Bases físicas de la ecografía

Ultrasonido es cualquier sonido con una frecuencia más alta del rango normal de audición humana, que es de 20 a 20.000 Hz.

Principios físicos

El principio físico fundamental de todos los ultrasonidos médicos es el efecto piezoeléctrico, que consiste en que una onda mecánica (como el sonido) produce un cambio en la distribución de las cargas eléctricas de ciertos materiales, generando un impulso eléctrico. Es una propiedad física de ciertos cristales, siendo el cuarzo el más conocido de ellos.

Generación del pulso: se aplica una corriente eléctrica a un cristal piezoeléctrico que vibrará de acuerdo con su tamaño con una frecuencia determinada. En diagnóstico médico usamos de 2 a 10 Mhz. Inmediatamente después de que el cristal genera el pulso, entra en reposo a la espera del eco. La generación del pulso dura escasos microsegundos.

Recepción del eco: durante el escaso tiempo que el cristal está en reposo, recibe las ondas ultrasónicas reflejadas en cada una de las interfases del cuerpo. El cristal está en este momento siendo excitado mecánicamente, lo que genera una corriente eléctrica.

Amplificación y modulación de la señal: la corriente eléctrica es amplificada y ordenada de acuerdo con el momento de su recepción. Se convierte entonces en señal digital para ser presentada en la pantalla del equipo.

Principios técnicos

Frecuencia del transductor: los cristales vibran a una frecuencia específica dada por su tamaño. Mientras más alta la frecuencia, mayor resonancia pero menor penetración. Escogeremos una alta frecuencia para el estudio de zonas superficiales y una frecuencia menor para estudiar estructuras profundas.

Tipo de transductor:

  • Sectorial: tiene un solo cristal colocado en un dispositivo con movimiento pendular. En la pantalla da una imagen en forma de cono, lo que hace que la visualización del campo cercano sea muy pobre. La cabeza del transductor es pequeña, lo que nos permite tener acceso por zonas estrechas como son la fontanela para ecografía cerebral o los espacios intercostales para ver el hígado o bazo. 
  • Lineal: contiene múltiples cristales dispuestos en forma lineal. Las cabezas de los transductores son más grandes pero tienen mayor resolución de los campos cercanos. Ideales para ecografía de tiroides, mama y tejidos blandos superficiales.  
  • Cónvex: es una modificación de los transductores lineales, en los que la cabeza es curva. Tienen mayor resolución para los campos profundos, por lo que se utilizan para abdomen y pelvis en general. 
  • Anular: el cristal gira 360º en un sentido perpendicular al eje del transductor. Es el sistema utilizado en ecografías transluminales como son la ecografía transesofágica, transvaginal o transrectal.

Focalización: una vez escogido el tipo de transductor con la frecuencia apropiada, para realizar el examen se focaliza el sonido hacia la zona de mayor interés. Puede ser focalizado en tejidos superficiales, intermedios o profundos.

Manejo del transductor o sistema de barrido: lo que vemos en la pantalla es un corte de 1 mm de espesor. Es por esto que hay que hacer barrido a todo el órgano y no practicar el examen a los saltos. Entendiendo que la imagen se obtiene mediante la secuencia pulso-eco, comprenderemos que el barrido debe hacerse pausadamente.

Sistema Doppler: se usa para estudiar las interfases que tengan movimiento (arterias y venas). La onda ultrasónica que llega a estas estructuras cambia de frecuencia de acuerdo con la velocidad que tengan. Si conocemos la frecuencia emitida y recibida, se pueden determinar velocidades de flujo.

 

Adaptado del libro Radiología e imágenes diagnósticas, de JE Gutiérrez, R Restrepo y JA Soto.