Este documento describe los principios básicos del ultrasonido, incluyendo que funciona mediante ondas de frecuencia no audible entre 2.5-15 MHz, y que la velocidad y absorción varían en diferentes tejidos. Explica cómo se generan las ondas ultrasónicas, el modo en que se reflejan y refractan, y los principios de la imagen formada como la resolución axial, lateral y elevacional.

1. PRINCIPIOS
BÁSICOS DE
ULTRASONIDO

2. Principios físicos
• Ultrasonido: ondulatorio. Frecuencia no audible:
2.5-15 MHz
Frecuencia: 2.5-15 mHz
Velocidad: 1,540 m/sec

3. Principios físicos
Densidad y velocidad de propagación en diferentes tejidos:
Tejido Velocidad
(m/s)
Densidad
(g/cm2)
Grasa 1.470 0,97
Músculo 1.568 1,04
Hígado 1.540 1,055
Cerebro 1.530 1,02
Huesos 3.600 1,7
Agua (20°C) 1.492 0,9982
Aire 331 0,0013
Frecuencia: 2.5-15 mHz
Velocidad: 1,540 m/sec
Absorción: 1dB/MHz cm
Impedancia
Z = D x V

4. • Impedancia. Es la resistencia que oponen los tejidos al paso de
los ultrasonidos. Los medios sólidos oponen mayor resistencia que
los líquidos y estos a su vez más que los gaseosos. A mayor grado
de diferencia de impedancia, mayor cantidad de reflexión.
• Z = D x V
• Z: Impedancia acústica D: Densidad del medio V: velocidad del
sonido
• Cuanto mayor sea la diferencia de impedancia entre los medios,
la intensidad del eco será mucho mayor.
• Esto explica por qué se debe poner gel entre la sonda y la piel.
La impedancia del aire es muy pequeña y la impedancia de la
piel-tejido subcutáneo es mayor (la diferencia de impedancia
entre ambos medios es por tanto grande). El haz de ultrasonidos
"chocará" contra esta interfase (aire-piel) reflejándose en el 99.9
%, siendo la parte que atraviesa la interfase tan pequeña que no
contribuye en nada a la formación de la imagen impidiéndonos
realizar el estudio ecográfico. El gel disminuye esta diferencia de
impedancia.

5. Principios físicos
Generación de una onda de
ultrasonido

6. • Se genera una onda de ultrasonido cuando se aplica un campo eléctrico a una
serie de cristales piezoeléctricos situados en la superficie del transductor. La
estimulación eléctrica provoca una distorsión mecánica de los cristales lo que
produce vibración y formación de ondas sonoras (energía mecánica).
• Cada cristal piezoeléctrico genera una onda de ultrasonido. La suma de todas las
ondas generadas por los cristales piezoeléctricos forma un haz de ultrasonidos. Las
ondas de ultrasonido se generan en pulsos (señales intermitentes de ondas de
presión) y cada pulso se compone comúnmente de 2 o 3 ciclos de sonido de la
misma frecuencia.
• La longitud del pulso (LP) es la distancia recorrida por el pulso. Las ondas de
longitudes cortas tienen una mejor resolución axial de la imagen. La LP no puede
ser reducida a menos de 2 o 3 ciclos de sonido por los materiales amortiguadores
del transductor.
• La frecuencia de repetición de impulsos (FRP) es la tasa de impulsos emitidos por el
transductor (número de impulsos por unidad de tiempo). Los pulsos de ultrasonidos
deben estar separados con suficiente tiempo entre los pulsos para permitir que el
sonido alcance el objetivo de interés y regrese al transductor antes que se genere
el siguiente pulso. La FRP para imágenes médicas es de 1-10 kHz. Por ejemplo, si la
FRP = 5 kHz y el tiempo entre los pulsos es de 0,2 ms, tomará 0,1 mseg para
alcanzar la meta y 0.1 ms para volver al transductor. Esto significa que el pulso se
desplazará 15,4 cm antes de que se emita el siguiente pulso (1.540 m/seg x 0.1 ms
= 0,154 m en 0,1 ms = 15,4 cm).

7. Principios físicos
Generación de una onda de
ultrasonido
Reflexión y refracción
a. Especular
b. Difusa
c. Scattering
1. Amplitud mode (A)
2. Brightness (B) mode
3. Motion (M) mode

8. • La onda de ultrasonido al chocar con una interfase de medios de diferente densidad
sufrirá dos procesos. Una parte de la onda no pasará al otro medio cambiando de
dirección, esto se llama reflexión. La otra parte de la onda pasará al siguiente medio,
pero también cambiará su dirección, esto se llama refracción (cambia su ángulo de
dirección).
•
• Reflexión Al encontrar una interfase, parte de la onda de sonido se devuelve en el
mismo medio, sin lograr pasar al siguiente. Cada medio tiene una impedancia propia
(resistencia al paso del sonido). La proporción de la onda reflejada está determinada
por la diferencia de impedancia entre los medios, o sea, impedancia de medio 1 menos
impedancia medio 2. Las características de la onda reflejada (aquella que retorna en el
medio) dependerán, del ángulo de incidencia de la onda, de la relación de tamaño
entre la onda incidente/superficie y de las características de la superficie; así se podrán
identificar tres tipos diferentes de reflexión:
• - Especular: cuando la onda choca con una superficie lisa de mayor longitud, las ondas
reflejadas retornarán en forma organizada. Si el ángulo de incidencia es de 90º, la onda
reflejada retorna en el mismo sentido con una dirección inversa. Si además la diferencia
de impedancia entre los dos medios es alta, poco o nada de la onda pasa al otro
medio. Cuando el ángulo de incidencia de la onda es diferente de 90º, la onda
reflejada se aleja con un ángulo igual al anterior. Ocurre en las interfases planas, lisas,
donde se refleja la onda transmitida en una sola dirección en función del ángulo de
incidencia. Ejemplos de reflectores especulares son las vainas fasciales, el diafragma y
las paredes de los vasos principales. Para que se produzca reflexión especular, la
longitud de onda de la onda de ultrasonido debe ser menor que la estructura reflectiva
• - Difusa: cuando la onda incidente choca contra una superficie rugosa, las ondas
reflejadas se alejarán en todas direcciones
• - Reflectores tipo “Scattering”: cuando la onda incidente es de mayor longitud que el
objeto contra el que choca, se producirá un fenómeno llamado “scattering”, en el cual
las ondas se reflejarán en muchos ángulos distintos.

9. • El grado de reflexión es alto para el aire ya que este tiene una impedancia
acústica muy baja con relación a otros tejidos del cuerpo. El hueso también
produce una fuerte reflexión ya que su impedancia acústica es muy alta con
relación a otros tejidos. Por esto se debe de usar gel: disminuye impedancia por
ser medio acústico, elimina moléculas de aire (estas aumentan la reflexión
limitando la penetración a los tejidos)
• El principal determinante de la reflexión es el ángulo de incidencia.
• Cuando una onda de ultrasonido incide en la superficie a un ángulo de 90 grados
se produce una reflexión perpendicular. Si el ángulo es <90 grados la onda se
desviará lejos del transductor en un ángulo igual al ángulo de incidencia, pero en
la dirección opuesta (ángulo de reflexión). Cuando esto ocurre, la señal del eco
de retorno será débil y se muestra una imagen más oscura. Esto explica por qué es
difícil de visualizar de una aguja insertada en un ángulo empinado (> 45 grados a
la superficie de la piel).
•
• Refracción La parte de la onda que pasa al otro medio, sufrirá un cambio en su
dirección de desplazamiento llamado refracción. Este cambio estará
determinado por el ángulo de incidencia y la relación de impedancia de los
medios. Por otra parte, tanto la onda que continúa su trayecto luego de ser
refractada, como la onda reflejada, continuarán atenuándose hasta que su
amplitud llege a cero o se “encuentren” con el transductor. Los pasos de un
medio a otro, generaran diferentes ondas de reflexión, los que se llaman “ecos”.
La recepción por el transductor, y el posterior análisis de estos, es lo que produce
la imagen que se verá en pantalla.

10. Principios físicos
Absorción y Atenuación
Tejido Absorción
(dB/cm a 1 MHz)
Grasa 0,6
Músculo 2
Hígado 0,7
Cerebro 1
Huesos 4-10
Agua
(20°C)
0,002
Generación de una onda de ultrasonido

11. Principios físicos
Generación de una imagen de ultrasonido
Transductores

12. Principios físicos
Generación de una imagen de ultrasonido
Lateral
Resolución
Axial

13. • La resolución espacial determina el grado de claridad de la imagen.
• Resolution is the ability of the ultrasound machine to distinguish two structures
(reflectors or scatterers) that are close together as separate.
• Los principales determinantes de la resolución del haz de ultrasonidos son la
frecuencia y la distancia focal.
• La resolución de una imagen se define como la capacidad para discriminar dos
puntos muy próximos como independientes Al ser tridimensional el haz de pulsos
emitido, se pueden describir resoluciones en los tres planos ortogonales:
• Resolución axial. Es la capacidad de distinguir dos objetos como independientes
en el eje axial. Las frecuencias altas mejoran la resolución axial y ésta permanece
constante a lo largo del eje axial de todo el haz de ultrasonidos. Resoluciones
axiales típicas se sitúan en el rango de 0,5 mm.
• Axial resolution refers to the ability to distinguish two structures that lie along the axis
(i.e. parallel) of the ultrasound beam as separate and distinct. Axial resolution is
determined by the pulse length. A high frequency wave with a short pulse length
will yield better axial resolution than a low frequency wave.
• Resolución lateral. Es la capacidad para distinguir dos objetos como
independientes en el plano perpendicular al eje axial del haz de ultrasonidos.
Depende fundamentalmente de la anchura del haz de ultrasonidos, siendo mayor
la resolución a menor anchura del haz. Puede mejorarse la resolución lateral con
haces de ultrasonidos focalizados, esto se consigue con lentes acústicas o
variando el tiempo de estimulación de los cristales piezoeléctricos del transductor
en aquellos con capacidad para enfoque electrónico. La resolución axial es mayor
en la zona más estrecha del haz de ultrasonidos. Al contrario que en la resolución
axial, la resolución lateral varía con la profundidad de exploración (a medida que
varía la divergencia del haz de ultrasonidos).

14. • Lateral resolution refers to resolution of objects lying side by side (i.e., perpendicular
to the beam axis). Lateral resolution is directly related to the transducer beam
width, which in turn is inversely related to the ultrasound frequency. A high
frequency transducer emits a wave with a short wavelength and a small beam
width. Lateral resolution is poor when the 2 structures lying side by side are located
within the same beam width. Because the returning echoes overlap with each
other side by side, the 2 structures
• Resolución elevacional. Es la capacidad para distinguir dos objetos como
independientes en el plano elevacional. Depende fundamentalmente del diseño
del transductor (altura). El uso de transductores con curvatura fija en el plano
elevacional mejora este tipo de resolución; sin embargo, se producen artefactos
llamados "efecto del volumen parcial" antes y después de la zona focal. Cuanto
mayor es la frecuencia del ultrasonido (y por tanto menor longitud de onda),
menor es la capacidad de penetración en los tejidos. Esto se debe al fenómeno
de absorción: cuanto mayor es la frecuencia del ultrasonido mayor es la
absorción.
•
• Demodulación de la señal: el objetivo de este proceso es el rechazo de señales
muy poco intensas que podrían representar ruido.

15. Principios físicos
Modo A
Generación de una imagen de ultrasonido
Modo B
Modo M

16. • El modo B, o imagen en tiempo real en escala de grises muestra las imágenes de
mayor intensidad blancas, la ausencia de señal es negra y las señales intermedias
se muestran en matices de grises. Los transductores lineales, se usan para estudiar
partes pequeñas, estructuras vasculares y en obstetricia. Una línea a través del
cuerpo
•
• Modo A: representa las amplitudes de las ondas reflejadas a la profundidad
determinada por la mitad del tiempo que tarda en recibirse la onda reflejada
desde que se emitió. Imagen en 2 dimensiones
• Al sustituir la amplitud por el brillo obtenemos el modo B, al prolongar la
exploración a lo largo del tiempo obtenemos resolución temporal, es el modo M.
/rango de movimiento
• En el modo M observamos los cambios a lo largo del tiempo que ocurren en una
zona determinada
•
• Para lograr una imagen que sea útil en clínica, los pulsos recepcionados por el
transductor deben sufrir algunas modificaciones, las que se realizan en el siguiente
orden:
• - Amplificación: es el aumento de todas las señales eléctricas producidas por los
ecos.
- Compensación de ganancias: es la amplificación de la intensidad de las señales, en
forma proporcional a la distancia que tienen del transductor, debido a que en su
trayecto los ecos provenientes de zonas más profundas pierden intensidad por
absorción. De esta manera la amplitud estará en relación a la ecogenicidad de la
estructura que lo generó y no a su profundidad.
- Compresión de rango dinámico: es el ajuste de la intensidad de todas las señales a
una escala logarítmica, pues el rango entre la señal de menor y de mayor
intensidad es muy amplio, lo que dificulta su representación visual.
• - Demodulación: eliminación de las señales muy pequeñas.

17. ECÓGRAFO
• Generador
• Transductor o
sonda
• Convertidor
• Memoria gráfica
• Monitor

18. Movimientos del
transductor
Anisotropía Alineación
Rotación
Inclinación

19. • Alineación: Deslizar el transductor longitudinalmente para seguir el
curso del blanco (por ejemplo un nervio o una aguja), es el primer
movimiento del transductor usado para localizar la aguja.
• Rotación:
• Es útil para alinear el haz de ultrasonido con la aguja (en el plano)
para que toda la longitud de la aguja (tanto del eje y la punta) se
pueda ver claramente.
• Inclinación:
• Puede mejorar la calidad de la imagen al alinear el haz de US
perpendicular al blanco (nervio o aguja). El ángulo de incidencia es
importante en la anisotropía.
•
• Anisotropía: Es la propiedad que tienen algunos tejidos de variar su
ecogenicidad dependiendo del ángulo de incidencia del haz
ultrasónico sobre ellos. Las imágenes óptimas de músculos,
tendones, ligamentos y nervios se obtienen cuando el haz de
ultrasonido incide perpendicularmente sobre dichas estructuras. Una
estructura nerviosa hiperecoica puede verse hipoecoica cuando el
ángulo de incidencia cambia de 90 a 45 grados
• La estructura anisotrópica por excelencia es el tendón (son más
anisotrópicos que los nervios: pequeños cambios en su ángulo
alteran la ecogenicidad más que a los nervios); la imagen de estos,
en ocasiones es indistinguible de los nervios
•
• Tienen anisotropía: nervios, tendones y músculos: principalmente
músculos

20. Parámetros ajustables
Profundidad

21. • Profundidad: Se debe establecer la profundidad del campo (DEPTH) a
dos tres centímetros por debajo de la estructura que queremos
visualizar. Debemos tener en cuenta que el tamaño de las imágenes
disminuye con el incremento de la profundidad. Si la profundidad es
excesiva, las imágenes aparecerán pequeñas y si es demasiado
superficial, puede que las estructuras de interés no se vean en su
totalidad o que tampoco se vean estructuras adyacentes a ellas que
interesa tener localizadas (pleura, vasos etc).
• Una mayor profundidad de imagen dará lugar a una visión más
"panorámica" de la región a bloquear, permitiendo la visualización de
estructuras adyacentes. Por el contrario, una profundidad menor
obtendrá una mejor resolución de la estructura nerviosa a bloquear a
expensas de perder la imagen de conjunto. Se aconseja comenzar
con una profundidad que intente armonizar estos dos aspectos (visión
panorámica-visión de detalle), para luego reducir la profundidad de
exploración y obtener una mejor resolución sobre la estructura nerviosa
•
Establecer la posición del FOCO. La colocación de este conlleva una
mayor resolución a nivel de la zona que queremos visualizar. Se debe
colocar ligeramente (0.5-1cm) por debajo de la estructura que
consideramos nuestro objetivo. Nos aporta una mayor calidad y resolución
de la imagen (mejora la resolución lateral). El haz de ultrasonidos se
"estrecha", convergiendo en la zona donde establecemos el foco.

22. Parámetros ajustables
Ganancia

23. Ecogenicidad de los tejidos
Tejido Deformabilidad Textura Anisotropía
Venas Sí, compresible Anecoico No
Arterias Pulsátil Anecoico No
Grasa
Sí, cambia de
forma
Hipoecoico con líneas
hiperecoicas
irregulares
No
Músculos
Cambia de
forma
Heterogéneo (Líneas
hiperecoicas dentro
de tejido hipoecoico)
No
Tendones
Hiperecoico-
Artefacto: hipoecoico
Sí
Hueso No
Líneas hiperecoicas
con sombra
hipoecoica
No
Nervio
proximal
Centro hipoecoico Sí
Nervio
distal
Fascicular Sí

25. Visualización de los
nervios
Los nervios pueden
tener 3
Formas:
• Redonda
• Ovalada
• Triangular
Nervio periférico
Raíces
cervicales

26. Visualización de los
nervios
,
Corte transversal

27. Visualización de los
nervios
,
Corte longitudinal

28. Doppler color

29. • Esta tecnología está basada en el efecto Doppler que se define como el
"cambio de la frecuencia de una emisión de sonido (o de luz) que tiene
lugar cuando la fuente emisora se aleja o se aproxima". Si la fuente se
aproxima, el sonido se hace más agudo o la luz más azul (la frecuencia
aumenta) y si se aleja, el sonido se hace más grave o la luz más roja, (la
frecuencia disminuye).
• Se basa en el cambio de frecuencia que experimenta un haz de
ultrasonidos, al reflejarse hacia la fuente que lo originó cuando
encuentra un objeto en movimiento (células sanguíneas) .La frecuencia
aumenta si el objeto (células sanguíneas) se mueve hacia la fuente que
origina el haz (sonda), y disminuye si el objeto se aleja de ella. El mayor
cambio de frecuencia ocurre cuando el haz de ultrasonidos sigue la
misma trayectoria (paralela) que el objeto que está siendo examinado.
• El Doppler Color expresa los datos de cambio de frecuencia en un
espectro de color (rojo-azul). La escala de colores tiene un carácter
direccional, de tal forma que la gama del rojo corresponde a los flujos
que se aproximan al transductor y la gama del azul a los que se alejan
del mismo.
• El principal inconveniente del Doppler Color es su extremada sensibilidad
al ángulo de incidencia del haz ultrasónico.
• Consideraciones
• Al aplicar el Doppler Color los nervios no tienen flujo pero, en ocasiones,
los vasos tampoco. Esto se debe a que el ángulo de incidencia del haz
sobre el vaso es perpendicular.
• La sangre tiene un bajo coeficiente de atenuación. Los GR son los
reflectores primarios de la sangre

30. Doppler Power
(PDI)

31. • Se diferencia del Doppler color en que expone en
color, no la frecuencia sino la amplitud de la señal
doppler Es menos ángulo dependiente y más
sensible al flujo lento, permitiendo la visualización
de vasos más pequeños.
No indica la dirección del flujo.
• Cuando se utiliza, el umbral de ganancia puede ser
ajustado a nivel al cual no hay señal en el hueso

32. Doppler pulsado
Arteria Vena

33. • Hay ocasiones, en las que nos interesa saber si el
vaso que estamos viendo se trata de una arteria o
de una vena y sea difícil diferenciarlo debido a la
profundidad a la que se encuentra o bien porque
no distinguimos latido. En estos caso, es útil el
Doppler audio- gráfico, que nos da la
representación gráfica y audible de la onda arterial
y de la onda venosa.

34. Artefactos de la imagen
Sombra acústica Aire

35. • Se definen como ecos que aparecen en la imagen pero que no
corresponden en la localización o en la intensidad a la estructura
explorada. Se clasifican en los siguientes grupos
• 1. Artefactos de resolución:
• a. Resolución axial
• b. Resolución lateral
• 2. Artefactos de atenuación:
• a. Refuerzo acústico posterior.
• b. Sombra acústica posterior.
• 3. Artefacto de propagación:
• a. Reverberación: Cola de cometa
• b. Refracción: Imagen en espejo
•
• Se produce cuando el haz de ultrasonidos se encuentra una superficie
altamente reflectante, tanto que prácticamente todo el haz de
ultrasonidos es reflejado hacia el transductor. En esta situación, se
produce una zona libre de ecos distal a dicha superficie; esta zona se
aprecia en la pantalla como un área negra distal a una superficie de
alta ecodensidad (muy brillante). A este fenómeno se le denomina
sombra acústica y es típicamente producido por superficies altamente
reflectantes, como el hueso, aire, objetos extraños, tales como clips o
prótesis y superficies calcificadas.

36. • En la práctica clínica puede ser interesante distinguir el origen de este artefacto, o
diferenciar cuándo es producido por aire o cuándo por superficies óseas. En el
primer caso, prácticamente el 99% de los ultrasonidos son reflejados; sin embargo,
a este efecto se le añade el de la reverberación producida por el aire, de forma
que la sombra acústica aparece con un aspecto "sucio". Por el contrario, en el
caso de superficies óseas sólo se refleja un 30% de los ultrasonidos, pero el resto
sufre una rápida atenuación; es por esto por lo que en este caso la sombra
acústica aparece como un área totalmente negra.
• No sólo el fenómeno de reflexión puede causar una sombra acústica. Si se
producen fenómenos de refracción en el borde de una superficie oblicua y los
haces refractados lo hacen a un ángulo tal que no penetren a través de dicha
superficie, se produce también una sombra acústica.
• El hueso no deja pasar nada del haz de ultrasonidos, no produciéndose ninguna
imagen detrás de él. La pleura sin embargo deja pasar una mínima cantidad del
haz originándose una sombra de aspecto “sucio” por debajo de ella
•
• Aire:
• El artefacto de aire (flechas) en la interfaz de la piel del transductor se debe a la
falta de gel conductor y pobre transducción al contacto con la piel.

37. Artefactos de la imagen
Refuerzo acústico

38. • Es una zona hiperecoica situada posterior a toda estructura
que permite el paso completo del haz de ultrasonido.
• Normalmente se observa luego de los vasos sanguíneos y de
las lesiones quísticas.
• Se produce cuando el ultrasonido atraviesa un medio sin
interfases en su interior (vasos) y pasa a un medio sólido
ecogénico. Se dispone de más sonido para ver las estructuras
de niveles profundos, y por tanto, los ecos que regresan al
transductor tienen una amplitud mayor
• Consideraciones:
• El refuerzo posterior puede dificultar o confundir la
identificación de estructuras que se encuentren por debajo
de los vasos, es el caso del refuerzo posterior que aparece por
debajo de la arteria axilar y que puede ser confundido con el
nervio radial o con el cordón lateral en el bloqueo a nivel
axilar o infraclavicular respectivamente.

39. Artefactos de la imagen
Reverberación- cola de cometa

40. • Los artefactos de reverberación comprenden un grupo de artefactos que
comparten un mismo principio, la reflexión múltiple. Cuando el haz de ultrasonidos
en el viaje por el interior de los tejidos se encuentra con una superficie que provoca
un gran cambio de impedancia acústica, la onda reflejada por esta superficie
contiene una elevada energía, tanta que dicha onda no sólo es captada por el
transductor sino que es de nuevo reflejada por éste al interior del tejido, sufriendo
así múltiples reflexiones entre el transductor y la superficie que la refleja en el
organismo. Este ciclo ocurre hasta que se agota la energía de la onda. Como el
ecógrafo representa las imágenes en función del tiempo transcurrido en el viaje de
los ultrasonidos a través de los tejidos la reflexión inicial estará situada en la imagen
a una profundidad correcta. Sin embargo, las reflexiones siguientes lo harán a
distancias que son múltiplos enteros de la reflexión inicial (reverberaciones).
• Se produce cuando el haz de ultrasonidos incide sobre una interfase estrecha y
muy ecogénica apareciendo distales a dicha superficie una serie de ecos lineales.
•
• El artefacto de cola de cometa es un tipo de reverberación en la cual la reflexión
múltiple se produce dentro de los tejidos por dos superficies altamente reflectantes
y muy próximas. El caso típico es el de una aguja introducida en el tejido, las
superficies de la aguja crean reverberaciones muy próximas que se prolongan
hacia la zona inferior de la imagen, originándose en la propia aguja.
•
• Artefacto de espejo
• El artefacto de espejo ocurre cuando el haz de ultrasonidos se encuentra con una
superficie altamente refractante, esto hace que una porción del ultrasonido desvíe
su dirección, mientras que otra parte sigue su curso en línea recta. La parte del haz
de ultrasonidos no refractada formará imágenes reales; sin embargo, la parte
refractada, al incidir con distinto ángulo, dará lugar a ecos que se transmiten al
transductor en un ángulo distinto, dando lugar así a una imagen virtual en distinta
localización de la real.

41. Aguja
Inserción en el plano- eje largo

42. Aguja
Inserción fuera del plano- eje corto

43. Aguja
Visualización