Breve presentación introductoria a la Física del Ultrasonido y la Ecografía.

1. FISICA DEL
ULTRASONIDO.
HERNANDEZ CONTRERAS MARGOT
&
MORALES BENÍTEZ FERNANDO SAMAEL.

2. Ecografía
Técnica de diagnóstico de imagen que permite ver órganos y estructuras blandas del cuerpo, por
medio de ondas sonoras que son emitidas a través de un transductor el cual capta el eco de
diferentes amplitudes que generan al rebotar en los diversos órganos y estas señales procesadas
por un computador dan como resultado imágenes de los tejidos examinados.
Estas ondas permiten diferenciar claramente la forma y tamaño de cada estructura, así como su
contenido que puede ser gaseoso, liquido, solido o mixto

3. Efecto Piezoeléctrico
Es la ropiedad de algunos cristales que, al
recibir corriente eléctrica, se contraen y
dilatan generando vibraciones, es decir
energía acústica. Y a la inversa- (efecto
piezoeléctrico inverso).
En ello se basa el funcionamiento de una
sonda o transductor ecográfico: recibe
impulsos eléctricos y los convierte en
pulsos acústicos. Después recibe los
pulsos acústicos (ecos) y los convierte otra
vez en impulsos eléctricos.
Los cristales que adquieren carga eléctrica
cuando se comprimen, retuercen o distorsionan,
se dicen que son piezoeléctricos.
El cuarzo es un ejemplo de un cristal
piezoeléctrico natural, muestra esta propiedad y
es extremadamente estable.

4. Efecto Piezoeléctrico
Los cristales de cuarzo están hechos de átomos de silicio y oxígeno en un patrón repetitivo. En el
cuarzo, los átomos de silicio tienen una carga positiva y los átomos de oxígeno tienen una carga
negativa. Normalmente, cuando el cristal no está bajo ningún tipo de estrés externo, las cargas
se dispersan uniformemente en las moléculas a través del cristal. Pero cuando el cuarzo se estira
o exprime, el orden de los átomos cambia ligeramente, causa que las cargas negativas se
acumulen en un lado y las cargas positivas se acumulen en el lado opuesto

5. Historia
•1880, los hermanos Pierre y Jacques Curie descubren el fenómeno de la piezoelectricidad.
•1883, Galton fabricó un silbato con frecuencia de 23.000 Hz, usado para controlar perros.
•1912, L. F. Richardson sugirió la utilización de ecos ultrasónicos para detectar objetos
sumergidos.
•1947, Paul Langevin y Chilowsky produjeron el primer generador piezoeléctrico de Ultrasonido.
•1939 y 1935, aparece el sonar.
•1951, nace el Ultrasonido Compuesto, con imágenes unidimensionales.

6. Historia
•1957, aparece el Scanner de contacto bidimensional.
•1960, crean el primer Scanner automático.
•1968, primer aparato en reproducir imágenes en tiempo real.
•1982, Aloka desarrolló del Doppler a color en imagen bidimensional.
•1994, proceso en color para imágenes diagnósticas ecográficas.
•En la actualidad, se obtienen imágenes en 3D y 4D.

7. DEFINICIONES BÁSICAS.

8. Frecuencia del sonido
Se mide en ciclos/seg.
La unidad de frecuencia (ciclos/seg) se
denomina Hertzio (Hz), 1ciclo = 1 Hz.
1 KiloHertzio: 1.000 ciclos/seg = 1.000 Hz =
1KHz y
1 MegaHertzio: 1.000.000 ciclos/seg =
1.000.000 Hz = 1MHz.
A mayor frecuencia mayor calidad de
imagen, pero menor penetración en el
cuerpo.

9. Sonido & Ecos
•Sonido.
• vibración mecánica que se transmite a través de la materia en forma de ondas y da lugar a
variaciones en la presión, densidad, posición, temperatura y velocidad de las partículas que lo
componen.
•Ecos.
• Son sonidos, ondas sonoras, que se reflejan, rebotan, tras chocar con una superficie o barrera
capaz de reflejarlos.

10. Clasificación de las ondas sónicas
1. Infrasonidos. Ondas por debajo de 16 vibraciones por segundo o 16Hz.
2. Sonidos. Ondas entre 16 y 16.000 Hz, conforman todo el espectro de sonidos que el hombre
es capaz de escuchar.
3. Ultrasonidos. Se define como aquel sonido que tiene una frecuencia mayor de la que puede
ser oída por los seres humanos. Nuestro oído detecta un rango de frecuencias comprendido
entre los 16.000 - 20.000 Hz.

11. Reflexión
Cuando un haz de ultrasonidos llega a una interface reflejante experimenta un fenómeno de
reflexión: una parte del haz se refleja en forma de ecos y la otra continúa hacia la siguiente
interface.
Cuanto mayor sea la diferencia de impedancia acústica entre los dos medios que separa la
interface, mayor será el eco.
El principal parámetro de este fenómeno es la amplitud de la onda acústica reflejada y su
relación con la amplitud de la onda incidente.
Los aparatos solo detectan aquellas reflexiones que regresan al transductor.

12. Refracción
Cuando el sonido pasa de un tejido con una determinada velocidad de propagación acústica a
otro tejido con una velocidad menor o mayor puede ocurrir un cambio en la dirección de la onda
acústica. Este cambio en la dirección de propagación se denomina refracción.
El grado de refracción está en relación con el ángulo de incidencia y gradiente de velocidades.

13. Absorción
Consiste en la pérdida de energía que se produce cuando el haz de ultrasonidos atraviesan un
medio, haciendo que las partículas que lo componen comiencen a vibrar; debido al roce entre
dichas partículas una parte de la energía se convierte en calor.
Cuanto mayor absorción, menor penetración de los ultrasonidos.

15. Atenuación
Pérdida de energía que experimenta un haz de ultrasonido al atravesar un medio como
consecuencia de su absorción, reflexión, refracción y/o difusión.
•La atenuación depende de la frecuencia y de la naturaleza del medio atravesado.
•La atenuación es proporcional a la frecuencia, lo cual condiciona una menor penetración cuando
se utilizan frecuencias altas.

16. Intensidad
Cantidad de energía recibida por unidad de superficie.
•Watio (W) Unidad de energía.
•Cm2 Unidad de superficie.
• W/cm2
•Al aumentar la intensidad de una onda sonora aumentan los desplazamientos de las partículas
del medio que atraviesa, aumentando por lo tanto el número y tamaño de los ecos que
devuelven.

18. Potencia
Cantidad total de energía producida por unidad de tiempo (seg),

19. Resolución
Capacidad que tiene un equipo de ecografía para que dos puntos o interfaces muy próximas
entre sí se representen como ecos diferentes.
Tipos de resolución:
•Resolución axial. Capaz de diferenciar dos puntos o interfaces en la dirección del haz de
ultrasonidos.
•Resolución lateral. Capaz de diferenciar dos puntos o interfaces muy próximas situadas en un
eje perpendicular a la dirección del haz ultrasónico. Menor longitud de onda, mayor resolución
axial.
•Resolución dinámica. Capacidad de un ecógrafo para la producción del movimiento de algunas
estructuras y del movimiento de barrido del transductor. En relación con el número de imágenes
por segundo.

20. Ecógrafo
1. Generador.
2. Transductor.
3. Convertidor analógico-digital.
4. Memoria gráfica.
5. Monitor.
6. Registro gráfico.

21. Ecógrafo
1. Generador. Genera pulsos de corriente eléctrica que envía al transductor.
2. Transductor. Sus cristales son estimulados por los pulsos eléctricos, produciendo
ultrasonidos. Los ultrasonidos reflejados, ecos, estimulan nuevamente los cristales y se
convierten en señal eléctrica.
Aparato que transforma energía eléctrica en energía acústica.

22. Ecógrafo
3. Convertidor analógico-digital. Digitaliza la señal que recibe del transductor y la convierte en
información binaria
4. Memoria gráfica. Ordena la información recibida y la presenta en escala de grises.
5. Monitor. Muestra las imágenes en tiempo real.
6. Registro gráfico. Las imágenes se pueden imprimir, guardar o grabar.

24. ¿Cómo se forma el haz de ultrasonidos?
Los pulsos de corriente que llegan del generador al transductor hacen que éste emita pulsos de
ultrasonido, de tal forma que el transductor no está emitiendo ultrasonidos de forma continua
sino grupos de pulsos.
Lo que hace es alternar dos fases: emisión de ultrasonidos-recepción de ecos-emisión de
ultrasonidos-recepción de ecos.
La frecuencia con la que se generan los impulsos eléctricos cada segundo se llama frecuencia de
repetición de pulsos (FRP) y es igual a la frecuencia de repetición de pulsos de ultrasonidos:
número de veces que los cristales del transductor son estimulados por segundo.
La FRP, por lo tanto, determina el intervalo de tiempo entre las dos fases: emisión y recepción de
los ultrasonidos.

25. Usos
Los exámenes por ultrasonido pueden ayudar a diagnosticar diversas enfermedades y a evaluar
el daño en los órganos luego de una enfermedad.
Ayuda a los médicos a diagnosticar síntomas tales como:
•dolores
•hinchazón
•infección

26. Usos:
Nos permite examinar muchos órganos
internos del cuerpo:
• corazón y vasos sanguíneos.
• hígado
• vesicular biliar
• bazo
• páncreas
• riñones
• vejiga
útero, ovarios y niño no nato (feto) en
pacientes embarazadas
• ojos
• glándula tiroides y glándula
paratiroides
• escroto (testículos)
• cerebro en infantes
• caderas en infantes

27. También se usa para:
•Guiar procedimientos como biopsias por aspiración.
•Obtener una imagen de los senos y guiar la biopsia del cáncer de seno (Biopsia de seno por
ultrasonido).
•Diagnosticar diversas enfermedades coronarias, que incluyen problemas de las válvulas e insuficiencia
cardíaca congestiva, y evaluar el daño luego de un ataque al corazón. (“ecocardiograma”).
Las imágenes por ultrasonido Doppler pueden ayudar al médico a ver y evaluar:
•obstrucciones en el flujo sanguíneo (tales como coágulos).
•estrechamiento de los vasos sanguíneos.
•tumores o malformaciones vasculares congénitas.

28. Fuentes De Consulta
http://www.depeca.uah.es/depeca/repositorio/asignaturas/5/ECOGRAFIA_PPT.pdf
http://www.sld.cu/galerias/pdf/sitios/rehabilitacion/ultrasonido.pdf
http://www.nisenet.org/sites/default/files/catalog/uploads/spanish/12194/electricsqueeze_ima
ges_13nov13_sp.pdf
http://www.radiologyinfo.org/sp/info.cfm?pg=genus
http://www.ser.es/wiki/index.php/Fundamentos_f%C3%ADsicos_b%C3%A1sicos_de_la_ecograf
%C3%ADa
Curso Básico de Ecografía, Manual de iniciación. Matthias Hofer. 4ª Edición. Editorial
Panamericana.