Fundamentos físicos de ecografía en caracteres
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Este documento presenta los fundamentos físicos de la ecografía. Explica que la ecografía es un método de diagnóstico por imagen basado en la emisión y recepción de ultrasonidos convertidos en imágenes mediante procesamiento electrónico. Además, resume brevemente la historia del ultrasonido y de la ecografía, y describe conceptos clave como el efecto piezoeléctrico, el funcionamiento del ecógrafo, y los diferentes modos de representación de imágenes ecográficas.
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- 1. FUNDAMENTOS FISICOS DE ECOGRAFIA Dr. Carlos A. García Residente 1 año Radiología UdeC 2014
- 2. ECOGRAFIA • Método de diagnóstico por imagen basado en la emisión y recepción de ultrasonidos, convertidos en imágenes por interpretación y procesamiento electrónico. • Se debe su origen y funcionamiento a la aplicación del efecto piezoeléctrico.
- 3. HISTORIA DEL ULTRASONIDO • 1793 Lassaro Spallanzani: Vuelo de murciélagos. • 1880 Hnos Curie: Efecto Piezoeléctrico. • 1912 Maxium y Richardson: Detección de Icebergs luego del hundimiento del Titanic. • 1916 Langevin: Generador de ultrasonidos para localizar Submarinos. • 1938 D. Grifinn: Demostró la emisión de ultrasonidos del murciélago
- 4. HISTORIA DE LA ECOGRAFIA • 1942 Firestone: Reflectoscópio • 1942 Dussik: Hipersonografía cerebral • 1949 L. Ludwing y F. Stuthers: primer uso del método eco-impulso para finalidad biológica. • 1950 Wild: detectar tumores digestivos • 1952: Detectar tumores mamarios, primer uso de modo B
- 5. HISTORIA DE LA ECOGRAFIA • 1971 Introducción escala de grises. • 1972 McDonald y G. Leopold: Primera imagen en modo B de articulación humana. • 1981 B.M. Gomales: Primer uso de Eco como guía de aspiración articular • 1982 Aloka: Desarrollo Doppler color en imagen Bidimensional
- 6. SONIDO • Forma de energía que viaja a través de un medio de propagación, en forma de compresión y rarefacción alternas, y que luego son percibidos por el oido.
- 7. SONIDOS • Dependiendo su frecuencia y la capacidad de ser percibidos por el oido humano, pueden ser clasificados como:
- 8. ULTRASONIDOS
- 9. FISICA DEL SONIDO • Frecuencia (f) y Periodo (T) • Longitud de Onda (λ) • Intensidad • Velocidad de propagación
- 11. SONIDO
- 12. Velocidad de propagación • Es directamente proporcional a la densidad y temperatura del medio de propagación
- 14. Propiedades del ultrasonido • Al interactuar con los medios de propagación, se presenta: – Reflexión – Refracción – Atenuación – Penetración
- 17. Atenuación Vs Penetración • Atenuación – Disminución de la potencia e intensidad de las ondas con su desplazamiento. – Se origina por: absorción, dispersión y reflexión. – Directamente proporcional a la Frecuencia • Penetración – Es la capacidad de una onda para atravesar una distancia determinada del medio difusor. – Inversamente proporcional a la Frecuencia
- 18. Propiedades del ultrasonido ↓ f Más penetración Mayor distancia Menor resolución ↑ f Más absorción Menor distancia Mayor resolución
- 20. EFECTO PIEZOELECTRICO • Fenómeno que ocurre en determinados cristales que, al ser sometidos a tensiones mecánicas, adquieren una polarización eléctrica en su superficie. • Cristales Naturales – Cuarzo, Turmalina • Cerámicas Ferroeléctricas – Titanato de bario, Titanato zirconato de plomo
- 22. ECOGRAFIA
- 24. Como funciona el ecógrafo?
- 26. Como funciona el ecógrafo? • Conceptos Técnicos: – Direccionamiento del Haz – Alcance del ultrasonido – Longitud del pulso + Resolución Axial – Resolución lateral – Compensación de la ganancia de tiempo (CGT)
- 30. Longitud del pulso • Depende de la frecuencia del transductor y el número de ciclos generados por pulso eléctrico. • Cada estímulo eléctrico del material piezoeléctrico puede generar muchos ciclos repetidos de sonido. • Mientras menos ciclos de sonido producidos por estimulación, mejor resolución axial.
- 33. Compensación de la Ganancia de tiempo
- 34. ECOGRAFIA • Modos de representación – A (Amplitud) – B (Brillo) – M (Movimiento) – Doppler y Doppler color
- 37. Efecto Doppler • Descubierto en 1842 por Christian A. Doppler
- 38. Doppler • Registra el cambio de frecuencia del sonido reflejado por la estructura móvil explorada
- 39. Doppler color • Traduce la dirección del desplazamiento de la estructura móvil explorada con colores.
- 40. TIPOS DE EMISION DE US • CONTINUO • PULSADO
- 41. TERMINOLOGÍA EN ECOGRAFIA • Cortes ecográficos • Lenguaje Ecográfico • Artefactos
- 42. TERMINOLOGÍA EN ECOGRAFIA – Longitudinal – Transversal – Oblicuo
- 43. Lenguaje Ecográfico • Dependiendo de la intensidad del eco recibido por el transductor, la estructura puede ser: – Anecoica o ecogénica – Hipoecogénica – Isoecogénica – Hiperecogénica
- 44. Ecogénico e Hiperecogénico • Estructura ecogénica : Es aquella que genera ecos debido a la existencia de interfases acústicas en su interior. • Hiperecogénica o hiperecoica : Genera ecos en gran cantidad y/o intensidad. Color blanco intenso. Pej : Hueso, calcificaciones, cicatrices.
- 45. Hipoecogénico • Genera pocos ecos y/o de baja intensidad. • Color gris oscuro • Típica, también, del músculo normal, hipoecoico respecto del tendón
- 46. Isoecogénico • Cuando una estructura presenta la misma ecogenicidad que otra. Corresponde a condiciones normales del parénquima de un órgano, y se presenta como estructura de similar ecogenicidad en todo el corte ecográfico • Imagen gris blanca • Tipica de tendones
- 47. Anecogénico • No genera ecos debido a que no hay interfaces en su interior. Típica de los líquidos. • Color negro intenso • Derrames, hematomas, acumulación de líquido, roturas, cartilaginosas, vasos sanguíneos.
- 48. ARTEFACTOS • Pueden ayudar o entorpecer el diagnóstico – Refuerzo acústico – Reverberación – Imagen en espejo – Sombra acústica – Anisotropía – Cola de cometa
- 49. Refuerzo acústico • El US atraviesa un medio sin interfases en su interior y pasa a un medio sólido ecogénico. Ej: Vesícula biliar, quiste, derrame
- 50. Reverberación
- 51. Sombra acústica • Zonas sin ecos que aparecen detrás de estructuras que reflejan todos los ultrasonidos. Pej : hueso, calcificaciones o cálculos
- 52. Anisotropía • Propiedad que tienen algunos tejidos de variar su ecogenicididad dependiendo del ángulo de incidencia del haz ultrasónico sobre ellos.
- 53. Cola de cometa
- 54. GRACIAS!
Notas del editor
- Los ultrasonidos han estado presentes evolutivamente en la naturaleza, y desde su descubrimiento ampliamente utilizados en la navegación marítima
- Reflexión: Propiedad del sonido de ser reflejado cuando intenta penetrar de un ambiente con baja impedancia a un ambiente con alta impedancia. La impedancia es la resistencia que ofrece un medio a la transmisión de una onda mecánica, en virtud de su densidad molecular. Mientras mayor diferencia de densidad exista entre ambos medios, más energía será reflejada en forma de eco. Ejemplo: el paso del ultrasonido de grasa a músculo generará menos eco que de grasa a hueso.
- Refracción: Propiedad compartida entre las ondas mecánicas y electromagnéticas. Consiste en el cambio de dirección de la onda cuando atraviesa ambientes con diferencias de densidad, disminuyendo o aumentando el ángulo de desviación, relacionado con el ángulo de incidencia inicial. Si la onda ingresa perpendicular al medio en que va a ser transferido, es decir, a 90° de inclinación, no habrá refracción.
- La utilización del gel ecográfico, por sus propiedades explícitamente creadas de densidad y adhesión, permiten disminuir al mínimo la impedancia que ofrece la piel al transductor ecográfico.
- Tomado de Rumack. Diagnóstico por ecografía. Tomo I
- La imagen muestra como se realiza la adquisición de imágenes en ecografía. Cada material piezoeléctrico finamente pulido se estimula de manera secuencial, generando una onda sonora y esperando el eco resultante antes de emitir la siguiente. El total de la información es procesado mediante algoritmos matemáticos y convertido luego a escala de grises para ser pasado a la memoria del equipo. De ahí, la información resultante puede ser guardada, impresa o incluso enviada por internet (dependiendo del modelo del ecógrafo) Imagen tomada de Rumack. Diagnóstico por ecografía. Tomo I
- Imagen tomada de Rumack. Diagnóstico por ecografía. Tomo I
- Es el aparente cambio de frecuencia de una onda producida por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador. Cuando se va acercando se percibe una onda de mayor frecuencia y cuando se aleja, de menor frecuencia. Acústicamente esto se percibe como un sonido agudo cuando se acerca, y al pasar y alejarse cambia abruptamente de agudo a grave.
- El registro doppler en venas/arterias se realiza gracias al material forme que esta contiene (células hemáticas) Al acercarse, indica color rojo, al alejarse, Azul. Se puede verificar si el líquido móvil es pulsatil (arterial) o contínuo, y según el brillo del color, si se desplaza de manera rápida (muy brillante) o lenta (más opaco)
- La emision continua requiere 2 transductores piezoeléctricos por sección axial, uno que emite el pulso de manera continua y otro que la recibe. La emisión pulsada la realiza 1 solo transductor piezoeléctrico, que emite un pulso y espera a recibir el eco reflejado antes de emitir el siguiente, con un intervalo preestablecido. Esta modalidad de emisión de ondas es la más usada en los equipos ecográficos hoy día.