Física e instrumentación del ultrasonido

 Describir los elementos físicos implicados en el
ultrasonido.
◦ Sonido
◦ Longitud de onda
◦ Frecuencia
◦ Intensidad
◦ Velocidad de propagación
◦ Resolución
 Describir las características del sonido al
reflejarse en un tejido.
 Enumerar las indicaciones para realizar un
ultrasonido obstétrico.
Física del USG. Lucero. Cafici.

 Sonido
◦ Onda mecánica que se propaga a través de un
medio y que puede representarse graficando las
variaciones de presión que produce en ese medio.

 Longitud de onda
◦ Distancia que ocupa el desarrollo de la onda
sonora, se mide entre dos picos de la misma y se
expresa en mm.

 Frecuencia
◦ Cantidad de ondas sonoras que se producen en una
unidad de tiempo, que es el segundo.
 Unidad que se utiliza
◦ Hertz
 Un ciclo u onda completa por segundo
◦ Kilohertz
 Mil ciclos por segundo
◦ Megahertz
 Millón de ciclos por segundo
 Frecuencia audible por oído humano
◦ 20-20000 Hertz

 Longitud de onda es inversamente
proporcional a la frecuencia.
 Para que hayan mas ondas (frecuencia) deben
ser de menor longitud (longitud de onda)

 Intensidad
◦ Presión máxima que la misma ejerce sobre el
medio.
◦ Humanos
 Tímpano
 Velocidad de propagación
◦ Ondas sonoras se propagan con diferente velocidad
en diferentes medios
◦ Diferencia determinada por dos propiedades
 Densidad
 Elasticidad del medio

Velocidad de propagación del sonido a
través de diferentes tejidos
Aire 331 m/seg
Grasa 1450 m/seg
Agua 1495 m/seg
Músculo 1585 m/seg
Tejidos blandos 1540 m/seg
Hueso 4080 m/seg
Hígado 1550 m/seg
Riñón 1560 m/seg
Sangre 1570 m/seg
Para USG diagnóstico se asume una velocidad promedio de propagación
constante de 1540 m/seg

 Resolución
◦ Capacidad de identificar estructuras pequeñas con
claridad o reconocer objetos separados por una
mínima distancia en forma aislada.

 Resolución temporal
◦ Facultad de poder diferenciar las imágenes
separadas en el tiempo.
◦ Se relaciona con la cantidad de cuadros por
segundos (frame rate)

 Resolución por detalle
◦ Axial
 Longitudinal o de profundidad
 Consiste en la distancia mínima en la cual dos objetos
que se encuentran en la misma dirección del haz de
ultrasonido pueden discriminarse como separados.
 La longitud de onda debe ser menor que la distancia
entre los objetos.
 Para mayor resolución se debe usar mayor frecuencia,
pero con esto se pierde penetrancia.

 Resolución por detalle
◦ Lateral
 Transversal
 Mínima distancia en que se pueden discriminar dos
puntos de manera aislada en el sentido perpendicular
al haz de ultrasonido.
 La mayor resolución se logra cuando el objeto se
encuentra en el foco seleccionado del haz de
ultrasonido.

 Resolución por contraste
◦ Escala de grises
◦ Cuanto mayor tonalidad exista entre el blanco y el
negro, mayor será la posibilidad de diferenciar
detalles.

 Determinan diferentes fenómenos en la
transmisión del ultrasonido y en la
interpretación del mismo.

 Impedancia (z)
◦ Resistencia que opone un tejido para ser atravesado
por un haz de ultrasonido.
◦ Depende
 Densidad del medio (Q)
 Velocidad de propagación (VP)
◦ Z = Q x VP
◦ Cuando un haz atraviesa la interfase entre dos
medios con diferente impedancia se producen
diferentes fenómenos.

 Atenuación
◦ Al viajar por diferentes tejidos las ondas sonoras se
atenúan por diferentes mecanismos
 Reflexión
 Absorción
 Refracción
 Dispersión
 Divergencia
 Principalmente la atenuación se da por…
◦ Absorción
 La energía mecánica que el haz pierde debido a la
fricción en los tejidos, y que se transforma en energía
calórica.

 Cuando el haz alcanza la frontera entre dos
medios de diferente impedancia se da:
◦ Transmisión
 Una parte del haz atraviesa el medio
◦ Reflexión
 Una parte del haz retorna
◦ Refracción
 Una parte del sonido desvía su trayecto original

 La cantidad de sonido reflejado (r) está
determinado por la diferencia de impedancia
entre dos capas de tejido y por el ángulo en
el cual incide el haz sobre la interfase.
 El ángulo de reflexión es igual al ángulo de
incidencia, por lo que la situación ideal para
la imagen se da cuando el blanco se
encuentra perpendicular al haz incidente.

 En estas condiciones todos los ecos de
retorno impactarán en el transductor y no se
perderá información.

 Efecto piezo-eléctrico
◦ Propiedad que tienen ciertos cristales de generar voltaje
eléctrico a partir de la compresión de los mismos.
 Efecto piezo-eléctrico invertido
◦ Distorsión mecánica que sufren estos cristales cuando
se les aplica un determinado voltaje eléctrico.
 Los cristales tienen la propiedad de transformar
energía eléctrica en mecánica y viceversa.

 Cristales
◦ Cuarzo
◦ Titanato de bario
◦ Circonato
◦ Turmalina
 Constituyentes básicos de un transductor de
ultrasonografía.

memoria
pulsador
receptor
tejido
monitor

 Artefactos
◦ Señales artificiales que no corresponden a la
presencia real de algún tejido reflectante en el
cuerpo.
◦ Reverberación
 Artefactos mas comunes
 Reflexión del ultrasonido en una interfase y a su
retorno al transductor, donde una parte del pulso es
absorbida por el mismo para producir el verdadero eco
y otra parte es reflectada por la interfase piel
transductor hacia el cuerpo.

 Artefacto en cola de cometa
◦ Reflexiones múltiples en una superficie fuertemente
reflectante
◦ El sonido avanza y retorna varias veces dentro de la
misma estructura, enviando cada vez ecos de
retorno al transductor.

 Imagen en espejo
◦ El haz de ultrasonido que retorna es desplazado del
trayecto hacia el transductor, en su nuevo camino el
sonido reflejado puede encontrar una fuerte
interfase, retornar al objeto original y luego
nuevamente al transductor.
◦ El equipo recibirá un eco y lo representará en la
pantalla en la dirección en que se encontraba el
transductor pero a una distancia mayor según el
tiempo transcurrido.

 Sombra acústica
◦ Ausencia o marcada atenuación de ecos por debajo de
determinada estructura.
◦ Generada por reflexión y absorción
 Cuando un haz alcanza una superficie fuertemente
reflectante y/o con un elevado coeficiente de absorción, la
energía es totalmente reflejada y/o absorbida y no existe
más transmisión de sonido por detrás de esta estructura, por
lo que se ve una sombra o zona libre de ecos.
◦ Generada por refracción
 Cuando un haz atraviesa una interfase curva u oblicua, parte
del mismo puede ser refractado por fuera de la línea central.
Los ecos que retornan de las interfases reales distales a un
borde son significativamente menos intensos y generan una
sombra.

 Refuerzo acústico de pared posterior
◦ Efecto opuesto a sombra acústica
◦ Los ecos que retornan de estructuras situadas en
una posición mas profunda que una formación con
muy escasa atenuación y reflexión (líquidos) tienen
mayor intensidad que la esperada en su ausencia.

 Ecogenicidad
◦ Traducción en el monitor de la intensidad de los ecos
reflejados. Determinada por la escala de grises. Ecos de
mayor intensidad toman tonalidades blancas más
intensas, y los de menor amplitud se acercan al negro.
 Ecogénico
◦ Presencia de ecos en la tonalidad de blanco
 Hiperecogénico
◦ Presencia de ecos de gran intensidad que se muestran
con un tono blanco brillante.

 Hipoecogénico
◦ Presencia de ecos de baja intensidad que le dan a la
imagen un aspecto oscuro
 Anecóico
◦ Ausencia de ecos, característica de las estructuras
líquidas. La imagen se visualiza color negro.
 Isoecóico
◦ Se refiere a una ecogenicidad similar a la del
parénquima vecino con el cual se está comparando
una estructura determinada.

 Homogéneo
◦ Estructura que presenta todos sus ecos de
intensidad similar
 Heterogéneo
◦ Define a la presencia de ecos desiguales y de
diferente intensidad en una formación determinada
 Ecoestructura
◦ Características de una imagen teniendo en cuenta
su ecogenicidad y su patrón homogéneo o
heterogéneo

 Sagital o longitudinal
◦ Visión de un plano cortado en el eje mayor del
cuerpo. Dos porciones laterales.
 Axial o transverso
◦ Plano de sección es perpendicular al sagital y divide
al cuerpo en una porción superior y una inferior.
 Coronal
◦ En el eje mayor del cuerpo pero en un ángulo de
90º con respecto al longitudinal. El cuerpo queda
dividido en dos partes, una anterior y una posterior.

 No es necesario que todos los cortes sean
estrictos, se pueden obtener cortes oblicuos.

 Estimación de la edad gestacional
 Evaluación del crecimiento fetal
 Metrorragia durante la gestación
 Determinación de la presentación
 Acompañar procedimientos invasivos
 Discordancia entre altura uterina y amenorrea
 Acompañar otros procedimientos
 Sospecha de masas pélvicas
 Sospecha de enfermedad trofoblástica
 Sospecha de ectópico
 Presunción de muerte fetal

 Sospecha de anomalías uterinas
 Localización de DIU
 Monitoreo del ciclo ovulatorio
 Perfil biofísico
 Anomalías del líquido amniótico
 Sospecha de DPPNI
 Estimación de peso fetal
 Valores anormales de alfa feto proteína
 Seguimiento de anomalías
 Antecedentes de anomalías
 Evaluación del crecimiento
 Control prenatal tardío

 Longitud de onda
 Frecuencia
 Artefactos
 Nomenclatura
 Cortes
 indicaciones

Gracias.

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