bases ultra son i do dopler

8/16/2019 Bases Ultra Son i Do Dopler

1/58

ases Físicas

del

Ultrasonido

y

Doppler


2/58

Bases Físicas de Ultrasonido

La ecografía es un método diagnósticobasado en el eco del ultrasonido en losdiferentes órganos maternos y fetales. Nos permite ver y oír.

Método complementario de exploración noinvasivo.

Permite la obtención de imágenes entiempo real o en movimiento.


3/58


Sonido: Propagación de ondas sonoras mecánicas

longitudinales, audibles o no audibles, a través deun medio, provocando particularmente cambios depresión en el medio en que se desplaza.

Viaja a 331.5m/seg.○ A nivel del mar (1 ATM), 0°C, 0% humedad.○ Vs = Vo + βT

Donde:

Vs = velocidad del sonido. Vo = 331.5 m/seg. β = 0.666 m/seg.°C. T = temperatura en grados centígrados.


4/58


Onda Sonora: Longitud:

○ Distancia entre 2crestas.

Amplitud:○

Distancia entre crestay valle. Frecuencia:

○ Longitud de la ondapor segundo. Ciclo/segundo. Hertz (Hz).

Intensidad:○ Ps máxima que la

misma ejerce sobre elmedio. Frecuencia y

Amplitud.

1 KHz = mil ciclos por segundo


5/58


Sonido Audible: Corresponde a las ondas sonoras en un

intervalo de frecuencias de 20 a 20,000 Hz.

Ondas Sonoras Infrasónicas:○ Frecuencias por debajo del intervalo audible. < de 20 Hz.

Ondas Sonoras Ultrasónicas:○ Frecuencias por encima del intervalo audible. > de 20,000 Hz.


6/58


Onda Sonora: Velocidad de Propagación:

○ La velocidad en la cual el sonido puede viajar

a través de un medio y se consideratípicamente a 1540 m/seg. en tejidosblandos. Determinada solamente por las características del

medio, especialmente D e n s i d a d y R i g i d e z .


7/58


Velocidad de Propagación del Sonido:

SUSTANCIA VELOCIDAD DEL SONIDO (m/s)

AGUA 1497

TEJIDO MUSCULAR 1568

TEJIDO HEPATICO 1570

TEJIDO ADIPOSO 1476

TEJIDO CEREBRAL 1521HUESO 3360

AIRE 331.5


8/58


Ultrasonido: Ondas sonoras de frecuencia superior a la

audible por el oído humano.

○ >20,000 ciclos por segundo, Hz.

El diagnóstico por ultrasonido se basa

en ondas sonoras de frecuencia entre 2 y 10 MHz.

○ Transductores.


9/58


Transductores. Tamaño relacionado

con número decomponentes.○ Lineal.○ Convexo.

Diferentes frecuencias.

○ Transductores de 3-5MHz.

○ Transductores de 4-10MHz.


10/58


Efecto Piezo-eléctrico. Es la emisión de la onda sónica producida en los cristales

contenidos en el transductor, ordenados en forma lineal,provocada por la vibración de estos, secundario a la aplicaciónde energía eléctrica entre sus caras creando un medio de

propagación/emisión de la onda sonora y cada uno tiene lacapacidad de producir o captar ultrasonido.


11/58


Efecto Piezo-eléctrico. Convierte energía eléctrica en mecánica que se

transforma en ultrasonido.

A > cantidad de “cristales” > calidad de laimagen. El grosor (d) determina la frecuencia.

- 1.8 mm para 1 MHz

- 0.18 mm para 10 mHz.

Transductor de buena calidad entre 128 a 256 “cristales”.


12/58


Cada cristal tiene determinadotiempo para vibrar. Diez millonésimas de segundo. 1-2% se utiliza para emitir

ultrasonido, el resto para captarlos ecos.○ Delgada envoltura metálica.

Cristales esperan ondas reflejadasque llegan a diferentes tiempos eintensidad emitiendo vibracionesdistintas.

Se convierten en energía eléctrica(voltaje) y enviadas a unprocesador para su análisis.○ Proceso a alta velocidad.○ Siguiente cristal no empieza a

vibrar hasta que el procesador noha completado el periodoasignado a la recepción de ecos.

○ Información obtenida por cadacristal, se producen imágenesdinámicas en tiempo real.

16-60 cuadros/seg.


13/58


Haz Ultrasónico.

Resolución:○ Agudeza y claridad

de una imagen,siendo la capacidadde identificarestructuras pequeñascon mas detalle oclaridad visual

(nitidez). Haz estrecho. CP lo mas alargado

posible.


14/58


Angulo de Insonación: Área que abarca la

expansión de la ondasonora.○ Determina condiciones

y características dellugar donde secolocara el transductory se realizara la tomade imágenes.

Zona de Focalización. Crea haz US estrecho.○ A través de lentes.

Mejora resoluciónlateral.


15/58


Interacción del US con los Tejidos.


16/58


Interacción del US con los Tejidos

Reflexión: Producción de ecos sobre

los tejidos.○ Impedancia acústica:

Resistencia al paso de las

ondas en un tejido.- Producto de la densidaddel medio y la velocidadde propagación delsonido.

○ Onda sonora se transmite

en los tejidos blandos a unavelocidad constante, elúnico factor que puedemodificar la impedanciaacústica, es la densidad.


17/58



Reflexiones fuertes: imágenes blancas.

Reflexiones débiles: imágenes negras.


18/58



Angulo de Incidencia: Proyección de ondas

sonoras oblicuas entre2 medios de diferenteimpedancia,provocando sureflexión.

Refracción: Desviación de las

ondas sonoras de su

trayecto original alatravesar un medio,dado por la velocidadUS emitida y su VDPsobre este.


19/58



Difracción: Variación de las

dirección de lasondas sonoras albordear o chocarcontra un objeto quese encuentra en su

trayecto.


20/58



Interface: Porcentaje de ondas

sonoras reflejadas.

○ Transductores deben“adaptarse” a la

superficie de la pielde la paciente sinninguna brecha de

aire. Gel entre el

transductor y elpaciente.


21/58



Atenuación: Disminución gradual de la intensidad de las ondas

sonoras en un medio.

○ Varia con la frecuencia del US A mayor frecuencia mayor atenuación. A menor frecuencia menor atenuación.

Calor

Dispersión

Absorción

RefracciónReflexión


22/58


El sonido se dispersa mas rápido en medios sólidos queen líquidos, pero en medios líquidos viaja mas rápido queen los gases.

A mayor densidad (hueso) mayor conducción y mayor reflexión.

A menor densidad (líquido) menor conducción y menor reflexión.

A mayor frecuencia mayor dispersión y atenuación, menorresolución.○ Menos cantidad de ondas sonoras alcanzan zonas mas

profundas.

A menor frecuencia menor dispersión y atenuación, mayorresolución.○ Mayor cantidad de ondas sonoras alcanzan zonas mas

profundas.


23/58


Transductores. De 3-5 MHz.

○ Áreas profundas;Tejidos profundos. Cavidad abdominal.

De 4-10 MHz.○ Áreas superficiales;

Tejidos superficiales. Endovaginal.


24/58


Imágenes en pantallaen 2 dimensiones:

Escaneo Lineal.

Escaneo en Fases.

○ Resolución lateral: Máxima definición del

espacio mínimo entre2 puntos localizados ala misma profundidad.

○ Resolución axial: Máxima definición delespacio mínimo entre2 puntos localizadosen el mismo eje.


25/58


Modos ecográficos.- Modo A (Amplitud):

○ Línea con diversos picos. Eje horizontal: profundidad

de la estructura reflejada. Eje vertical: intensidad del

eco producido.

Modo B (Brillo):○ Las diferentes

intensidades se traducenen una escala de grises.

○ Estático / Dinámico. Modo M (Movimiento):

○ La imagen se mueve en un

eje lateral y axial. Movimiento en función del

tiempo. Registra movimientos de la

pared de los órganos.

ModoB

Modo

M


26/58


27/58


ImágenesBidimensionales. Creada por una serie

de imágenes.○ “Setting” –

Profundidad. 10 a 12 cm..

○ Ganancia.

Amplitud del hazUS.

- Alta, > reflexión.

- Baja, < reflexión >visualización.


28/58



29/58


Calidad de Imagen Ecográfica. Preemisión del USG.

○ Potencia de emisión.

○ Frecuencia de repetición de pulsos. Postemisión del USG.

○ Ganancia.

○ Filtros.

○ Velocidad de emisión de cuadros.


30/58


Interpretaciónecográfica: Hiperecoico:

○ Ecos brillantes, blancos.○ Interface que refleja

mucho los ultrasonidos. Hipoecoico:

○ Ecos claros, gris oscuro.○ Distintas tonalidades de

gris dependiendo de laproporción en grasa,tejido fibroso y líquidos.

Anecoico:○ Ausencia de ecos, negro.○ Representa una

transmisión completa delsonido.


31/58


Artefacto: Son errores en

imágenes.

Punto presente en la

imagen que nocorresponde con uneco verdadero en lapaciente.

Causa de artefactos:○ Operador.

○ Equipo.

○ Paciente.

Sombra acústica.

Refuerzo posterior.

Reverberación.

“Ring down”.

Imagen es espejo.

Reflexión.


32/58


Sombra acústica: Producida por una

menor transmisióndel sonido debido a

atenuación de laonda sonora al habersido reflejada en unmedio mas denso.


33/58


Refuerzo posterior: Después de atravesar

un medio líquidohomogéneo hay una

atenuación menor enel tejido circundante,apreciándose unazona más ecogénica.


34/58


Reverberación: Múltiples líneas

espaciadas iguales alo largo de un patrón

lineal.○ Cola de cometa.


35/58


“Ring down”:

Es producido cuandopequeños cristales,como el colesterol, o

burbujas de aireresuenan a lafrecuencia del US yemiten un sonido.○ Tejidos profundos.


36/58


Imagen de espejo: El sonido se refleja

fuerte, actuandotejidos blandos como

diafragmasreflejantes.○ Zonas curvas.

○ Imagen invertida.


37/58


Reflexión: Similar a imagen en

espejo pero condiferente apariencia y

es provocado pormúltiples reflexiones.


38/58

Bases Físicas de Ultrasonido Doppler

Efecto Doppler: Análisis del cambio en la frecuencia de ondas sónicas

reflejadas por estructuras en movimiento, generalmentecélulas sanguíneas.

Emisión de onda US igual que ecografíabidimensional, pero a MAYOR FRECUENCIA.

Vectores de velocidad. La frecuencia del ultrasonido aumenta si la sangre fluye

en dirección al transductor y disminuye si se aleja. Se grafica como un espectro, código de color y audible.


39/58


Cambio en la frecuencia Doppler

En donde: Δf = Cambio de la frecuencia de la onda sónica.

fo = Frecuencia de transmisión de la onda. v = Velocidad del objeto reflejante (sangre). c = Velocidad del sonido en el cuerpo humano (aproxte. 1560 m/seg.). Θ = Angulo de insonación.

Si θ = 90º, cosθ = 0

Se intenta conseguir siempre θ < 60º.

Para el cálculo de la velocidad la ecuación es:


40/58


Doppler.“Frequency Shift”

Involucra un complejo análisis de la diferencia entre la frecuenciatransmitida y la frecuencia recibida.

Analisis Espectral

“Fourier Transform”


41/58


Filtros. Seleccionan velocidades que se encuentran

por encima y por debajo de determinado

punto de corte.○ Ruido sónico.

○ Fluter.

Se excluyen señales sónicas por debajo del

límite seleccionado, baja o alta velocidad.○ Ejemplo, Doppler tisular.


42/58


Modos de Análisis Doppler.

Doppler Continuo.

Doppler Pulsado.

Doppler Color.

Doppler Power.


43/58

Doppler Continuo

Dos cristales trabajandoen forma simultánea. Emisor, produce ondas

US continuas. Receptor, capta ecos

reflejados.○ Todos los ecos

generados por el Dopplerson evaluados, no existeposibilidad deseleccionar unadeterminada área aevaluar.

○ Evaluación de flujossanguíneos de muy altavelocidad. Válvulas, vasos.


44/58

Doppler Pulsado

Integra emisión yrecepción de las ondasDoppler por el mismocristal del transductor.

Selecciona captación deecos con determinadotiempo en llegar altransductor. FRP. Volumen muestra.

○ Distintas profundidades○ Anchura.


45/58


Frecuencia de Repeticiónde Pulsos (FRP). Doppler pulsado.

○ Solo ecos que viajen muy

rápido podrán alcanzar lasonda antes de que seemita el siguiente pulso, nocaptando los de bajafrecuencia.

Vasos profundos de altavelocidad; Aorta.


46/58

Doppler Pulsado

Limitación de Velocidad. Limite de Nyquist.

○ Máxima velocidad demedición que corresponde

a la mitad de la frecuenciade emisión

○ Velocidad muy alta. Sistema no la analiza

correctamente.- Flujo negativo (Aliasing)


47/58

Doppler Pulsado

Diferencia entre flujo arterial y venoso.

Arteria con dirección a la sonda.

Vena con dirección contraria a la sonda.


48/58

Doppler Pulsado

Flujometría Doppler Permite:

Medición de diferentesvelocidades de flujo sanguíneo enrelación al ciclo cardiaco.

Índices de resistencia vascular.

○ Interacción entre la fuerza deempuje del corazón con laresistencia periférica. Índice de pulsatilidad (IP).

- Pico sistólico menos flujodiastólico final sobre flujopromedio.

- S-D/vp Relación Sístole/Diástole (S/D).

Índice de resistencia (IR).- Sístole menos Diástole sobre

Sístole.- S-D/S


49/58

Doppler Color

Variante del Doppler Pulsado. Varios cristales o líneas emitiendo

US Doppler en forma escalonada.

Cada línea se divide en 200 ó 300volúmenes muestra, “puertas”.

○ Se analizan cambios en lafrecuencia y dirección de losecos provenientes.

○ Estimado de el cambio defrecuencias por cada puerta,“FASE”.

○ Se analiza las diferencias defases en todas las puertas de lalínea, representando los cambios

en la velocidad.○ Sucesivamente se repita porcada línea hasta llegar al final dela venta de color.


50/58

Doppler Color

Calculo final yrepresentacióngráfica de mas de15,000 puertas, 30milisegundos.

○ > tamaño ventanacolor. Gráfica mas lenta,

menor calidad.

○ < tamaño ventanacolor. Gráfica mas rápida,

mejor calidad.


51/58

Doppler Color

Analiza velocidad y direcciónde los patrones de flujo.

Código de colores.○ Se acerca al transductor,

movimiento positivo (rojo).○ Se aleja del transductor,

movimiento negativo (azul).

Velocidad de los objetos,diferente tonalidades.

Afectado por ángulo deinsonación.○ Células moviéndose a 90° no

se representan gráficamente.

Aliasing.


52/58

Doppler Color

Permite: Evaluación cardiaca

fetal.○ Identifica nacimiento y

dirección de grandesvasos. Velocidad de flujo a

través de los mismos.

○ Diagnóstico de: Estenosis e insuficiencias

valvulares. Comunicaciones

anormales entrecavidades cardiacas.- Turbulencias.

○ Grado de vascularizaciónde un órgano.


53/58

Doppler Power (Angiografía de Poder)

Modalidad Doppler Color. Capacidad de analizar

amplitud de los ecosreflejados por lasescotaduras en movimiento.

Representando el cambioen el poder acústico.○ Decibeles.

Establece si la intensidadde los ecos recibidos esdiferente a la emitida.- Diferencia de decibeles

representada enunidades de intensidad

con códigomonocromático.- Obscuro: cambios

mínimos.- Brillante: cambios

intensos.


54/58

Doppler Power (Angiografía de Poder)

Técnica muy sensible paraidentificar movimientos debaja velocidad originadospor flujos sanguíneos muylentos en vasos de

pequeño calibre.

Limitación: No permite establecer la

dirección del movimiento.

Angulo de insonación: Menor efecto en el análisis

de los cambios de amplitud.


55/58


56/58

Efectos Secundarios del USG

Emisión del US aumenta con tiempo de exposición. Edades gestacionales más tempranas.

No existe evidencia de USG Dx. Alteraciones estructurales fetales.

Bajo peso al nacer. Lesiones tumorales. Alteraciones del lenguaje.

Cavitación. Exposición de tejidos a US produce aumento de la temperatura

local y cuando las ondas US pasan por un medio que contengagas, producen fenómeno de condensación.○ A mayor poder de emisión el riesgo se incrementa.


57/58

Efectos Secundarios del USG

Índices de Riesgo: Índice Térmico.

○ IT 1 En determinada área se

podría aumentar latemperatura 1°C.

○ Embarazos tempranos, Aumento de 1.5-2°C en

tejidos fetales podría tenerefectos teratogénicos y másde 4°C un riesgo importante.

○ IT B (Huesos).○ IT C (Cráneo).○ IT S (Tejidos blandos)

A > emisión > T°:

○ Doppler pulsado.○ Doppler color.○ Doppler continuo.○ USG bidimensional (2D).

Índice Mecánico.○ Dado por el movimiento de

líquidos por US, pudiendotener efectos secundarios enetapas tempranas delembarazo cuando aun no secompleta la organogénesis.

Para reducir riesgo:○ Mantener IT e IM por debajo

de 1.○ Visualizar constantemente el

marcador en pantalla.○ Disminuir cuando sea

necesario.

○ No extender el tiempo deexposición fetal por arriba de15 minutos.


58/58

Bases Físicas de USG y Doppler

Bibliografía. Kurjak A, Carrera JM. Bases físicas y tecnología.

Capitulo1.En Ecografía en Medicina Materno Fetal. EdMasson 2000: 3-65.

John E. Aldrich, PhD, FCCPM. Basic physics of ultrasound

imaging. Crit Care Med 2007 Vol. 35, No. 5 (Suppl.).

John P. Lawrence, MD. Physics and instrumentation ofultrasound. Crit Care Med 2007 Vol. 35, No. 8 (Suppl.).

Mario Guzmán Huerta. Principios físicos, metodología,

consistencia y seguridad del ultrasonido Doppler en laevaluación fetoplacentaria. Ginecol Obstet Mex2007;75(10):621-9.

bases ultra son i do dopler

Documents