Fundamentos de la Ecografía: Introducción al Sonido

Fundamentos de Ecografía

• José M. Pastor Vega, profesor titular de la Universidad de Málaga, experto en Radiología y Medicina Física, presenta los fundamentos de la ecografía.
• Describe la ecografía como un fonendoscopio del presente, no del futuro.

¿Qué es el sonido?

• El sonido es la sensación percibida por el oído, generada por una onda mecánica.
• La onda mecánica se origina por la vibración de un cuerpo elástico.
• El sonido requiere un medio material para propagarse.
• El sonido no puede transmitirse en el vacío.

Parámetros de una onda

• Los parámetros de una onda incluyen Amplitud, Ciclo(λ = distancia (m)), y Tiempo(T).
• F representa el número de ciclos por segundo, medido en Hertz (Hz).
• Ondas pueden ser longitudinales, con áreas de compresión y rarefacción.

Relación entre frecuencia y longitud de onda

• La velocidad (V) es igual al producto de la frecuencia (F) y la longitud de onda (λ): V = F * λ.
• La frecuencia y longitud de onda son inversamente proporcionales.
• La fórmula λ = V/F se calcula con una velocidad de 1.540 m/s.

¿Qué son los ultrasonidos?

• Los ultrasonidos son ondas sonoras con frecuencias superiores a 20.000 Hz (20 kHz).
• Los ultrasonidos están fuera del rango audible para los humanos.
• La ecografía utiliza ultrasonidos en un rango de 3 a 12 MHz.

Ultrasonidos en la naturaleza

• Los ultrasonidos se encuentran en la naturaleza, usados por murciélagos y delfines.
• Estos animales tienen un "radar" interno para enviar y recoger ultrasonidos.
• El proceso permite crear un mapa del entorno, facilitando la orientación.

Sonar

• El sonar es un sistema que utiliza ondas para reflejar y detectar objetos sumergidos
• Es útil for detecting submarines, ships, etc.

Producción de Ultrasonidos

• Los ultrasonidos son producidos mediante el efecto fotoeléctrico.
• Jaques y Pierre Curie descubrieron los cristales piezoeléctricos.
• Cuando se aplica corriente eléctrica a estos cristales, vibran y generan ondas de ultrasonido.
• Al recibir ondas sonoras reflejadas, los cristales vibran y generan una corriente eléctrica analizable.

¿Qué es la ecografía?

• La ecografía es una técnica de imagen que usa ondas de ultrasonido de alta frecuencia.
• Estas ondas crean imágenes tomográficas en tiempo real.
• Se utiliza un transductor, aplicado manualmente, para transmitir las ondas ultrasónicas al paciente.
• El transductor detecta las ondas ultrasónicas reflejadas (ecos).
• Un ordenador procesa estos ecos para crear imágenes digitales visualizables o grabables.

Principios de la Ecografía

• La ecografía se basa en la emisión de ondas de ultrasonido por una sonda (emisor).
• Las ondas de ultrasonido interactúan con los órganos y tejidos del cuerpo.
• Los ecos regresan a la sonda (receptor).
• Un software transforma estos ecos en imágenes.

Ecografía en Modo B

• El modo B es un modo bidimensional de diagnóstico por imagen.
• Las señales se muestran como una imagen anatómica bidimensional.
• Es suficientemente rápida para mostrar movimiento en tiempo real, incluyendo latidos cardíacos y vasos sanguíneos pulsátiles.
• Las imágenes en tiempo real proporcionan información anatómica y funcional.

Transductor o Sonda

• El transductor o sonda convierte la energía eléctrica en mecánica y viceversa.
• Contiene cristales piezoeléctricos que permiten la conversión de energía.
• El haz de ultrasonido emitido por la sonda es muy fino, con un grosor de 1mm.

Funcionamiento del transductor

• El transductor emite ondas ultrasónicas.
• Estas ondas se reflejan en un objeto.
• El transductor detecta las ondas reflejadas.

Frecuencia de los Transductores

• Las sondas o transductores se diferencian fundamentalmente por su frecuencia de trabajo.
• La frecuencia se mide en Hercios (Hz).
• En ecografía, se utiliza un rango de 2 a 20 Megahercios (MHz).
• 1 Hz equivale a 1 ciclo por segundo, 1 Khz equivale a 1.000 Hz, 1 Mhz equivale a 1.000.000 Hz y 1 Ghz equivale a 1.000.000.000 Hz.

Penetración y resolución

• A mayor frecuencia, menor penetración en los tejidos, pero mayor resolución de la imagen.
• A menor frecuencia, mayor penetración en los tejidos, pero menor resolución de la imagen.

Frecuencia y Aplicaciones

• Frecuencias altas (10-18 MHz) usan sondas lineales y son para estructuras superficiales (músculos, tendones, ligamentos, tiroides, etc) y son muy versátiles.
• Frecuencias altas en ecografía pediátrica son ideales para caderas, transfontanelar y abdomen en bebés.
• En ecografía de tobillo y pie se usan 10-15 MHz, pero si se quiere ver la aponeurosis plantar se pueden usar 5 MHz.

Resolución en Ecografía

• Resolución: Capacidad para distinguir entre dos puntos muy próximos.
• Resolución Axial: Capacidad de distinguir dos puntos alineados con el transductor. A mayor frecuencia, mejor resolución axial.
• Resolución Lateral: Capacidad de distinguir dos puntos separados lateralmente. Depende del diseño del transductor y ajuste de la zona focal.

Elección de Frecuencia

• Para obtener imágenes con máxima resolución, siempre usar la mayor frecuencia posible.

Tipos de Sondas

• Lineales: Se usan en estructuras vasculares superficiales
• Sectoriales
• Convexos
• Intracavitarias

Transductores lineales

• Los transductores electrónicos de barrido lineal se emplean para examinar el aparato locomotor.
• Son útiles para estudiar estructuras paralelas al plano cutáneo y para visualizar tendones longitudinalmente.

Atenuación

• La atenuación es la disminución de la intensidad de la onda sonora a medida que se propaga.
• La intensidad de la onda disminuye exponencialmente con la distancia.

Impedancia Acústica

• La impedancia acústica es la resistencia que ofrece un órgano al paso de los ultrasonidos.
• Depende de la densidad del medio.
• Se define por Z = D x V (densidad por velocidad del ultrasonido).
• El hueso tiene una alta impedancia acústica y el gas tiene una baja impedancia acústica.

Interfases

• Interfases son las uniones de distintos medios por donde viaja el ultrasonido
• En estas uniones se produce parte del reflejo del haz
• La interfase es el punto de contacto entre medios con diferentes impedancias acústicas.

Impedancia Acústica y Materiales

• Los sólidos tienen alta impedancia acústica.
• Los líquidos, partes blandas y gases tienen baja impedancia acústica, transmitiendo mejor el sonido.
• El gas obstruye la trasmisión.
• Los ultrasonidos requieren un medio elástico y deformable para su propagación.
• Un medio acuoso es ideal, mientras que el aire es perjudicial.
• El gas, por su baja impedancia, es un pésimo transmisor para la ecografía.

El examen ecográfico

• Se emplea una barrera física como una funda específica.

Refracción y Reflexión

• La intensidad de refracción y reflexión de los ultrasonidos es proporcional a la impedancia de los tejidos en la interfase.

Tipos de Imágenes

• En gel, las interacciones entre grasas y músculos es del 1,1%, y grasas y hueso del 50%.
• En gel, las partes blandas reflejan un 99% con el Aire y 0,2% con el agua.

Obtención de buenas imágenes

• Gel siempre aplicado para garantizar la interacción entre la superficie de la piel e impedancias del dispositivo

Ganancia

• La ganancia es la capacidad de modificar la amplitud del eco de una onda ultrasónica.
• Modificar la ganancia resulta en una imagen más o menos brillante.
• Los cambios en la ganancia afectan a toda la imagen por igual y deben adaptarse a cada paciente.
• Es como subir o bajar el volumen para escuchar correctamente un programa en la televisión.

Ajuste de la Ganancia

• Las ganancias se modifican manualmente en el ecógrafo.

Rango Dinámico

• El rango dinámico, también conocido como "Intervalo Dinámico" o "Dinamic Range", es ajustable por el operador.
• Afecta el brillo y contraste de la imagen.
• Un rango dinámico alto produce una imagen suave con muchos grises.
• Un rango dinámico bajo resulta en blancos y negros predominantes, ofreciendo mayor contraste.
• El rango dinámico adecuado permite ver estructuras de ecogenicidad parecida.

Profundidad

• La profundidad es un ajuste ecográfico para controlar la distancia que se necesita para estudiar una estructura.
• Para estudios superficiales (músculos, partes blandas) se usan profundidades de máximo 4 cm.
• Para estudiar el abdomen en adultos, se necesitan profundidades de unos 15 cm.

Funciones del ecógrafo

• Congelador (freezer): Congela la imagen para verla detenida en pantalla.
• Cine: Permite revisar una serie de imágenes guardadas previamente, como "rebobinar".

Pictogramas

• Los pictogramas apoyan la documentación fotográfica.
• Incluyen esquemas anatómicos de la zona y una barrita o flecha que indica el corte de la sonda.

Cortes Ecográficos

• Los cortes ecográficos empleados son:
• Longitudinales (sagitales).
• Transversales (axiales).
• Oblicuos.
• Todas las sondas tienen una marca para orientar la imagen en la pantalla.

Cortes Longitudales o Sagitales

• Se obtienen colocando la sonda longitudinalmente en el cuerpo.
• El testigo del transductor apunta hacia craneal.
• La parte craneal del cuerpo aparece a la izquierda de la pantalla.
• Del mismo modo, la parte caudal aparece a la derecha de la pantalla.

Cortes transversales o axiales

• Se realizan colocando la sonda transversal u horizontalmente en el cuerpo, con el testigo del transductor hacia la derecha
• La parte derecha aparece a la izqda, la parte izqda aparecerá a la derecha

Ángulo de Incidencia

• La intensidad con la que un haz de ultrasonido se refleja depende del ángulo de incidencia.
• La reflexión es máxima cuando la onda sonora incide perpendicularmente a la interfase entre dos tejidos.
• Si el haz ultrasónico se desvía, el sonido reflejado no regresa completamente al centro de la fuente emisora y se detecta parcialmente.

Posición

• Se debe priorizar una posición comoda tanto para el paciente como para el ecografista
• Se debe tomar la sonda con una mano y con la otra operar el ecógrafo
• Se deben realizar movimientos activos y pasivos

Equipos de ecografía

• Tipos de equipos.

Elementos de la consola de ecografía

• En la consola de un ecógrafo existen: Modos de trabajo (2D,Doppler,3D,etc), Ganancia total, Ganancia parcial, Congelador o Freezer, Medidas o Caliper, Trackball y botón de impresión

Ecogenicidad

• Tipos de ecogenicidad
• Anecogénico: aire; No propaga la imagen
• Hipoecoico: tejidos blandos. Rango hipoecoico.
• Hiperecoico: Refuerzo sónico posterior. Ligados a rangos hipoecoicos
• En general: sólido será heterogéneo.

Efecto Doppler

• Es cuando el haz US rebota en una estructura estática
• Si el haz US se refleja en una estructura en movimiento su frecuencia, esta cambia lo que permite calcular la velocidad de esta.
• Doppler color: Asigna un color dependiente en el flujo en la dirección

Indicaciones

Las indicaciones para el doppler color son: estudios vasculares cerebrales (especialmente carótidas), patología abdominal, patología arterial y venosa de las extremidades

Eco Doppler

• Power color Doppler: No permite evaluar la velocidad del flujo pero es capaz de detectar las de menor velocidad
• Usado para flujo sanguíneo

Lesiones

• Ante un lesión mixoma se debe inyectar material gelatinosos para estabilizar y mejorar soporte

Elastografía

• La elastografía se basa en extraer la debilidad de un tejido. Un tejido "duro" se deformará menos que los "blandos"

Indicaciones

• Valoración de la rigidez -Elastografía hepatico-renal -Elastografía musculoesquelética
• Valoración de la atenuación
• Análisis de la cantidad de grasa hepática
• Valoración de la inflamación

Intervencionismo Guiado

• Permite la administración de medicamentos como anestesia por ejemplo a zonas internas del cuerpo

Ventajas en ecografía músculoesquelética:

• No invasivo e inocuo, sin contraindicaciones (marcaposos,implantes metálicos, embarazo)
• Estudio dinámico (movimiento) ,comparación inmediata con el otro lado.
• Interacción con paciente-molestia
• Fácil transporte Guía por vía percutánea (diagnóstica-terapéutica)
• Es el complemento ideal de las radiografías convencionales ( lo que descubre una no lo descubre la otra)

Inconvenientes en ecografía musculoesquelética

• Operador dependiente
• Curva de aprendizaje lenta
• Equipamiento disponible
• Poco campo visual y limitada para visualizar estructuras profundas. (hueso o personas con gran contextura física

Mantenimiento del equipo de ecografía

• Es importante realizar el adecuado mantenimiento al equipo
• Asegurar la calidad de imagen
• Incrementar la vida útil del ecógrafo y sus componentes
• El funcionamiento y productividad sin interrupciones

Proceso de limpieza del equipo de ecografía

• Se deben usar guantes y de ser posible lentes al limpiar los transductores
• Desconectar el equipo
• No frotar los transductores sino aplicar toques muy ligeros
• Limpiar la pantalla del monitor con un limpiador especial y evitar el uso de alcohol
• Limpiar luego de cada examen
• Para limpiar los cabezales de los transductores se deben usar desinfectantes de amonio cuaternario o peróxido de hidrógeno.
• Evitar golpear o rayar el equipo asi como usar escobrillas.
• Usar gel correctamente evitando que toque y golpeé la venta