ImgM: Ultrasonido

ULTRASONIDOS

Definición

El ultrasonidos es una técnica de imagen médica basada en la emisión y recepción de ondas acústicas de alta frecuencia para proporcionar imágenes de secciones transversales del cuerpo.

En comparación con otras técnicas de imagen médica el ultrasonidos es una técnica relativamente económica. Esto es así porque no requiere de tecnología costosa ni de lugares especialmente protegidos para poder emplearse. Asimismo, es una técnica segura que no emplea radiación ionizante. Con la excepción de producir quemaduras si se utilizan elevadas frecuencias, a día de hoy, se desconocen otros efectos adversos.

Máquina de ecografía

Descripción del funcionamiento

En este apartado se presentan las etapas que transcurren desde la generación de la onda acústica hasta la formación de la imagen.

  • Generación de la onda acústica

Al aplicar un pulso eléctrico al cristal del transductor piezoeléctrico (la sonda con la que se realiza la medida) el cristal se deforma (efecto piezoeléctrico). En consecuencia, el cristal inducirá una compresión local sobre el tejido humano que está en contacto con el transductor. Esta compresión o onda acústica se propagará por el resto de tejidos situados en la línea de visión del transductor a una velocidad de entre 1450 a 1520 m/s. Como resultado de inercias y elasticidad en los tejidos, el tejido deformado tiende a descomprimirse para recuperar su posición original. El ratio de compresión-descompresión determina la frecuencia de la onda acústica.La frecuencia se determina según la aplicación:. a mayor frecuencia mayor será la atenuación de la onda al penetrar; pero mayor será la resolución de la imagen en las capas más superficiales. Se suelen usar frecuencias de 2-5 MHz para profundidades altas (p.ej. imágenes cardiacas) y de 20-50 MHz para imágenes de capas superficiales con resoluciones elevadas (p.ej. imágenes intraarteriales)

Una aspecto a destacar es que la onda acústica tiene dificultades en propagarse a través de gases. Por esta razón, se aplica un gel en la piel del paciente, que evita la formación de burbujas de aire entre la piel y el transductor.

  • Recepción del eco

Por un lado, la heterogeneidad en la densidad y elasticidad de los tejidos causará que parte de la energía de la onda se desvíe de la línea de visión propagándose por todas las posibles direcciones. En concreto, una parte de la energía dispersada regresará al punto de origen. A esta onda se le denomina onda de retrodispersión. Por otro lado, cuando  la onda se propaga entre dos tejidos diferentes, se produce una reflexión especular de la misma. Como resultado, tanto la onda de retrodispersión como la de reflexión especular alcanzan el transductor. Cuando esto sucede, el cristal se deforma y, en consecuencia, se genera una señal eléctrica proporcional a la deformación, denominada señal de radiofrecuencia (RF). Cabe señalar, que para permitir que los ecos se extingan se debe esperar un tiempo de aproximadamente 1 ms, antes de aplicar otro pulso eléctrico. Con ello, se evita detectar ecos correspondiente a ondas generadas en un instante anterior al actual.

  • Procesamiento de la señal RF

El procesamiento de la señal RF según el modo de visualización B-mode consiste en cuatro etapas. Primeramente, se elimina de la señal la información de alta frecuencia. A continuación, por cada instante de tiempo, la señal se divide en pequeños intervalos que corresponden a los píxeles de la imagen. Por convenio, los píxeles brillantes se asocian a amplitudes de ondas elevadas. En la siguiente etapa se compensa la atenuación de la onda. A medida que la distancia de propagación incrementa, la amplitud de la onda se reduce y como consecuencia, en la imagen, tejidos idénticos a diferentes profundidades tendrán diferentes brillos. Para compensar este efecto, se estima la atenuación y se aplican ganancias de corrección de la profundidad en función del tiempo.

  • Obtención de la imagen

Para construir la imagen se necesitará, por un lado, vectores de transductores que permitan obtener una línea de píxeles. Por otro lado, para lograr imágenes 2D o 3D el vector de transductores deberá de moverse a lo largo del plano o del espacio respectivamente. Este movimiento puede ser mecánico (giro y desplazamiento de vectores lineales) o electrónico (cambio de dirección de propagación de la onda en vectores de fase). Por último la imagen generada es procesada en un computador y mostrada en un monitor.

Aplicaciones: Ecografía, Eco-Doppler

  • Ecografía: Ultrasonidos para obtener una imagen

Las ecografías son las imágenes que se obtienen directamente al aplicar el proceso descrito en el apartado anterior. Las zonas más frecuentes en las que se realizan ecografías son: tórax ( detectar problemas cardíacos, cáncer mama), abdomen ( detectar tumores en hígado, vesícula biliar o páncreas) y útero (revisiones durante el embarazo, detectar pólipos). Respecto a las ecografías fetales, cabe destacar el avance en las ecografías 3D y 4D que permiten obtener una imagen tridimensional estática (3D) o una imagen tridimensional en movimiento (4D).

 

Ecografías fetales 2D (Izquierda) y 3D (Derecha)

  • Eco-Doppler: Ultrasonidos para estimar velocidades de fluidos

El objetivo de la ecografía Doppler o eco-Doppler es conocer la velocidad y dirección del flujo sanguíneo que recorre una determinada región del cuerpo en un momento concreto. Se emplea en estudios cardiovasculares y para analizar el flujo sanguíneo de arterias y venas.

El principio de funcionamiento es el siguiente. El transductor emite una onda acústica de cierta frecuencia. Esta onda se propaga, con una velocidad, en general, conocida hasta que llega a un vaso sanguíneo donde existe un corriente sanguíneo moviéndose a una velocidad determinada. Parte de la onda es reflejada por las células sanguíneas y regresa al transductor. Sin embargo, por el efecto Doppler, la onda reflejada tiene una frecuencia diferente a la original. A partir de la diferencia entre la frecuencia que recibe el transductor y la frecuencia original se puede estimar la velocidad del flujo sanguíneo para cada instante de tiempo.

La información que proporciona el eco-Doppler suele incorporarse a la información anatómica obtenida con las ecografías. De esta manera, la información anatómica se muestra en escala de grises mientras que la velocidad se indica con un mapa de color de flujo. Este mapa utiliza dos colores básicos: el rojo para indicar el flujo de sangre que se dirige al transductor; y el azul el flujo de sangre que se aleja del transductor.

Eco-Doppler del flujo sanguíneo en la válvula mitral

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