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.
Rangos auditivos de diferentes especies
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.
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.
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″.
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.
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
Un transductor
1. Produce un sonido
2. Modifica un sonido
3. Almacena un sonido
4. Convierte energía de un tipo en energía de otro tipo
Los transductores directos cumplen la ley de reciprocidad
Características
1. Rango de operación
2. Sensibilidad
3. Compatibilidad
4. Robustez
5. Características de la señal de salida
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).
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
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
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.
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.
.
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
Según el modo de obtención de la imagen así como de su
formato final
1. transductores paralelos (planos)
2. Convexos
3. sectoriales
Según el tipo de procesado del campo de ultrasonido:
1. Transductores mecánicos y
2. 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.
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Transductores