de tubos al vacío de alta
frecuencia. A medida que la frecuencia se incrementaba, la longitud de onda se
redujo hasta que se hizo comparable en tamaño con las dimensiones de los
componentes que formaban al equipo, por lo cual algunos elementos del circuito no
pudieron ser usados eficientemente. En 1928, radiaciones EM tan altas de hasta
100 MHz (diatermia de onda corta) fueron producidas y utilizadas clínicamente.
En la Conferencia Internacional de Radio celebrada en 1947, se decidió asignar
anchos de banda específicos para propósitos industriales, científicos y médicos
(ISM). En el mismo año, la Federal Communications Comision (FCC) asignó tres
frecuencias en crecimiento armónico para la diatermia de onda corta, las cuales
fueron: 13.66 MHz, 27.33 MHz y 40.98 MHz, con sus respectivos anchos de banda
de 15 kHz, 320 kHz, y 40 kHz. Debido a que los generadores conmayor ancho de
44

banda eran más fáciles de construir y menos costosos, los equipos de diatermia de
27.12 MHz rápidamente se volvieron populares, y para 1974 eran ampliamente
utilizados.

2.7.2 Efectos biológicos de la hipertermia.

El calor inducido por hipertermia modifica las condiciones metabólicas a nivel
celular. Estos cambios están ligados estrechamente a las modificaciones
fisiológicas que vuelven más sensibles a los tejidos tumorales. Entre los cambios
fisiológicos más importantes podemos citar los cambios en la perfusión sanguínea,
del pH tisular, la oxigenación tisular y los niveles bioenergéticos.

2.7.2.1 Cambios en la perfusión sanguínea.

Los niveles térmicos en los tejidos tumorales y los tejidos sanos dependen del
equilibrio entre la llegada y la salida de calor. La salida de calor está representada
principalmente por el flujo sanguíneo y en menor medida por la conducción térmica.
El flujo sanguíneo varía según el tipo de tumor, su volumen, y su localización. Los
tejidos menos vascularizados son más sensibles al calor, en el caso de los tumores
el calor se acumula preferentemente en el centro de estos, ya que la vascularización
disminuye hacia las capas centrales del tumor. Un bajo flujo sanguíneo influye en
una disminución de nutrientes, (ej. oxígeno, glucosa), aumento en la acumulación
de desechos, y modificación del metabolismo del tejido circundante provocando
hipoxia, acidosis, y disminución de energía, lo que aumenta los efectos citotóxicos
de la hipertermia.

2.7.2.2 Cambios en el pH tisular.

Estudios in vivo han demostrado que la acidosis intracelular (pH bajo) aumenta la
sensibilidad de las células al calor ya que disminuye la estabilidad de las proteínas
celulares. De acuerdo con las dosis de hipertermia, se notará una disminución de
pH, por lo que la citotoxicidad térmica aumentará, y la termo-tolerancia térmico y la
capacidad de reparación de las lesiones térmicas serán inhibidas. [48].

• La acumulación de ácidos lácticos
• Cambios en el equilibrio químico de los sistemas tampón intra y extra.
• Aumento de la hidrólisis del adenosín trifosfato (ATP).

2.7.2.3 Cambios de la oxigenación de los tejidos.

Los periodos prolongados de hipoxia tienen como consecuencia un aumento de la
sensibilidad al calor en los tejidos tumorales: La aplicación de temperaturas
elevadas en los tejidos mal irrigados resulta en una disminución del flujo sanguíneo,
que puede llegar hasta la interrupción, que conduce a la hipoxia. En contraste, en
tejidos bien irrigados la elevación de temperatura lleva a un aumento en la perfusión
sanguínea como se muestra en la figura 18.

Figura 18. Modificaciones fisiológicas producidas por los efectos térmicos en tejidos.

En consecuencia, durante una sesión de hipertermia los tejidos sanos son menos
afectados por el calor que los tejidos tumorales.

2.7.2.4 Cambio en los niveles bioenergéticos.

Durante un tratamiento por hipertermia tienen lugar en el tumor cambios en los
niveles bioenergéticos, es decir, cambios en las concentraciones de glucosa y ATP.
Estos cambios provocan una sensibilización de los tejidos al calor. Es importante
notar que esta sensibilización no es importante para los tejidos bien irrigados.
El daño progresivo puede involucrar diversos factores que incluyen daño micro-
vascular, isquemia, apoptosis, activación de células de Kupffer y una respuesta
inmunológica. La tabla 2 muestra los efectos físicos y biológicos producidos a cierta
temperatura durante un periodo de tiempo.

Tabla 2. Efectos físicos y biológicos producidos a cierta temperatura durante un
periodo de tiempo.
Temperatura
(°C)
Tiempo
requerido
Efectos Físicos Efectos Biológicos
Menor a -50 < 10 minutos Congelación Destrucción celular
Disminución de la
perfusión
Disminución del
metabolismo celular,
muerte por hipotermia.
40-46 30-60
minutos
Cambios en las
propiedades
ópticas del tejido
Incremento de la
perfusión, inducción de
termo tolerancia, muerte
por hipertermia
47-50 > 10 minutos Necrosis,
coagulación
Muerte celular
60-140 Segundos Coagulación,
ablación
Desnaturalización de
proteínas; ruptura de
membranas
100-300 Segundos Vaporización Reducción y vaporización
celulares
>300 Fracción de
segundo
Carbonización,
generación de
humo
Carbonización

2.8 Ablación.

A la colocación de una aguja o una sonda directamente en las microcalcificaciones
y el uso de calor, frío o un químico para destruirlo se llama ablación. Se usa con
48

más frecuencia para aminorar la propagación del cáncer a los huesos o al hígado,
aunque también se puede usar en otras áreas. Por lo general, se usa cuando sólo
unos pocos tumores están causando problemas.

Un tipo común de ablación por radiofrecuencia (RFA), se utiliza una aguja que
transporta una corriente eléctrica. El extremo de la aguja se coloca dentro del tumor.
Se puede utilizar una ecografía o una CT (tomografía computarizada), para asegurar
que la aguja está en el lugar correcto. Una corriente eléctrica que pasa por la aguja
calienta el tumor para destruirlo. Por lo general, la RFA se hace mientras el paciente
está bajo anestesia general.

Otro tipo de ablación, llamada crioablación. Utiliza la sonda que se coloca en el
tumor para congelarlo, lo que destruye las células cancerosas. Otros métodos
utilizan calor (termoterapia intersticial inducida por láser), o alcohol para destruir las
células [5].

Las investigaciones han puesto su atención en la RFA como una buena solución al
tratamiento de las microcalcificaciones, tal es el impacto que ha tenido esta técnica
que el número de artículos publicados por año pasó de 19 en el año de 1990 a 828
en el año de 2005 [49].

Sin embargo, debido a factores como tumores con tamaño mayor a 3 cm, los
contornos irregulares, y el suministro de sangre afluente, siguen siendo la causa
principal del fracaso del tratamiento. La detección temprana del tumor localmente
recurrente o residual después del tratamiento intervencionista es crítica y puede
facilitar la repetición del tratamiento con éxito en una etapa temprana [50].

Actualmente, el uso de la energía electromagnética para la ablación de tumores se
clasifica en Ablación por Radio Frecuencia (RFA) y en Ablación por Microondas
(MWA).

2.9 Principios físicos de la radiofrecuencia.

Es necesario hablar de radiación electromagnética para entender qué es la
radiofrecuencia. La radiación electromagnética es una combinación de campos
eléctricos y magnéticos oscilantes que se propagan a través del espacio y trasportan
energía de un lugar a otro. Se caracteriza por que estos campos oscilan
perpendicularmente entre sí, con longitudes de onda diferentes que permiten su
clasificación y les proporcionan propiedades particulares, aplicables en diferentes
campos del conocimiento humano.

El espectro total de radiofrecuencias (RF) se divide en bandas de frecuencias más
angostas, a las que se dan nombres y números descriptivos, y algunas de ellas se
subdividen a su vez en diversos tipos de servicios. Las designaciones de banda
según el comité consultivo internacional de radio se resumen como:

• Frecuencias extremadamente bajas (ELF). Son señales en el intervalo de 30
a 300 Hz, y comprenden las señales de distribución eléctrica (60 Hz) y las de
telemetría de baja frecuencia.
• Frecuencias bajas (LF). Son señales del intervalo de 30 a 300 KHz.
• Frecuencias intermedias (MF). Son señales de 300 KHz a 3 MHz, se usan
principalmente en emisiones de radio AM.
• Frecuencias altas (HF). Señales en el intervalo de 3 a 30 MHz, con
frecuencias llamadas ondas cortas.
• Muy altas frecuencias (VHF). Son señales de 30 a 300 MHz, se usan para
transmisión de FM.• Frecuencias ultra altas (UHF). Son señales entre los límites de 300 MHz a 3
GHz, se considera que las frecuencias mayores que 1 GHz son de
microondas.
50

• Frecuencias súper altas (SHF). Son señales de 3 a 30 GHz, donde está la
mayoría de las frecuencias de radiocomunicaciones por microondas y
satelitales.
• Frecuencias extremadamente altas (EHF). Son señales entre 30 y 300 GHz,
se usan en aplicaciones muy complicadas, costosas y especializadas.
• Infrarrojo. Son señales de 0.3 a 300 THz, indica una radiación
electromagnética que en general se asocia con el calor.
• Luz visible. En la luz visible se incluyen las frecuencias electromagnéticas
captadas por el ojo humano (0.3 a 3 PHz).
• Rayos ultravioletas, rayos X, rayos gamma y rayos cósmicos. Sus
frecuencias se encuentran a partir de 1.5 PHz [51]

2.9.1 Ablación por microondas.

Cada vez es más frecuente ver aparatos que basan su funcionamiento en la
generación de microondas para diversos fines ya sea de comunicación, preparación
o cocción de comida, militares y medicina.

En medicina las microondas se están utilizando cada vez más en la ablación de
microcalcificaciones y tumores, donde mediante la aplicación de microondas origina
que el tumor se queme y termine por deshacerse.

Para lograr la ablación del tumor por medio de microondas se han venido utilizando
diversos prototipos de antenas. Estas antenas son diseñadas tratando de hacerlas
más pequeñas y con una mejor focalización de la energía para evitar un daño al
tejido sano.

Es la técnica menos conocida. Es un método electromagnético que induce
destrucción tumoral mediante dispositivos con frecuencias comprendidas entre 900
y 2.450MHz.
51

El uso de las microondas para tratar el cáncer de mama se da gracias a que las
microcalcificaciones o el tumor en la mama contiene un gran contenido de agua en
comparación al tejido adiposo, ya que las moléculas de agua son polares, la
molécula del hidrógeno presenta una carga positiva, mientras que la del oxígeno
negativa, por lo cual ante la aplicación de las microondas, provoca un intento de
alineamiento de cargas conforme se aplica la energía, este intento de alinearse
origina una fricción entre las moléculas y a su vez un calentamiento, por lo cual la
temperatura aumentará y provocará muerte celular o necrosis resultante.

2.9.2 Microondas y tejidos biológicos.

Los materiales biológicos son generalmente medios que producen pérdidas para las
ondas electromagnéticas ya que no son buenos conductores ni materiales
dieléctricos. Cuando las ondas electromagnéticas se propagan a través de
materiales biológicos, una parte de la energía electromagnética es absorbida. La
Tasa de Absorción Específica (SAR) se define como la tasa de disipación de
potencia normalizada por la densidad del material [52].
(1)

Donde ρ es la densidad del tejido (kg/m3), E es el campo eléctrico (V/m), σ es la
conductividad del tejido (S/m) y J es la densidad de corriente eléctrica que está dada
por:

J=σE (1.1)
La energía electromagnética que es absorbida por los tejidos biológicos se convierte
en calor y provoca que la temperatura de los materiales aumente. El incremento de
la temperatura provoca cambios mecánicos y químicos en los tejidos biológicos.

𝑆𝐴𝑅 =
1
𝜌
𝐽.𝐸 =
𝜎
𝜌
𝐸 2
52

2.9.3 Propiedades dieléctricas de los tejidos biológicos.

Las principales propiedades dieléctricas son la permitividad y la conductividad
eléctrica, parámetros que modelan el comportamiento del material cuando es
sometido a diferentes frecuencias de excitación. Estas propiedades están
relacionadas con el flujo de corriente eléctrica y la magnitud de los efectos de
polarización, para la conductividad y la permitividad respectivamente. Como son
propiedades intrínsecas al material, los tejidos biológicos conducen la corriente
eléctrica en mayor o menor grado dependiendo de su composición, razón por la cual
también existe una relación entre las propiedades químicas.

Estas propiedades no son constantes respecto a la frecuencia de las ondas
electromagnéticas, sufren cambios drásticos conforme la frecuencia varía y tienen
una dependencia respecto al contenido de agua. En la figura 19, se pueden
observar 4 gráficas en las que se muestra la constante dieléctrica y la conductividad
en tejido sano con bajo y con alto contenido de agua [53].

Figura 19. a) Constante dieléctrica b) Conductividad del tejido mamario sano con bajo contenido de agua c)
Constante dieléctrica, d) Conductividad del tejido mamario sano con alto contenido de agua.

2.9.4 Aplicadores para MWA.

Para aplicar la técnica de ablación por microondas se han utilizado diversos
prototipos de antenas (Dipolo, Monopolo, Ranura, Dos Ranuras), que han sido
adaptadas en base a los requerimientos de aplicación, estas antenas son
recubiertas con antiadherentes (como el politetrafluoroetileno), con la finalidad de
que el tejido carbonizado no se pegue a la antena [ 54].

2.9.5 Antena Dipolo.

Es la antena más simple, en su forma más sencilla de un cable abierto, alimentado
en el centro, aunque para la terapia de MWA el dipolo que se utiliza es de forma
coaxial, debido a que el tamaño del aplicador debe ser pequeño, estos dipolos son
normalmente cortos (Figura 20). Se ha demostrado mediante experimentos que la
lesión que producen este tipo de aplicadores depende de la profundidad de
inserción [54].

Figura 20. Antena dipolo para MWA

2.9.6 Antena Monopolo.

El monopolo es la mitad de un dipolo, casi siempre montado en alguna clase de
plano de tierra, si el monopolo es montado en un plano de tierra infinito, éste se
comporta como un dipolo en el espacio libre.

Para MWA los tres tipos más comunes de monopolos son: de punta abierta, de
punta dieléctrica y de punta metálica (Figura 21), [54].
54

Figura 21. Monopolo de punta abierta, b) Monopolo de punta dieléctrica, c) Monopolo de punta metálica

2.9.7 Antena Ranura (Slot).

La antena tipo Slot en su forma más simple, consiste en una ranura realizada en
una superficie conductora.

En la terapia de MWA la antena tipo slot es una de las más populares, su
elaboración es relativamente sencilla, se utiliza un cable coaxial semirrígido el cual
se cortocircuita en un extremo, se hace una ranura con forma de anillo en el
conductor externo del cable, la ranura es hecha cerca de la punta cortocircuitada de
la antena (Figura 22) [54].

Figura 22. Antena Slot para MWA

La distribución de corriente para este tipo de antenas se puede calcular utilizando
la teoría de líneas de transmisión como en el estudio realizado por [29]. Estudios
realizados han demostrado que la profundidad de inserción afecta de forma
dramática la distribución de corriente. Esto lleva a deposición de energía asimétrica
y por lo tanto el patrón del SAR es menos localizado cuando se incrementa la
profundidad de inserción. El grosor del catéter tiene un efecto similar en la
deposición de energía y el patrón de SAR, debido a que al incrementar el grosor el
valor máximo de corriente disminuye. Algunas de las variaciones de la antena de
ranura estudiadas para lograr mejorar la deposición de energía se muestran en la
Figura 22.1, así como el patrón de SAR normalizado para cada una de ellas.

Figura 2.2.1. Diferentes diseños de antena de ranura y sus patrones normalizados de SAR (a) sin capa entre
la antena y el catéter, (b) capa de aire, (c) capa dieléctrica y (d) carga dieléctrica cerca de la punta.

2.9.8 Razón de Onda Estacionaria (SWR).

La razón de onda estacionaria (SWR), se define como la razón entre el voltaje
máximo y el voltaje mínimo, o de la corriente máxima y la corriente mínima de una
56

onda estacionaria