El sonido, se define como aquel fenómeno físico que implica la propagación de ondas elásticas a través de un fluido (u otro medio elástico) que esté generando el movimiento vibratorio de un cuerpo. A nivel biológico el sonido al ser una onda longitudinal, necesita de un medio para propagarse, que en este caso es el aire. Esta propagación genera variaciones de presión del aire que se transforman en ondas mecánicas en el oído humano, y que posteriormente se transforman a señales eléctricas para que sean procesadas por el cerebro.

1. Ultrasonidos y Tejidos Biológicos
Ms. Jairo E. Márquez D.
El sonido, se define como aquel fenómeno físico que implica la propagación de ondas
elásticas a través de un fluido (u otro medio elástico) que esté generando el movimiento
vibratorio de un cuerpo.
A nivel biológico el sonido al ser una onda longitudinal, necesita de un medio para
propagarse, que en este caso es el aire. Esta propagación genera variaciones de presión del
aire que se transforman en ondas mecánicas en el oído humano, y que posteriormente se
transforman a señales eléctricas para que sean procesadas por el cerebro.
Los sonidos son percibidos a través del aparato auditivo que recibe las ondas sonoras, que
son convertidas en movimientos de los osteocillos óticos1
y percibidas en el oído
interno que a su vez las transmite mediante el sistema nervioso al cerebro.
La propagación del sonido en otros fluidos presenta el mismo comportamiento que en aire,
con la diferencia que su velocidad varia. En los cuerpos sólidos la propagación del sonido
es de carácter transversal e involucra variaciones del estado tensional del medio, por lo que
su comportamiento físico cambia.
Representación esquemática del oído. (Azul: ondas sonoras. Rojo: tímpano. Amarillo: Cóclea. Verde: células
de receptores auditivos. Púrpura: espectro de frecuencia de respuesta del oído. Naranja: impulso del nervio.
Fuente http://es.wikipedia.org/wiki/Sonido
“La propagación del sonido involucra transporte de energía sin transporte de materia, en
forma de ondas mecánicas que se propagan a través de la materia sólida, líquida o gaseosa.
Como las vibraciones se producen en la misma dirección en la que se propaga el sonido, se
trata de una onda longitudinal.
El sonido es un fenómeno vibratorio transmitido en forma de ondas. Para que se genere
sonido es necesario que vibre alguna fuente. Las vibraciones pueden ser transmitidas a
través de diversos medios elásticos, entre los más comunes se encuentran el aire y el agua.
1
El oído conforma los órganos de equilibrio y audición. También se le denomina órgano
vestibulococlear dentro del estudio de la medicina.

2. La fonética acústica concentra su interés especialmente en los sonidos del habla: cómo se
generan, cómo se perciben, y cómo se pueden describir gráfica y/o cuantitativamente.”2
Velocidad del sonido3
 El sonido tiene una velocidad de 331,5 m/s cuando: la temperatura es de 0 °C, la
presión atmosférica es de 1 atm (nivel del mar) y se presenta una humedad relativa del
aire de 0 % (aire seco). Aunque depende muy poco de la presión del aire.
 La velocidad del sonido depende del tipo de material. Cuando el sonido se desplaza en
los sólidos tiene mayor velocidad que en los líquidos, y en los líquidos es más veloz
que en los gases. Esto se debe a que las partículas en los sólidos están más cercanas.
La velocidad del sonido en el aire se puede calcular en relación a la temperatura de la
siguiente manera:
Vs = Vo + βT
Donde:
Vo = 331.3m/s
β = 0.606m/so
C
T[o
C], es la temperatura en grados Celsius.
Si la temperatura ambiente es de 15 °C, la velocidad de propagación del sonido es 340 m/s
(1224Km/h). Este valor corresponde a 1 MACH.
Reverberación
La reverberación es la suma total de las reflexiones del sonido que llegan al lugar del
oyente en diferentes momentos del tiempo. Auditivamente se caracteriza por una
prolongación, a modo de "cola sonora", que se añade al sonido original. La duración y la
coloración tímbrica de esta cola dependen de: La distancia entre el oyente y la fuente
sonora; la naturaleza de las superficies que reflejan el sonido. En situaciones naturales
hablamos de sonido directo para referirnos al sonido que se transmite directamente desde la
fuente sonora hasta nosotros (o hasta el mecanismo de captación que tengamos). Por otra
parte, el sonido reflejado es el que percibimos después de que haya rebotado en las
superficies que delimitan el recinto acústico, o en los objetos que se encuentren en su
trayectoria.
La trayectoria del sonido reflejado siempre será más larga que la del sonido directo, de
manera que -temporalmente- escuchamos primero el sonido directo, y unos instantes más
tarde escucharemos las primeras reflexiones; a medida que transcurre el tiempo las
reflexiones que nos llegan son cada vez de menor intensidad, hasta que desparecen. Nuestra
2
Fuente. Sonido. http://es.wikipedia.org/wiki/Sonido [On line] [Consultado el 22 de mayo de 2012]
3
Ibid.

3. sensación, no obstante, no es la de escuchar sonidos separados, ya que el cerebro los integra
en un único precepto, siempre que las reflexiones lleguen con una separación menor de
unos 50 milisegundos. Esto es lo que se denomina efecto Haas o efecto de precedencia.
Ultrasonido
Como el sonido es 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).
Frecuencias inferiores a 16Hz son subsónicas y superiores a 16 000Hz son supersónicas.
Estas últimas son medicina habitualmente, de frecuencia superior a 0,5 medicina son,
habitualmente, de frecuencia superior a 0,5MHz. Suelen oscilar entre 0,5 y 3MHz. Para uso
terapéutico esta entre 1 y 10MHz usado en ecografías.
Obedecen a la ecuación de onda: V= λ f
El valor de λ es:
- Directamente proporcional a la penetración tisular de los ultrasonidos
- Inversamente proporcional a la resolución para analizar pequeñas estructuras.
“La máquina de ultrasonido crea imágenes que permiten examinar varios órganos en el
cuerpo. Esta máquina envía ondas sonoras de alta frecuencia que hacen eco en las
estructuras corporales y un computador recibe dichas ondas reflejadas y las utiliza para

4. crear una imagen. A diferencia de los Rayos X, en este examen no se presenta ninguna
exposición a la radiación ionizante. Al igual que cualquier onda, el ultrasonido sufre el
fenómeno de atenuación dentro de las diferentes estructuras del cuerpo, como regla general
a mayor frecuencia se logra menor penetración y a la inversa, a menor frecuencia podemos
lograr mayor penetración.
Las frecuencias típicas utilizadas para aplicaciones en abdomen pueden ir desde 2,0 MHz a
5,0 MHz mientras que para regiones como mama, músculo-esqueléticas, tiroides, etc., las
frecuencias pueden oscilar entre 8,0 MHz a 16,0 MHz.”4
¿Cómo se genera el ultrasonido?

Cualquier objeto que vibre es una fuente de sonido. Las ondas sonoras pueden ser
generadas mecanicamente (diapasón), en medicina se generan por medio de transductores
electroacústicos.
Efecto piezoeléctrico:
Son cambios eléctricos que se producen en la superficie externa del material piezoeléctrico
al aplicar presión a los cristales de cuarzo y a ciertos materiales policristalinos (titanato de
plomo circonato y titanato de bario). En el cuerpo humano se observan estos efectos
especialmente en tejidos óseos, fibras de colágeno y proteínas corporales. Este efecto es
reversible.

Efecto piezoeléctrico invertido:
Si los materiales arriba mencionados son expuestos a una corriente eléctrica alterna
experimentan cambios en la forma, de acuerdo con la frecuencia del campo eléctrico,
convirtiéndose así en una fuente de sonido.
La frecuencia se expresa en Mhz. Esta puede ser de 1 ó 3Mhz, en dependencia de la
profundidad del tejido a tratar si tenemos en cuenta que:
4
Fuente. Ultrasonido. http://es.wikipedia.org/wiki/Ultrasonido [On line] [Consultado el 22 de mayo de 2012]

5. - Frecuencias de 1Mhz penetran entre 3 - 4 cm de profundidad, ya que la absorción
es poca, por lo que se utilizan para patologías profundas.
- Frecuencias de 3Mhz penetran ± 1 cm, ya que la absorción es muy alta, por lo que
se utilizarán en patologías superficiales.
• La piezoelectricidad es la capacidad de determinados materiales (por ejemplo: cuarzo y
cerámica) de convertir la energía eléctrica en energía mecánica y a la inversa.
Las ondas de ultrasonido generadas por la activación de los cristales piezoeléctricos se
realizan a modo de pulsos.
Atenuación: Absorción y dispersión
Atenuación 0.5dB/MHz*cm*2d(cm)*f(MHz)
El rango de frecuencia del ultrasonido va de 2 a 13MHz, por lo que permite diferenciar los
tejidos. Esto depende de la capacidad de resolución del sistema (Resolución axial/lateral, R
espacial, R de contraste y R temporal), de la formación del haz emisor y receptor, del poder
de procesamiento (habilidad para capturar, preservar y visualizar la información)
Resolución axial/lateral: capacidad para distinguir dos puntos que están a los largo del eje
del haz de US, la λ afecta la R Axial.
Resolución lateral: capacidad para distinguir dos puntos que están perpendiculares al eje
del haz de US, la amplitud del haz afecta la R Lateral.
Resolución espacial o de detalle: Es la combinación de la resolución axial y lateral.
Tipos de resolución

6. - De contraste: capacidad para distinguir dos objetos adyacentes que tienen diferentes
intensidades.
- Temporal: capacidad para distinguir eventos rápidos como una secuencia
Algunos de los parámetros que se utilizan a menudo en US son: frecuencia, velocidad de
propagación, interacción del US con los tejidos, ángulo de incidencia - atenuación, y
frecuencia de repetición de pulsos.
Velocidad de propagación
Es la velocidad en la que el sonido viaja a través de un medio se considera típicamente de
1540 m/s para los tejidos blandos.
La velocidad de propagación del sonido varía dependiendo del tipo de tejido. Por ejemplo,
en la grasa, las ondas sonoras se mueven más lentamente; mientras que en el aire, la
velocidad de propagación es tan lenta, que las estructuras que lo contienen no pueden ser
evaluadas por ultrasonido. Por otro lado, la velocidad es inversamente proporcional a la
compresibilidad;
Las moléculas en los tejidos más compresibles están muy separadas, por lo que transmiten
el sonido más lentamente.
Tipos de ecografía:
 Ecografía Doppler
 Ecografía Vascular
 Ecocardiograma
 Ecografía Abdominal
 Ecografía Obstretica
 Ecografía del Seno
Interacción del ultrasonido con los tejidos
- Reflexión: ocurre en una superficie o interface entre 2 tejidos adyacentes, es
causada por la diferencia de impedancia acústica (Z) entre 2 tejidos. Z=
ρ*Velocidad. Z>, >reflexión. Si no hay Z no hay reflexión. la imagen ultrasónica es
formada de los ecos reflejados.
- Scattering: Consiste en la redirección de la onda en varias direcciones (dispersión)
causado por la interacción con pequeños reflectores o interfaces rugosas. Solo una
Porción de la onda retorna al transductor.
- Transmisión: Son las ondas que viajan dentro del cuerpo, que a la postre son
reflejadas por estructuras más profundas.
- Atenuación: a medida que la onda se profundiza, se hace más débil. La amplitud de
la onda decrece a medida que se profundiza.

7. Cuando pasan ondas ultrasónicas a través del cuerpo, se producen varios efectos tanto
físicos como químicos que pueden tener consecuencias fisiológicas, la magnitud de estas
consecuencias depende de la frecuencia y amplitud de la onda.
A niveles de intensidad muy bajos usados para el diagnóstico (0.01 W/cm² potencia
promedio y 20 W/cm² potencia pico), estas consecuencias no son observables. Cuando
aumentamos la potencia, el ultrasonido se convierte en una herramienta útil en la terapia: se
usa para calentamientos profundos con una potencia del orden de 1 W/cm² y como un
agente destructor de la piel cuando la intensidad es del orden de 10³ W/cm².
Los ultrasonidos pueden modificar de alguna manera la materia, mediante dos mecanismos:
1. Mecanismo térmico: Por el calor que produce la absorción de la energía del
ultrasonido. Este efecto es totalmente despreciable, cuando se utilizan potencias
bajas como las aplicadas en ultrasonografía diagnóstica, pues el calor se disipa
rápidamente por convección, conducción y radiación, sin que se aprecie un aumento
significativo de la temperatura.
2. Mecanismo de "cavitación": Se caracteriza por el aumento de la presión y la
temperatura de las burbujas o cavidades con gas y líquido, debido a resonancia, con
alteración de la tensión superficial. Según sea dicha resonancia, se habla
de cavitación transitoria o de cavitación estable.
El aumento en la temperatura es muy importante en terapia. Cuando se produce en los
músculos profundos causando apenas un leve incremento a nivel superficial, esta técnica es
conocida como diatermia y también se puede lograr usando microondas. Se usa
principalmente en enfermedades óseas para remover depósitos de calcio o ayudar en
dolores reumáticos, o bien en la rigidez articular.
Efectos Térmicos
El aumento de la temperatura del tejido producida por la absorción del ultrasonido varía de
acuerdo al tejido al cual el ultrasonido es aplicado tanto como de la frecuencia, intensidad,
y duración del ultrasonido. La tasa promedio de calentamiento es proporcional al
coeficiente de absorción del tejido en el que se aplica una frecuencia de ultrasonido. El
coeficiente de absorción aumenta cuando aumenta la cantidad de colágeno del tejido en
proporción a la frecuencia del ultrasonido. De este modo altas temperaturas son logradas en
tejidos con alto contenido de colágeno y con la aplicación de ultrasonido de alta frecuencia.
Cuando el coeficiente de absorción es alto, el aumento de la temperatura es distribuido en
un pequeño volumen en tejidos más superficiales que cuando el coeficiente de absorción es
bajo, cuando se cambia el coeficiente de absorción se altera la distribución del calor pero no
cambia la cantidad total de calor que esta siendo entregada. Con un ultrasonido de 3 MHz,
aunque la máxima temperatura que se logra es más alta, la profundidad de penetración es
más baja.
Durante la aplicación del ultrasonido el cambio en la temperatura del tejido es también
afectado por otros factores como la absorción. Esto incluye el enfriamiento debido a la

8. circulación sanguínea a través del tejido; calentamiento por las ondas de ultrasonido
reflejado, particularmente en regiones de la interface tejido blando - hueso; y el
calentamiento por conducción de un área tibia o calentada a otra.
Como promedio la temperatura del tejido blando a demostrado un aumento de 0,2°C por
minuto, con ultrasonido entregado a 1 W/cm2 a 1 MHz. El número de las variables
desconocidas incluyendo la tensión de cada tejido, la cantidad de circulación, y la distancia
de reflexión de las interfases tejido blando - hueso, hacen difícil predecir de manera exacta
el aumento de temperatura que se producirá clínicamente cuando el ultrasonido es aplicado
al paciente.
Efectos No Térmicos
El ultrasonido tiene una variedad de efectos sobre los procesos biológicos que se piensan
no esta relacionados con el aumento de la temperatura de los tejidos. Estos efectos son el
resultado de eventos mecánicos producidos por el ultrasonido, incluyendo la cavitación, el
microdesgarro y el desgarro acústico. Cuando el ultrasonido es entregado en un modo
pulsátil el calor generado durante el tiempo encendido se dispersa durante el tiempo de
apagado resultando en una cantidad no significativa de aumento de la temperatura. Así el
ultrasonido con un ciclo de trabajo en un 20% ha sido usado generalmente para aplicar y
estudiar los efectos no térmicos del ultrasonido.
El ultrasonido pulsátil ha demostrado incrementos en el calcio intracelular, aumenta la
permeabilidad en la piel y en la membrana celular, aumento en la degranulación de los
mastocitos, aumentos en el factor quimiotácticos y en la liberación de histaminas, aumentos
en la respuesta de macrófagos y aumentos en la tasa de síntesis de proteínas por los
fibroblastos. Estos efectos han sido demostrados usando ultrasonidos en intensidades y
ciclos de trabajo que no producen aumentos medibles en la temperatura y son por lo tanto
considerados como efectos no térmicos.

9. Estos efectos han sido atribuidos a la cavitación, microdesgarro y desgarro acústico. Debido
a que estos procesos o celulares son componentes esenciales de la reparación tisular, los
cambios en estos procesos producidos por el ultrasonido se piensan que son subyacentes a
la reparación que llega a ser observada en respuesta a la aplicación de ultrasonidos a una
variedad de patologías. Por ejemplo, el aumento del calcio intracelular puede alterar la
actividad enzimática de las células y estimular su síntesis y secreción de proteínas debido a
que los iones de calcio actúan como señales químicas (segundo mensajero) para la célula.
Los grandes cambios en los niveles de cambio intracelular se han reportado que ocurren en
respuesta a un ultrasonido pulsátil al 20% en intensidades de 0,5 a 0,75 W/cm2.
El hecho que el ultrasonido pueda afectar la respuesta de los macrófagos explica en parte
por que el ultrasonido es particularmente efectivo durante la fase inflamatoria de la
reparación, cuando el macrófago es el tipo de célula dominante. Es interesante notar que el
ultrasonido pulsátil ha demostrado tener significativamente grandes efectos sobre la
permeabilidad de la membrana que el ultrasonido continuo entregado en la misma
intensidad.
Ultrasonografía diagnóstica
Cuando se utiliza la emisión de ultrasonidos para fines diagnósticos, la potencia es muy
baja (0.02Watts/cm2
) y no producen ninguno de los efectos descriptos sobre los tejidos que
atraviesa el haz.

10. En este campo, se aprovecha el fenómeno de reflexión para obtener información anatómica
y funcional de órganos y sistemas.
La información anatómica puede presentarse en diversos modos, pero los mas usados en
la práctica médica son el modo M (modo de movimiento) y modo B (actualmente se
denomina con esta nomenclatura al modo bidimensional, anteriormente correspondía a una
modalidad especial e presentación denominada modo brillo).
Otra modalidad de procesamiento de la señal ultrasónica es el estudio de la variación de
frecuencia entre onda emitida y reflejada (efecto Doppler) que permite evaluar elementos
tisulares en movimiento, determinar el sentido y velocidad del mismo. La información
pertinente a este tipo de estudio puede hacerse utilizando emisión ultrasónica continua o
pulsada y presentarse como:
1. Espectrograma de frecuencias
2. Modo color.
El espectrograma de frecuencia puede resultar tanto de los datos obtenidos por emisión
pulsada como continua; en cambio, el Doppler color requiere de emisión pulsada.
En lo referente al tipo de imagen que pueden observarse en modo bidimensional según las
relaciones entre diversos tipos de medios tisulares, existen algunos patrones básicos:
1. Cuando el medio es hueso o tejido calcificado: existe hiperecogenicidad en la
interface anterior y ausencia de señales (sombra) por detrás. Esto se debe al alto
grado de reflexión de la interface de este tipo y el alto coeficiente de absoción.
2. Las zonas delimitadas con contenido líquido presenta en su interface anterior
señales de ecogenicidad normal y en la interface posterior existe reforzamiento
ecogénico. Esto es debido a la escasa atenuación que producen las masas líquidas.
3. Las cavidades con contenido aéreo no producen señales ecogénicas en su interface
anterior y dejan sombra acústica posterior (ausencia de señales). Esto es debido,
fundamentalmente al alto grado de dispersión del haz producido por el gas.
Efecto Doppler5
El efecto Doppler se define como el aparente cambio de frecuencia de una onda producido
por el movimiento relativo de la fuente respecto a su observador. Para el caso particular de
la imagenología se emplea este fenómeno físico en los ecógrafos, que emplea ultrasonidos,
el cual toma ventaja de las ondas sonoras de alta frecuencia para generar secuencias de
imágenes de órganos y formaciones dentro del cuerpo tales como: corazón, los riñones,
el hígado, entre otros. Este aparato es fundamental para monitorear el desarrollo
del feto durante el embarazo.
5
Fuente. Efecto Doppler. http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Doppler [On line] [Consultado el 22 de mayo
de 2012]

11. En el caso del espectro visible de la radiación electromagnética, si el objeto se aleja, su luz
se desplaza a longitudes de onda más largas, desplazándose hacia el rojo. Si el objeto se
acerca, su luz presenta una longitud de onda más corta, desplazándose hacia el azul. Esta
desviación hacia el rojo o el azul es muy leve incluso para velocidades elevadas, como las
velocidades relativas entre estrellas o entre galaxias, y el ojo humano no puede captarlo,
solamente medirlo indirectamente utilizando instrumentos de precisión como
espectrómetros. Si el objeto emisor se moviera a fracciones significativas de la velocidad de
la luz, sí sería apreciable de forma directa la variación de longitud de onda.
Un micrófono inmóvil registra las sirenas de los policías en movimiento en diversos tonos
dependiendo de su dirección relativa.
Sin embargo hay ejemplos cotidianos de efecto Doppler en los que la velocidad a la que se
mueve el objeto que emite las ondas es comparable a la velocidad de propagación de esas

12. ondas. La velocidad de una ambulancia (50 km/h) puede parecer insignificante respecto a
la velocidad del sonido al nivel 8, sin embargo se trata de aproximadamente un 4% de la
velocidad del sonido, fracción suficientemente grande como para provocar que se aprecie
claramente el cambio del sonido de la sirena desde un tono más agudo a uno más grave,
justo en el momento en que el vehículo pasa al lado del observador.
Este mismo efecto se puede generalizar en los procesos clínicos, cuyos resultados en
diversas terapias han sido prometedores.