Aplicaciones del Ultrasonido

Ultrasonido médico principios básicos

Médica Capacitación
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10 enero, 2020

Ultrasonido médico principios básicos

En ultrasonido médico cada tipo de onda se caracteriza por su dirección, su velocidad y la energía transportada (ligadas con la dirección de oscilación de las partículas con relación a la dirección de propagación de la onda). Las diferentes velocidades de estas ondas se relacionan y dependen de los parámetros intrínsecos al material como su modulo dinámico elástico E, su coeficiente de Poison, su modulo dinámico de cizalladura o de Coulomb G, y de su densidad.

Ultrasonido médico tipos de onda

Existen cuatro tipos de ondas en ultrasonido generadas por un impulso ultrasónico aplicado a un sólido como es el caso con el hormigón:
– Las longitudinales
– Las transversales
– Las superficiales o de Rayleig
– Las de Lamb

La onda longitudinal

La onda longitudinal o de compresión se propaga perpendicularmente al plano del transductor emisor. Las oscilaciones de las partículas ocurren en la dirección de propagación de la onda. Se denomina también una onda de presión o de densidad. La energía transportada por esta onda es la más importante con respecto a los otros tipos de ondas

La onda transversal

En la onda transversal o de cortante, las partículas oscilan en una dirección transversal a la dirección de propagación de la onda, por eso se denomina también onda de cizalladura.

La onda de Rayleig

La onda de Rayleig es una onda superficial que se propaga sólo en la periferia plana o curva (si el material es rugoso) del sólido. Las oscilaciones de las partículas son elípticas, y por eso esta onda tiene una velocidad menor a las dos anteriores. El carácter superficial de esta onda hace que el tiempo de recorrido de una cierta distancia depende de las irregularidades de la superficie que sigue la onda.

Las ondas superficiales penetran en la superficie del sólido en una profundidad
equivalente a unas cuantas longitudes de onda. Se engendran por acción de las ondas longitudinal y transversal en el interior del sólido y la discontinuidad que representa la cra limite superficial.

Las ondas de Lamb

Las ondas de Lamb o de chapas ocurren cuando el sólido tiene una espesor mucho menor que su anchura o su longitud (así que el modelo de un sólido semi-infinito ya no es válido). El sólido puede ser asimilado a una chapa en la que la onda de superficie pura ya no existe como tal, a no ser que su longitud de onda sea mucho menor que el espesor de la chapa.

Cuando el espesor es del mismo orden de magnitud que la longitud de la onda, ocurren ondas de Lamb que presentan componentes de la oscilación de partículas perpendiculares a la superficie

Sonido

Es la sensación percibida en el órgano del oído por una onda mecánica originada por la vibración de un cuerpo elástico y propagado por un medio material.

El ultrasonido se define entonces como una serie de ondas mecánicas, generalmente longitudinales, originadas por la vibración de un cuerpo elástico (cristal piezoeléctrico) y propagadas por un medio material (tejidos corporales) cuya frecuencia supera la del sonido audible por el humano: 20.000 ciclos / segundo o 20 kilohercios (20 KHz).

Algunos de los parámetros que se utilizan a menudo en ultrasonido son: frecuencia, velocidad de propagación, interacción del US con los tejidos, ángulo de incidencia – atenuación,(2) y frecuencia de repetición de pulsos. A continuación se describe brevemente cada una de estas variables.

Frecuencia

consiste en el número de ciclos o de cambios de presión que ocurren en un segundo.

La cuantificamos en ciclos por segundo o hertz.

está determinada por la fuente emisora del sonido y por el medio a través del cual está viajando.

El ultrasonido es un sonido cuya frecuencia se ubica por arriba de 20 kHz. Las frecuencias que se utilizan en Medicina para fines de diagnóstico clínico están comprendidas más frecuentemente en el rango de 2-28 MHz, y con fines expe¬rimentales se manejan frecuencias superiores a 50 MHz.

Velocidad de propagación

Es la velocidad en la que el sonido viaja a través de un medio, y se considera típicamente de 1.540 m/sec para los tejidos blandos.

La velocidad de propagación del sonido varía depen¬diendo del tipo y características del material por el que atraviese. Los factores que determinan la velocidad del sonido a través de una sustancia son la densidad y la com¬presibilidad de tal forma que los materiales con mayor densidad y menor compresibilidad transmitirán el sonido a una mayor velocidad.

Interacción con los tejidos

Cuando la energía acústica interactúa con los tejidos corporales, las moléculas tisulares son estimuladas y la energía se transmite de una molécula a otra adyacente.

La energía acústica se mueve a través de los tejidos mediante ondas longitudinales y las moléculas del medio de transmisión oscilan en la misma dirección.(4) Estas ondas sonoras corresponden básicamente a la rarefacción y compresión periódica del medio en el cual se desplazan.

Ángulo de incidencia

La intensidad con la que un haz de ultrasonido se refleja dependerá también del ángulo de incidencia o inso¬nación, de manera similar a como lo hace la luz en un espejo. La reflexión es máxima cuando la onda sonora incide de forma perpendicular a la interfase entre dos tejidos. Si el haz ultrasónico se aleja sólo unos cuantos grados de la perpendicular, el sonido reflejado no regre¬sará al centro de la fuente emisora y será tan sólo detec¬tado parcialmente, o bien, no será detectado por la fuente receptora (transductor).

Atenuación

Mientras las ondas ultrasónicas se propagan a través de las diferentes interfases tisulares, la energía ultrasónica pierde potencia y su intensidad disminuye progresivamente a medida que inciden estructuras más profundas, circuns¬tancia conocida como atenuación, y puede ser secundaria a absorción o dispersión.
La absorción involucra la transformación de la energía mecánica en calor, mientras que la dispersión consiste en la desviación de la dirección de propagación de la energía.

Frecuencia de repetición de pulsos

en un equipo de ultrasonido médico la energía eléctrica que llega al transductor estimula los cristales piezoeléctricos allí contenidos y éstos emiten pulsos de ultrasonidos, de tal forma que el transductor no emite ultrasonidos de forma continua, sino que genera grupos o ciclos de ultrasonido a manera de pulsos. Lo que el transductor hace es alternar dos fases: emisión de ultrasonidos – recepción de ecos – emisión de ultrasonidos – recepción de ecos, y así sucesivamente.

Transductores en equipos de ultrasonido médico 

En un equipo de ultrasonido médico un transductor es un dispositivo que transforma el efecto de una causa física, como la presión, la temperatura, la dilatación, la humedad, etc., en otro tipo de señal, normalmente eléctrica.

Modalidades de ultrasonido médico 

Existen tres modos básicos de presentar las imágenes ecográficas. El modo A o de amplitud es el que se empleó inicialmente para distinguir entre estructuras quísticas y las sólidas. Hoy en día es excepcionalmente empleado.

Salvo para comprobar los parámetros técnicos viendo la amplitud a las distintas profundidades. El modo M se emplea con las estructuras en movimiento, como el corazón.

Muestra la amplitud en el eje vertical, el tiempo y la profundidad en el eje horizontal. El modo B es la representación pictórica de los ecos y es la modalidad empleada en todos los equipos de ecografía en tiempo real

Ecografía Doppler

Ultrasonido médico los sistemas de imagen con Doppler color muestran las estructuras en movimiento en una gama de color. Ofrecen información acerca del flujo del campo o área de interés, detectan y procesan la amplitud, fase y frecuencia de los ecos recibidos. El Doppler color indica mediante un código de color tanto la velocidad como la dirección del flujo.

La ecografía, mejor llamada ultrasonografía (ultrasonido médico), es una técnica de imágenes que utiliza como señal el ultrasonido (US).

Es emitido por cristales especiales ubicados en el transductor.

En los que, por efecto de la energía eléctrica, cambia la disposición espacial de las moléculas, generando una nueva energía mecánica.

Este ultrasonido médico penetra los tejidos y, dependiendo de la presencia de interfases y su impedencia (cambios de densidad), retorna hacia los cristales de emisión (ecos).

los que en ese momento están en reposo; los estimula y convierte la energía mecánica en impulso electrónico.

el que es transmitido por el cable del transductor al software del equipo, para ser analizado.

Del resultado, se genera en la pantalla un punto blanco o gris, dependiendo de la mayor o menor amplitud de la onda sónica de retorno, en relación a la emitida; la disposición de esos puntos más o menos brillantes forman la imagen bidimensional que observamos en la pantalla del equipo.

Ultrasonido médico principios básicos

Resumen escrito por el Dr. Mario Ixba

 

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