FISICA DEL ULTRASONIDO ANESTESIOLOGIA.pptx

FÍSICA DEL
ULTRASONIDO
M R 1 - A N E S T E S I O L O G Í A
Z A PATA R A V I N E S J U L I O C É S A R

CONTENIDO
• BASES FÍSICAS DEL ULTRASONIDO
• IMÁGENES ECOGRÁFICAS
• MODOS DE VISUALIZACION
• INSTRUMENTACIÓN DEL ECÓGRAFO
BORREGO R, GONZALES R. FUNDAMENTOS BASICOS DE ECOGRAFIA.
SOCIEDAD ESPAÑOLA DE CUIDADOS INTENSIVOS: MADRID; 2017. PAG:2-16 /
HOFFER M, REIHS T. CURSO BASICO DE ECOGRAFÍA. 4ED. PANAMERICANA:
MADRID; 2016.PAG: 6-15

OBJETIVO
• Describir los fundamentos de la física del ultrasonido.
• Nombrar las imágenes ecográficas.
• Identificar los modos de visualización.
• Describir la instrumentación del ecógrafo.
BORREGO R, GONZALES R. FUNDAMENTOS BASICOS DE
ECOGRAFIA. SOCIEDAD ESPAÑOLA DE CUIDADOS
INTENSIVOS: MADRID; 2017. PAG:2-16 / HOFFER M, REIHS
T. CURSO BASICO DE ECOGRAFÍA. 4ED. PANAMERICANA:

INTRODUCCIÓN
• El sonido es una onda mecánica que, al ser originada por una fuente
emisora, se propaga a través de la materia, en forma de ondas.
• Un eco es un fenómeno acústico que se produce cuando un sonido
choca contra una superficie capaz de reflejarlo, es decir, una superficie
reflectante.

INTRODUCCIÓN - ULTRASONIDO
• Ondas mecánicas, longitudinales originadas por vibración de un
cuerpo elástico (cristal) y propagadas por un material (tejidos
corporales) con una frecuencia que supera el sonido audible por el
humano. (20.000 ciclos/seg o 20KHz)

INTRODUCCIÓN - ECOGRAFÍA
• Aplicación de los ultrasonidos (energía mecánica) que producen
imágenes de ondas reflejadas (eco) al cambiar de un medio de
transmisión a otro (tejidos)
• Onda continua: doppler
• Onda pulsátil: modo a, b, m y tiempo real

BASES FÍSICAS DEL ULTRASONIDO
• VARIABLES ACUSTICAS

• AMPLITUD DE ONDA:
– Hace referencia a la intensidad del sonido; altura máxima que alcanza una onda o variación
máxima de una onda en compresión o rarefacción.

• LONGITUD DE ONDA:
– La longitud de la onda es la distancia entre 2 fases consecutivas del ciclo de una onda, es
decir, la distancia de un ciclo.
– Representada por λ y se mide en unidades de longitud (mm).
– C: velocidad de propagación
– f: frecuencia
– Λ: longitud de onda
– C= Λ *f
– Λ =C/f

• FRECUENCIA
– Ciclos por segundo (tiempo), en hertzios (Hz). 1Hz = 1.000ciclos/seg, 1000Hz = 1KHz ,
1.000.000Hz = 1MHz
• En ecografía se emplean frecuencias entre 2 y 20 MHz
• Baja frecuencia: <resolución y >profundidad
• Alta frecuencia: >resolución y <profundidad

• PERIODO
– Tiempo en que se realiza una longitud de (tiempo).

• VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN
• Relación entre el espacio recorrido por
la onda por unidad de tiempo,
depende del medio en el que se
propaga la onda
• C = λ*f
Tejido Velocidad
(m/s)
Densidad
(g/cm2)
Grasa 1470 0,97
Músculo 1568 1,04
Hígado 1540 1,055
Cerebro 1530 1,02
Huesos 3600 1,7
Agua (20°C) 1492 0,9982
Aire 331 0,0013

• INTENSIDAD
– Flujo de energía a través de unidad de área.
– Es proporcional a la amplitud, también al
desplazamiento y velocidad de partículas en el
medio.
– Varia en función del transductor utilizado, la
longitud del pulso y el modo de aplicación.
– Medida en Decibel.
• AMPLITUD
– Tamaño de la onda en el espacio.
– Mas o menos intensidad de blanco (ecogénico)

FUNDAMENTOS FISICOS DE LA
ECOGRAFIA
• REFLEXIÓN
– IMPEDANCIA ACUSTICA:
– Se define como el producto de la velocidad de la
onda por la densidad del tejido y representa la
“Resistencia” al paso del sonido
– Cuando un haz pasa por una superficie reflectante,
una parte del sonido se refleja hacia la fuente
emisora y otra parte continúa en el medio hasta la
siguiente interfase.
– > Impedancia acústica = > Reflexión, por ejemplo,
tejido blando y gas, la cantidad e intensidad del
sonido reflejado es muy alto.

Material Velocidad
(m/s)
Impedancia
acústica
(g/cm2s)
Agua 1480 1,48 x 105
Sangre 1570 1,61 x 105
Hueso 3500 7,8 x 105
Grasa 1450 1,38 x 105
Hígado 1550 1,48 x 105
Musculo 1580 1,48 x 105
Polythene 2000 1,48 x 105
Aire 330 0,0004 x 105
Soft Tissue 1540 1,63 x 105

• ABSORCIÓN
– La absorción es la porción de energía del
haz consumido cuando atraviesa un
medio.
– calor, provocado por el roce de las
partículas. Esta energía se transforma en
otro tipo de energía, normalmente
– Existen tres factores que influyen en la
absorción de un haz de ultrasonidos: la
frecuencia, la viscosidad del medio y la
capacidad de relajación de sus
moléculas.

• Las frecuencias altas provocan una
absorción más alta resultando en
una peor penetración del haz.
• Las frecuencias bajas absorben
menos, y por tanto penetran mejor.
• Ésta es una de las razones de por
qué se utilizan transductores de
menos frecuencias para hacer
estudios abdominales; y los estudios
de partes blandas, músculo
esqueléticos, mama, etc., se hacen
con frecuencias desde 7 a 12 MHz.

• REFLEXIÓN

• REFRACCIÓN
– Cuando un haz de ultrasonidos se pasa de un medio a
otro con diferente impedancia  refracción de onda,
el haz se desvía.

INSTRUMENTACIÓN – FORMACIÓN
IMAGEN

INTRUMENTACIÓN -
TRANSDUCTORES
• EFECTO PIZOELECTRICO
– Algunos cristales (Cuarzo, Turmalina, Topacio)
– Directo: aparición de una diferencia de potencial eléctrico (voltaje) en las caras del cristal
cuando éste se somete a deformación mecánica.
– Inverso: cuando se aplica un campo eléctrico a ciertas caras de una formación cristalina, esta
experimenta distorsiones mecánicas

INTRUMENTACIÓN -
TRANSDUCTORES
• Transductores: aparato que produce ondas de
sonido que rebotan en los tejidos del cuerpo y
forman ecos
– Transductores mecánicos: el haz procedente de un
cristal único se mueve por rotación propia, o bien
emite el haz hacia un espejo móvil.
– Transductores electrónicos: constan de un gran
número de pequeños elementos transductores que
son pulsados electrónicamente en disposición lineal
o anular.

INTRUMENTACIÓN -
TRANSDUCTORES

INSTRUMENTACIÓN -
TRANSDUCTORES

INTRUMENTACIÓN - IMAGEN
• Ganancia:
– Consiste en la amplificación de los ecos recibidos y así obtener una
adecuada información en escala de grises, con buena definición de los
bordes del espectro doppler de las ondas de velocidad de flujo (OVF)

• Foco:
– El foco permite realzar la parte que nos interesa de la imagen, cambiando sólo el haz transmitido.
– Los focos son de gran utilidad cuando se quiere aumentar la resolución de estructuras anatómicas localizadas en una
zona específica.
– Hay varias posibilidades: aumentar más de una zona, toda la imagen, o determinadas zonas de la imagen.
– La localización óptima para el foco es el centro de una estructura anatómica de interés.

• Profundidad:
– Relacionada con resolución temporal – Frecuencia de cuadros por segundo
– A mayor profundidad menor resolución temporal, la cual puede corregirse reduciendo el
ancho del haz

• ANISOTROPÍA
– Propiedad de algunos tejidos de variar su ecogenicidad dependiendo del ángulo de incidencia
sobre ellos.
– Por excelencia es el tendón

INTRUMENTACIÓN – MODO A
• Consiste en representar los impulsos provocados por los ecos en forma de picos.
• El modo A se utilizó inicialmente en eco-encefaloscopia para la medición de la línea
media del cerebro en caso de traumatismo
• Después se conservó el modo A como sistema de medición complementando al modo B
ya que se podía medir con facilidad el tiempo entre los picos.
• Cada pico representa la interfase entre dos tejidos diferentes

INTRUMENTACIÓN – MODO B
• El modo bidimensional estático fue el primer método operacional para la obtención de
imágenes anatómicas en ecografía.
• El eco captado se registra en la pantalla como un punto.
• Tamaño y luminosidad dependen de la intensidad del eco.
• El plano de corte representa el campo recorrido por los Ultrasonidos

INTRUMENTACIÓN – MODO M
• El modo M se desarrolló para el estudio de las
estructuras cardíacas.
• Es una forma de modo bidimensional. Representa un
modo de traducir las interfaces reflectantes que están
en movimiento, mediante un punto de distinta
intensidad que sube o baja dependiendo de la
distancia interfase - sonda

ARTEFACTOS

SOMBRA ACUSTICA
• Cuando la energía del sonido
transmitido se reduce por reflexión y/o
absorción en los tejidos.
• U.S. choca con interfase muy ecogénica
y no la atraviesa. No detecta imagen
detrás de esta interfase. Característico
de superficies óseas

REFUERZO ACUSTICO POSTERIOR
• El ultrasonido atraviesa un medio sin interfase en su interior y pasa a un medio sólido
ecogénico.
• Las estructuras que contienen líquido atenúan el sonido menos que las sólidas, por lo
tanto la intensidad del pulso es mayor después de atravesar el líquido.

COLA DE COMETA
• Ocurre cuando el haz de ultrasonidos choca
contra una interfase estrecha y muy
ecogénica apareciendo detrás de esta
interfase una serie de ecos lineales.
• Es muy característico de los adenomiomas
de pared vesical, cuerpos extraños muy
ecogénicos y también pequeñas burbujas de
aire en el seno de un medio sólido

IMAGEN EN ESPEJO
• Interfase muy ecogénica delante de otra imagen curva tan ecogénica como ella
produciéndose una sombra acústica posterior

CONCLUSIONES
• LA ECOGRAFÍA ES UN MÉTODO DE AYUDA DIAGNÓSTICA, BASADO EN LA
OBTENCIÓN Y PROCESAMIENTO DE ECOS REFLEJADOS DE LA INTERACCIÓN DEL
SONIDO CON LA MATERIA Y TEJIDOS CORPORALES.
• LA OBTENCIÓN DE LA IMAGEN ECOGRAFICA, ES RECOLECTADA POR TRADUCTORES,
CON DIFERENTES FRECUENCIAS (ALTAS O BAJAS), EN DIFERENTES MODOS (A,B,M);
DICHAS IMÁGENES DEBEN DIFERENCIARSE DE LOS POSIBLES ARTEFACTOS PREVISTOS
EN DETERMINADAS IMÁGENES ECOGRAFICAS.

MUCHAS
GRACIAS

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