PRINCIPIOS FÍSICOS Y TÉCNICOS DE LA ECOGRAFÍA

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PRINCIPIOS FÍSICOS Y TÉCNICOS DE LA ECOGRAFÍA

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PROPIEDADES DE LAS ONDAS SONORAS


Características de la propagación:

  • Las ondas sonoras se propagan por la materia.
  • La velocidad de propagación depende de las características de densidad del tejido y se aplica el principio de tiempo/distancia.
  • La reflexión ( parcial o total) de las ondas sonoras depende de la resistencia acústica o impedancia del medio. A mayor resistencia ( p.e tejidos muy densos) la porción transmitida de los ultrasonidos será menor y la reflexión mayor.

Efecto doppler:

  • Los cambios de la dirección y velocidad de un flujo determinan variaciones de la frecuencia de la onda sonora.

RESOLUCIÓN Y PROFUNDIDAD DE PENETRACIÓN EN FUNCIÓN DE LA FRECUENCIA


1 – Frecuencia del ultrasonido: La calidad de un examen ecográfico depende de las propiedades de las ondas sonoras:

  • La máxima resolución posible ( alta frecuencia del transductor ).
  • La profundidad adecuada de penetración del sonido ( baja frecuencia del transductor ).
  • Como regla, las longitudes de onda más cortas mejoran la resolución pero disminuyen la profundidad de penetración del haz ecográfico.

2 – Velocidad de propagación del sonido: Depende de la densidad del medio, inversamente proporcional a él.

3 – Resolución axial y lateral: Capacidad de distinguir 2 puntos como estructuras separadas. En el punto de mayor resolución del haz ( zona media) en transductores de 3.5Mz es de 2mm.

4 – Enfoque (focus): Los transductores cóncavos producen un haz convergente. Una estructura con contenido líquido mejora el enfoque. Este puede establecerse a cualquier profundidad deseada.

frecuencia de principios fisicos


FISICA DE LAS ONDAS DE TRANSMISIÓN DE LOS ULTRASONIDOS


1 –  Reflexión:

  • La transmisión de las ondas ocurre de forma parcial por el fenómeno de reflexión.Este es mayor a mayor impedancia acústica (resistencia) y la reflexión total ocurre en interfases de desequilibrio de impedancia (p.ej: entre tejido blando y hueso, calcio o aire).Las interfases con acústica alta(p.e. cálculos biliares) reflejan todo el sonido incidente y arrojan una sombra acústica.

2-  Dispersión:

  • Son reflejos dirigidos al azar. En interfases de tejidos y en las superficies irregulares.

3 – Refracción:

  • Es la reflexión de las ondas sonoras en ángulo oblicuo en relación con la dirección del haz principal. Ocurre en las superficies lisas con alta impedancia acústica.

4 – Absorción y atenuación:

  • Es la pérdida de ondas sonoras debido a la absorción parcial por el tejido y su transformación en calor.

TÉCNICAS ECOGRÁFICAS


1 – Ecografía en modo A:

  • La señal de los tejidos se registra como ondas con diferente amplitud.

2 – Ecografía en modo B:

  • Las ondas sonoras se transmiten al tejido como un haz en forma de abanico y los ecos se reflejan hacia atrás hasta el transductor y se unen línea a línea según su tiempo de llegada (inversamente proporcional a la profundidad de la muestra seleccionada).
  • Los ultrasonidos reflejados se observan sobre el monitor como puntos de brillo variable según la intensidad ( directamente proporcional a la densidad de la muestra), visualización en escala de grises o modulación por brillo.

3 – Ecografía en modo M (tiempo-movimiento):

  • Registra el movimiento de los reflectores acústicos como las válvulas cardiacas y las paredes miocárdicas en el tiempo.

ECOGRAFÍA DOPPLER Y ECOGRAFÍA DÚPLEX


1 – Ecografía doppler de onda continua:

  • Se usan 2 cristales piezoeléctricos, uno para la transmisión continua de pulsos de ultrasonido ( onda continua)y otro para la recepción de las señales de ultrasonido reflejadas.

2 – Doppler pulsado:

  • Un cristal piezoeléctrico funciona alternativamente como transmisor y receptor ( onda pulsada). Así es posible determinar la profundidad y el ancho de la muestra e investigar el flujo sanguíneo de un área circunscrita.

3 – Ecografía dúplex:

  • Ecografía que combina el doppler de onda continua o el doppler pulsado con la imagen en modo B y así podemos volver a colocar el haz doppler si ha cambiado de posición sobre la muestra que se enseña en la imagen en modo B.

4 – Doppler de potencia:

  • Señala la presencia o ausencia de flujo en la muestra y así evaluar su cantidad pero no podemos determinar la dirección de flujo o velocidad. útil para detectar aumento de flujo sanguíneo en un proceso inflamatorio.

5 – Doppler espectral:

  • Determina la gráfica de flujo, con patrones distintos ( arterial, venoso) y permite cálculo de velocidad y su distribución. P.e: Estenosis vasculares. cálculo de velocidad y su distribución. P.e: Estenosis vasculares.

TRANSDUCTORES ECOGRÁFICOS 


transductores copia

Lector lineal:

  • Matriz de hasta 512 elementos piezoeléctricos, que se activan en grupos, los haces son paralelos. Útil para imágenes superficiales.

Lector convexo:

  • Los elementos son iguales a los del lector lineal pero están dispuestos en una superficie curva que conforma un haz en abanico.

Lector sectorial:

  • Los cristales son pulsados en fase ( matriz de fase) para producir una imagen sectorial en forma de torta. Util para tejidos con estructuras vecinas como las costillas o gas intestinal.

Lector endovaginal:

  • La sonda es introducida en el interior de la vagina y emite ondas de ultrasonidos que, al atravesar los tejidos, rebotan en ellos y son captados de nuevo por la sonda. Las imágenes que se obtienen son muy útiles en ginecología y obstetrícia, ya que pueden diagnosticar múltiples patologías tanto a nivel de útero, como de ovarios y trompas de falopio.

Lector endorrectal:

  • La ecografía endorrectal permite la visión ecográfica de las capas de la pared rectal, los esfínteres anales y los órganos vecinos al recto y ano.

PROCESAMIENTO DE IMAGENES


1 – Prepocesamiento:

En el momento en que se reciben los ecos.

2 – Posprocesamiento:

Mejoría del contraste entre las señales débiles y las fuertes por la amplificación o supresión de ciertos intervalos de la escala de grises.

3 – Compensación del tiempo de ganancia:

Las señales que llegan más tarde son amplificadas más que las primeras señales para compensar el efecto atenuante de los tejidos ( p.e. atenuación de los ecos más profundos en un hígado graso).

4 – Potencia transmitida:

Configuración de salida máxima de potencia de la máquina. Para evitar la saturación o la pérdida de color de la imagen en escala de grises la potencia debe establecerse tan baja como sea posible, para evitar efectos adversos como la conversión de la energía perdida en calor.

5 – Ganancia global:

Amplifica las señales que retornan. La regulación de la ganancia debe ser compatible con la potencia transmitida( potencia emitida por el transductor).

6 – Procesamiento digital de las imágenes:

Imágenes armónicas con contraste e imágenes armónicas tisulares: Combinan secuencias especiales de pulsos transmitidos con una técnica de recepción de banda ancha, utilizando los componentes de frecuencia de armónicos para crear imágenes ecográficas de alto contraste, alta resolución espacial y bajo ruido. Cuando se emplean agentes de contraste éstos refuerzan los ecos que aumentan el componente de frecuencia de armónicos para mejorar la discriminación entre los ecos por flujo sanguíneo y los ecos tisulares.

Imágenes ecográficas fototópicas: para optimizar el contraste de las imágenes.

Ecografía tridimensional:Información de ecos de datos locales proveniente de cortes de imágenes contiguos para reconstruir los conjuntos de datos tridimensionales con un tamaño de voxel isotópico.

Ecografías con inyección de contraste intravenoso: las micropartículas inyectadas por vía iv viajan por el torrente sanguíneo y las lesiones que están muy vascularizadas se rellenan por este material hiperecogénico ( de alta densidad).Es útil en la demostración de lesiones hepáticas isoecogénicas con el parénquima hepático circundante.

7 – Configuraciones del equipo :

Del monitor( brillo,contraste) y del ecógrafo( la profundidad de penetración y la velocidad de flujo detectable dependen del tipo de ransductor utilizado y su frecuencia operativa.La configuración de potencia debe mantenerse lo más baja posible.La ganancia global y la compensación del tiempo de ganancia deben mantenerse en el extremo superior del rango.

8 – Filtro de pared:

Limita la adquisición de las imágenes a los rangos de frecuencia asignados ( p.e para detectar velocidades de flujo bajas).También filtra las frecuencias no deseadas.

9 – Frecuencia doppler:

La configuración de la velocidad se basa en el espectro de frecuencias anticipadas ( los vasos parenquimatosos tienen frecuencias y velocidades más bajas que los vasos de resistencia).

10 – La frecuencia detectable depende de la frecuencia del transductor y de la profundidad de penetración.

11 – La configuración de la frecuencia de repetición de pulsos debe ser el doble de la velocidad detectable máxima, pues si se configura baja se puede producir una inversión aparente del flujo denominada distorsión por saturación espectral o aliasing.

12 – Cambio de la línea basal:

Las velocidades se representan con una escala que tiene una línea basal y rangos +/-. Si el rango de frecuencias detectables es insuficiente a altas velocidades la línea basal puede desplazarse hacia arriba o hacia abajo para ampliar el rango de interés.

13 – Angulo del haz:

El cambio de frecuencia detectable aumenta a medida que disminuye el angulo del haz. También disminuye el error de medición, según se aproxima a 0º.Ideal: No superior a 60º.


ARTEFACTOS DEL COLOR


Ruido:

– Por configuración demasiado alta de la ganancia del color.

Artefacto por movimiento:

– Pulsaciones arteriales transmitidas.

Distorsión por saturación espectral o aliasing:

– El rango de velocidad de detección del flujo se ha configurado demasiado baja y en los puntos de la muestra donde el flujo supera el rango se produce una inversión del color.

Artefacto confeti:

– En los flujos turbulentos (p.e.al atravesar un punto de estenosis de un vaso).

Artefactos por centelleo:

– Cuando existe un reflector acústico potente (p.e. cálculo).


Para más información 

 Radar de Subsuelo.Evaluación para aplicaciones en arqueología y en patrimonio histórico – artístico

 PDF ideal para estudiantes.

 Ecografía endovaginal

 Ecografía endorrectal

 

José Juan López Valera

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