FISICA DEL ULTRASONIDO.HERNANDEZ CONTRERAS MARGOT

&

MORALES BENÍTEZ FERNANDO SAMAEL.

Ecografía

Técnica de diagnóstico de imagen que permite ver órganos y estructuras blandas del cuerpo, pormedio de ondas sonoras que son emitidas a través de un transductor el cual capta el eco dediferentes amplitudes que generan al rebotar en los diversos órganos y estas señales procesadaspor un computador dan como resultado imágenes de los tejidos examinados.

Estas ondas permiten diferenciar claramente la forma y tamaño de cada estructura, así como sucontenido que puede ser gaseoso, liquido, solido o mixto

Efecto Piezoeléctrico

Es la ropiedad de algunos cristales que, alrecibir corriente eléctrica, se contraen ydilatan generando vibraciones, es decirenergía acústica. Y a la inversa- (efectopiezoeléctrico inverso).

En ello se basa el funcionamiento de unasonda o transductor ecográfico: recibeimpulsos eléctricos y los convierte enpulsos acústicos. Después recibe lospulsos acústicos (ecos) y los convierte otravez en impulsos eléctricos.

Los cristales que adquieren carga eléctricacuando se comprimen, retuercen o distorsionan,se dicen que son piezoeléctricos.

El cuarzo es un ejemplo de un cristalpiezoeléctrico natural, muestra esta propiedad yes extremadamente estable.

Efecto PiezoeléctricoLos cristales de cuarzo están hechos de átomos de silicio y oxígeno en un patrón repetitivo. En elcuarzo, los átomos de silicio tienen una carga positiva y los átomos de oxígeno tienen una carganegativa. Normalmente, cuando el cristal no está bajo ningún tipo de estrés externo, las cargasse dispersan uniformemente en las moléculas a través del cristal. Pero cuando el cuarzo se estirao exprime, el orden de los átomos cambia ligeramente, causa que las cargas negativas seacumulen en un lado y las cargas positivas se acumulen en el lado opuesto

Historia

•1880, los hermanos Pierre y Jacques Curie descubren el fenómeno de la piezoelectricidad.

•1883, Galton fabricó un silbato con frecuencia de 23.000 Hz, usado para controlar perros.

•1912, L. F. Richardson sugirió la utilización de ecos ultrasónicos para detectar objetossumergidos.

•1947, Paul Langevin y Chilowsky produjeron el primer generador piezoeléctrico de Ultrasonido.

•1939 y 1935, aparece el sonar.

•1951, nace el Ultrasonido Compuesto, con imágenes unidimensionales.

Historia

•1957, aparece el Scanner de contacto bidimensional.

•1960, crean el primer Scanner automático.

•1968, primer aparato en reproducir imágenes en tiempo real.

•1982, Aloka desarrolló del Doppler a color en imagen bidimensional.

•1994, proceso en color para imágenes diagnósticas ecográficas.

•En la actualidad, se obtienen imágenes en 3D y 4D.

DEFINICIONES BÁSICAS.

Frecuencia del sonido

Se mide en ciclos/seg.

La unidad de frecuencia (ciclos/seg) sedenomina Hertzio (Hz), 1ciclo = 1 Hz.

1 KiloHertzio: 1.000 ciclos/seg = 1.000 Hz =1KHz y

1 MegaHertzio: 1.000.000 ciclos/seg =1.000.000 Hz = 1MHz.

A mayor frecuencia mayor calidad deimagen, pero menor penetración en elcuerpo.

Sonido & Ecos

•Sonido.

• vibración mecánica que se transmite a través de la materia en forma de ondas y da lugar avariaciones en la presión, densidad, posición, temperatura y velocidad de las partículas que locomponen.

•Ecos.

• Son sonidos, ondas sonoras, que se reflejan, rebotan, tras chocar con una superficie o barreracapaz de reflejarlos.

Clasificación de las ondas sónicas

1. Infrasonidos. Ondas por debajo de 16 vibraciones por segundo o 16Hz.

2. Sonidos. Ondas entre 16 y 16.000 Hz, conforman todo el espectro de sonidos que el hombrees capaz de escuchar.

3. Ultrasonidos. Se define como aquel sonido que tiene una frecuencia mayor de la que puedeser oída por los seres humanos. Nuestro oído detecta un rango de frecuencias comprendidoentre los 16.000 - 20.000 Hz.

Reflexión

Cuando un haz de ultrasonidos llega a una interface reflejante experimenta un fenómeno dereflexión: una parte del haz se refleja en forma de ecos y la otra continúa hacia la siguienteinterface.

Cuanto mayor sea la diferencia de impedancia acústica entre los dos medios que separa lainterface, mayor será el eco.

El principal parámetro de este fenómeno es la amplitud de la onda acústica reflejada y surelación con la amplitud de la onda incidente.

Los aparatos solo detectan aquellas reflexiones que regresan al transductor.

Refracción

Cuando el sonido pasa de un tejido con una determinada velocidad de propagación acústica aotro tejido con una velocidad menor o mayor puede ocurrir un cambio en la dirección de la ondaacústica. Este cambio en la dirección de propagación se denomina refracción.

El grado de refracción está en relación con el ángulo de incidencia y gradiente de velocidades.

Absorción

Consiste en la pérdida de energía que se produce cuando el haz de ultrasonidos atraviesan unmedio, haciendo que las partículas que lo componen comiencen a vibrar; debido al roce entredichas partículas una parte de la energía se convierte en calor.

Cuanto mayor absorción, menor penetración de los ultrasonidos.

Atenuación

Pérdida de energía que experimenta un haz de ultrasonido al atravesar un medio comoconsecuencia de su absorción, reflexión, refracción y/o difusión.

•La atenuación depende de la frecuencia y de la naturaleza del medio atravesado.

•La atenuación es proporcional a la frecuencia, lo cual condiciona una menor penetración cuandose utilizan frecuencias altas.

Intensidad

Cantidad de energía recibida por unidad de superficie.

•Watio (W) Unidad de energía.

•Cm2 Unidad de superficie.

• W/cm2

•Al aumentar la intensidad de una onda sonora aumentan los desplazamientos de las partículasdel medio que atraviesa, aumentando por lo tanto el número y tamaño de los ecos quedevuelven.

Potencia

Cantidad total de energía producida por unidad de tiempo (seg),

Resolución

Capacidad que tiene un equipo de ecografía para que dos puntos o interfaces muy próximasentre sí se representen como ecos diferentes.

Tipos de resolución:

•Resolución axial. Capaz de diferenciar dos puntos o interfaces en la dirección del haz deultrasonidos.

•Resolución lateral. Capaz de diferenciar dos puntos o interfaces muy próximas situadas en uneje perpendicular a la dirección del haz ultrasónico. Menor longitud de onda, mayor resoluciónaxial.

•Resolución dinámica. Capacidad de un ecógrafo para la producción del movimiento de algunasestructuras y del movimiento de barrido del transductor. En relación con el número de imágenespor segundo.

Ecógrafo

1. Generador.

2. Transductor.

3. Convertidor analógico-digital.

4. Memoria gráfica.

5. Monitor.

6. Registro gráfico.

Ecógrafo1. Generador. Genera pulsos de corriente eléctrica que envía al transductor.

2. Transductor. Sus cristales son estimulados por los pulsos eléctricos, produciendoultrasonidos. Los ultrasonidos reflejados, ecos, estimulan nuevamente los cristales y seconvierten en señal eléctrica.

Aparato que transforma energía eléctrica en energía acústica.

Ecógrafo3. Convertidor analógico-digital. Digitaliza la señal que recibe del transductor y la convierte eninformación binaria

4. Memoria gráfica. Ordena la información recibida y la presenta en escala de grises.

5. Monitor. Muestra las imágenes en tiempo real.

6. Registro gráfico. Las imágenes se pueden imprimir, guardar o grabar.

¿Cómo se forma el haz de ultrasonidos?

Los pulsos de corriente que llegan del generador al transductor hacen que éste emita pulsos deultrasonido, de tal forma que el transductor no está emitiendo ultrasonidos de forma continuasino grupos de pulsos.

Lo que hace es alternar dos fases: emisión de ultrasonidos-recepción de ecos-emisión deultrasonidos-recepción de ecos.

La frecuencia con la que se generan los impulsos eléctricos cada segundo se llama frecuencia derepetición de pulsos (FRP) y es igual a la frecuencia de repetición de pulsos de ultrasonidos:número de veces que los cristales del transductor son estimulados por segundo.

La FRP, por lo tanto, determina el intervalo de tiempo entre las dos fases: emisión y recepción delos ultrasonidos.

Usos

Los exámenes por ultrasonido pueden ayudar a diagnosticar diversas enfermedades y a evaluarel daño en los órganos luego de una enfermedad.

Ayuda a los médicos a diagnosticar síntomas tales como:

•dolores

•hinchazón

•infección

Usos:

Nos permite examinar muchos órganosinternos del cuerpo:

• corazón y vasos sanguíneos.

• hígado

• vesicular biliar

• bazo

• páncreas

• riñones

• vejiga

útero, ovarios y niño no nato (feto) enpacientes embarazadas

• ojos

• glándula tiroides y glándulaparatiroides

• escroto (testículos)

• cerebro en infantes

• caderas en infantes

También se usa para:

•Guiar procedimientos como biopsias por aspiración.

•Obtener una imagen de los senos y guiar la biopsia del cáncer de seno (Biopsia de seno porultrasonido).

•Diagnosticar diversas enfermedades coronarias, que incluyen problemas de las válvulas e insuficienciacardíaca congestiva, y evaluar el daño luego de un ataque al corazón. (“ecocardiograma”).

Las imágenes por ultrasonido Doppler pueden ayudar al médico a ver y evaluar:

•obstrucciones en el flujo sanguíneo (tales como coágulos).

•estrechamiento de los vasos sanguíneos.

•tumores o malformaciones vasculares congénitas.

Fuentes De Consultahttp://www.depeca.uah.es/depeca/repositorio/asignaturas/5/ECOGRAFIA_PPT.pdf

http://www.sld.cu/galerias/pdf/sitios/rehabilitacion/ultrasonido.pdf

http://www.nisenet.org/sites/default/files/catalog/uploads/spanish/12194/electricsqueeze_images_13nov13_sp.pdf

http://www.radiologyinfo.org/sp/info.cfm?pg=genus

http://www.ser.es/wiki/index.php/Fundamentos_f%C3%ADsicos_b%C3%A1sicos_de_la_ecograf%C3%ADa

Curso Básico de Ecografía, Manual de iniciación. Matthias Hofer. 4ª Edición. Editorial Panamericana.