física de ultrasonido - junio 2010
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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
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