Ultrasonido

1. Ultrasonido vibraciones de un medio material similares a las ondas sonoras, pero cuya frecuencia es demasiado elevada para su percepción por el oído humano medio. Antecedentes históricos A finales del siglo XIX F. Galton estudió la frecuencia umbral del oído humano y de varios animales ("Inquiries Into Human Faculty and Development Mc Millan 1883) determinando que el limite auditivo superior para el ser humano varia entre 10-18 KHz.

2. Rangos auditivos de diferentes especies

3. Principio de funcionamiento: Los ahuyentadores se basan en la transformación de una señal electrónica de alta frecuencia en ondas ultrasónicas por medio de dispositivos llamados transductores piezoeléctricos de última generación.

4. Ultrasonido diagnóstico Los ultrasonidos consisten en ondas mecánicas de presión, que se propagan a través de un medio como oscilaciones de partículas con una frecuencia superior al límite de la capacidad de audición humana. En el diagnostico médico se usan ultrasonidos con frecuencias del orden de 1 a 15 MHz La generación de los sonidos a esta frecuencia requiere transductores especiales (aparatos que convierten una forma de energía en otra). Las ondas de ultrasonido de alta frecuencia son emitidas en forma de impulsos repetidos (duración de un impulso: 0,3 0,02 us). Frecuencia de transmisión de un impulso: 1000 - 3000 1 seg. Su seguridad, sensibilidad y precisión, ausencia de efectos secundarios y el ser una técnica indolora han hecho que el Ultrasonido (o sonograma) reemplace a muchísimos exámenes, desde pruebas químicas hasta tomografías y resonancias. Una buena Ultrasonido (o sonograma) le evitará muchísimos exámenes de laboratorio, radiografías, laparoscopia, biopsias, cirugías, etc.

5. A su paso a través de los tejidos y según las leyes ópticas, este haz de ultrasonido puede ser: reflejado, refractado, difractado, dispersado y absorbido. La absorción produce una pérdida de intensidad en los tejidos blandos, esto causa que los ultrasonidos de frecuencia alta tengan menor poder de penetración. En los huesos la absorción aumenta al cuadrado. Los fenómenos de reflexión y dispersión son imprescindibles en ecografía diagnóstica. 5in embargo la difracción y refracción puede influir en forma negativa (artefactos). Los ultrasonidos reflejados y parte de los dispersados se denominan “ECO5″.

6. Transductores: Los transductores usados en el diagnostico por ultrasonido están basados en el principio del efecto piezoeléctrico. Este principio indica que ciertos materiales tienen la capacidad de cambiar sus dimensiones cuando están colocados en un campo eléctrico e inversamente generan un campo eléctrico cuando están sujetos a una deformación mecánica. Los iones positivos y negativos en la estructura cristalizada del material piezoeléctrico están unidos en forma tal, que existe una correlación inmediata entre la forma del cristal y la diferencia de potencial entre la superficie del mismo.

7. Tipos de transductores Transductor electroacústico Transductor electromagnético Transductor electromecánico Transductor electroquímico Transductor electrostático Transductor fotoeléctrico Transductor magnetoestrictivo Transductor piezoeléctrico.- Convierten un cambio en la magnitud a medir en un cambio en la carga electrostática o tensión generada a ciertos materiales cuando se encuentran sometidos a un esfuerzo mecanico. Transductor radioacústico

8. Un transductor • Produce un sonido • Modifica un sonido • Almacena un sonido • Convierte energía de un tipo en energía de otro tipo • Los transductores directos cumplen la ley de reciprocidad • Características • Rango de operación • Sensibilidad • Compatibilidad • Robustez • Características de la señal de salida

10. Si bien la piezoelectricidad puede ser demostrada en varios cristales, por ejemplo el cuarzo, los materiales piezoeléctricos más comúnmente usados actualmente en los transductores son cerámicas sintéticas de aleaciones de metal pesado como el titanato de bario y el titanato circonato de plomo. También se utilizan cristales de sales de seignette (tartrato de potasio).

11. Esta deformación conduce a la emisión de ondas de presión que se propagan hacia las zonas vecinas. Para la recepción de ultrasonidos se usa efecto piezoeléctrico directo. Los ultrasonidos reflejados producen también deformaciones mecánicas de los cristales que contiene el transductor lo que produce un cambio medible de la carga eléctrica Por lo tanto los cristales piezoeléctricos del transductor pueden actuar como emisores o receptores electromecánicos de ultrasonidos

12. Registro de los ecos: En el uso diagnostico de la técnica de eco pulsado se registra la demora existente entre la emisión del impulso ultrasónico y la recepción de sus ecos , es decir esta en base al principio tiempo recorrido. Esta demora es simplemente el tiempo de viaje de un impulso desde el transductor a la zona. Los sistemas de ultrasonidos se clasifican según el procedimiento de representación que utilizan. La forma más simple de representación ultrasónica es el registro osciloscópico de la amplitud o Modo A Este fue el primer tipo de formato empleado

13. Modo A Con el Modo A los ecos de retorno se visualizan como una serie de picos en un gráfico de diferentes alturas en función al tiempo, cuanto más elevado sea la intensidad del sonido de retorno más alto es el pico a esa profundidad de tejido Mientras el impulso ultrasónico viaja a través del objeto que se estudia, mínimas partes de energía son reflejadas y dispersadas por sus zonas limítrofes La mayor parte de la onda continua viajando a través del medio La energía del impulso eléctrico que regresa al transductor se convierte en una señal eléctrica y después de su amplificación y procesado se traduce en la deflexiones verticales (picos) del osciloscopio, de esta forma, los ecos de las zonas más profundas a parecen como deflexiones verticales cada vez más pequeñas a lo largo de la línea del osciloscopio. Por lo tanto los ecos reflejados de estructuras profundas son considerablemente más débiles que las estructuras más cercanas debido al amortiguamiento. El modo A no se emplea para mostrar la anatomía de un tejido.

14. Modo M Modo M : (movimiento ) También llamado modo T o modo TM ( tiempo -movimiento) Se utiliza un sólo haz de ultrasonido. Los ecos producidos son representados en el monitor de forma continua a lo largo del tiempo. Se utiliza fundamental mente en ecocardiografía. Por ejemplo paredes cardiacas que son presentadas en forma de curvas cuyos intervalos permiten medir la velocidad y la dimensión d los movimientos. .

15. Modo B Modo B (brillo): Si el punto en la pantalla del osciloscopio es modulado por el brillo de los ecos en lugar de serlo por la amplitud ( deflexión vertical) se trata de modo ~ . Un punto brillante aparece solo cuando hay un eco y la posición del punto en la linea de la pantalla se corresponderá con la posición de la zona que produce el eco. Entonces se produce un mapa bidimensional de la estructura tisular en donde los ultrasonidos reflejados son representados en el monitor como puntos de diferente brillo. La imagen bidimensional esta formada por el conjunto de múltiples haces de ultrasonido en un plano. Una buena calidad de imagen depende no solo de la capacidad de resolución, sino también de una escala de grises amplia y bien diferenciada. El modo B es el procedimiento actualmente más utilizado en el diagnóstico ecográfico

16. Según el modo de obtención de la imagen así como de su • formato final • transductores paralelos (planos) • Convexos • sectoriales • Según el tipo de procesado del campo de ultrasonido: • Transductores mecánicos y • Electrónicos Transductor lineal : emite haces paralelos de ultrasonido. A partir de los ecos se forma una imagen, cuya anchura corresponde con la superficie del transductor y que representa límites lineales y paralelos . Son sondas que contienen múltiples elementos emisores ( 40 - 256 cristales ) ordenados linealmente y que son estimulados en grupos. Ventaja Ofrecen imagen amplia con buena resolución lateral y del campo cercano , facilitando orientación. Desventaja : El gran tamaño de la superficie del transductor dificulta su acoplamiento sobre el paciente. Transductor convexo: Se trata de un transductor lineal pero con la superficie convexa, por lo que emite ultrasonidos en forma divergente Tiene la ventaja frente al lineal de presentar una menor superficie de acoplamiento , manteniendo una imagen amplia de las zonas profundas . Resulta el transductor ideal para la exploración abdominal de pequeños animales. Transductor sectorial : emite haces divergentes de ultrasonido a partir de un cabezal relativamente pequeño. El método de barrido de los ultrasonidos puede ser mecánico o electrónico.En el transductor sectorial mecánico el barrido se produce mediante un solo cristal piezoelectrico oscilante o de grupo de cristales ordenados en forma de rueda. El transductor sectorial electrónico contiene múltiples elementos emisores. Ventaja : Radica en su pequeño tamaño y manejabilidad por lo que requiere una mínima superficie de acoplamiento, esto permite explorar a través de pequeñas ventanas acústicas ejemplo espacios intercostales. Desventaja: ofrece imagen muy pequeña del campo cercano , mala resolución a nivel de zonas profundas y a nivel de los bordes dificulta en la orientación.