ESCUELA SUPERIOR DEALTOS ESTUDIOS DE LIMA

UNIVERSIDAD NACIONAL UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICASAN LUIS GONZAGA DE ICA

Dr. Gustavo E. Beaumont CallirgosMédico Ecografísta – Abogado

Especialista en Ultrasonido U.S.A. – Reg. Nº 19422 SDMSDIRECTOR GENERAL

FISICA DE ULTRASONIDOFISICA DE ULTRASONIDO

RAM 2

RAM 3

¿QUE SON ULTRASONIDOS?

Vibración de partículas

Frecuencia >20 KHz

PresiónAcústica

Onda Ultrasónica

OndaAcústica

RAM 4

Bases físicas:Son ondas de naturaleza mecánica, que se propagansolo a través de la materia, como vibracionesanterogradas y retrogradas (como un péndulo) en laspartículas superficiales y profundas de la materia condistancias recorridas de una millonésima de centímetro.Producción del U.S.Efecto Piezoeléctrico: Los cristales dieléctricos (titanato de Bario, cuarzo,blenda de Zinc, etc.) mediante su dilatación ycontracción convierten la energía eléctrica en energíamecánica y viceversa. Así un transductor puede enviary recibir ondas acústicas.

FISICA DEL ULTRASONIDO

RAM 5

ONDA ACUSTICATiempo de 1 ciclo = PeriodoTiempo de 1 ciclo = Periodo1 ciclo por Segundo = 1 Hz1 ciclo por Segundo = 1 Hz

Tiempo Tiempo

1 ciclo1 ciclo

1 Segundo1 Segundo

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

RAM 6

CONCEPTO PRACTICO• LONGITUD DE ONDA

– ES LA DISTANCIA ENTRE LA CRESTA DE PRESION DE UNA ONDA SONORA, ESTA DETERMINA EL LIMITE DE RESOLUCION DEL SISTEMA

• FRECUENCIA – NUMERO DE CICLOS QUE OCURRE EN UN SEGUDO– SE EXPRSA EN HERTZ, KILOHERTZ, MEGAHERTZ.– UN HERTZ (Hz) ES UN CICLO POR SEGUNDO– GAMA DE FRECUENCIAS USADAS EN ECOGRQAFIA ES 3.5, 5, 7.5,

10, 12…. MHz.

FRECUENCIA RESOLUCION (DISPERSION DIFRACCION)

ATENUACION MENOR PENETRACIO

RAM 7

FISICA DEL ULTRASONIDO

HISTORIAEn la actualidad el impulso tecnológico es abundante einimaginable con gran creatividad y que gracias a lainocuidad y fiabilidad del examen ultrasonográfico,cada vez hay Ecógrafos mas competitivos.

_________________

RAM 8

FISICA DEL ULTRASONIDO

HISTORIA1842 Christian J. Doppler descubre el efecto Doppler

en ondas luminosas1843 Buys Ballot descubre el efecto Doppler en ondas

acústicas1880 Pierre Curie y hno. Descubre el efecto

piezoeléctrico1942 Dussik: primer intento de U.S. en medicina

mediante la hipersonografía para tumores cerebrales.

RAM 9

FISICA DEL ULTRASONIDO

HISTORIA1949 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.

RAM 10

FISICA DEL ULTRASONIDO

ESCALA DE GRISES:REGISTRO DE ECOS CON DIFERENTESTONOS DE GRIS SEGÚN INTENSIDAD DESEÑAL QUE SIRVE PARA EVALUAR LATEXTURA ACUSTICA DE LOS TEJIDOS

RAM 11

RANGOS SONOROS

InfrasonidosInfrasonidos

Sonidos AudiblesSonidos Audibles

Ultrasonidos Ultrasonidos

En Medicina En Medicina

< 20 Hz< 20 Hz

20 - 20,000 Hz20 - 20,000 Hz

> 20,000 Hz> 20,000 Hz

> 1 MHz> 1 MHz(> 1 millón Hz ó (> 1 millón Hz ó

ciclos / seg.)ciclos / seg.)

RAM 12

FISICA DEL ULTRASONIDO

ECOGRAFO

1. Transductor o sonda.

2. Sistema analizador

simplificador.

3. Monitor.

4. Teclado.

RAM 13

BASES FISICAS DEL ULTRASONIDO

• DEFINICION

– ONDAS DE NATURALEZA MECANICA O VIBRACIONES ACUSTICAS CUYA FRECUENCIA ES SUPERIOR AL LIMITE DE LA AUDICION HUMANA MAYOR DE 20,000 CICLOS POR SEG.

• FRECUENCIA DENOMINACION

– MENORES DE 16 Hz INFRASONIDO– DE 16 A 20,000 Hz SONIDO AUDIBLE– DE 20,000 A 10 Hz ULTRASONIDO– MAYOR DE 10 Hz HIPERSONIDO

10

10

RAM 14

EL TRANSDUCTOR O SONDA• LA EMISION DE ONDA US

OCUPA EL 0.1% DEL CICLO Y EL 99.9% DEL TIEMPO RESTATNE EL GENERADOR ESTARA EN DISPOSICION DE RECIBIR INFORMACION

• EN EL CASO DE LOS SITEMAS DINAMICOS LAS IMÁGENES SE OBTIENEN MEDIANTE UN PROCEDIMIENTO DE BARRIDO AUTOMATICO, CON UNA FRECUENCIA DE 15 A 40 IMÁGENES POR SEGUNDO

RAM 15

EL TRANDUCTOR O SONDA

• POSEE UN GENERADOR PIEZOLECTRICO

• EL MISMO TRANSDUCTOR EMITE US Y RECIBE LOS ECOS DEL MEDIO

• EL CRISTAL PIEZOELECTRICO ES EXITADO MEDIANTE UNA TENSION ELECTRICA DE ALTA FRECUENCIA DEL ORDEN DE 300 A 700 VOLTIOS

RAM 16

TIPO DE TRANSDUCTORES

RAM 17

TRANSDUCTORES USADOS EN NUESTRO DEPARTAMENTO

• LINEAL

• SECTORIAL

• CONVEXO

• TRANSVAGINAL

RAM 18

LIGAMENTOS HEPÁTICOS

RAM 19

Anatomía venosa hepática

RAM 20ANATOMIA LOBULAR NORMAL

RAM 21

ESCALA DE GRISES

RAM 22

FRECUENCIA: 8.5 MHZ

RAM 23

FRECUENCIA: 5.0 MHz (TV)

RAM 24

PRIMERAS IMÁGENES EN TIEMPO REAL

RAM 25

BRAZO CIRCULAR ROTOR

RAM 26

PRIMER TRANSDUCTOR TRANSVAGINAL

RAM 27

TIPO DE REPRESENTACION DE LA IMAGEN• MODO A

– LOS ECOS SE REPRESENTAN EN UN SISTEMA DE COORDENADAS. EN LA ORDENADA SE REPRESENTA LA AMPLITUD DEL ECO Y EN LA ABSCISAS LA PROFUNDIDAD DE LA ESTRUCTURA

• MODO M– VARIEDAD DEL MODO B ,

ANALIZA EL MOVIMIENTO EN FUNCION DE TIEMPO EMPLEANDO UNA PANTALLA CON BARRIDO

• MODO B– REPRESENTADA POR PUNTOS

BRILLANTES EN DOS DIMENSIONES

RAM 28

RAM 29

RAM 30

Modo B

Modo M

Modo A

Power Doppler

Color Doppler

PW-Doppler

CW-Doppler

TDI

Modalidades de ultrasonido

CW = ONDA CONTINUAPW = ONDA PULSADA

RAM 313D

RAM 32

SISTEMA ANALIZADOR AMPLIFICADOR

• TIENE TRES FUNCIONES FUNDAMENTALES:

1. PRODUCIR EL IMPULSO ELECTRICO QUE SERA APLICADO A LOS CRISTALES PARA PRODUCIR EL ULTRASONIDO

2. RECIBIR LA SEÑAL ELECTRICA PRODUCIDA EN EL TRANSDUCTOR, AMPLIFICARLA Y TRATARLA

3. ENVIAR LA SEÑAL YA TRATADA HACIA EL SISTEMA DE VISUALIZACION

RAM 33

IMÁGENES TEMPRANAS MODO B Y A EN MEDICION DE DBP

Modo B Modo A

RAM 34

MODO B SIN Y CON ESCALA DE GRISES

1960 1970

RAM 35

RAM 36

CORTE TRANSVERSAL

RAM 37

CORTE LONGITUDINAL

RAM 38

Propiedades e interacciones del U.S. Y el medio1. Frecuencia2. Velocidad de propagación3. Impedancia acústica4. Longitud de onda5. Intensidad6. Divergencia7. Reflexión y Reflectancia8. Refracción9. Difracción10. Absorción11. Atenuación12. Resolución

FISICA DEL ULTRASONIDO

RAM 39

FRECUENCIA

• Número 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 diagnóstico en medicina).• 15 MHz (máximo ideal para el diagnóstico en

medicina)

RAM 40

VELOCIDAD DE PROPAGACION• 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.

1. Hueso 3,360 m/s.2. Líquido 1,540 m/s.3. Gas 340 m/s.• El cuerpo humano se comporta como medio

líquido.• Independiente de la frecuencia.

RAM 41

VELOCIDAD DE PROPAGACIONVelocidad del Sonido Impedancia Acústica

( Z = PV )

- Aire : 331 m/s

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

- Hueso : 4,080 m/s

0,0004

1,381,481,611,651,7

7,8

RAM 42

IMPEDANCIA ACUSTICA

• Resistencia que opone el medio al paso del sonido

• Valores de impedancia similares para todos los tejidos blandos

Z = PV P = Densidad del material k/m.

V = Velocidad de la onda sonora en m/s.

RAM 43

VELOCIDAD DE PROPAGACION – IMPEDANCIA ACUSTICA

Velocidad del Sonido Impedancia Acústica( Z = PV )

- Aire : 331 m/s

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

- Hueso : 4,080 m/s

0,0004

1,381,481,611,651,7

7,8

RAM 44

VELOCIDAD DE PROPAGACION: 3.5MHz

RAM 45

VELOCIDAD DE PROPAGACION: 3.5MHz

RAM 46

REFLEXION Y REFLECTANCIA

• Reflexión es el cambio de dirección de un haz sónico al incidir en una interfase en la que no penetra

• A > impedancia acústica entre tejidos vecinos que conforman la interfase, > energía reflectada

• Reflactancia es la cantidad de energía sónica reflejada

RAM 47

REFLEXION Y REFLECTANCIA

• Reflexión es el cambio de dirección de un haz sónico al incidir en una interfase en la que no penetra

• A > diferencia de impedancia acústica entre tejidos vecinos que conforman la interfase, > energía reflectada

• Reflactancia es la cantidad de energía sónica reflejada

RAM 48

REFLEXION Y REFLECTANCIA

RAM 49

LITIASIS VESICULAR

RAM 50

FRECUENCIA: 8.5 MHz

RAM 51

REFRACCION

• Cambio de dirección de un haz sónico 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 - óseo

RAM 52

REFRACCION

• Cambio de dirección de un haz sónico 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 – óseo.

RAM 53

REFRACCION

RAM 54

REFRINGENCIA

LIQUIDO

RAM 55Quiste hepático simple

RAM 56

DIVERGENCIA

• Perdida de energía al propagarse el haz sonoro

• Es inversamente proporcional a la frecuencia

• A > frecuencia < divergencia

RAM 57

DIVERGENCIA

• Perdida de energía al propagarse el haz sonoro.

• Es inversamente proporcional a la frecuencia.• A > frecuencia < divergencia.

RAM 58

DIFRACCION

• Desviación de un haz de sonido al rozar los bordes de una interfase

IMAGEN EN ESPEJOSe produce cuando una interfase muy ecogénica se encuentra delante de otra imagen curva tan ecogénica como ella produciéndose una sobra acústica posterior.

hemangioma hepático cerca del diafragma que da una imagen igual extradiafragmática que es la imagen en espejo

COLA DE COMETAOcurre cuando el haz de ultrasonidos choca contra una interfase estrecha y muy ecogénica apareciendo detrás de esta interfase una serie de ecos lineales. Es muy característico de los adenomiomas de pared vesical, cuerpos extraños muy ecogénicos y también pequeñas burbujas de aire en el seno de un medio sólido.

adenomiomatosis de la pared de la vesícula biliar

RAM 61

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.

RAM 62

INTENSIDAD

• Cantidad de energía sónica que llega por segundo a una superficie de un cm2.

• En ultra sonografia se utiliza intensidades de 2 a 6 mW/cm2.

RAM 63

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.

Hígado graso. A, Difuso, leve. B, Difuso, moderado con agrandamiento hepático y focos de atenuación. C, Geográfico. El hígado graso aparece blanco (flechas). El límite es «similar a un mapa».

RAM 65

ERRORES DE INTERPRETACION

• La presencia de determinados artefactos puede inducir a visualizar estructuras que no existen u ocultar hallazgos importantes

• Son de 2 tipos:1. Artefactos que simulan existencia de

estructuras no presentes.2. Artefactos que ocultan estructuras

presentes

RAM 66

ARTEFACTOS QUE SIMULAN EXISTENCIA DE ESTRUCTURAS

1. Artefactos de reverberación:- se producen por reflexión repetida

de la señal de U.S. Entre interfases altamente reflectantes que están normalmente, aunque no siempre, cerca del transductor.

- Causan falsa impresión de existencia de estructuras sólidas en áreas donde solo existe liquido.

Cálculos biliares múltiples con sombra sónica

Estómago

RAM 69

ARTEFACTOS QUE SIMULAN EXISTENCIA DE ESTRUCTURAS

3. ARTEFACTOS DE LOS LOBULOS O HACES LATERALES:

- son producidos por haces laterales externos al haz principal de U.S.

- - son ecos confusos que se presentan en el eje del haz principal.

- - crean impresión de contenido o detritus en el interior de estructuras rellenas de liquido.

a bReverberaciones intraquísticas.

a) Foco triple en el campo cercano a 7 mm,

b) Foco triple desplazado 5 mm en profundidad transductor de 10 MHz).

RAM 71

ARTEFACTOS QUE OCULTAN ESTRUCTURAS PRESENTES

1. SOMBRA ACUSTICA:- se produce por reducción de intensidad

de los U.S. En estructuras mas profundas a otra con potente capacidad de reflexión o atenuación.

- causa pérdida parcial o total de información debido a atenuación del sonido causada por estructuras superficiales.

2. Ángulos de exploración deficiente, penetración inadecuada y pobre resolución

LECCION 4 ARTEFACTOS

 ReverberacionesSe producen cuando el haz de ultrasonidos incide sobre una interfase que separa dos medios de muy diferente impedancia acústica, como por ejemplo entre un sólido ecogénico y gas en el tubo digestivo o entre sólido y hueso.

RAM 73

ARTEFACTOS QUE SIMULAN EXISTENCIA DE ESTRUCTURAS

2. ARTEFACTOS DE REFRACCION: Se producen por un cambio en la

dirección del haz de sonido, que alcanza estructuras que no se encuentran en el eje del haz, sus reflexiones son detectadas y representadas en la imagen.

Aparecen imágenes que se encuentran fuera del campo de exploración esperado.

RAM 74

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 sónica).

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

Hemangioma hepático

Carcinoma hepatocelular

RAM 77

IMPEDANCIA ACUSTICA

RAM 78

GLOSARIO DE

TERMINOS

RAM 79

• 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.

RAM 80

• 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

RAM 81

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.

RAM 82

• 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.

RAM 83

• 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.

RAM 84

• 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.

RAM 85

• 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

RAM 86

• 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.

RAM 87

• 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.

RAM 88

• 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.

RAM 89

REFLEXION Y REFLECTANCIA: Dif. De Z = 0.22

RAM 90

REFRACCION: Dif. De Z = 1.5 y 0.22

RAM 91

LONGITUD DE ONDA: 0.44 mm (para 3.5 MHz)

RAM 93

• 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.

GRACIAS.

RAM 94