Física Ultrasonido: Principios Básicos PDF

Física Ultrasonido: Principios Básicos Prof. L. Rodríguez BSA, MSHA, SG, RDMS SONO 100 2025-01 Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS ¿Que es una Onda? El sonido es una onda La onda transporta energía de un lugar a otro, y la vez información. El sonido...

Física Ultrasonido: Principios Básicos Prof. L. Rodríguez BSA, MSHA, SG, RDMS SONO 100 2025-01 Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS ¿Que es una Onda? El sonido es una onda La onda transporta energía de un lugar a otro, y la vez información. El sonido es un tipo de onda que varía dependiendo de la densidad, presión y movimiento de partículas. Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Clasificación de ondas: Se clasifican en: Electromagnetics→ se transportan en el vacío. No necesitan un medio para transportarse. Mechanical → necesita un medio para transportarse. No viaja en el vacío. Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Tipos de Ondas Transverse Wave → es el movimiento de las partículas en una dirección perpendicular a la dirección de la onda. Longitudinal Wave→ es el movimiento de las partículas en la misma dirección que onda. Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Que es Ultrasonido? Es una onda mecánica y longitudinal que transporta energía de un lugar a otro que se afecta con variables acústicas. Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Variables Acústicas Pressure Concentración de fuerza en área. Density Concentración de masa en volumen. Temperature Concentración de energía en un área. Distance Medida de partículas en movimiento. Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS ¿Como trabaja el Ultrasonido? Dos tipos de frecuencia en que funciona el ultrasonido: PULSO-ECO PRINCIPIO Pulse wave Continues Wave Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS PRINCIPIO PULSO-ECO El pulso es generado por el transductor y enviados al paciente, el tejido del paciente produce ecos. Ecos retornan al transductor y son detectados y presentados por el equipo. Transductor genera PULSOS y recibe ECOS. Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS PRINCIPIO PULSO-ECO Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS PRINCIPIO PULSO-ECO  Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS PRINCIPIO PULSO-ECO El equipo procesa los ecos y los presenta en puntos visibles, con la brillantez de cada punto individual determina la fuerza con la que retornó ese eco. Cada punto corresponde a la localización anatómica de la estructura con la que ese eco tropezó. Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Propagación de la onda El movimiento de la onda de ultrasonido a través de los tejidos o de un tejido a otro se conoce como propagación. La velocidad a la cual el sonido puede viajar a través de un medio, se conoce Propagation Speed. →Velocity of sound →Acoustic velocity →Sound’s speed Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Propagation Speed La onda de sonido no viaja en el vacío, necesita un medio para propagarse. Podemos encontrar diferentes medios donde viaja el haz de sonido: Gas, Solido o Líquido. La propagación del haz de sonido en medios gaseosos es pobre y se pierde ya que sus moléculas están bien separadas. Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Propagation Speed Velocidad de propagación en soft tissue: 1.54 Km/s 1,540 m/s 1.54 mm/µs Las ondas no viajan a la misma velocidad en todos los tejidos. Esta diferencia es marcada por Densidad y Elasticidad del medio en que se propague. Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Propagation Speed Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Propagation Speed Densidad = es la concentración de masa en un área.(Blando -duro) Elasticidad = se refiere a la habilidad de un material para mantener su forma aplicándosele una onda de presión. Se define como la capacidad de un objeto para resistir la compresión y se relaciona con la dureza de un medio. Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Frequency Es el número de ciclos que ocurre en un tiempo determinado. La unidad de frecuencia es Hertz. Hertz = ciclos/ segundos Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Categoría del sonido Infrasound Under 20Hz Audible Sound 20Hz- 20kHz Ultrasound Over 20kHz Medical ultrasound 2Mhz- 10Mhz Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS ¿? Hertz ¿? Hertz ¿? Hertz Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Impedancia Acústica Es la resistencia al paso del haz de sonido a través de un medio. La cantidad del sonido reflejado se determina por la impedancia acústica. Cada medio y tejido tiene su propia impedancia u/o resistencia. La reflexión del sonido depende de las diferencias en impedancia acústicas que producen cada límite de tejido que este atraviesa. Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Tipos de Frecuencia Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Continues Wave Es una onda que todo el tiempo produce ciclo. Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Onda continua Continues Wave= Continues Wave Ciclos ❖Es la composición de compresiones y rarefracciones. Compression ❖Altas presiones Rarefraction ❖Bajas presiones  Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Wave/ Parameters Continues Wave Frequency ❖1 ciclo en 1 segundo =1Hertz Es determinado por la fuente del sonido (sound source). Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Wave// Parameters Continues Wave Parameters Period ❖Es el tiempo que tarda en completar un ciclo. ❖Es determinado solo por la fuente del sonido. ❖No puede ser cambiado por el sonografista.  Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Wave// Parameters Continues Wave Parameters Amplitude ❖Es la diferencia entre el valor medio y el valor máximo de una variable acústica. Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Wave// Parameters Continues Wave Parameters Wavelength (λ) ❖Es la distancia o la longitud que ocupa un solo ciclo. ▪ Unidades: meters, mm ❖Determinate by sound source. Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Wave// Parameters Continues Wave Parameters Propagation speed ❖La velocidad que el sonido viaja a través de un medio. ❖Determinado solo por las propiedades del medio: ▪ Density ▪ Stiffness ▪ Compressibility  Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Wave// Parameters Continues Wave Parameters Power ❖La cantidad(%) de energía que se transmite. ❖Can be changed by the operator. Intensity ❖La concentración de energía en un haz de sonido. ❖Is determined only by the sound source. Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Wave Continues Wave Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Pulse Ultrasound Un pulso es una colección de ciclos que viajan juntos. Pulse Anatomy Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Pulse Ultrasound Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Pulse Ultrasound / Parameters Pulse Repetition Frequency (PRF) ❖Es el número de pulsos que ocurre en un segundo. ❖Can be changed by operator, changing the imaging depth. ❖Is determinated by sound source. Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Pulse Ultrasound / Parameters Pulse Repetition Period (PRP) ❖Es tiempo que le toma ocurrir de un pulso hasta el otro pulso. ❖Incluye el tiempo de “transmisión”(ON) y el tiempo de “muerto”(DEAD TIME). Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Pulse Ultrasound / Parameters Pulse Duration (PD) ❖El tiempo que le toma ocurrir un pulso de inicio a fin. (start to end) ❖Unidades: sec, msec ❖No puede se cambiado por el operador.  Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Pulse Ultrasound/ Parameters Spatial Pulse Length (SPL) ❖La distancia que ocupa ese tiempo en el espacio. (star to end of pulse) ❖Unidades: meters, mm Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Pulse Ultrasound / Parameters Duty Factor (DT) ❖Es porcentaje o fracción de tiempo, que el ultrasonido está transmitiendo un pulso. ❖Minimun value = 0.0 ó 0% ❖Maximun value = 1.0 ó100% ❖No tienes unidades ❖ Cambia cuando modifcas el ID Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Pulse Ultrasound Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Interaction of sound With SOFT TISSUE Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Attenuation Is the reduction or decrease in the intensity and amplitude of sound waves as they travel through a medium. Four factor caused the attenuation. ❖Absorption ❖Reflection ❖Scattering ❖Beam divergence  Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Factor caused the attenuation Absorption ❖Is a conversion of energy from the sound wave into heat within the medium. Reflection ❖ Occurs when some of propagating energy is redirected and returned towards the transducer. Scattering ❖ The reflection of wave energy interface which are small. Beam divergence ❖ Is the spreading of the ultrasound beam when it moves farther from the sound source. Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS  Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Reflection with incidence Reflection occurs only if there is different acoustic impedance at the boundary between two(2) media. Reflected Incident Medium A Medium B Transmitted  Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Reflection with Oblique incidence and Perpendicular incidence Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Creado por: L. Rodriguez BSA, MSHA, SG, RDMS Referencias Hagen-Ansert, S. (2011). Textbook of Diagnostic Sonography. St. Louis: Mosby Elseiver. Rovner, A. (2021). “The principle of ultrasound” de Echopedia.org sitio web: https://www.echopedia.org/wiki/The_principle_of_ultrasound