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Timestamp: 2019-01-21 00:11:51+00:00

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.2 ultrasonido
Uploaded by Ismael Pérez Ruiz
3.2. ULTRASONIDO. Ultrasonido se refiere a ondas de sonido emitidas a mayores frecuencias del rango auditivo.
Para realizar diagnósticos por imaginología, las frecuencias más usadas son las que varían en el rango de 2 a 15 MHz. Para el escaneo vascular, las frecuencias utilizadas van de los 5 a los 15 MHz El ultrasonido es una técnica que utiliza ondas sonoras para tomar imágenes del feto dentro del útero. Debido a que utiliza ondas sonoras en lugar de radiaciones, el ultrasonido es más seguro que los rayos X. Poco a poco, el ultrasonido se ha convertido en una parte cada vez más importante de los cuidados prenatales, ya que proporciona información que puede ayudar al médico a planear el seguimiento de una mujer embarazada, mejorando así las probabilidades de éxito del embarazo. Los sistemas de ultrasonido de uso general proveen imágenes en 2-D de la mayoría de los tejidos blandos sin someter a los pacientes a radiación iónica. Son usados en los departamentos de imagenología de los hospitales para complementar otras modalidades de imagen y en otros departamentos o en consultorios privados se usan principalmente para el escaneo abdominal y de gineco-obstetricia. Algunos sistemas incluyen transductores adicionales para facilitar el diagnóstico de procedimientos más especializados, como los cardíacos, vasculares, endovaginales, endotraqueales o de partes pequeñas. En esta parte de la investigación se abordarán los temas que competen al ultrasonido, desde las características básicas del sonido, hasta sus transductores y métodos de adquisición de imágenes. Existen varios modos de desplegar el retorno de los ecos:  Modo A: En este modo, la señal de los ecos reflejados es desplegado como una amplitud de voltaje.
Modo B o Bidimensional: Modo de brillantez modulada (ver figura 2). En este modo se produce una señal bidimensional en un tiempo real que representa un corte transversal de un área estudiada.
Modo M: Modo de movimiento. Utiliza un haz de luz pulsado en una posición fija para desplegar un movimiento, en una línea, en un determinado intervalo de tiempo. Este modo se utiliza por lo general en aplicaciones cardíacas.
Doppler: Modo usado para determinar la dirección y velocidad del flujo sanguíneo. La mayoría de los equipos incluyen Doppler espectral, el cual puede encontrarse en dos modalidades: o Onda continua (CW): El modo CW Doppler es el modo más simple de Doppler espectral y es normalmente usado en el análisis de flujo sanguíneo donde la información sobre la profundidad de los vasos sanguíneos no es importante. Con un CW se puede obtener con gran precisión la velocidad sanguínea a través del área de muestreo. o Onda Pulsada (PW ): Un Doppler PW es usado cuando se requiere de selectividad de profundidad, pero no puede ser usado para velocidades altas, ya que tiene problemas de análisis. Doppler color: El doppler color es una forma mejorada de la ecocardiografía Doppler. Con el Doppler en color, los diferentes colores son utilizados para indicar las distintas direcciones de flujo sanguíneo. Utilizando un sistema
dúplex, se puede sobre imponer la información Doppler a la imagen en tiempo real, codificando las diferentes velocidades mediante una escala de color. Triplex o dúplex: El Doppler es la técnica más básica y antigua que solo registra ondas sonoras. Posterior a este método surge el dúplex vascular, que añade la observación directa en escala de grises. A este método se le complementa creándose la técnica tríplex o dúplex a color. Imágenes armónicas: El uso de agentes de contrastes con ultrasonido ha sido estudiado durante 25 años. Algunas aplicaciones utilizan técnicas para procesar señales de segundo orden y una de ellas consiste en la elaboración de imágenes armónicas o imágenes de segunda armónica. Esta aplicación exploras las propiedades especiales de algunos agentes de contraste, con la esperanza de que el ultrasonido sea capaz de detectar la presencia del agente en la sangre o tejidos que sean analizados por métodos ultrasonográficos. De tal manera que las imágenes armónicas pueden ser indicadores de perfusión miocárdica y además mejorar sustancialmente la calidad de la imagen. Los agentes ultrasonográficos de contraste consisten en burbujas de gas adosadas con proteínas como la albúmina. Estos agentes contienen burbujas de tamaño y concentración variables y materiales de cobertura diferentes. Cuando los agentes son insonificados con el rayo centrado en la principal frecuencia de la imagen el agente refleja el rayo en su frecuencia original, pero también provoca resonancia en múltiplos de esa frecuencia.
3.2.1. Características del sonido. Las ondas de ultrasonido son vibraciones mecánicas (acústicas) que requieren un medio de transmisión; debido a que presentan las propiedades normales de cada onda. En este apartado se discutirán las principales características y propiedades del sonido. Pocas cosas han causado tanta curiosidad en el ser humano y tanta inquietud en los científicos que el reto de aplicar todo el conocimiento para descifrar el fenómeno del sonido. Si se toma en cuenta que los seres humanos hemos vivido con el sonido desde hace miles de años, resulta fácil entender por qué los científicos y la humanidad han experimentado y estudiado la generación y propagación del sonido, así como sus efectos. El primer gran reto que enfrentaron los científicos es dar una idea clara de lo que es el fenómeno del sonido, es decir aportar una definición, aquí se enumeran las definiciones clásicas del sonido: “El sonido es una serie de vibraciones mecánicas que se propagan en un medio elástico como el agua, el aire o materiales sólidos.”
“El sonido es el efecto producido por el medio (aire, agua o sólidos) cuando trata de regresar a su estado de reposo después de que esté fue alterado por un movimiento o presión sobre sus partículas.” El sonido requiere de un medio de propagación. Si se saca el aire de un frasco de vidrio que contiene una campana que suena, el sonido cesa cuando el aire es evacuado del frasco, aun cuando el badajo siga golpeando claramente la campana. Las ondas sonoras provienen de una fuente o emisor, y necesitan un medio por el cual viajar. Las ondas sonoras se componen de una cresta (punto más alto) y un valle (punto más bajo). Estas dan origen a las características de una ondalongitud de onda, frecuencia y amplitud. La longitud de onda es la distancia entre dos montes o valles seguidos. En electromagnetismo suele medirse en metros; en óptica en nanómetros o en amstrongs. La amplitud de una onda es la distancia desde el punto más alto de la onda (desde el pico) hasta la base de la onda (el eje horizontal de equilibrio). Sus unidades dependen del tipo de onda que tratemos: en las ondas mecánicas se mide en metros, en las acústicas en pascales o en decibelios, en las electromagnéticas en voltios/metro.
La frecuencia es el número de ciclos por unidad de tiempo. O sea cuántos picos o cuántos valles se repiten en un tiempo dado. Suele medirse en cps (ciclos por segundo) o en Hertzios
Una vez definido lo que es el sonido, los científicos empezaron a preguntarse cuáles eran las características y propiedades de este, resultando en tres principales:  Intensidad: En términos coloquiales, la intensidad es la característica que recrea la imagen de la cantidad de energía que tiene el sonido y determina si estamos escuchando un sonido intenso o tenue. Esta característica está íntimamente ligada a la amplitud del desplazamiento de las partículas. Si el desplazamiento de las partículas es grande, se escuchará un sonido intenso; por el contrario, si el desplazamiento es corto, se escuchará un sonido tenue. La amplitud depende de varios factores, como la fuerza con que se excitaron las partículas, el desplazamiento del cuerpo vibrante, el área superficial del elemento que genera el sonido y la distancia de la fuente al punto de audición. Más contundentemente podemos definir la intensidad del sonido como el promedio de energía acústica que pasa a través de una unidad de área en una dirección determinada. También se puede definir la intensidad como la potencia por unidad de área. Teniendo esas especificaciones, y tomando en consideración que el sonido se propaga en forma esférica, la intensidad cae como la segunda potencia de la distancia a la fuente I α r, dando como resultado la proporción: ( ) ( ) ( )
Ondas sonoras que pueden ser detectadas por el oído humano tienen un rango de intensidad muy amplio, desde 10-12 W/m2 hasta la potencia de un motor de jet o una banda de rock a una distancia cercana, que puede llegar hasta a 1 W/m2. Las oscilaciones de presión del umbral de dolor son del orden de sólo décimas de µPa. Puesto que los oídos humanos pueden registrar sonidos sobre muchos órdenes de magnitud de intensidad, se usa la escala logarítmica para medir las intensidades del sonido. La unidad de esta escala es el bel (B), nombrado en honor a Alexander Graham Bell, pero se usa mucho más comúnmente el decibel (dB). La letra griega β simboliza el nivel de sonido medido en esta escala de decibeles y está definido por la fórmula:
Aquí I0=10-12W/m2 corresponde aproximadamente a la intensidad mínima que un oído humano puede oír. La notación log se refiere a que se trata de un logaritmo base 10. Por ende, una intensidad del sonido 1000 veces mayor que la intensidad de referencia, daría 30 dB. Este sonido corresponde a un susurro lejano.
La frecuencia fundamental es la . a los gigahertzios. Está ligada con la frecuencia.  Emisiones de mala calidad. Algunas características de los infrasonidos son:  Emisión en forma esférica. El ser humano. en una vulgar conversación los producimos (de forma menos notable en las vocales y más en las consonantes fricativas como la "f" y la "s"). Pero. o vueltas que de la onda de sonido. es decir.  Ultrasonido: Los ultrasonidos son aquellas ondas sonoras cuya frecuencia es superior al margen de audición humano. éstas son del orden de centímetros para frecuencias bajas y del orden de micras para altas frecuencias. En cuanto a las longitudes de onda. 20 KHz aproximadamente. Cuanto más alto sea la frecuencia más agudo será el sonido. Por el timbre se sabe que estamos escuchando un instrumento u otro. La frecuencia puede ser definida como el número de vibraciones completas.  Menor atenuación. están formados de una frecuencia fundamental y varias frecuencias relacionadas con la fundamental que se conocen como armónicos. La identificamos por su timbre de voz. se puede considerar infrasonido a todo sonido por debajo de los 30 Hz. debido a que la mayoría de los aparatos electroacústicos utilizan una frecuencia de entre 20 y 30 Hz.  Tono: Esta característica nos dice si estamos escuchando un sonido grave o agudo. que equivale a una vibración por segundo. incluso.  Menor absorción que las altas frecuencias. El timbre nos permite identificar a una persona cuando hablamos con ella sin estarla viendo. Las frecuencias utilizadas en la práctica pueden llegar. pueden llegar más lejos que las demás frecuencias. sin embargo no percibe todas las frecuencias. De esta característica surgen algunas clasificaciones para el sonido que son de vital importancia. es decir entre 0 y 20 Hz. También se le denomina altura. Los infrasonidos y los ultrasonidos:  Infrasonidos: Se pueden definir los ultrasonidos como las vibraciones de presión cuya frecuencia es inferior a la que el oído humano puede captar. su rango de audición está entre los 20 Hz y los 20 kHz. En todo fenómeno transitorio se producen infrasonidos. Timbre: El timbres es la característica del sonido que nos permite identificar la fuente que lo produce. Su unidad de medida es el Hertz (Hz).  Difíciles de concentrar. En la mayoría de casos los sonidos que escuchamos son complejos. de esta forma. por lo tanto.
el sonido lo rodeara (difracción). tendrá armónicos en 2(440 Hz) = 880 Hz. Lo que se debe a que la longitud de onda de las bajas frecuencias es muy grande (pueden alcanzar los 18 metros). el ángulo de la onda reflejada es igual al ángulo de la onda incidente. en cambio. Si la onda se refleja. etc. por lo que son capaces de rodear la mayoría de obstáculos. de modo que si una onda sonora incide perpendicularmente sobre la superficie reflejante. Si el obstáculo es pequeño en relación con la longitud de onda. Por ejemplo. Las ondas de ultrasonido tienen una . Una onda cuando topa con un obstáculo que no puede traspasar se refleja (vuelve al medio del cual proviene). Se define como las frecuencias armónicas a las frecuencias de múltiplos de la frecuencia fundamental. sino también para dirigir el sonido hacia el auditorio mediante placas reflectoras (reflectores y tornavoces). A su vez. 4 (440 Hz) = 1760 Hz. si una fuente emite un sonido con una frecuencia fundamental de 440 Hz. mientras que los armónicos determinan el timbre. 3(440 Hz) = 1320 Hz. el sonido se refleja (reflexión). esos armónicos tendrán sus propios armónicos y así se compone un sonido complejo.que determina el tono del sonido. Este principio se usa en la representación de imágenes por ultrasonido para propósitos diagnósticos en medicina. La reflexión no actúa igual sobre las altas frecuencias que sobre las bajas. En acústica esta propiedad de las ondas es sobradamente conocida y aprovechada. Otras propiedades que son importantes mencionar son la reflexión y la refracción del sonido:  Reflexión: Una persona puede medir la distancia a un objeto grande distante mediante la medición del tiempo entre la producción de un sonido corto y fuerte y escuchar este sonido nuevamente después de que haya viajado hacia el objeto regrese a usted. El tamaño del obstáculo y la longitud de onda determinan si una onda rodea el obstáculo o se refleja en la dirección de la que provenía. No sólo para aislar. vuelve sobre sí misma. si sucede lo contrario.
También se produce cuando la luz atraviesa capas de aire a distinta temperatura. que no es medio uniforme. Midiendo el tiempo que las ondas de ultrasonido tardan en viajar desde el emisor hasta el receptor y registrando qué tanto de la emisión es reflejado así como la dirección de las ondas originales. por ejemplo. cuando de un punto a otro de un medio aumenta o disminuye la temperatura. el sonido es capaz de desplazarse atravesando grandes distancias. Cuando las ondas de ultrasonido encuentran un cambio de densidad del tejido.frecuencia más alta de lo que un ser humano puede oír. Los espejismos son producidos un caso extremo de refracción. algunas de ellas se reflejan. denominado reflexión total. El índice de refracción es precisamente la relación entre la velocidad de la onda en un medio de referencia (el vacío para las ondas electromagnéticas) y su velocidad en el medio de que se trate. Un ejemplo de este fenómeno se ve cuando se sumerge un lápiz en un vaso con agua: el lápiz parece quebrado. La refracción se origina en el cambio de velocidad que experimenta la onda. Es un fenómeno que afecta a la propagación del sonido. cambia la velocidad de propagación del sonido. se puede formar una imagen. La refracción también puede producirse dentro de un mismo medio. Es la desviación que sufren las ondas en la dirección de su propagación. el ángulo de refracción ya no es igual al de incidencia. . en la refracción. A diferencia de lo que ocurre en el fenómeno de la reflexión. Esto es posible gracias a las refracciones producidas bajo la nieve.  Refracción: La refracción es el cambio de dirección que experimenta una onda al pasar de un medio a otro. Por ejemplo: Sobre una superficie nevada. de la que depende el índice de refracción. entre 2 y 15 MHz. cuando el sonido pasa de un medio a otro diferente. cuando las características de este no son homogéneas. Esta frecuencia se elige para proporcionar imágenes detalladas y para penetrar profundamente en el tejido humano. Cada capa de nieve tiene una temperatura diferente. Sólo se produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separación de los dos medios y si éstos tienen índices de refracción distintos. La refracción se debe a que al cambiar de medio.
Al atravesar el ultrasonido los diferentes tejidos. conforme a las leyes de reflexión de ondas esféricas sobre una superficie plana. el sonido se propaga con menor velocidad. La amplitud de la onda se atenúa en forma exponencial según la distancia recorrida. Debido a que la atenuación se debe a las fuerzas de fricción y viscosas de las partículas del medio. y de la que sólo transmite una pequeña fracción a la habitación contigua tras una nueva reflexión y refracción parciales. En un medio ideal. A . Por tanto. 3. se pierde energía en la fricción y fuerzas viscosas de esos tejidos. La energía acústica se mueve a través de los tejidos mediante ondas longitudinales y las moléculas del medio de transmisión oscilan en la misma dirección. Una parte de la energía sonora se refleja sobre la pared. existe una relación inversa entre la penetración del sonido y la resolución de la imagen o señal de Doppler. músculo y sangre. están más frías que las superficiales. las ondas se propagan sin perder amplitud debido a que no existen fuerzas de fricción entre las partículas.2. las moléculas tisulares son estimuladas y la energía se transmite de una molécula a otra adyacente. no armónica. La atenuación se debe en parte a la dispersión que sufre la onda al interactuar con pequeños objetos. Sólo las ondas armónicas tienen el módulo de la velocidad bien determinado en un medio dispersivo. cualquier otra vibración. la atenuación de la frecuencia en las ondas (o en el transductor) también aumenta la atenuación e impide ver las estructuras profundas. Cuando la energía acústica interactúa con los tejidos corporales. cuanto mayor sea la frecuencia de la onda. donde no llega el sol. Por lo tanto. hay siempre reflexión y refracción parciales. cumpliéndose para cada rayo sonoro incidente la igualdad de los ángulos de incidencia y de reflexión. más movimiento genera en las partículas. aumentando la fricción y con ello la atenuación. tal que la superficie de un tabique. En un medio de estas características. a la conversión del frente de onda en varios frentes más pequeños y a la absorción. se deforma al propagarse. Entonces. la atenuación (A) a una distancia x depende de la atenuación inicial A 0 y del coeficiente de atenuación α. cuanto más rápido se muevan dichas partículas mayor será la atenuación de las onda. como grasa. que se refiere al cambio de energía mecánica de la onda en calor. Pero hay otra parte de la energía sonora que se refracta en la pared.Las más profundas. En estas capas más frías próximas al suelo. Interacción del ultrasonido con la materia. principalmente debido a fuerzas de fricción. En la frontera de un medio propagador. y que también la absorbe.2. A esta pérdida de la amplitud de la onda se la denomina atenuación. y la velocidad de atenuación está dada por el coeficiente de atenuación α: ( ) De esta forma.
las ondas ultrasónicas cumplen con las leyes de reflexión y refracción en interfase. parte de la onda se refleja regresando al transductor y parte continúa atravesando el otro medio. Las ondas de ultrasonido. Si el tamaño de la luz reflectora excede aproximadamente l longitud de onda (λ). En el estado I las moléculas de la superficie absorben la energía. La luz es reflejada por un espejo porque las irregularidades del vidrio y las moléculas de plata son menores que la longitud de onda incidente. Al factor de multiplicación se le denomina coeficiente de reflexión. se transmite en todas las direcciones (principio Huygens) y disminuye la fracción de sonido que retorna al transductor. Por ejemplo. la interfase sangre-tejido refleja sólo el 0. longitud de onda. la energía se transmite en una sola dirección. Al igual que en óptica. deben pasar de un medio a otro a través de lo que se denomina interfase. amplitud. etc. Dado que la atenuación depende de la frecuencia de la onda transmitida y de las propiedades del medio. sus unidades son decibeles por centímetro por megahertz. El proceso de reflexión se lleva a cabo en tres estadios. La relación entre el ángulo de incidencia y el de refracción depende de la velocidad de propagación y está dada por la siguiente relación: . El haz que continúa atravesando el segundo medio cambia su ángulo de trayectoria y a este fenómeno se le denomina refracción. Cada una de estas características posee información única sobre los tejidos que la generan. El eco que retorna de los tejidos posee características propias que pueden ser medidas. al atravesar tejidos. de las variaciones en el contenido de colágeno y calcio en un mismo tejido. en el estadio II. La relación entre la cantidad de energía reflejada y la refractada respecto del incidente depende de la impedancia característica (Z) de cada uno de los medios. las moléculas oscilan en la misma frecuencia que el haz incidente (simpatía) y en el estadio III la energía es dispersada en forma de onda de reflexión. el 54%.06% del haz incidente y la interfase pericardio-pulmón. la luz no es reflejada por el papel debido a que las irregularidades en su superficie son de mayor tamaño que la longitud de onda de la luz. mayor resolución con menor penetración y viceversa. El haz incidente es reflejado de acuerdo con su ángulo de incidencia. La reflexión depende primariamente de la diferencia de impedancias entre los tejidos vecinos y secundariamente. Si el tamaño es menor.mayor frecuencia. La intensidad de una onda reflejada se calcula como ( ( ) ) Donde Z2 y Z1 son la impedancia característica del medio 2 y el medio 1 respectivamente. tales como el tiempo de retorno. La impedancia característica de los tejidos es muy variable. Al llegar la onda a la interfase. La interfase separa dos tejidos de la misma densidad. duración.
los ecos que retornan no pueden ser distinguidos como tales. De acuerdo con el principio de Huygens. Si el punto en que interactúan están desfasadas 180°. por ejemplo. cada partícula se transforma en un nuevo emisor de ondas. Alrededor de estos obstáculos se forman nuevas ondas. se cancelan mutuamente. Un ejemplo puede apreciarse cuando se observa el choque de la corriente de un río contra un poste de un muelle o un junco. En la ecografía la interferencia es vista como ruido y degrada la imagen. Luego de la excitación eléctrica. y por lo tanto el sistema no tendrá resolución axial o de profundidad. La superficie del transductor es de 1 cm2 aproximadamente. Las ondas. La interferencia depende de las frecuencias del transductor y del ruido de las partículas. Las que viajan en sentido contrario al de la onda inicial que las produjo se denominan ondas de retrodispersión (en inglés backscattering). Los respectivos frentes que generan eventualmente pueden superponerse. es decir están en fase. Se denomina axial al eje que nace en el centro del . Pero si los objetos están muy próximos. Este proceso se realiza en un tiempo muy corto (1 µseg) y con un ΔV de varios cientos de volts.En ecocardiografía. la expansión del cristal dura unos 10 µseg2. En la siguiente figura se ven dos partículas que se han transformado en nuevos emisores de ondas. la imagen se forma por la reflexión (eco) del ultrasonido en un objeto perpendicular al haz incidente. El ultrasonido es generado por el cristal piezoeléctrico el cual introduce o empuja ondas dentro del tórax como si fuera un pistón. al atravesar un medio interactúan con pequeñas partículas. Si el punto de máxima amplitud ocurre al mismo tiempo en las dos ondas. con lo cual se dispersa la onda inicial. por lo tanto se admite una pequeña variación del ángulo de incidencia. las amplitudes se suman. Este fenómeno de interacción es conocido como interferencia constructiva o destructiva.
una aproximación general es que la resolución axial tiene que ser la mitad de la longitud espacial del pulso. La mayor experiencia en animales proviene de estudios realizados en ratones y cobayos. Con todo. se debe ser cauteloso al extrapolar resultados obtenidos in vitro a la clínica. muerte post parto. La dosis fue definida mediante el producto de la intensidad de exposición espacial promedio (I2) por el tiempo (t) de exposición. estasis sanguínea y regresión de tumores. Las determinantes de la resolución axial son la frecuencia del transductor. aunque pequeño. la relación de las impedancias puede hacer perder el 80% de la energía del transductor. el ancho de banda. parálisis de los miembros. Para ello. Los factores que determinan la resolución lateral son: la frecuencia del transductor. Otro problema es que la interfase cristal piezoeléctrico-piel tiene una impedancia característica muy alta (30 rales) en comparación con la interfase piel tejidos (1.transductor y discurre por el centro del haz. pero se produce por la intensidad y tiempo de exposición muy elevados. La resolución axial se define como la mínima separación entre las ondas reflejadas para ser distinguidas como tales. Debido a que las células en suspensión o en cultivos no representan una situación similar al ser vivo. El riesgo por el uso debe ser comparado con los beneficios que se obtienen de ella.6 rales). El efecto más comúnmente comunicado es la alteración de las cromátides. Aunque todos estos factores contribuyen a la resolución axial. el ancho de pulso y los lóbulos laterales. Debido a esta diferencia. Se ha observado una relación lineal entre la exposición al ultrasonido y el crecimiento fetal. El incremento de la temperatura (dT/dt) depende del coeficiente de absorción del tejido para una frecuencia . la cual significa la conversión del ultrasonido en calor. La atenuación del ultrasonido en los tejidos se debe a la absorción. en la actualidad se considera que dicho esto es de tan pequeña magnitud que no reviste importancia clínica. Sin embargo. La resolución lateral se define como la separación mínima entre dos puntos para ser distinguidos como tales en una dirección perpendicular al haz ultrasónico. algunos transductores (especialmente los electrónicos) colocan un material de impedancia intermedia para que no se pierda tanta energía. Por lo tanto. anormalidades fetales. el ancho de banda (las frecuencias contenidas en el pulso) y la longitud espacial del pulso. el foco del transductor. la mayoría de los estudios realizados en los últimos 10 años ha arrojado resultados negativos. el ultrasonido produce aumento de la temperatura en los tejidos. como de cualquier técnica de diagnóstico. Los mecanismos por los cuales el ultrasonido produce bioefectos pueden ser clasificados en dos grupos: calor y mecánicos. dichos estudios son útiles para estudiar los mecanismos de interacción. lleva asociado un riesgo que. debe ser tenido en cuenta. Por lo tanto. Otro efecto es la lesión focal. Los efectos informados incluyen reducción del crecimiento fetal. También se ha documentado que las alteraciones de las cromátides no tienen efectos genéticos y en consecuencia no constituyen un riesgo. El uso de ultrasonido.
frecuencia de repetición del pulso. Para la cuantificación del límite de seguridad de producción de calor se utiliza el índice térmico (IT). absorción. Para un aumento mayor de 2°C no se producen bioefectos si el tiempo de exposición está regulado por la expresión: ( ) c. el calor producido disminuye a medida que aumenta la profundidad del campo. En general. la velocidad de proliferación celular y de regeneración. Un aumento de temperatura es considerado significativo si supera los 2°C. La edad y el estadio evolutivo son puntos importantes en fetos y neonatos. frecuencias de barrido. El Instituto Americano de Ultrasonido Médico publicó las siguientes recomendaciones: 1) El aumento excesivo de la temperatura puede producir efectos tóxicos en mamíferos. ya que el ultrasonido se atenúa y reduce la intensidad del haz que llega a los sitios profundos. Propiedades del tejido como atenuación. tales como la duración de exposición. b. el aumento de la temperatura es mayor en hueso que en tejidos blandos. de la densidad ρ. duración del pulso y tiempo de exposición. Este punto es importante en el feto. el tipo de tejido. en el cual el hueso está en relación con otros tejidos en desarrollo. Para un transductor que emite con determinada frecuencia e intensidad. los adultos resisten mejor el aumento de temperatura que los fetos y neonatos. conductividad y difusión térmica. a. El aumento de la temperatura en los tejidos secundario al uso diagnóstico del ultrasonido depende de: a. potencia. Para tiempos de exposición similares. Actualmente se prefiere usar in vivo el IT. Por lo tanto. b. tamaño y calor de transductor. Características de la salida de la fuente de ultrasonido: frecuencia. 2) 3) 4) 5) 6) . impedancia. de calor específico del tejido CE y de la intensidad del ultrasonido (I): ⁄ La producción de calor aumenta a medida que aumenta la intensidad y la frecuencia. La absorción es mayor en el hueso que en los tejidos blandos.determinada α. Para tiempos de exposición de hasta 50 horas no se han observado efectos siempre que la temperatura no aumente más de 2°C. Los efectos biológicos observados dependen de varios factores. el cuál ha sido escrito para tejidos blandos y huesos. el calor el hueso de feto debe ser tenido en cuenta. La FDA ha propuesto un límite máximo de intensidad de ultrasonido en 720 mW/cm2.
Este índice se utiliza para determinar la posibilidad de cavitación. La compresión y descompresión del líquido que reciben las burbujas pueden dañar las células.3. El índice mecánico (IM) se calcula como el cociente entre la presión pico de rarefacción (pico negativo de la presión) y la raíz cuadrada de la frecuencia del transductor. Por lo tanto. El IUAM resume los hallazgos en los siguientes puntos: 1. La cavitación estable es el término utilizado para describir la oscilación en el diámetro de la burbuja secundaria a las variaciones de presión que produce el ultrasonido a través del tejido. 3. anencefalia y espina bífida. pero de todas ellas. 2. El umbral de cavitación depende de las características de tejido y de parámetros del equipo como la amplitud de la presión. En ausencia del riesgo documentado. microcefalia. se realizan las siguientes consideraciones:  Potencia de salida de los equipos: Existen varias formas de expresar la potencia de salida. No se han detectado alteraciones en el riñón del ratón con IM de 4. duración y frecuencia del pulso. No hay por lo tanto riesgo conocido asociado al uso de ultrasonido diagnóstico. es poco probable que se produzca el fenómeno de cavitación. La cavitación es la producción y dinámica de las burbujas en un medio líquido. La potencia de salida del equipo puede exceder el número de cavitación in vitro y generar extravasaciones de sangre a los pulmones de animales en laboratorio. El umbral del IM en el ratón para producir extravasación de sangre en el pulmón de 0. La cavitación transitoria ocurre cuando la oscilación de las burbujas es tan grande que produce el estallido de la burbuja.Las consecuencias del aumento de la temperatura se evidencian en los fetos e incluyen retardo en el crecimiento. 4. pero admitiendo la posibilidad de bioefectos. . en dependencia de la frecuencia F0 definida por el radio de las burbujas: Existen dos tipos de cavitación. reducción de ondas cerebrales. Las burbujas entran en resonancia (expansión y disminución de su tamaño). si el tejido no contiene gas. Las implicaciones en los seres humanos no se han establecido. La propagación del sonido es un mecanismo que puede generar la cavitación. La cavitación tiene efectos destructivos a nivel celular. produciendo discontinuidad en la presión (ondas de shock) y elevación de la temperatura. microftalmos. Los efectos térmicos y mecánicos no parecen ser significativos con la intensidad de ultrasonido que se utiliza con fines diagnósticos. La intensidad es el cociente entre la potencia y el área. defectos del paladar. la intensidad parece ser la más adecuada. cataratas.
un dispositivo que proporciona una salida utilizable en respuesta a una magnitud física. La intensidad máxima se describe como la mayor exposición del haz (pico espacial) promedio en un periodo de exposición (tiempo medio) y es conocida como intensidad pico espacio-temporal. En el caso de los transductores usados para el ultrasonido. simplemente. 3. . En la ecografía la función del transductor es compleja. que es el dispositivo aplicado sobre la piel. El modo M y el Doppler color se encuentran entre las modalidades anteriores. Fetal: 74 mW/cm2. propiedad o condición específica que se desea medir. El sonido suele formar parte de la representación en la ecografía sólo en los estudios de flujo sanguíneo con Doppler.2. Los equipos de imágenes trabajan en el límite inferior del IPETM. Periférico: 720 mW/cm2. Generalmente se trata de un dispositivo usado para convertir un fenómeno físico en una señal eléctrica. iii. ii. y las señales eléctricas provocadas por su retorno al transductor caracterizan la interesante función de un transductor ecográfico. Cardíaco: 43 mW/cm2. Límite máximo de intensidad: Se ha establecido en IPETM (mW/cm2): i. al convertir distintos tipos de energía física en impulsos eléctricos que viajan por los nervios. Es útil comparar el transductor de la ecografía con los elementos afines como el electrodo de EMG. Una serie de elementos piezoeléctricos crea la energía sonora necesaria para formar esos ecos. mientras que los Doppler espectral lo hacen en el límite máximo. Todos los órganos receptores biológicos son transductores. iv. Otra medida utilizada es el pico espacial de uso promedio en el punto en que es máxima. Transductores. Oftálmico: 17 mW/cm2. los elementos piezoeléctricos convierten la energía eléctrica en un pulso de energía sonora y viceversa: los ecos resultantes de dicha onda vuelven a convertirse en señales eléctricas.3. Un transductor es.
Para la ecografía neuromuscular. los transductores tienen formas específicas que se adaptan a los requerimientos anatómicos. el transductor más utilizado es el de tipo lineal. Por ejemplo para un estudio del corazón siempre resulta muy útil el contar con una superficie curva de modo que los transductores se colocan entre las costillas. Al unir de forma continua las líneas de datos. . En la ecografía vaginal. En su grado más externo se pueden usar transductores de ecografía endovascular para explorar las paredes arteriales. cada uno de los cuales proporciona una única línea de datos ecográficos. Todos estos dispositivos cuentan con distintas disposiciones de transductores o con serie de transductores motorizados. la pantalla crea una imagen 2D del mismo modo que las pantallas de televisión antiguas creaban imágenes a partir de líneas paralelas. un transductor ecográfico contiene una serie de múltiples transductores piezoeléctricos diminutos. Hay transductores ultrasónicos de formas muy variadas. porque la mayoría de los planos de exploración son compatibles con esta forma. esofágica y rectal.En realidad.
Mientras que el cuarzo no cristalino contiene una disposición no ordenada de moléculas de dióxido de carbono. La aplicación de estrés mecánico a un cristal de cuarzo. que en ocasiones tienen una configuración polar asimétrica. los cristales de cuarzo están formados por un entramado ordenado que está determinado por las cargas eléctricas de las moléculas individuales. Cuando se enfría. En el primer caso. Este fenómeno fue descrito por primera vez en los cristales de cuarzo.El principio fundamental de que se basan los transductores de ecografía es la piezoelectricidad. al excitar el cristal se produce una onda de ultrasonido que opera a la frecuencia de operación del cristal. modifica las órbitas electrónicas y. se puede inducir rápidamente a las moléculas a asumir una estructura en entramado dipolar que confiere las propiedades piezoeléctricas. la aplicación de un voltaje a través de este material provoca que se engruese o adelgace a medida que las moléculas suspendidas giran sus dipolos acercándose o alejándose de la carga electrostática. La aplicación de una corriente a través de este entramado provoca la absorción de energía. como consecuencia. Esta variación de forma. a la inversa. . por lo que este material es ideal para su uso en transductores. causa una corriente eléctrica. Aunque esta sustancia química no es piezoeléctrica en condiciones naturales. Esta modificación dimensional abrupta crea un pulso de sonido. Estos fragmentos pueden disponerse de forma lineal. Los transductores utilizados el ultrasonido pulsado pueden ser excitados de dos modos distintos: utilizando un impulso monofásico (shock-excited) o mediante una onda bifásica (burst-excited) como se observa en la ilustración. una propiedad intrínseca de distintos tipos de materiales especiales. para crear el transductor típico. cuando se calienta por encima de los 350°C en un campo electromagnético. cada uno con su propio electrodo separado. causa cambios de forma de cristal subyacente. en un pequeño fragmento de material. En la actualidad se usa el titanato zirconato de plomo para los transductores de ecografía. genera los pulsos de sonido usados en la ecografía moderna.
Los transductores normalmente trabajan a su frecuencia de operación. La duración del pulso es igual al período de la onda de US multiplicado por el número de ciclos por pulso. Esto reduce la reflexión y por lo tanto mejora la transmisión. El aire tiene muy baja impedancia acústica. se coloca un material de acoplamiento (matching) de una impedancia intermedia entre ambos medios. Para lograr reducir la duración del pulso se coloca un material de amortiguamiento (damping) cuya función es lograr atenuar rápidamente la excitación del cristal. De este modo. se coloca como medio de acoplamiento un gel acuoso que elimina la capa de aire y facilita el pasaje del sonido hacia el cuerpo.2 y 1mm. el cristal es excitado con un ciclo de corriente alterna que produce una presión que acompaña las variaciones eléctricas. Sin embargo. una delgada capa de aire que exista entre el transductor y la piel provocará la reflexión casi total del haz. su característica pulsátil introduce al ultrasonido un contenido en frecuencias adicional. Este .La frecuencia de operación del cristal o frecuencia de resonancia está definida por la velocidad de propagación del sonido y el espesor del cristal. El espesor óptimo de la capa de acoplamiento es ¼ de la longitud de onda. En el otro caso. habría un gran reflexión en la interface piel-cristal tanto en la emisión como en la recepción del US haciendo inviable el sistema. El uso de múltiples capas de acoplamiento mejora aún más la eficiencia en la transmisión. La frecuencia del sonido es igual a la frecuencia de la onda eléctrica aplicada la cual debe ser cercana a la frecuencia de operación del cristal. Para mejorar la interface. si no existe compensación. El problema del amortiguamiento es la reducción de la amplitud del ultrasonido y por tanto el deterioro la eficiencia y la sensibilidad para detectar ecos débiles. Normalmente con este método se logra una duración del pulso de uno a tres ciclos. Algunos transductores modernos utilizan este método. Debido a que el elemento transductor es sólido tiene una impedancia 20 veces mayor que la impedancia del tejido blando. La frecuencia de repetición del pulso es igual a la frecuencia de repetición de la excitación la cual es definida por el ecógrafo. Por ejemplo. Otra forma de mejorar la transmisión es bajar la impedancia acústica del cristal permitiendo que la energía se dirija mayormente hacia el paciente. Por esta razón. Los espesores típicos se encuentran entre 0. por lo tanto. De este modo sería innecesario el material de amortiguamiento mejorando notablemente la sensibilidad. El valor de frecuencia es tal que el espesor del cristal abarca media longitud de onda. si la velocidad c=4mm/ìs y el espesor es 1mm entonces ë=2mm y operación=c/ ë=2MHz. Mientras menor sea la duración del pulso se obtendrá una mejor resolución.
Estos pasos mejoran la transmisión del sonido a través del cuerpo y sin ellos. Estas señales son procesadas y convertidas en imagen (sonogramas). Esto permite variar las características de penetración y resolución sin necesidad de cambiar el transductor.4) el mismo puede operar a diferentes frecuencias siempre que se utilice una excitación bifásica. y por tanto aumenta el BW. esófago o vasos sanguíneos. sus electrodos correspondientes y varias capas del material.rango de frecuencias recibe el nombre de ancho de banda (BW). como los transductores individuales. Estos sensores contienen uno o más elementos de material piezoeléctrico. Existen numerosos tipos de transductores. A partir del BW se definen dos valores: La inclusión del amortiguamiento acorta la longitud del pulso. El cable que conecta el transductor al aparato es bastante grueso porque contiene tanto los elementos de entrada como los de salida de los cientos de transductores miniaturizados que constituyen un transductor lineal típico. El factor Q es aproximadamente igual al número de ciclos del pulso. Cuando la energía de ultrasonido emitida por el sensor es reflejada por el tejido. El BW total del sistema depende del transductor y de su electrónica asociada. La cubierta del transductor de ecografía alberga varios elementos. recto. Si el pulso es más corto. . Si el transductor tiene una gran ancho de banda (Q=1. el transductor recibe algunos de estos reflejos (ecos) y los reconvierte en señales eléctricas. De este modo se puede colocar el transductor próximo a la zona de estudio permitiendo trabajar con mayores frecuencias y más resolución. más del 80% del sonido se reflejaría de vuelta al transductor en la superficie cutánea. La imagen de ultrasonido se logra colocando un transductor sobre la piel del paciente o se inserta dentro de una cavidad. Entre la cara de contacto del transductor y la serie de transductores situados debajo de ella se insertan capas de acoplamiento. lo que mejora aún más gracias al gel de acoplamiento. En la base del transductor se sitúa el material amortiguador para ayudar a controlar la duración de los pulsos sonoros emitidos por el mismo. sin embargo para efectos de esta investigación se abordarán los tres que más se usan. Algunos transductores se fabrican para poder ingresar al cuerpo por diferentes vías: vagina. Los pulsos más cortos ocasionan una mejor resolución. que ayudan a reducir el desajuste de impedancia entre el transductor y la piel. Es importante notar que las frecuencias de excitación deben estar dentro del ancho de banda de operación del transductor. mayor será su ancho de banda.
Además. en cada nivel de profundidad tisular permanecen constantes el ancho de las líneas de la imagen y su densidad. También pueden influir considerablemente en la calidad de la imagen las sombras acústicas que se producen detrás de las costillas. la presencia de aire en el transductor y la piel del paciente (desacoplamiento) suele generar alteraciones en la imagen. se aplica sobre todo en cardiología. será posible obtener una amplia representación del corazón sin las indeseables sombras acústicas de las costillas. Por esta razón muy rara vez se utilizan transductores lineales para el examen de órganos torácicos o abdominales. aunque se utilice una ventana intercostal estrecha. el haz de ultrasonido.  . el tamaño de la superficie de acoplamiento entre el transductor y la piel del paciente es una desventaja y por eso cuando la superficie cutánea es curva. Transductor sectorial: Un transductor sectorial genera una imagen en forma de abanico que es muy estrecha en las proximidades del transductor y que se va haciendo cada vez más ancha a medida que aumenta la profundidad de penetración. Por lo tanto. Este tipo d transductor envía ondas paralelas entre sí que producen una imagen rectangular. Transductores lineales: También es llamado escáner paralelo. con la consiguiente disminución del poder resolutorio a medida que aumenta la profundidad. La desventaja de este tipo de transductor es la deficiente resolución espacial cercana y la reducción de la densidad de las líneas. En cambio. la obtención del plano de examen deseado es bastante más difícil y requiere una práctica más intensiva. que permiten una mayor penetración. Una ventaja es la buena resolución espacial cercana al transductor – por eso los transductores lineales se utilizan preferentemente con altas frecuencias (5 – 10 MHz) para el diagnóstico de enfermedades de los tejidos blandos y la glándula tiroides. Debido a la propagación en abanico. el pulmón o el gas intestinal. Este tipo de transductor con frecuencias más bajas (2 -3 MHz).
Este transductor se aplica preferentemente en la ecografía de abdomen con frecuencias de entre 2. En este caso la forma de la imagen en el monitor se asemeja a un filtro de café y combina una buena resolución de cerca con una resolución relativamente aceptable en la profundidad. Transductor convexo: Un transductor convexo o curved array es un tipo mixto entre los dos tipos de transductor anteriores. mayor será el poder resolutorio (pero la profundidad de penetración será menor). La principal ventaja de la superficie de acoplamiento ligeramente convexa del transductor reside en la posibilidad de desplazar el aire intestinal que degrada la calidad de la imagen mediante un aumento paulatino de la presión del transductor sobre la piel. Una observación que vale la pena recordar es que cuanta más alta sea la frecuencia de la onda ultrasónica. .75 MHz. La frecuencia estándar varía entre 3. Una desventaja de este tipo de transductor es la progresiva disminución de la resolución a medida que aumenta la profundidad.5 y 5 MHz. lo que según la posición de acoplamiento puede determinar la aparición de sombras acústicas indeseables detrás de las costillas.5 y 3.
La región que se extiende desde el elemento hasta su estrechamiento se conoce como campo cercano o zona de Fresnel. 14 dB (4%). 20 dB (1%). El ángulo de dispersión del haz depende de la frecuencia y del diámetro del transductor. Por simplicidad geométrica se toma el último valor. Su longitud depende de proporcionalmente de la frecuencia y del cuadrado del diámetro del elemento: La región ubicada luego del campo cercano y que tiene su mismo tamaño se conoce como campo lejano o zona de Fraunhofer.Los dos primeros pueden ser mecánicos o electrónicos. Los más comunes son los multiplanares que proveen el escaneo de diversos planos dejando prácticamente en desuso a los biplanares y monoplanares. aun cuando el transductor es plano y sin enfoque. El haz de un transductor en forma de disco varía su diámetro en función de la distancia. Como se observa en la imagen. El pulso de US generado por un transductor en forma de disco está contenido en una zona que tiene forma de gota. el haz de ultrasonido tiene un estrechamiento en el límite entre ambas zonas. Este transductor está montado en un gastroscopio y se introduce en el esófago del paciente. los cuales utilizan arreglos de fase (arreglos piezoeléctricos arreglados en línea). Para definir el ancho. siendo estos últimos los más frecuentes. Para el caso de los equipos de ultrasonido cardiovasculares se tiene la opción de adquirir un transductor transesofágico. de Doppler y de flujo de color prácticamente libres de ruido gracias a la proximidad de este con respecto al corazón. obteniendo señales bidimensionales. El foco en esta zona está dado por el ancho o el diámetro. . El haz de US es una descripción de este diámetro desde su partida desde el transductor hacia el tejido. se toma un valor relativo de intensidad respecto al valor máximo: 6 dB (25%).
Este espesor puede ser aproximado multiplicando la longitud de onda por el número f (f=distancia focal/diámetro del transductor). La zona focal se especifica como la distancia entre dos puntos ubicados en el centro del haz cuyas intensidades representan alguna fracción (25%) de la intensidad de pico en el foco. Para mejorar la resolución lateral. Para realizar estas operaciones se utiliza un arreglo de cristales separados por una distancia muy pequeña. . La región posterior a la zona focal tiene mayor apertura. Otra forma de definir esta distancia es ubicar las dos zonas donde el diámetro tiene K veces el valor mínimo que está ubicado en el foco. las consideraciones para trabajar en onda pulsada son similares (no idénticas). Por tal motivo. sin embargo. transductor plano con lente acústica o arreglo de fase. convexos. comenzando con los más exteriores primero y gradualmente se van activando todos hasta llegar a los centrales. se excitan los cristales con una pequeña diferencia de tiempos para enfocar el haz a una distancia específica. medio y largo en función del tamaño de la zona focal o la distancia focal. El enfoque electrónico permite por una parte. La distancia focal es la separación entre el transductor y el centro de la zona focal. que se utilizan en los transductores modernos. el diámetro del haz puede ser reducido enfocando el sonido de manera similar a la óptica. recibir ecos de una posición definida (recepción). Esto mejora la resolución lateral que se analiza posteriormente. es decir que sólo se puede enfocar en esta zona. De este modo. el foco se puede clasificar en corto. etc. Los casos anteriores asumen una emisión continua. Las características mencionadas son similares en transductores rectangulares. El límite para estrechar el haz depende de la longitud de onda (frecuencia). se puede asumir que lo expuesto es válido para onda pulsada. para los arreglos lineales. La distancia focal debe ser menor que el campo cercano. El diámetro del haz se reduce desde el transductor hasta la zona focal. enfocar el haz hacia una profundidad determinada (emisión). Los métodos que utilizan el transductor curvo o la lente acústica para el enfoque tienen un foco fijo a una distancia definida. La modificación del foco permite trabajar con múltiples focos para cada línea de barrido manteniendo el haz lo más estrecho posible en toda la zona de estudio (emisión multifocal). El haz de ultrasonido cuando se realiza un enfoque se estrecha más que cuando no existe enfoque. Sin embargo. Durante la emisión. el haz tiene el mismo diámetro en todas las direcciones perpendiculares al mismo. y por otra. Existen tres formas de enfoque: transductor curvo. mientras que una disminución produce un alejamiento del mismo. el diámetro es diferente para cada dirección. Un incremento en la curvatura de los retardos acerca el foco hacia el transductor. se envían varios pulsos en la misma dirección pero enfocados en diferentes profundidades. En términos cualitativos. el tamaño del transductor y de la distancia focal. Normalmente estas dos variables se mueven coordinadamente.Para los transductores en forma de disco y los anulares.
Debido a que por cada pulso se puede realizar un único enfoque. El foco de recepción puede ser ajustado continuamente en función de la zona que se esté analizando en un determinado momento. y la cantidad de cuadros por segundo (fps) disminuye. Para mantener el mismo ancho del haz en el foco para distancias focales mayores. el enfoque se realiza en todas las direcciones. que la resolución espacial mejora a expensas de una pérdida en la resolución temporal. El disparo coordinado de todos los elementos permite realizar el enfoque hacia una profundidad determinada. Sin embargo. el uso de múltiples focos por línea de barrido toma más tiempo. la apertura debe ser también mayor. ya que los ecos de otras regiones serán procesados con otros focos. Hasta este momento se ha descrito el mecanismo de emisión del haz de US. En el caso de la recepción de los ecos. Es decir. Cada elemento o cristal. el enfoque dinámico permite obtener una imagen con detalle del objeto. La imagen resultante es un montaje de los ecos de las zonas focales de los diferentes pulsos. El arreglo anular de fase o arreglo anular está construido con múltiples elementos concéntricos. La combinación de la transmisión multifocal junto al enfoque dinámico permite mejorar la resolución de la imagen en un amplio rango de profundidades. El haz de US tiene una forma cónica. descartando el resto de los ecos. Este tipo de enfoque de recepción se denomina enfoque dinámico. El número de elementos utilizados se incrementará con la distancia focal. El retardo controlado de cada elemento permite que el transductor sea más sensible a una determinada zona. En este caso. la distancia focal y la longitud de onda. Esto se denomina apertura dinámica. múltiples focos requieren múltiples pulsos. El equipo sólo procesará los ecos de la zona focal para cada pulso. Mientras mayor sea el número de canales mejor será la calidad del enfoque dinámico. Para hacer una analogía del enfoque dinámico se puede analizar el caso de una cámara de video que está enfocando continuamente a un objeto que se desplaza hacia ella. Por las . El conformador del haz es el encargado de realizar ambas operaciones. El ancho del foco depende de la apertura. las señales de salida de cada elemento se pueden retardar y posteriormente sumar la resultante. no todos los elementos del arreglo son utilizados para generar los pulsos. el retardo y el amplificador constituyen un canal. no sólo en el plano del corte. En ese caso. Esto implica que en un arreglo de fase.
el transductor está fijo y los cristales están en movimiento barriendo uniformemente la zona de estudio. El transductor no sólo debe emitir y recibir los ecos. Los elementos tienen un ancho de una longitud de onda. Esta operación se llama barrido (scanning. Están formados por un grupo de cristales y se encuentran en la mayoría de los equipos modernos. cada grupo de elementos actúa como un gran cristal que se mueve a lo largo del transductor. un elemento o grupo de elementos que giran. pero lo realiza rápida y consistentemente sin involucrar partes móviles ni líquido de acoplamiento. Los arreglos lineales secuenciados aplican una excitación por grupos de transductores adyacentes. y es realizado por medios mecánicos o electrónicos. Otros tienen forma de anillos concéntricos y se denominan arreglos anulares. Los elementos pueden ser rectangulares ubicados en forma lineal (arreglo lineal) o curva (arreglo convexos). Esto produce una imagen rectangular. Esta operación se realiza rápida y automáticamente generando múltiples imágenes por segundo presentando la ecografía en tiempo real. sweeping. De esta forma. De este modo. La imagen obtenida consiste en líneas de barrido paralelas producidas por pulsos originados en diferentes puntos de la superficie del transductor pero en direcciones paralelas. El barrido mecánico puede lograrse con un elemento transductor oscilante. mientras que el ancho de la imagen es aproximadamente igual a la longitud del arreglo.características constructivas. sino que además es responsable de enviar pulsos de ultrasonido en diferentes direcciones para generar la imagen ecográfica. La apertura es el tamaño del grupo de elementos excitados. este transductor no puede realizar el barrido en forma electrónica. El modo más simple de utilizar un arreglo lineal es en forma secuenciada. por lo tanto. Esta excitación va desplazándose de un extremo a otro. se debe realizar mecánicamente. El barrido electrónico es realizado con arreglos de elementos. steering) del haz. De este modo. La secuencia de disparo depende de la cantidad de elementos (n) y del número de elementos por grupo (m). o bien por un reflector oscilante (Ver Ilustración 13). El barrido se realiza a una velocidad adecuada para generar una ecografía en tiempo real. Todos los componentes oscilantes y/o rotatorios deben estar inmersos en un líquido de acoplamiento acústico dentro del transductor. si se .
Se opera con la aplicación de una excitación en todos (o casi todos) los elementos del transductor. produciendo una imagen con forma sectorial. lineales o convexos. pérdida en la resolución. Su operación es idéntica al arreglo lineal secuenciado. La posibilidad de modificar la dirección del haz permite hacer un barrido para obtener una imagen sectorial de los tejidos. el barrido sigue realizándose secuencialmente mientras que el foco es controlado modificando los tiempos de excitación o la fase del grupo de elementos.tienen n=8 elementos y el grupo tiene m=4 elementos entonces el número de líneas de barrido es L=n. . Esta aparente pérdida de líneas se compensa con una disminución de la dispersión del haz. Este tipo de transductores se denominan arreglos de fase lineales o convexos respectivamente. El enfoque de este transductor también se realiza por variación de fase. gran dispersión y por lo tanto. El uso de la fase puede aplicarse también a los arreglos secuenciados. Si se dispararan en forma individual los elementos. Estas diferencias de tiempo son automáticamente cambiadas para cada pulso. pero con una pequeña diferencia de tiempo entre ellos (menor a 1ms). los pulsos viajan en diferentes direcciones. de modo que el pulso de US resultante se dirija hacia una dirección específica. y de esta forma se logra dirigir el haz en diferentes direcciones. En este caso. El arreglo convexo secuenciado está construido como una sucesión de elementos ubicados en forma curva. El arreglo de fase contiene una línea compacta de elementos con un ancho de cuarto de longitud de onda. Otro modo de disparar los grupos para obtener mayor número de líneas de barrido es disparar alternadamente en grupos de 3 y 4 elementos logrando una resolución de medio elemento. se tendría una apertura pequeña. pero debido a su construcción.(m-1)=5 (Ver Ilustración 14). Si n=128 y m=4 entonces L=125. para controlar el foco electrónicamente.
Sin embargo. Para mejorar la resolución axial hay que disminuir la longitud espacial del pulso. En la imagen se muestran tres ejemplos donde la longitud espacial del pulso es diferente y está representada por las flechas. si la separación es menor. resolución de contraste y resolución temporal. es posible observar ambos objetos en forma diferenciada. como inconveniente se puede aclarar que un incremento en la frecuencia disminuye la penetración. Un parámetro que influye directamente en su determinación es la longitud espacial del pulso. el ecógrafo produce una degradación adicional que disminuye la resolución espacial aún más. este parámetro depende directamente de la longitud de onda y del número de ciclos que contenga el pulso. Por sus características particulares. un incremento de la frecuencia producirá una disminución de la longitud de onda y de la longitud espacial del pulso. y una disminución del número de ciclos aumenta el ancho de banda. La resolución axial se define como la distancia mínima que debe existir entre dos reflectores en la dirección de haz para producir ecos separados. en ecografía la resolución espacial se puede separar en dos: resolución axial y resolución lateral. Además. El número de ciclos puede ser disminuido si se modifica el material de amortiguamiento (damping). Por lo tanto. Un incremento en el ancho de banda puede causar inconvenientes en la determinación de la velocidad en instrumentos doppler Para una gama amplia de . los ecos de ambos reflectores estarán solapados y se visualizarán como uno solo. Si dos reflectores no están suficientemente separados. Se puede observar que si la separación entre dos reflectores es mayor a la mitad de la longitud espacial del pulso. La primera está vinculada a resolver objetos en la dirección del haz. ellos no producirán ecos separados. Como se mencionó anteriormente.Existen tres aspectos a tener en cuenta en la resolución de la imagen: resolución espacial. y por tanto no se visualizarán como dos objetos diferentes en la pantalla. mientras que la segunda está relacionada a separar dos objetos en dirección perpendicular al haz. Los dos últimos aspectos serán expuestos más adelante. Sin embargo.
La porción inferior del rango se utiliza cuando se necesita incrementar la profundidad (personas obesas) o cuando la atenuación es grande (estudios transcraneales). Las imágenes ecográficas están formadas por una matriz de elementos fotográficos. ojo. El circuito receptor puede determinar la amplitud de la onda sonora de retorno y el de transmisión total. tanto axial como lateral. vasos superficiales. Si la separación entre dos reflectores es mayor que el diámetro del haz. Por otra parte. Su valor está definido por el ancho del haz en el plano de barrido. Es decir.2. tiroides. En el foco del haz es donde se obtiene la mejor resolución lateral. los valores más utilizados de frecuencia oscilan entre 2 y 10 MHz. En la mayoría de los pacientes 3.aplicaciones en medicina. En el caso de imágenes oftalmológicas o intra vasculares donde se necesita gran resolución a muy corta distancia se utilizan valores hasta 40 MHz. ya que . regresando al transductor como elementos fotográficos (pixeles). Los valores altos de frecuencia se utilizan cuando se necesita gran resolución a poca profundidad (mamas.4. existen factores adicionales que modifican estas definiciones. Un circuito transmisor aplica un pulso eléctrico de pequeño voltaje a los electrodos del cristal piezoeléctrico. Adquisición de datos. la resolución lateral también. 3. si este no tiene una resolución adecuada para mostrar la imagen ecográfica obtenida con el transductor. una mejora en la resolución de contraste favorece la resolución espacial. Resolución lateral= ancho del haz Como el ancho del haz varía con la profundidad. el cual se propaga dentro del paciente. mientras que en pacientes pediátricos se utilizan valores entre 5 y 7. se definieron estrictamente en términos matemáticos. La resolución lateral puede modificarse enfocando el haz. pacientes pediátricos). Este empieza a vibrar y se transmite un haz ultrasónico de corta duración. la resolución espacial obtenida por el transductor puede afectarse con el sistema de visualización. donde es parcialmente reflejado y transmitido por los tejidos o interfaces tisulares que encuentran a su paso. Su brillo dependerá de la intensidad del eco que es captado por el transductor en su viaje de retorno. existe una dependencia entre estos dos factores.5 MHz.5 MHz es una frecuencia adecuada. Si bien las resoluciones espaciales. Las imágenes en escala de grises están generadas por la visualización de ecos. La resolución lateral es la mínima separación entre dos objetos (reflectores) en dirección perpendicular al haz tal que produzcan ecos separados durante el barrido del haz. se producirán dos ecos separados al producirse un barrido del haz. El transductor se coloca sobre la superficie corporal del paciente a través de una capa de gel para eliminar el aire entre la superficie (transductor-piel). La energía reflejada regresa al transductor y produce vibraciones en el cristal y después son amplificadas y procesadas para convertirse en imágenes. Por un lado. Valores menores a 2 MHz afectan a la resolución axial mientras que valores superiores a 10 MHz producen gran atenuación.
. se produce saturación y no se pueden observar las diferencias entre las distintas estructuras. Para reducir el ruido se utilizan también amplificadores sintonizados. Si la ganancia es pequeña. El control de ganancia determina el grado de amplificación del receptor. una presión excesiva puede deformar las estructuras de interés y puede ser fatigoso para el ecografista e incómodo para el paciente. Conociendo el tiempo del recorrido se puede calcular la profundidad del tejido refractante usando la contante de 1540 m/s como la velocidad del sonido. Los ecógrafos tienen una cantidad grande de interruptores. además de aumentar la penetración. ejerciendo una ligera presión. mientras que ecos potentes dan sombra cercanas al blanco. Sin embargo una vez encendido se notará que el dispositivo es muy intuitivo de usar. diales y botones que pueden resultar intimidatorios para los principiantes. Aunque todos los receptores realizan estas funciones el orden de las mismas puede variar o bien pueden fusionarse varias en el diseño. las estructuras se visualizan con el transductor perpendicular a las superficies cutáneas. mientras que los ecos presentes. Incluso encontrar el botón de encendido/apagado del aparato. El gel de acoplamiento. De este modo la tensión de entrada proveniente del transductor del orden de los microvoltios se amplifica a voltajes del orden de los voltios. compensación. Los amplificadores usualmente tienen ganancias de entre 60 a 100 decibeles. La señal producida por el transductor debida a los ecos recibidos se envía a través de un conformador de haz y luego es enviada al receptor. Sin embargo. La amplitud de onda sonora de retorno determina la gama o tonalidad gris que deberá asignarse.rastrea tanto cuando se transmite la onda como cuando retorna. Por el contrario. lo cual reduce el ruido. para una mejor comprensión es necesario describirlas por separado. demodulación y rechazo. No se debe utilizar más presión de la necesaria para la exploración. compresión. permite que el transductor se deslice a la derecha/izquierda o en sentido distal/proximal para encontrar la imagen óptima del tejido situado en la zona proximal. donde se realizan cinco funciones básicas: amplificación. Estos operan a una frecuencia específica con un estrecho ancho de banda. La amplificación es la conversión de las señales débiles de baja tensión recibidas por el transductor en señales adecuadas para el procesamiento y almacenamiento. La ganancia es la relación entre las potencias de salida y entrada y puede estar expresada en decibles. si la ganancia tiene un valor alto. no se visualizan los ecos débiles. Por lo general. Los ecos muy débiles dan una sombra cercana al negro dentro de las escalas de grises. que está siempre en una localización protegida para evitar su desactivación inadvertida.
La compresión es el proceso por el cual se reduce la diferencia entre ecos de mayor o menor amplitud. Los reflectores que tengan igual coeficiente de reflexión no producirán ecos de igual amplitud al arribar al transductor si las distancias de viaje son diferentes. la relación de voltaje es 100. otras partes de la electrónica no lo pueden hacer.000 y la relación de potencias en (100. Sin embargo. los ecos que arriban más tarde son más amplificados que los primeros para compensar la atenuación. es deseable visualizar del mismo modo los ecos reflectores de las mismas características independientemente de la profundidad. Por ejemplo. De esta forma. Esto se debe a la dependencia de la atenuación con el camino recorrido por el ultrasonido. Esto se realiza con un amplificador logarítmico que amplifica más los ecos débiles sobre los fuertes. .Para incrementar la sensibilidad del receptor se utilizan las etapas de preamplificación. tanto en amplitud como en potencia se denomina rango dinámico.000)2.01 mV y produce saturaciones a tensiones superiores a 1000 mV. Parte de la amplificación se realiza con un pequeño colocado dentro la estructura del transductor. una vez que se realizó la excitación del cristal. La relación entre ambos ecos. Aunque los amplificadores trabajan con rangos dinámicos de 100 a 160 dB. El rango dinámico del ejemplo anterior es de 100 dB. la señal de los transductores se amplifica antes de entrar al cable que une al transductor con el equipo. Para lograr este objetivo. Esto mejor la relación señal-ruido. si un amplificador es insensible a voltajes inferiores a 0. La compensación ecualiza las diferencias en las amplitudes de los ecos recibidos de acuerdo a la profundidad de cada reflector.
y por tanto. varios instrumentos realizan esta conversión en diferentes puntos del sistema. se prefiere eliminar estos ruidos de la imagen. es el proceso de convertir los voltajes que representan los ecos de una forma (radiofrecuencias RF) a otra (señal con amplitud de ecos). la amplificación y compensación siempre las ajusta el usuario. El rechazo. De las operaciones descritas anteriormente. también llamada detección de amplitud o envolvente. a veces permite ajustes a diferentes modos. la señal de salida del demodulador debe pasar a través de un conversor análogo digital. El rechazo. Por lo expuesto. Para poder almacenar la información en una memoria digital.La demodulación. Esto se realiza mediante la rectificación y el filtrado de la señal. elimina los pulsos de voltaje pequeño producido por ecos débiles o ruido electrónico. . La demodulación no depende del operador. Los ecos débiles pueden producirse por los lóbulos laterales de emisión o por dispersiones múltiples. constituyen ruido acústico. también llamado supresión o umbralización. El ruido electrónico proviene de los circuitos eléctricos. Sin embargo. aún aquellos de alta calidad.
Si la profundidad fuera 10 cm. El almacenamiento de memoria de cada imagen obtenida por el barrido del haz permite visualizar las mismas en un monitor secuencial y en tiempo real. que es la capacidad visual de observar pequeñas diferencias de amplitud entre ecos de tejidos adyacentes. Algunos instrumentos tienen capacidad de memoria suficiente para almacenar varios cuadros o imágenes. el convertidor de barrido será un dispositivo que realiza una transformación geométrica que corrige la imagen obtenida inicialmente. . la resolución espacial está limitada por la longitud espacial del pulso y por el ancho de luz del ultrasonido. A modo de ejemplo. De esta forma el convertidor digital de barrido se encarga de transformar de los ecos obtenido a la salida del conversor análogo digital en coordenadas cartesianas que representan la ubicación adecuada de cada eco. First Output). Una determinada imagen se puede mantener en el monitor (freeze). Si bien se pueden elegir representaciones pequeñas de cada pixel.2 mm por pixel.4 mm. La cantidad de bits de cada elemento de memoria estará relacionada directamente con la resolución de contraste. Estas imágenes luego se pueden visualizar en forma secuencial en lo que se denomina cine o cineloop. Para una matriz de 512 x 512 en el cual se representan estructuras con profundidades de hasta 20 cm. cada pixel representa 0. El convertidor digital de barrido se encarga de adaptar cada línea de barrido para poder obtener una presentación en pantalla según la geometría de barrido definida por el transductor y el conformador del haz.La información del conversor A/D es almacenada en una memoria temporal o buffer de tipo FIFO (First Input. si se supone que las líneas de barrido forman una imagen (distorsionada). sería de 0. Cada línea de barrido se mantiene en esta memoria antes de ser procesada por el convertidor digital de barrido. Estos valores representan la resolución espacial de la memoria.
La visualización en tiempo real brinda una adquisición rápida y adecuada de cada cuadro. Una frecuencia de cuadros alta. no ingresa más información a la memoria y el último cuadro es continuamente visualizado. De este modo es posible visualizar en dos dimensiones el movimiento de las estructuras. La frecuencia de repetición de pulsos (FRP) se puede determinar a partir de los parámetros anteriores: FRP= FC * NLB * NF . esta consiste en que una pequeña estructura anatómica ocupa de forma directa toda la memoria. implica la visualización de cambios continuos en la imagen. el pre-procesamiento y el postprocesamiento. La mayoría de los sistemas permiten el ajuste del brillo y contraste por parte del operador.El procesamiento se puede dividir en dos partes. Por ejemplo la magnificación o zoom es una operación que puede realizarse antes o después del almacenamiento en la memoria. la operación consiste en visualizar sólo una zona de la memoria. y cada línea de barrido se puede conformar por uno o más focos (NF). Los instrumentos de tiempo real deben producir muchas imágenes por segundo. La repetición de cada cuadro depende de la frecuencia de cuadros (FC). La calidad de esta magnificación es mejor. Cuando se congela un cuadro. y visualizar solo una zona de la memoria. El número de imágenes por minuto se denomina frecuencia de cuadros. La magnificación durante el preprocesamiento se incluye en algunos equipos. Para cada foco en cada línea de barrido se requiere un pulso. La última parte del proceso de adquisición es la visualización. La operación consiste en visualizar cada pixel de la imagen con un tamaño mayor. de lo contrario corresponde al postprocesamiento. Es posible reconocer si una operación es realizada en alguna de estas dos fases. Cada cuadro se compone de un cierto número de líneas de barrido (NLB). mientras que el otro corresponde a las operaciones realizadas a partir de la imagen en memoria. El primero incluye todas las operaciones realizadas antes del almacenamiento de la imagen en la memoria. con la visualización continua de los cambios conforme al haz de ultrasonido realiza el barrido. Si la operación no puede ser realizada sobre una imagen congelada es pre-procesamiento.
la electrónica del equipo permite operar con mayor resolución espacial y temporal que las ofrecidas por los estándares de video. 3. esta onda es reflejada por los hematíes (glóbulos rojos). Si hay movimiento. Esta diferencia de frecuencia se denomina cambio de frecuencia Doppler. cuya magnitud dependerá fundamentalmente de la velocidad de movimiento y el ángulo de incidencia entre la mayoría de las ondas y el receptor. El efecto Doppler describe el aparente cambio de la frecuencia que se produce en cualquier onda cuando existe movimiento relativo entre la fuente emisora y el receptor. En cambio al alejarse se percibirán con mayor frecuencia o frecuencia Doppler. A partir de estas relaciones se puede concluir que un aumento de la profundidad. Cuando el monitor es interno. una ampliación del ancho de la imagen (NLB) o un incremento en el número de focos para lograr mejor resolución espacial reducen necesariamente la frecuencia de los cuadros. Los dispositivos de visualización son los monitores. o simplemente frecuencia Doppler. se determinó en secciones anteriores que la FRP está condicionada a la profundidad (P) de las estructuras en un estudio mediante la siguiente ecuación: FRP * P ≤ c/2 Donde c es la velocidad del haz de ultrasonido. Cuando existe un movimiento al acercarse a la fuente emisora.Por otro lado.2. El transductor actúa en principio como fuente emitiendo una onda de ultrasonidos sobre el vaso. Los externos utilizan normalmente señales de video estándar (PAL o NTSC) y la FC está limitada en 25 o 30 cuadros por segundo.5. En la práctica clínica se emplea el efecto Doppler para valorar el movimiento de la sangre. La mayoría de los equipos traen una salida analógica de video que permite conectar el equipo a impresoras o grabadoras. Ultrasonido Doppler. Estos pueden ser externos o internos. las ondas son percibidas por el receptor con mayor frecuencia. los .
Cuando el flujo se dirige hacia el transductor de la frecuencia recibida será mayor a la emitida. conociendo el resto de las variables. el cambio de frecuencia o Doppler detectado dependerá en proporción directa de la onda emitida. actuando el transductor también como receptor. e inversamente de la constante de transmisión del sonido en los tejidos que está en torno a 1540 m/s. Cuando el flujo se aleja del transductor. la frecuencia Doppler será positiva y se representará arbitrariamente en color rojo y con el espectro por encima de la línea de base. Por lo tanto.cuales son el mayor componente de la sangre. . la frecuencia recibida será menor y se representa en azul y por debajo de la línea basal. En la representación gráfica se muestra el espectro de frecuencias detectadas en función del tiempo y la velocidad de los glóbulos rojos. Como se puede observar en la ecuación. de la velocidad de los glóbulos rojos y del coseno del ángulo entre el haz ultrasónico y la dirección del flujo. se puede averiguar la velocidad de flujo: La señal Doppler (espectro Doppler) obtenida se puede representar de tres diferentes modos: como señal de audio. El operador puede invertir los parámetros si lo desea. Así. como una señal de color (Doppler color) y como una representación gráfica (Doppler pulsado). La aplicación diagnóstica se realiza con equipos de ultrasonido especialmente diseñados para su uso.
Esta técnica se utiliza mayormente en monitoreos fetales y estudios vasculares. Interrogando de forma precisa el valor a estudiar. . pero no la ubicación espacial de la señal.  Doppler pulsado: En la técnica pulsada se envían pulsos de onda de ultrasonido que interrogan el vaso. esperando que la información regrese antes de enviar el próximo pulso. Esto permite la discriminación espacial. Esto permite una mayor sensibilidad del método.En clínica se utilizan dos sistemas Doppler:  Doppler continuo: En el Doppler continuo. la transmisión del sonido y recepción de la información ocurren simultáneamente en el transductor.
La dirección del flujo se muestra por el signo de la velocidad.  Doppler color: El Color Doppler Imaging (CDI). que representan la variación de la velocidad de flujo de los glóbulos rojos a lo largo del ciclo cardíaco. de acuerdo a una determinada escala. dando origen a tres técnicas:  Doppler espectral: El Doppler espectral consiste en una curva de velocidad versus tiempo. superponiendo la imagen Modo B.En el sistema pulsado. La zona de muestreo está determinada por el ROI (caja de color). El del margen superior de la columna siempre representa el flujo hacia el transductor y el contrario el flujo que se aleja del transductor. los cambios de frecuencia o las velocidades se pueden codificar de distintas maneras. El color muestra la dirección de flujo. el color es más brillante. El tiempo es representado en el eje horizontal y la velocidad en el vertical. . Los valores positivos se acercan al transductor y los negativos se alejan. Mientras mayor sea la velocidad. codifica la velocidad media del flujo sanguíneo en colores.
Las ventajas son que tiene una sensibilidad entre 3 y 5 veces el Doppler de color. no presenta aliasing y es independiente del ángulo de incidencia. no la velocidad como los otros dos modos. Un tiempo de emisión corto se logra deteniendo la vibración del cristal. con el propósito de obtener una medición más representativa. con diferente intensidad y que producen nuevamente vibraciones en él. Los factores intrínsecos pueden ser disminuidos por al menos dos maniobras: analizando no menos decinco ciclos. Al periodo de emisión-recepción se le denomina ciclo o pulso. el resto se utiliza para captar los ecos reflejados. así como efectos secundarios de tratamientos con medicamentos vasoactivos. la emisión de ultrasonido abarca sólo entre 1 y 2% del tiempo. o a factores extrínsecos como los movimientos corporales y respiratorios de la madre y del feto. En los sistemas de Doppler . Al quedar en reposo. el cristal está listo para esperar las ondas reflejadas que llegan en distintos tiempos. y verificando que la frecuencia cardiaca fetal se encuentre entre los 120 y 160 latidos por minuto. complicaciones hemodinámicas por posición materna. Este parámetro se obtiene de la misma curva espectral. No es posible lograr esto último en el contexto de algunas enfermedades fetales (por ejemplo. Doppler Power: Representa la potencia o intensidad del espectro del flujo. Las variaciones de la onda de velocidad de flujo sanguíneo (OVF) pueden deberse a factores hemodinámicos intrínsecos al aparato cardiovascular materno y fetal. En cada cristal. anemia). Éstas son convertidas en energía eléctrica (voltaje) y enviadas al procesador para suposterior análisis. con una diminuta envoltura plástica de polvo metálico. mayor será la información. Cuanto mayor sea el número de glóbulos rojos moviéndose. pero es importante conocer que la frecuencia cardiaca fetal fuera de los rangos de normalidad afecta a las mediciones derivadas del Doppler pulsado.
mayor atenuación. causada por la fricción con los diferentes tejidos. Para compensar esto se puede utilizar la ganancia. Esto tiene el inconveniente de que los flujos lentos no se registrarán y se manifestarán como un área negra cerca de la banda de trazado/tiempo. Al disminuir la frecuencia de emisión. obtendremos pocos ciclos. Sólo los ecos que viajen más rápidamente podrán alcanzar al transductor antes de que se emita el siguiente pulso. Una VRP apropiada es aquella que permite que la OVF ocupe aproximadamente 75% del área de análisis. Por tanto. es necesario ajustar manualmente la ganancia hasta observar una buena definición de los bordes del espectro Doppler de la OVF. la imagen será procesada ambiguamente y el espectro Doppler quedará incompleto. el tamaño de la onda de velocidad de flujo sanguíneo será demasiado pequeño y será difícil distinguir los elementos que la constituyen. que consiste en la superposición de señales diferentes durante su adquisición. o atenuación. Si la ganancia es demasiado baja. que consiste en la amplificación de los ecos recibidos. esto es particularmente útil en grandes arterias y en los flujos intracardiacos. Esto se logra al observar un fino granulado en el área de análisis que está por arriba del perfil de la onda de velocidad de flujo sanguíneo. En la modalidad Doppler no es posible realizar una amplificación parcial de las señales. si la VRP es demasiado baja. La imagen en la pantalla será más blanca en forma homogénea. La velocidad apropiada para obtener entre cinco y siete ciclos en el área de análisis es de 3. Si no se aumenta la velocidad de repetición de pulsos. propiciará aliasing. Si la velocidad de repetición de pulsos es demasiado alta. algunos elementos del flujo no se incorporarán a la onda y quedarán excluidos del análisis. los cuales no serán representativos de las variaciones hemodinámicas habituales. lo que las convierte en indistinguibles una de la otra. incluso el ruido sónico. La velocidad de barrido es la velocidad de trazado con la que son representadas las ondas de velocidad de flujo sanguíneo en el área de análisis. La ganancia es llamada también compensación ganancia-tiempo. A mayor profundidad.5 a 4 segundos. Si la velocidad de barrido es demasiado baja. todos los ecos aumentan. Existe una disminución progresiva en la intensidad de la onda sónica. Por el contrario. . lo que propicia que los límites entre las señales de la onda de velocidad de flujo sanguíneo y el ruido no se distingan claramente e interfieran con el análisis automático. los ciclos se comprimirán y no podremos observar los componentes de cada ciclo. cuando se aumenta la ganancia. los ecos que viajan a una menor velocidad alcanzarán el transductor antes de iniciar el siguiente pulso. por lo que las velocidades lentas de pequeñas arterias o flujos venosos llegarán a tiempo para ser captados.pulsado se puede aumentar la frecuencia de generación de ciclos con el propósito de registrar flujo sanguíneo de alta velocidad. El ajuste de la velocidad de repetición de pulsos modifica la escala y se expresa visualmente en modificaciones del tamaño de la onda de velocidad de flujo sanguíneo. Si la velocidad de barrido es muy alta.
que es donde se registran las velocidades más altas y la fricción de la pared del vaso es mínima. Con el filtro se analizan sólo las señales con una intensidad por arriba o por abajo de determinado punto de corte. El análisis automático de la onda de velocidad de flujo sanguíneo se prefiere sobre el análisis manual. en el Doppler pulsado no es posible aumentar el ancho. donde se seleccionan filtros de ambas clases para eliminar señales por arriba y por debajo de las frecuencias que se desea analizar.5 mm. a diferencia del Doppler en color. ya que introduce menos variabilidad al cálculo. también se pueden utilizar filtros para flujos de alta velocidad. El análisis automático es posible si se obtienen ondas de velocidad de flujo nítido. Además. Esta propiedad no la poseen los índices sístolediástole o de resistencia. semicuantitativas (índices) y cualitativas (dirección del flujo). . Los equipos Doppler los utilizan para eliminar ecos provenientes del ruido sónico y de movimiento de tejidos que puedan contaminar la señal. Al aumentar el alto del volumen muestra. ya que refleja cambios progresivos conforme se acentúa la diferencia entre los flujos sistólico y diastólico. fisiológicas o patológicas. se cambia el cristal de emisión del transductor. por tanto. éste debe adaptarse a cada estructura cardiovascular en investigación. que es particularmente útil en casos de anemia fetal. ya que para su cálculo se requiere la velocidad al final de la diástole. sin embargo. Por lo general. el índice de pulsatilidad da un rango de valores más amplio al analizar ondas de velocidad con flujo diastólico positivo. representa mejor las variaciones de velocidad.El volumen muestra delimita la región específica de interés. En estos casos. Pueden ser cuantitativas (como la velocidad máxima). Lo ideal es que el volumen muestra ocupe toda la luz del vaso investigado. Su tamaño estándar es de 2. se han utilizado filtros para excluir velocidades bajas. Un ejemplo es el Doppler tisular. Al mover la línea Doppler de un lado a otro en la pantalla. no obstante. se permite que se incorporen más señales al espectro de la onda de velocidad de flujo sanguíneo. que en el caso del flujo diastólico ausente o reverso es siempre cero. el índice de pulsatilidad es más útil. las mediciones semicuantitativas son más utilizadas en enfermedades materno-fetales. Cuando se estudian vasos de gran diámetro. sin embargo. se debe colocar el volumen muestra en el centro del vaso. Con excepción de la velocidad máxima. Un factor importante que ha generado gran confusión y variabilidad de resultados es la utilización de diversas mediciones derivadas del Doppler pulsado. El análisis manual deberá utilizarse sólo en aquellos casos en los que las condiciones de adquisición de OVF no permitan el análisis automático. en relación con el ciclo cardiaco. de tamaño y ganancia apropiados y sin fenómenos agregados. como sucede con los flujos diastólicos ausente y reverso.
En un intento por concienciar a los operadores en la utilización óptima de los equipos de ecografía. El efecto térmico es potencialmente el más peligroso. cuyo propósito es hacer un uso racional del número de ecografías o exposiciones ultrasonográficas. • Aplicar la insonación Doppler fetal no mayor de 15 minutos continuos durante el segundo o tercer trimestre. Un índice térmico de 1 indica que. Hace tiempo. Dado que el aumento de la temperatura de los tejidos depende de su densidad. para cuantificar la probabilidad de estos efectos. En relación con la cavitación. Como los tejidos de mayor densidad son los más susceptibles a aumentar su temperatura. Los riesgos potenciales de esta técnica aumentan como consecuencia de tres factores: mayor poder de emisión del equipo que se utiliza. dada la ausencia de gas en el ambiente fetal. • Mantener los índices térmicos y mecánicos siempre por debajo de 1. utilizando ese modo de ecografía y en esa determinada área. y durante la ecografía fetal se evalúan estructuras óseas. estos hallazgos se generaron con ecografía convencional. a menos que sea estrictamente necesario. . Esta modalidad fue sustituida por dos índices de riesgo: el índice térmico y el índice mecánico.5 y 2 ºC podría tener efectos teratogénicos. bajo peso al nacer. para obtener un resultado adecuado. y además no existen datos sobre efectos biológicos del Doppler en sus aplicaciones perinatales con equipos modernos. por lo que no son aplicables a la ecografía Doppler. mayor tiempo de exposición y menor edad gestacional. Las ondas ultrasónicas pueden producir tres efectos: aumento de la temperatura. A continuación se resumen las recomendaciones para disminuir la probabilidad de posibles efectos nocivos del Doppler sobre el feto. • Evitar el uso de la modalidad Doppler durante el primer trimestre. y no mayor de cinco minutos continuos en una misma estructura. condensación de gases (cavitación) y movimiento de fluidos. mientras que el fenómeno de movimiento de fluidos no ha sido profundamente estudiado. se podría aumentar la temperatura un grado centígrado. La única asociación estadísticamente significativa ha sido que los fetos varones tienden a ser zurdos. se considera apropiado utilizar siempre el índice térmico B como marcador de riesgo. entre otras. se ha emitido una disposición conocida por sus siglas en inglés ALARA (as low as reasonable achivable). cada equipo indicaba en pantalla el poder de las ondas sónicas. se utilizan diferentes subíndices del mismo índice térmico: B para huesos (bones).Hasta el momento no existe evidencia de que el uso de la ecografía diagnóstica se relacione con alteraciones estructurales fetales. ya que en embarazos tempranos un aumento entre 1. es improbable que ésta juegue un papel importante como teratógeno. C para el cráneo y S para tejidos blandos (soft tissues). lesiones tumorales o alteraciones en el lenguaje. No obstante.
Una vez ahí. dentro del mismo hospital o institución y.• Disminuir la energía al utilizar sistemas Duplex o Triplex. este sistema es potencialmente riesgoso. en nuestro medio. Otra opción es introducir la información en un servidor. se pueden enviar entre dos hospitales o unidades de salud de cualquier parte del mundo. Otra ventaja es la digitalización de las imágenes. así varios médicos podrán dar un criterio diagnóstico sobre la serie de imágenes. Un equipo básico de teleradiología tiene tres componentes básicos: . lo que permite facilitar la búsqueda de archivos del paciente y disminuyendo el espacio físico del archivo. así como la mejor distribución de recursos intrahospitalarios. Asimismo. su interpretación es complicada. con propósitos de diagnóstico. Este sistema permite la interpretación especializada de imágenes mediante la digitalización y transferencia de los datos sin necesidad del traslado del paciente. ya que está sujeta a distintas fuentes de sesgo que deben ser controladas para incrementar la consistencia o reproducibilidad. 3. área de red amplia o bien por conexión de área local. pueden tener acceso a esta información del servidor. todos los hospitales que conforman una red. La plataforma básica para la implementación de una subred de teleradiología. se puede implementar esta tecnología para el envío de imágenes radiológicas desde un punto con alta marginación con difícil acceso a los servicios de salud a un hospital federal de segundo o tercer nivel. La ecografía Doppler es una herramienta metodológicamente compleja que requiere adaptarse a las condiciones de cada paciente y cada estructura vascular. Teleradiología. depende del condicionamiento y complejidad del servicio que se quiera prestar. Es el proceso para envío de imágenes radiológicas entre dos puntos a través de sistemas computacionales mediante transmisión vía red telefónica.2. Por último.6. interpretación o consulta. que permite archivar las imágenes en equipos de cómputo o discos compactos. Entre las ventajas más apreciables del uso de esta tecnología es la disminución de costos en la toma de la placa radiológica y el traslado a la unidad de referencia. Para el caso de la transmisión de imágenes radiográficas ya digitalizadas. se debe contar básicamente con los componentes fundamentales de un sistema de telemedicina. Mediante este sistema. La Tele-Radiología se define como la transmisión electrónica de imágenes radiológicas desde un lugar a otro. por lo que el operador debe conocer los lineamientos para disminuir los efectos indeseables y apegarse en todo momento al principio ALARA.
Una transmisión de imágenes vía red. El sitio transmisor debe de tener un digitalizador de imágenes ó escáner radiográfico así como una interfase de red para envíar los datos a un equipo de cómputo. Las diferencias entre estos cuatro tipos son la calidad de resolución de la imagen. estas a su vez son revisadas por médicos especialistas y estos hacen la retroalimentación con el sitio transmisor emitiendo un posible diagnóstico por imagen y posibilidad terapéutica. La velocidad de transmisión está dada por el medio de transmisión y los costos. software de compresión y descompresión (JPEG) y software para el manejo y envío de imágenes radiográficas (DICOM v3). Las imágenes radiográficas de los pacientes son tomadas y digitalizadas en los centros de trabajo del sitio de transmisión. donde reciben y almacenan las imágenes. Escáner digital. Radiología computada. Escáner láser.54 Mbps a 2 Mbps. La transmisión de los datos puede ser a través de cable. las cuales son enviadas a través de la red al sitio receptor. Una vez digitalizadas las imágenes se envían a través de un módem al equipo de cómputo del sitio transmisor. El medio de comunicación a utilizar la transmisión de imágenes radiográficas depende esencialmente de la velocidad de transmisión. la facilidad de uso y los costos.   Un sitio transmisor (para envío de imágenes). satelital o microondas. Estos cuatro tipos de digitalizadores tienen la misma función: que el operador del equipo de rayos X tenga la capacidad de convertir analógicamente las imágenes de las placas a información digital. A través del modém se convierten los datos digitales en impulsos eléctricos para ser transferidos al sitio de recepción. Un sitio receptor (para recepción e interpretación de imágenes). Para la transmisión de imágenes de alta resolución (igual o superiores a 2048 x 2048 x 12 bits). fibra óptica. para la comunicación asíncrona líneas RDSI de 1. Además de tener un equipo de cómputo con capacidad de manejar tráfico de imágenes radiográficas. Lo más utilizado actualmente son los datos incorporados a los sistemas telefónicos. las cuales son:     Cámaras digitales de calidad diagnóstica. mientras que para la comunicación interactiva RDSI o ATM es de 10 Mbps a 155 Mbps. del ancho de banda requerido y del costo que el demande para lograr la calidad del servicio deseado. . Existen además tres categorías para digitalizar las imágenes.
. Software de compresión y descompresión. b) Equipo de cómputo previsto de adaptador gráfico con capacidad para solicitud. se requiere disponer de los siguientes dispositivos adicionales:       Interfaz de conexión entre la red de comunicación y el nodo de almacenamiento. software para recibo de imágenes radiográficas: DICOM v3. Software para el recibo. software para compresión/descompresión: JPEG.El área de trabajo del sitio receptor de imágenes y datos debe tener por lo menos: a) Interfase de red (Módem). la cual es enviada al equipo de cómputo para archivarla y transferirla al monitor. c) Monitores para revisión de imagen: Monitor digital entre 512 x 512 pixeles y 2000 x 2000 pixeles con 8 a 12 bits por pixeles. El módem del sitio receptor recibe los impulsos eléctricos enviados del sitio transmisor y los convierte en datos de imagen digital. Si se quiere establecer el sistema receptor como un sistema centralizado de almacenamiento y consulta de información de imágenes radiográficas. recibo y manejo de imágenes radiográficas. d) Impresora de calidad fotográfica. Interfaz entre estos dos últimos. manejo. Nodo de almacenamiento (PC). Armario de almacenamiento y set de CD’s. acceso y envío de imágenes radiográficas.
definiciones de servicios de aplicación y protocolos de comunicación. o Aplicabilidad a las redes. DICOM es una norma que constituye un referente para la comunicación de imágenes médicas. un modelo de información común. normalmente se usan 128 kbps. y para admitir simultáneamente uno o más servicios interactivos y distribuidos se necesitan alrededor de 600 Mbps. Para cumplir con los requerimientos de transmisión de imágenes de alta resolución se necesitan velocidades de alrededor de 150 Mbps. b) Radiología digital directa. La tecnología apropiada para el soporte de estas velocidades es la fibra óptica. ampliación y reducción. Red de comunicaciones. Se basa en el Modelo OSI.  Adquisición de imágenes: Pueden adquirirse imágenes mediante a) Digitalización de films analógicos. DICOM ofrece formatos de imágenes estandarizados. DICOM define un formato de imagen médica y un protocolo de comunicaciones para el intercambio de imágenes entre nodos de telemedicina y equipos de imagen médica. sin embargo. Sección de interpretación. además de tener la posibilidad de imprimirlos con una impresora láser. medición. sobre todo en rotación. Por el momento. que define un protocolo de 7 capas.Una vez que el especialista está revisando las imágenes. Se trata de una norma para la capa de aplicación. . c) Tarjeta digitalizadora con salida analógica. para el caso de la teleradiología esta cantidad es bastante deficiente en cuanto a tiempos de transmisión se refiere así como en la calidad de la imagen. Existen además cuatro elementos básicos de un sistema de teleradiología:     Adquisición de imágenes. Las principales características de la norma DICOM son: o Utiliza un modelo de información para el diseño básico del estándar. DICOM se fundamenta de las conexiones estándares de red y de los instrumentos y medios que manejan la comunicación y el almacenamiento de imágenes digitales desde modalidades de diagnóstico. o Define un modelo cliente-servidor entre las aplicaciones. los equipos deben tener software que permitan manipular la imagen enviada. el estándar de digitalización de imágenes es el DICOM v3. Para el caso de la velocidad de transmisión. Sección de visualización.
que expresa los coeficientes de transformación con la mínima precisión necesaria para lograr la deseada calidad de imagen. Es una técnica con pérdidas inherentes. Las etapas de compresión de una imagen radiológica son: 1. por tanto. un proceso de compresión sin pérdidas basado en las características estadísticas no aleatorias de los coeficientes de transformación. . La compresión de la imagen puede ser sin pérdidas o con pérdidas: la ventaja de la compresión sin perdidas es que la imagen original puede ser recuperada. La codificación Huffman. asigna códigos cortos a los mensajes más probables y códigos largos a los mensajes menos probables. con el fin de eliminar la información redundante. Cuantificación. Los sistemas más comunes de codificación para compresión de imágenes son la codificación Huffman o la codificación de recorrido lineal. reducir su rango dinámico y obtener una representación que pueda ser codificada más eficazmente.Muchos sistemas de teleradiología incluyen sistemas de compresión con el fin de obtener índices de transmisión compatibles con un servicio eficiente de tele consulta y para reducir las demandas de almacenamiento. 3. El método de codificación sin pérdidas desarrolla la codificación mediante el uso de técnicas matemáticas que no causan la pérdida de información. 2. Codificación de la entropía. La ventaja de la compresión con pérdidas es que puede lograrse mayores grados de compresión. Transformación de la imagen. logran compresiones bajas. No puede haber. una reclamación posterior de que se perdió información importante como resultado del proceso de compresión.
Para el diagnóstico primario de radiologías torácicas y musculoesqueléticas se utilizan monitores en blanco y negro o de escala de grises. WAVELET: Es un estándar para compresión/descompresión de imágenes de alta resolución. Las técnicas de compresión sin pérdidas más avanzadas son: DPCM Código de modulación de pulso diferencial.Sin embargo. Está basado en una transformación lineal. Las más utilizadas son: JPEG (Joint Photographic Experts Group): Es un estándar para la compresión/descompresión de imágenes estáticas de color de 24 bits. Al contrario de lo que ocurre con las películas de imagen convencionales. Autoregresión multiplicativa. La compresión que utiliza es hasta de 30:1.  Monitores o sistemas de representación de las imágenes: La capacidad de mostrar imágenes con percepción visual comparable a los films convencionales o láser. o Su atractivo o propiedad estética de la imagen representada. así como las imágenes digitales en escalas de grises con compresión de hasta 20:1. ni compresión de imágenes en movimiento. Las técnicas de compresión con pérdidas permiten índices más altos de compresión. No maneja imágenes en blanco y negro. La imagen no necesariamente es idéntica a la imagen almacenada. Los atributos de una imagen representada son: o La fidelidad. los sistemas digitales separan físicamente la imagen capturada y mostrada en el monitor debido a: a) La cantidad de información contenida en la imagen digital. Codificación en plano de bits. mastografía y resonancias magnéticas. es fundamental para el éxito de las aplicaciones de teleradiología. tales como tomografía. la compresión para alcanzar el impacto práctico y económico requerido son de 10:1 o 20:1. . Está basada también en una transformación lineal.  La información de la imagen almacenada puede exceder la capacidad de representación. o Capacidad de información expresada en términos de visibilidad de las características diagnósticas y detección de las anomalías específicas. Pirámide de diferencias. HINT DP BPE MAR Interpolación Jerárquica. Es el estándar más usado.
 Se requieren herramientas para una fácil exploración de la imagen almacenada que se representa solo parcialmente.  El umbral de contraste del ojo humano. b) El tamaño de los pixeles. porque los límites se hacen aparentes y los pixeles revueltos que se hacen visibles.  Los monitores están diseñados para modificar la imagen original y conseguir el máximo contraste en todas las zonas de la imagen. reducen la sensibilidad de contraste.  .La imagen almacenada debe de ser procesada selectivamente antes de ser representada. c) Límites del monitor ó sistema de representación. a una frecuencia espacial determinada. un zoom no aumenta la percepción de los detalles.  Con un tamaño de pixel fijo. varía con la luminancia.  La imagen representada debe adaptarse al sistema de visión humana (corrección gamma).  El límite de los pixeles interfiere con la percepción del contraste y la visión global de la imagen.
transforma las líneas telefónicas tradicionales en líneas de alta velocidad a través de los módem ADSL. o ADSL Premium: Con velocidad de entrada de hasta 2 Mbps y velocidades de salida de hasta 300 kbps. las tecnologías más comunes son: o Telefonía analógica con módems rápidos y RDSI: Disponen de velocidades de 56/64 kbps. la cual sirve para la transmisión de imágenes estáticas de alta resolución. La luminancia de los monitores de matriz grande debe de ser como mínimo de 50 footlamberts (170 cd/metro cuadrado). las cuáles sirven para la transmisión de imágenes estáticas de baja resolución. Los mínimos cambios se detectan mejor cuando la intensidad lumínica es alta. sólo puede mostraste usando monitores de 8 bits (512 niveles de gris) o los de alta resolución de 10 bits (1024 niveles de gris). la cual sirve para la transmisión de imágenes estáticas de alta resolución. el pico de actividad de la red y los requerimientos de respuesta. kbps. o T1: Dispone de velocidades de hasta 1. corresponde a aquellas redes que sean capaces de asegurar un servicio confiable y de buena calidad. La imagen almacenada puede ser muy rica en contraste o detalles.5 Mbps. puesto que el ojo humano no es igualmente sensible al contraste en todos los niveles de intensidad de luz. Por ejemplo. para la transformación de radiografías de tórax utilizando imágenes digitalizadas no comprimidas es de aproximadamente 7 horas con un módem de 14. 3. 40 minutos utilizando la línea RDSI más cara y con la línea T1 solo se tardaría 4 minutos.4.5 horas con un módem de 28. el tamaño de los archivos.8 kbps. En la siguiente tabla de enumeran las distintas características principales de un monitor.  Sección de interpretación: La imagen almacenada no necesariamente es igual a la imagen desplegada. o ADSL Class: Con velocidad de entrada de hasta 512 Mbps y velocidad de salida de hasta 128 Mbps. La infraestructura de comunicaciones que sirva de soporta para la transferencia de imágenes radiológicas. La velocidad de la red de transmisión debe ser la adecuada para el requerimiento de la aplicación.  Redes de comunicaciones: Su rendimiento depende de: el número de imágenes a enviar. Para el caso específico de la teleradiología. de tal manera que la información en esta puede exceder la capacidad terminal para el . Además se usan tablas de transformación lineal de intensidades. o ADSL Básico: Con velocidad de entrada de hasta 256 Mbps y velocidad de salida de 128 Mbps. o T1 Fraccional: Dispone de velocidades de 384 kbps.La intensidad de cada pixel (nivel de gris) de una imagen digital. La tecnología ADSL.
o Posibilidad de rotación e inversión en espejo de imágenes. o Facilidades de compresión. la imagen desplegada tiene tres atributos importantes: fidelidad.despliegue. o Capacidad de asociar los datos del paciente y de las imágenes del estudio. La fidelidad de la imagen puede ser expresada en términos de resolución espacial. las variaciones de intensidad en cada pixel de la imagen pueden ser representadas con 10 bits. o Protocolos de seguridad. . o Posibilidad de presentar las imágenes y datos en el monitor. nivel de información y nivel de atracción. Desde este punto de vista. o Análisis de la imagen. El nivel de información puede ser expresado en términos de visibilidad de características diagnósticas importantes como la detectabilidad de alguna anormalidad. o Trabajar con funciones de magnificación. la escala de grises y el realce de contrastes. o Poder realizar mediciones sobre la imagen. o Ventanas interactivas. o Poder efectuar cambios de ajuste en el nivel y ancho de ventana en el sistema de colores de la imagen. Además. Las características específicas de esos sistemas son: o Capacidad de secuenciar las imágenes. así los datos de la imagen debe ser procesada selectivamente antes de ser desplegada. En términos de rendimiento. resolución por escala de grises y ruido. o Capacidad de anotación. el software de visualización debe de cumplir con las siguientes características: o Capacidad de seleccionar secuencias de imágenes.
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