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FISICA DEL ULTRASONIDO HISTORIA  1842 Christian J. Doppler descubre el efecto Doppler en ondas luminosas.  1843 Buys Ballot descubre el efecto Doppler en ondas acústicas.  1880 Pierre Curie y hno. Descubre el efecto piezoelectrico.  1942 Dussik: primer intento de U.S. en medicina mediante la hipersonografia para tumores cerebrales.


FISICA DEL ULTRASONIDO HISTORIA  1949 Ludwig y Struthers: Cálculos en vesícula. Keidel: Volumen cardiaco.  1948-1950 Howry, Holmes, Wild y Ludwig: Interfaces en el cuerpo humano.  1956 Mundt y Hughes: En oftalmología (modo A). Sotamura: Efecto Doppler.  1957 Ian Donald: Doppler ginecoobstetrico.  1972 Escala de Grises para una mejor definición tisular.


FISICA DEL ULTRASONIDO HISTORIA En la actualidad el impulso tecnol贸gico es abundante e inimaginable con gran creatividad y que gracias a la inocuidad y fiabilidad del examen ultrasonogr谩fico, cada vez hay Ec贸grafos mas competitivos.


FISICA DEL ULTRASONIDO ECOGRAFO 1. Transductor o sonda. 2. Sistema analizador simplificador. 3. Monitor.

4. Teclado.


FISICA DEL ULTRASONIDO

ESCALA DE GRISES: Registro de ecos con diferentes tonos de gris según intensidad de señal que sirve para evaluar la textura acústica de los tejidos.


FISICA DEL ULTRASONIDO

ESCALA DE GRISES:


ESCALA DE GRISES


ESCALA DE GRISES


ESCALA DE GRISES


ESCALA DE GRISES


FISICA DEL ULTRASONIDO BASES FÍSICAS: Son ondas de naturaleza mecánica, que se propagan solo a través de la materia, como vibraciones anterogradas y retrogradas (como un péndulo) en las partículas superficiales y profundas de la materia con distancias recorridas de una millonésima de centímetro. Producción del U.S. EFECTO PIEZOELECTRICO: Los cristales dieléctricos (titanato de Bario, cuarzo, blenda de Zinc, etc.) mediante su dilatación y contracción convierten la energía eléctrica en energía mecánica y viceversa. Asi un transductor puede enviar y recibir ondas acústicas.


FISICA DEL ULTRASONIDO             

Propiedades e interacciones del U.S. Y el medio Frecuencia Velocidad de propagación Impedancia acústica Longitud de onda Intensidad Divergencia Reflexión y Reflectancia Refracción Difracción Absorción Atenuación Resolución


FRECUENCIA  Numero de ciclos que ocurren en un segundo  Unidad de medida : un Hertz (Hz) = un ciclo por segundo  Un MHz = 1´000,000 de Hz (mínimo ideal para el diagnostico en medicina).  15 MHz (máximo ideal para el diagnostico en medicina)


RASGOS SONOROS Infrasonidos

< 20 Hz

Sonidos Audibles

20 - 20,000 Hz

Ultrasonidos

> 20,000 Hz

En Medicina

> 1 MHz (> 1 mill贸n Hz 贸

ciclos / seg.)


EFECTO DOPPLER PRODUCIDO POR UNA FUENTE EN MOVIMIENTO a) La fuente (S) y el receptor (R) están estacionarios, y las frecuencias de las señales de entrada y de salida son idénticas. b) La fuente se está moviendo hacia el receptor, produciendo un cambio hacia arriba en la frecuencia recibida. c) La fuente se está alejando del receptor, produciendo un cambio hacia abajo en le frecuencia recibida.


FRECUENCIA: 3.5 MHz


FRECUENCIA: 5.0 MHz (TV)


FRECUENCIA: 7.5 MHz


FRECUENCIA: 8.5 MHZ


FRECUENCIA: 8.5 MHz


VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN   

 

Distancia recorrida por el haz de sonido en un tiempo dado. Expresión en m/s. Es proporcional a la densidad del medio ,a > densidad > velocidad de propagación. Es inversamente proporcional a la elasticidad del medio, a > elasticidad <velocidad de propagación. 

Hueso 3,360 m/s.

Liquido 1,540 m/s.

Gas 340 m/s.

El cuerpo humano se comporta como medio liquido. Independiente de la frecuencia.


VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN Velocidad del Sonido - Aire : 331 m/s

Impedancia Acústica ( Z = PV ) 0,0004

- Partes Blandas : 1540 m/s • Grasa • Agua • Sangre • Hígado • Músculo

1,38 1,48 1,61 1,65 1,7

- Hueso : 4,080 m/s

7,8


VELOCIDAD DE PROPAGACIĂ&#x201C;N Conocida la velocidad del ultrasonido y el tiempo que tardan en volver los ecos originados en los tejidos se pueden calcular la profundidad de su origen.

En Abdomen se usa traductores con una frecuencia estĂĄndar considerando su velocidad media de 1540 m/s


VELOCIDAD DE PROPAGACION: 3.5 MHz


VELOCIDAD DE PROPAGACION: 3.5MHz


VELOCIDAD DE PROPAGACION: 3.5MHz


VELOCIDAD DE PROPAGACION: 3.5MHz


VELOCIDAD DE PROPAGACION: 3.5MHz


IMPEDANCIA ACUSTICA Z = PV

P = Densidad del material k/m. V = Velocidad de la onda sonora en m/s.

ď ą Resistencia que opone el medio al paso del sonido ď ą Valores de impedancia similares para todos los tejidos blandos


VELOCIDAD DE PROPAGACION – IMPEDANCIA ACUSTICA Velocidad del Sonido Impedancia Acústica ( Z = PV ) 0,0004 - Aire : 331 m/s - Partes Blandas : 1540 m/s • Grasa • Agua • Sangre • Hígado • Músculo

1,38 1,48 1,61 1,65 1,7

- Hueso : 4,080 m/s

7,8


IMPEDANCIA ACUSTICA


LONGITUD DE ONDA •

L = V/F; L = Longitud de onda V = Velocidad en m/s F = Frecuencia en ciclos/s

Para cada frecuencia hay una longitud de onda.

Teniendo en cuenta la velocidad media del sonido del cuerpo humano de 1540 m/s: 1 MHz = 1.54 mm, 2MHz = 0.77 mm, 5 MHz = 0.31 mm, 10 MHz = 0.15 mm.

Distancia entre crestas de presión de la onda

Determina el limite de resolución de un sistema

A > longitud de onda < resolución


Tiempo de 1 ciclo = PerĂ­odo 1 ciclo por Segundo = 1 Hz

ONDA ACUSTICA

1 Segundo

Tiempo

1 ciclo Distancia de 1 ciclo = longitud de onda (1) Frecuencia = nĂşmero de ciclos por unidades de tiempo


LONGITUD DE ONDA: 0.44 mm (para 3.5 MHz)


LONGITUD DE ONDA: 0.31 mm (para 5 MHz. TV)


LONGITUD DE ONDA: 0.21 mm (para 7.5 MHz)


LONGITUD DE ONDA: 0.18 mm (para 8.5 MHz)


INTENSIDAD  Cantidad de energía sonica que llega por segundo a una superficie de un cm2.  En ultra sonografia se utiliza intensidades de 2 a 6 mW/cm2.


DIVERGENCIA  Perdida de energía al propagarse el haz sonoro.  Es inversamente proporcional a la frecuencia.  A > frecuencia < divergencia.


REFLEXION Y REFLECTANCIA  Reflexión es el cambio de dirección de un haz sónico al incidir en una interface en la que no penetra  A > diferencia de impedancia acústica entre tejidos vecinos que conforman la interface, > energía reflectada  Reluctancia es la cantidad de energía sonica reflejada


REFLEXION Y REFLECTANCIA


REFLEXION Y REFLECTANCIA: Dif. De Z = 0.17


REFLEXION Y REFLECTANCIA: Dif. De Z = 0.17 – 0.27


REFLEXION Y REFLECTANCIA: Dif. De Z = 0.10


REFLEXION Y REFLECTANCIA: Dif. De Z = 0.27


REFLEXION Y REFLECTANCIA: Dif. De Z = 0.27


REFLEXION Y REFLECTANCIA: Dif. De Z = 0.22


REFRACCION  Cambio de dirección de un haz sonico que acaba de traspasar una interfase.  Depende de la densidad y de la velocidad de propagación en ambos medios.  Pequeña en interfase de tejidos blandos y elevada en interfase de tejido blando – oseo.


REFRACCION


REFRACCION: Dif. De Z = 1.5 y 0.22


REFRACCION: Dif. De Z = 1.7


REFRACCION: Dif. De Z = 1.5


REFRACCION: Dif. De Z = 6.1


DIFRACCION ď ą

DesviaciĂłn de un haz de sonido al rozar los bordes de una interfase


ABSORCION  Cesión de parte de la energía al medio donde se propaga.  Depende del contenido proteico de los tejidos.  Es proporcional a la frecuencia, a > frecuencia >absorción.


ABSORCION: 5.0 MHz


ABSORCION: 5.0 MHz


ABSORCION: 3.5 MHz


ATENUACION  Disminución de la intensidad del haz de sonido a medida que se propaga en los tejidos  Resultante de otros fenómenos: absorción, reflexión, divergencia, refracción.  Proporcional a la frecuencia, a > frecuencia > atenuación < penetrabilidad.


ATENUACION: 5.0 MHz


ATENUACION: 3.5 MHz


RESOLUCION • •

Menor distancia en mm. de separación a la que deben encontrarse dos puntos o estructuras pequeñas que puedan ser identificados como separados. Dos tipos : 1.

Resolución longitudinal (a lo largo del haz).

2.

Resolución lateral o transversa (perpendicular al eje de propagación de la onda sonica).

La resolución longitudinal de un sistema es superior a la resolución lateral.


 ANECOGENICO o ANECOICO : sin ecos o exento de ecos. Ejemplo: orina, bilis.

 ARTEFACTO: imagen que aparece en ultrasonido y que no corresponde ni representa a una estructura anatómica, Ejemplo: la reberverancia.  ATENUACION: disminución de la intensidad de las ondas de ultrasonido cuando pasan a través de tejidos,se produce por absorción, reflexión, refracción y dispersión del haz.


 DISPERSION: reflexión y refracción simultanea.  ECOS INTERNOS: reflexiones ultrasónicas procedentes de tejidos de diferente densidad en el interior de un órgano,

Ejemplo: absceso, calculo dentro de la vesícula biliar.  EFECTO DOPPLER: cambio en la frecuencia de una onda como consecuencia del movimiento relativo entre el observador y la fuente. El cambio de frecuencia es proporcional a la velocidad del movimiento


 GANANCIA: amplificación de las ondas de ultrasonido

reflejadas por el aparato de ecografía, los ecos de tejidos mas profundos requieren mas amplificación que los provenientes de tejidos mas superficiales.

 HIPERECOGENICO:

termino

aplicado

a

tejidos

que

producen ecos mas brillantes que los tejidos adyacentes, Ejemplo: hueso, cálculos, paredes de la v.biliar,grasa perirenal.


 HIPOECOGENICO: termino aplicado a tejidos que producen ecos mas apagados que los tejidos adyacentes. Ejemplo: algunos tumores y líquidos.

 CORTE LONGITUDINAL: imagen obtenida en sentido vertical a lo largo del eje principal del cuerpo.  CORTE TRANSVERSAL: imagen ultrasónica tomada en ángulo recto al eje principal del cuerpo.Puede tener inclinación cefálica o caudal.


 IMPEDANCIA ACUSTICA: resistencia ofrecida por los

tejidos al movimiento de partículas causado por las ondas ultrasónicas, Ejemplo:  El gas - alta impedancia, por eso es mal conductor del sonido.  El liquido - baja impedancia - buen conductor del sonido.


 SOMBRA ACUSTICA: disminución de ecogenicidad en los tejidos situados por detrás de una estructura que atenúa considerablemente la onda de ultrasonido, Ejemplo: quiste

dermoide, calcificación de próstata, mioma calcificado


 REFUERZO ACUSTICO: aumento de ecogenicidad de los tejidos situados por detrás de una estructura que no atenúa las ondas de ultrasonido. Ejemplo: quiste vejiga urinaria.  REBERVERANCIA: reflexión de ida y vuelta de las ondas de ultrasonido entre dos superficies fuertemente reflectantes.


 VENTANA ACUSTICA: tejido o estructura que apenas obstaculiza las ondas de ultrasonido, que puede usarse para obtener imágenes de una estructura mas profunda. Ejemplo: vejiga-útero, hígado-riñón.


Física de Ultrasonido  

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