Usuario discusión:Cristian-MaHe
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Principios físicos del ultrasonido
El método diagnóstico de la ultrasonografía está basado en la producción de ondas que se transmiten en el cuerpo humano para poder formar imágenes según la velocidad de estas ondas y según su reflexión en las diferentes interfaces constituidas por los tejidos del cuerpo humano.
Por esta razón es importante analizar el movimiento ondulatorio que constituye la piedra angular de la ultrasonografía. Una onda puede considerarse una perturbación que se propaga en un medio desde un punto a otro sin que en dicho medio, en conjunto, exista algún desplazamiento.Debe mencionarse que las ondas mecánicas, a las que corresponde el ultrasonido pueden tener dos grandes clasificaciones.
Las ondas transversales son una onda en la que cierta magnitud vectorial presenta oscilaciones. Para el caso de una onda mecánica de desplazamiento, el concepto es ligeramente sencillo, la onda es transversal cuando las vibraciones de las partículas afectadas por la onda son perpendiculares a la dirección de propagación de la onda.
Una onda longitudinal es aquella en la que el movimiento de oscilación de las partículas del medio es paralelo a la dirección de propagación de la onda.
Características de una onda
λ= longitud de onda (es la distancia entre una cresta y la siguiente, o entre un valle y el siguiente).
c= velocidad de la luz
f= frecuencia (indica el número de vibraciones u oscilaciones producidas en la unidad de tiempo).
V= velocidad de propagación de la onda (v=λ*f).
φ= fase
ω=2πf
Al considerar las características mencionadas es posible construir una función de onda la cual será la base para el estudio en la ultrasonografía
\begin{equation} y(x,t)=ASen(kx-ωt+φ) \end{equation}
En la ultrasonografía se trata de ondas mecánicas longitudinales que se desplazan en el mismo sentido de la dirección del movimiento.
La velocidad del sonido es simplemente la distancia que recorre por segundo. En el caso de la ultrasonografía ya se ha mencionado con anterioridad que la velocidad promedio es de 1540 $m/seg$. Si nosotros quisiéramos analizar la fórmula en el caso del ultrasonido, considerando que la velocidad promedio es de 1540 $m/seg$, es decir 154000 $cm/seg$ la longitud de onda de un transductor de 1.0 MHz será de 0.154 $cm$ ó 1.54 $mm$.
Por definición el ultrasonido está representado por ondas mecánicas longitudinales con una frecuencia mayor de 20 000 ciclos por segundo, la frecuencia en que funcionan los transductores en ultrasonido diagnóstico es usualmente de 2 a 5 $MHz$ (de dos a cinco millones de ciclos por segundo), aunque existen transductores desde 1 $MHz$ hasta 20 $MHz$, cada ciclo por segundo es llamado hertz o hertzio y un millón de ciclos por segundo representan un megahertz ( MHz). El sonido audible está representado por ondas mecánicas longitudinales con frecuencias de veinte a veinte mil ciclos por segundo.
Si hablamos de la ultrasonografía diagnóstica estaremos considerando el movimiento ondulatorio a velocidades del orden de 1 540 $m/seg$, con frecuencias del orden de 2 a 5 millones de ciclos por segundo (MHz) y longitudes de onda de 1 $mm$ aproximadamente, las ondas sonoras son el ejemplo característico de las ondas longitudinales. Las ondas de sonido pueden viajar a través de cualquier medio material como gases, sólidos o líquidos y con una velocidad que depende de las propiedades del medio en cuestión. Existen tres tipos de ondas mecánicas longitudinales a los que corresponden diferentes frecuencias.
Las ondas audibles la de una onda de presión con frecuencia entre 20 $Hz$ y 20.000 $Hz$, y con una intensidad por encima del umbral de audición estándar así mismo la velocidad del sonido es 344 $m/s$, las ondas de sonido audible, tienen longitudes de onda desde 0.0172 $mm$, a 17.2 metros.
Las ondas infrasónicas son ondas longitudinales cuya frecuencia está por debajo del espectro audible del oído humano (aproximadamente 20 $Hz$).
Las ondas ultrasónicas son una onda acústica o sonora cuya frecuencia está por encima del espectro audible del oído humano (aproximadamente 20.000 $Hz$), es decir, más allá de las frecuencias audibles.
Adelantaremos que la ultrasonografía diagnóstica produce ondas mecánicas longitudinales formadas por un movimiento vibratorio de los cristales que componen al transductor. Ya se ha mencionado con anterioridad que la velocidad del sonido depende del medio en que se transmite. El medio de transmisión está representado por partículas, ya sea átomos o moléculas, con la propiedad de comprimirse y descomprimirse bajo el efecto de las ondas mecánicas, tales como las ondas de ultrasonido. Las ondas mecánicas longitudinales se propagan en el medio transmisor en forma de movimientos de vaivén produciendo zonas de compresión y rarefacción.
De esta manera podemos tener una ecogenicidad (propiedad de generar la reflexión de las ondas ultrasónicas), es decir, una densidad ultrasonográfica homogénea desde la superficie hasta la profundidad de los tejidos estudiados. También hemos visto que cuando existe alguna entidad patológica que altera la atenuación predecida de antemano, la compensación aplicada a los ecos va a ser errónea y se pueden generar artificios como el reforzamiento posterior que eventualmente puede ser útil en los procesos diagnósticos.
La atenuación se ocasiona por condiciones diversas tales como la absorción, reflexión, dispersión y refracción del sonido.
Absorción: es la conversión de energía sónica en calor.
Reflexión: es el cambio de dirección del haz del ultrasonido hacia la fuente que lo produce. De hecho, gracias a esto se pueden formar imágenes ultrasonográficas. Los ecos se reflejan en las interfases, es decir, en el punto de contacto que existe entre los tejidos con impedancias acústicas diferentes. Recordaremos que la impedancia acústica en ultrasonido depende prácticamente en forma directa de la densidad física de los tejidos biológicos estudiados
Dispersión: esta ocurre cuando el ultrasonido incide en una interfase de forma irregular lo cual ocasiona que el sonido cambie de dirección en varios sentidos.
Refracción: consiste en el desvío del haz del sonido que pasa de un medio con cierta impedancia acústica a otro de impedancia acústica diferente.
