Colposcopio de luz actínica y método para la detección específica de lesiones producidas por el virus del papiloma humano en el tracto genital femenino bajo
Sector Técnico: Ginecología, Instrumentación: Óptica y Física Médica.
Antecedentes de la invención:
El genero viral Papilloma es demasiado extenso, son virus de DNA que infectan muchas especies de animales, incluyendo al Hombre.
Existen mas de 100 tipos de estos conocidos como Virus del Papiloma Humano (VPH).
El interés por estos virus ha ido en aumento gradualmente a partir de 1970, cuando por primera vez se les atribuyo una función en la etiología del Cáncer Cervico Uterino.
El Cáncer Cérvico Uterino es una clase común de cáncer en la mujer, es un cambio de las células del tejido epitelial del cérvix, así como de las paredes vaginales y vulva. Estas células son inicialmente normales y gradualmente se convierten precancerosas. Antes de que se encuentren células cancerosas en el cervix, sus tejidos experimentan cambios y empiezan a aparecer células anormales; Proceso conocido como Displasia o Neoeplasia Intraepitelial Cervical (NIC).
Existen mas de 30 tipos virales del VPH, que tienen la habilidad de infectar el tracto genital femenino bajo, de estos tipos hay virus benignos llamados de "bajo riesgo", y otros oncogénicos llamados de "alto riesgo".
El Cáncer Cervico Uterino es uno de los más comunes cánceres en la mujer. Se estima la cifra de 500,000 casos por año a escala mundial. Cerca del 80% de estos se presentan en los países en desarrollo. La alta incidencia de casos refleja la pobreza de los programas en la detección temprana de la enfermedad.
El tipo viral de alto riesgo en América ha sido el VPH 16 variedad Asiática-Americana en cerca del 50% de los casos.
Técnica Anterior:
A partir de 1990 la investigación ha aumentado en esta área y se han experimentado nuevos métodos tales como: La Espectroscopia de Fluorescencia, nuevas técnicas citológicas, así como diversas pruebas de Biología Molecular.
El instrumento que se usa para la observación y el diagnóstico de las enfermedades del Tracto Genital Femenino Bajo se llama: Colposcopio, y a la técnica usada: Colposcopía.
La Colposcopía es el procedimiento utilizado en ginecología para examinar el epitelio del tracto genital femenino inferior aplicando un conjunto de conocimientos para evaluar sus enfermedades. El instrumento que se usa se le llama Colposcopio, el cual es similar a un microscopio estereoscópico, es decir es un sistema óptico que modula la energía fotónica mediante el cual nos aumenta el tamaño de la imagen. Este fue inventado en 1925 en Alemania.
La técnica consiste en insertar un espejo vaginal con la paciente en posición ginecológica y colocar el Colposcopio a unos centímetros del introito vaginal, por lo que el instrumento nunca toca a la mujer. Se realiza entonces la observación del tejido, su morfología y sus patrones vasculares.
Problemática;
Frecuentemente no son diagnosticadas con el procedimiento anterior de manera fácil las lesiones producidas por el Virus del Papiloma Humano (VPH), así como las Neoplasias Intraepiteliales Cervicales (NIC) por carecer en el ámbito del consultorio de un equipo y una prueba que facilite de forma sencilla el diagnostico de estas, lo cual ocasiona que el ginecólogo tenga que recurrir a pruebas de laboratorio con amplio margen de error, y al uso de equipo sofisticado y de costo altísimo como el caso de la espectroscopia que requiere de largo tiempo de entrenamiento para sus usuarios, y también los consecuentes tiempos de espera, así como múltiples consultas para las pacientes.
Solución del problema:
Por todo lo anterior se ideó la creación de un nuevo Sistema conocido como "El Colposcopio de Luz Actínica y su Metodología", el cual sirve específicamente para realizar el diagnóstico de las lesiones producidas por el Virus del Papiloma Humano agente etiológico de la mayor parte de las Neoplasias y Cáncer Cérvico-Uterino; El cual es la primer causa de muerte por cáncer en las mujeres de la tercera a la séptima década de la vida, así como la segunda neoplasia maligna más frecuente en el mundo, con incidencias en los países industrializados de 10/100,000 habitantes, y en los países en vías de desarrollo de 40/100,000 habitantes. En México en mujeres mayores a los 25 años, el cáncer cervico uterino es de 50/100,000 habitantes y 16,000 nuevos casos son detectados cada año según las estadísticas de la Secretaria de Salud. Cada 2 horas una mujer mexicana muere por cáncer cervical. Donde el VPH es el factor de riesgo más importante para la Noeplasia Intraepitelial Cervical (NIC)
Con un nuevo sistema Colposcópico: "El Colposcopio de Luz Actínica y su Metodología para la Detección Específica de las Lesiones Producidas por el Virus del Papiloma Humano en el Tracto Genital Femenino Bajo", se evita realizar estudios costosos o procesos de largo tiempo para tener un resultado altamente confiable en cuanto a la detección de lesiones producidas por el Virus del Papiloma Humano (VPH). Obteniéndose los resultados al momento de realizar dicho procedimiento, y en el propio lugar donde se practique.
Ventajas de la invención:
El Sistema a patentar tiene características especiales y únicas así como ventajas competitivas:
1.- Portátil, ergonómico de fácil manejo 2.- Con fuente de luz de baja intensidad de calor. 3. -Trabaja como Colposcopio común, y como Colposcopio de Luz Actínica con banda espectral de luz de longitud de onda específica para el fluorocromo Isotiocianato de Fluoresceina (FITC), especifico para la detección de las lesiones producidas por el Virus del Papiloma Humano.
4.- Los resultados son obtenidos al mismo momento de realizar dicho procedimiento, y en el propio lugar donde se practique
5.- Baja los costos de los estudios y procedimientos.
Descripción técnica de la invención:
Los detalles característicos de este novedoso sistema se muestran claramente en la siguiente descripción y en las figuras que le acompañan, así como una ilustración de aquella y siguiendo los mismos signos de referencia para indicar las partes de las figuras mostradas.
Conjuntos de partes en: El Colposcopio de Luz Actínica y su Metodología
El nuevo Colposcopio esta integrado por varios partes que estructuran el Sistema. Para entender tenemos: partes Mecánicas, Ópticas, y Electrónicas, estructurando 3 conjuntos, y una técnica Colposcópica.
I.- Conjunto Mecánico.
El equipo es una estructura, que contiene los siguientes mecanismos:
Base y soporte: La cual esta constituida por una placa rectangular de acero, la cual brinda la estabilidad al equipo, cuatro ruedas giratorias independientes con un mecanismo de freno para la ubicación del equipo, un soporte horizontal con una articulación giratoria para la ubicación y maniobra del brazo y cabezal óptico, el soporte horizontal igualmente soporta la fuente de alimentación que alimenta al sistema de iluminación.
Brazo: Es un mecanismo contrabalanceado el cual permite movimientos en tres ejes. Tales movimientos permiten la ubicación exacta del equipo a diferentes alturas de trabajo, dando la posibilidad de maniobrar el equipo con facilidad en el momento del procedimiento ginecológico.
Cabezal: Es la parte central y más importante del equipo (Figura 1 y 2). En otras palabras: Este es verdaderamente el nuevo Colposcopio, donde se alojan los siguientes componentes: Sistema de Enfoque con Mecanismo de Movimiento Fino y Sistema Óptico de Luz Actínica con 2 tipos de filtros: filtro excitador (Fig. 1-D, 2-E), y filtros supresores (Fig. 1-G, 2-B) . Esta es la parte fundamental del Colposcopio dado que allí se
lleva a cabo la transmisión y modulación de energía luminosa, la cual permite la observación de las imágenes provenientes del cervix uterino, para ser fotografiado.
II.- Conjunto electrónico:
Este esta compuesto por una fuente de poder que alimenta al foco (Halogen Photo Optic Lamp Xenophot HLX 64610 Osram 12 volts 50 watts), Dos conectadores de 120 V. C/A para cámara de video y grabadora, un contacto de 12 V. C/D para una lámpara frontal El sistema trabaja con corriente directa y alterna dando los Vatios/Joules requeridos por el nuevo Colposcopio, teniendo fácil control mediante perillas para su regulación y una fácil lectura mediante un voltímetro. Todos estos elementos se encuentran dentro de la caja de control.
ITI.- Conjunto Óptico y de Luz Actínica.
1.- Paso de Iluminación.
El conjunto consta de un foco de luz halógena (Figura 1-A y 2-C)posicionado en dirección vertical paralela a la lente colectora (Figura 1-B), con un mecanismo de posición del foco lo cual permite ajustar la distancia en dos ejes hasta el obtener el punto de mayor intensidad luminosa, lo cual cumple con las características de la denominada iluminación de Kohler (descrita mas adelante).
La luz que emite el filamento del foco (Figura 1-A) pasa a través de la lente colectora Figura 1-B), concentrando el haz de luz, el cual es reflejado a 90 grados mediante un espejo dispuesto para tal efecto, a 45 grados en el eje de la trayectoria de la luz (Figura 1- C y 2-D).
Es importante enfatizar que esta invención consiste en una iluminación episcópica, la cual esta basada en las normas de iluminación que son adherentes en óptica y en microscopía, estas incluyen, La iluminación según Kohler: La cual permite el uso de energía luminosa con menor gasto y menor emisión de calor.
1.- La luz es emitida por una fuente luminosa enfocada al infinito (Figura 1-A y 3-A), esta pasa por una lente Convergente o positiva (Figura 1-B y 3-B), esta desvía los rayos de luz y concentra estos en un plano focal (Figura 3-C) que nos da una imagen invertida (Figura 3-1 y II) de diámetro menor. 2.- Cuando se usan dos lentes convergentes (Figura 4), y la segunda lente "frontal del objetivo" (Figura 1-F, 2-F y 3-B) enfoca la imagen proyectada por la primera lente "colectora" (Figura 1-B, 3-B, y 4-A) la imagen del filamento de la fuente de luz pasa sin ser vista en el plano focal de enfoque, que será el cérvix (Fig. 4-D), es decir; para entender, la imagen del foco es un filamento en espiral, esta imagen del filamento pasa sin ser vista. El filamento no es visto, pero su energía puede ser usada de manera óptima, por que sus rayos en el segundo plano focal cruzan de manera paralela (Fig. 4-C) a lo contrario de la imagen proyectada de la primera lente convergente (Figura 4-1 y II). Este es el principio de Kohler.
La imagen de la primera lente es proyectada en la superficie del plano focal (cervix uterino). Pareja e incolora así como el cristal (Fig.l-E, 4-D), esto es visto como un campo de luz uniforme. Por lo anterior razón se escogió este sistema de iluminación en nuestro Colposcopio de Luz Actínica. Para entender nuestro siguiente paso, que es:
2.- Paso de Excitación:
Debemos de entender que significa esto, y ¿qué es la luz?
El mundo que nos rodea esta lleno de ondas, por algunas de ellas podemos ver u oir, pero la mayoría de estas, nuestros sentidos no las pueden detectar. En el mundo sub- microscópico, los átomos y moléculas están constituidos de electrones, protones, mesones, fotones etc., que se mueven ondulatoriamente formando ondas en sus enlaces.
Apropiadamente estimulados, estos átomos y moléculas emiten ondas que llamamos: rayos gama, rayos equis, ondas ultravioleta, ondas visibles, televisión, radio, radiación infrarroja, etc. (Espectro electromagnético). Los movimientos que se repiten por si mismos en intervalos regulares se les llama movimiento periódico, como es el sonido de un reloj pendular, o el sonido de un diapasón.
La frecuencia de vibración es definida como el número de vibraciones completa en un segundo, en otras palabras, la frecuencia de vibración ( v ) y el periodo ( T ) son recíprocas unas de otra. Frecuencia = I/Periodo Periodo = I/Frecuencia En símbolos algebraicos: v = 1/2™ T = 1/v
El movimiento de un cuerpo en términos gráficos se le denomina ciclos por minuto (cpm), o ciclos por segundo (cps) 1 ciclo / segundo = 1 vibración /segundo = 1 Hertzio (Hz) 1 Hertzio (Hz) Es la unidad.
Las ondas son descritas por su amplitud (de cresta a cresta), frecuencia (Hz) y longitud (tamaño de largo) denominada λ (Figura 5).
En el espectro electromagnético, se denominan las ondas de luz de acuerdo a su longitud de onda, medida en nanómetros (nm billonésimas del metro. Un nanómetro es: 10~ metros
El Espectro visible (Figura 6 de A a B), va del rojo profundo con 700 nm, al violeta con 400 nm.
Existen diferentes tipos de filtros de luz, pues dejan pasar diferentes colores del espectro, con diferentes longitudes de onda, los hay verdes, azules, rojos, antitérmicos etc. pero no son exactos en escoger tan solo una longitud de onda, ya que para esto se requiere de filtros costosos, y fabricados especialmente con finalidades específicas, como es el caso de nuestro Colposcopio, el que requiere de un filtro especial Narrow Band Pass Interference Filter, "filtro de interferencia de banda estrecha" (Fig. 7-C), al que se le llama excitador, diseñado para dejar pasar únicamente 488 nanómetros (Fig. 7-D).
Seguidamente se describe la excitación del fiuorocromo en nuestro sistema colposcópico. Primero, el fluorocromo es aplicado por nuestra técnica en el cérvix, y este es absorbido por las células de los tejidos infectados con el Virus del Papiloma Humano (Figura 8). El haz de luz de 488 nm (Fig. 8-A) incide en el fluorocromo dentro de las células (Fig. 8-B y C), y tejidos infectados. Esta energía de luz es absorbida por este en los tejidos, y entones por si mismo emite luz en diferente longitud de onda de la luz con que fue irradiado (Fig. 8-D). Se produce el fenómeno físico de fluorescencia: Las células del tejido fluorescen. La energía de la luz irradiada por el filtro de excitación a 488nm (Fig. 7-C), es absorbida por átomos del isotiocianato de fluoresceina FITC (Fig. 9) dentro de
las células infectadas (Fig, 8-B, C, 9-C), excitando sus electrones, cambiando de espines (Fig. 9-1 y9-2), causando la emisión de fotones. El fotón es producido en el cambio del electrón en su espín, con esto fotones en una longitud de onda a 520nm (Fig. 9-D), la cual es diferente que la longitud de onda con que fueron irradiados originalmente los tejidos y células (Principio de Stokes-Adams).
En la siguientes figura mostraremos donde se localiza dentro del Sistema, el filtro excitador de fácil manejo "introduzca y use" (Fig. 1-D, 2-E,), el haz de luz pasa através de este filtro, y el rayo pasa al prisma superior donde este será enviado a la lente frontal (Figs, 1-F ,2-F, 4-B) del objetivo, el cual condensa la luz, para entonces iluminar el punto de observación en el tejido observado del tracto genital femenino bajo (Fig 1-E, 4-D).
Ejemplo de lesión por VPH (Fig. 8 y 10)organelos de la célula epitelial al ser excitada: La energía luminosa irradia el fϊuorocromo, esta es absorbida y convertida en un haz de luz de diferente longitud de onda, descrita anteriormente, Esta es colectada por la lente frontal y transmitida hacia los filtros supresores (Fig. 1-G, 2-B, 10-E), ubicados dentro del sistema óptico de observación del Colposcopio. Este sistema consta de un juego de dos lentes objetivos (Fig. 1-1) los cuales envían la imagen a los prismas de Porro (Fig. 1- K) que invierten la imagen para que sea analizada mediante los oculares (Fig. 1-J, L y M, y 2-A, ).
Adicionalmente el equipo cuenta con un filtro supresor el cual envía un haz de luz a una cámara de video para ser observada mediante un monitor por el facultativo.
3.- Paso de Supresión. Filtros supresores o barrera:
Para poder ver y localizar este fluorocromo en las células y tejidos lesionados se usan filtros supresores: Band Pass Filter "filtro de paso de banda" que permiten el paso de una longitud de onda de 520 nanómetros (Fig. 1-G, 2-B, 10-B). Dos en el sistema estereoscópico tridimensional de los oculares dispuestos a 7 grados de apertura para cada ojq y 1 filtro para el sistema video-fotográfico, la finalidad de estos es dejar pasar una frecuencia de 520 nm para ser vistas o grabadas, así las células y tejidos infectados, son vistos por su brillo.
Diagrama de las células epiteliales siendo excitadas, el filtro supresor permite solo el paso de luz de 520 nm. De esta manera se verá en obscuro las zonas donde no se captó el fluorocromo, y las zonas donde fue captado serán las zonas lesionadas por el virus, y esta será vista. (Displasia).
Pruebas positivas = Captación de las células del Fluorocromo, infección por el VPH Pruebas negativas = Ausencia de captación de fluorocromo, es decir tejido sano
Vista de las lesiones producidas por el virus del Papiloma Humano (Fig. 11) mediante Colposcopía de luz Actínica, (el moco también es fluorescente por los desechos de las células, no confundir con las lesiones indicados por las flechas). Paciente de 50 años, gesta 3, biopsia positivas (La Colposcopía ordinaria no detectó las lesiones de VPH).
Técnica para la Colposcopía de Luz Actínica:
Método Clínico.
Hemos usado el fluorocromo Isotiocianato de Fluorescelna (FITC) por diversos motivos: Este es empleado ampliamente por los oftalmólogos en las fluorangiografias (retina), y en Solución local para ver las lesiones coméales. Ellos usan este, con una lámpara llamada "Lámpara Actínica", la cual tiene un filtro de Cobalto y el espectro de emisión es ancho. Esta lámpara no tiene filtros supresores. nosotros hemos elegido este fluorocromo por la razón de que este no presenta efectos adversos o tóxicos en el hombre, y por lo anterior es que hemos nombrado a nuestro Sistema Colposcópico como: Colposcopía de Luz Actínica.
Procedimiento: • Colocar cómodamente a la paciente en posición ginecológica. La duración del estudio es de 15-20 minutos. • Introducir el espéculo vaginal de plástico, para evitar reflejos indeseables. • Localizar el Cérvix.
• Tomar pH vaginal (acidez o alcalinidad): Es frecuente que la infección por VPH convine con otras enfermedades bacterianas o parasitarias con lo que el pH se alcaliniza.
• Tomar muestras de endocérvix con citobrush. • Tomar muestras de ectocérvix con espátula de Ayre.
• Preparar uniformemente las laminillas de las muestras para ser enviadas al laboratorio, solo para confirmar nuestro diagnóstico, solo en caso de ser requerido.
• Aplicar el Ácido Acético al 5% en el Cérvix durante un minuto. Esta solución acidificada tiene dos funciones, es un blanqueador de las células en las Neoplasias Cervicales Intraepiteliales, y segundo es un copulador para el fluorocromo (FITC) con las células.
• Realizar la Colposcopía de Campo Claro, el diagnóstico es asertivo en el 70% de los casos, y el tiempo de entrenamiento del personal médico es muy largo. • Introduzca el filtro verde para ver los cambios vasculares, en Colposcopía ordinaria.
• Hacer los registros video-fotográficos, para comparar.
• Aplicar uniformemente el FITC (isotiocianato de fluoresceina) en el Cérvix por un minuto. • Activar el filtro excitador del Colposcopio.
• Activar el filtro supresor del Colposcopio. Este es el paso más importante de los resultados, debido a que el diagnóstico es efectuado en este, esta es "La Nueva Imagen". Los resultados son obtenidos en el mismo momento en que el procedimiento es efectuado, y en el mismo sitio. Por estas razones esta parte es esencial en la Patente que reclamamos
• Hacer los registros video-fotográficos con la cámara montada en el cabezal
• En caso de ser positiva la paciente a la prueba de la fluoresceina, y de acuerdo al grado de lesión, si se requiere, se envía la muestra en un tubo de Eppendore con el citobrush al laboratorio de Biología Molecular para Tipificación viral