Bases físicas de ultrasonido

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Bases físicas de ultrasonido

  1. 1. BASES FISICAS DEL ULTRASONIDO Lic. TM Gloria Milagros Lloclla D.
  2. 2. ¿Qué es el ultrasonido? <ul><li>El sonido es una onda mecánica que viaja en linea recta </li></ul><ul><li>Requiere de un medio para transmitirse </li></ul><ul><li>El ultrasonido es una onda con una frecuencia que supera los 20,000 Hz </li></ul>
  3. 3. Propiedades de las ondas sónicas <ul><li>Velocidad </li></ul><ul><li>Frecuencia </li></ul><ul><li>Longitud de Onda </li></ul><ul><li>Amplitud </li></ul>
  4. 4. Velocidad (v) <ul><li>Es la rapidez con la cual viaja la onda a través de un medio </li></ul><ul><li>Unidad de medida: cm/segundo </li></ul><ul><li>La velocidad del sonido es determinada por la densidad del medio: </li></ul>Velocidad promedio en el cuerpo : 1540m/s
  5. 5. Frecuencia (ƒ) <ul><li>Es el número de ciclos en una unidad de tiempo (ciclos/segundo) </li></ul><ul><li>Kilohertz (kHz) = 1,000 ciclos/segundo </li></ul><ul><li>Megahertz (MHz) = 1,000,000 ciclos/s </li></ul>Hertz = 1 ciclo por segundo Rango de Frecuencia del ultrasonido : 2-13 MHz
  6. 6. Longitud de Onda (  ) <ul><li>Longitud del espacio ocupado por una onda </li></ul>Distancia
  7. 7. Velocidad, Frecuencia y Longitud de Onda <ul><li>A velocidad constante, si la frecuencia aumenta, la longitud de onda disminuye </li></ul><ul><li>Frecuencias y longitudes de onda conocidas </li></ul><ul><ul><li>2.25 MHz = 0.6 micrones </li></ul></ul><ul><ul><li>5.0 MHz = 0.31 micrones </li></ul></ul><ul><ul><li>10 MHz = 0.15 micrones </li></ul></ul>V= ƒ 
  8. 8. Amplitud <ul><li>La altura o intensidad en un determinado tiempo </li></ul><ul><li>Representado por la altura de la onda </li></ul><ul><li>La amplitud o intensidad decrece con el incremento de profundidad </li></ul>Altura
  9. 9. Ultrasonido Pulsado <ul><li>Método Pulso-Eco </li></ul><ul><ul><li>el transductor produce pulsos de ondas us </li></ul></ul><ul><ul><li>Estas ondas viajan dentro del cuerpo e interactuan con varios órganos </li></ul></ul><ul><ul><li>Las ondas reflejadas regresan al transductor y son procesadas por el equipo </li></ul></ul><ul><ul><li>La imagen es representada en el monitor </li></ul></ul>
  10. 10. Interacción del Ultrasonido con los tejidos <ul><li>Reflexión </li></ul><ul><li>Scattering </li></ul><ul><li>Transmisión </li></ul><ul><li>Atenuación </li></ul>
  11. 11. Reflexión <ul><li>Ocurre en una superficie o interface entre dos tejidos adyacentes </li></ul><ul><li>Es causada por la diferencia de impedancia acústica (z) entre dos tejidos </li></ul><ul><li>A mayor impedancia acústica entre dos tejidos, mayor reflexión </li></ul>Z= densidad x velocidad
  12. 12. Reflexión <ul><li>A mayor impedancia acústica entre dos tejidos, mayor reflexión </li></ul><ul><li>Si no hay diferencia de impedancia acustica, no hay reflexión </li></ul><ul><li>La imagen ultrasónica es formada de los ecos reflejados </li></ul>Tx
  13. 13. Scattering <ul><li>Redirección de la onda en varias direcciones </li></ul><ul><li>Causado por la interacción con pequeños reflectores o interfaces rugosas </li></ul><ul><li>sólo una porción de la onda retorna al transductor </li></ul>
  14. 14. Transmisión <ul><li>No todas las ondas son reflejadas, hay algunas ondas que siguen viajando dentro del cuerpo </li></ul><ul><li>Estas ondas son reflejadas por estructuras más profundas </li></ul>Tx
  15. 15. Atenuación <ul><li>A medida que la onda se profundiza, se hace más débil </li></ul><ul><li>La amplitud de la onda decrece a medida que se profundiza </li></ul>
  16. 16. Gol del sistema de ultrasonido <ul><li>El ultrasonido permite diferenciar tejidos muy semejantes como tejidos disímiles </li></ul>
  17. 17. esto depende de: <ul><li>Capacidad de resolución del sistema: </li></ul><ul><ul><li>R. Axial /lateral </li></ul></ul><ul><ul><li>R. Espacial </li></ul></ul><ul><ul><li>R. De contraste </li></ul></ul><ul><ul><li>R. Temporal </li></ul></ul>
  18. 18. esto depende de: <ul><li>Formación del haz </li></ul><ul><ul><li>emisor y receptor </li></ul></ul><ul><li>Poder de procesamiento </li></ul><ul><ul><li>habilidad para capturar, preservar y visualizar la información </li></ul></ul>
  19. 19. Tipos de resolución: <ul><li>Resolución axial: capacidad para distinguir dos puntos que están a lo largo del eje del haz de US. </li></ul><ul><li>La longitud de onda afecta la R.A. </li></ul>
  20. 20. Tipos de resolución: <ul><li>Resolución lateral: Capacidad para distinguir dos puntos que están perpendiculares al eje del haz de US. </li></ul><ul><li>La amplitud del haz afecta la R.L. </li></ul>
  21. 21. Tipos de resolución: <ul><li>Resolución Espacial </li></ul><ul><ul><li>También llamada Resolución de detalle </li></ul></ul><ul><ul><li>Es la combinación de la resolución Axial y Lateral </li></ul></ul><ul><ul><li>Algunos prefieren usar este término </li></ul></ul>
  22. 22. Tipos de resolución: <ul><li>Resolución de Contraste </li></ul><ul><ul><li>Capacidad para distinguir dos objetos adyacentes que tienen diferentes intensidades </li></ul></ul>
  23. 23. Tipos de resolución: <ul><li>Resolución Temporal </li></ul><ul><ul><li>Capacidad para distinguir eventos rápidos como una secuencia </li></ul></ul><ul><ul><li>También conocido como “frame rate” (cuadros por segundo) </li></ul></ul>
  24. 24. EL HAZ DE SONIDO Lic. TM Gloria Milagros Lloclla D.
  25. 25. Enfocamiento mecánico <ul><li>Es efectuado por un cristal convexo o un lente acústico para cada elemento. </li></ul><ul><li>Es usualmente aplicado a los Tx mecánicos </li></ul><ul><li>Puede mejorar la resolución lateral lateral por limitación del ancho de haz sónico </li></ul>
  26. 26. Enfocamiento electrónico <ul><li>En transmisión </li></ul><ul><li>En recepción </li></ul>
  27. 27. Enfocamiento en transmisión <ul><li>Lograda por una descarga de un grupo de elementos con un pequeño tiempo de retardo (nanosegundos) entre todos los elementos del grupo </li></ul><ul><li>La onda generada por cada elemento del grupo llega a un punto específico en el espacio, resultando un haz enfocado. </li></ul><ul><li>Este enfocamiento puede mejorar la resolución lateral y crear varias zonas focales </li></ul>
  28. 28. Enfocamiento en transmisión <ul><li>El enfocamiento en transmisión multizona hace que los “frame rate” o cuadros por segundo sean lentos. </li></ul><ul><li>Si el frame rate es muy lento, se produce una fluctuación de la imagen que provoca una distorsión fácilmente observable. </li></ul>
  29. 29. Enfocamiento en recepción <ul><li>El enfocamiento en recepción se realiza por un retardo electrónico de las señales que van a la computadora del equipo. </li></ul>
  30. 30. El haz de sonido <ul><li>El haz de sonido es la energía acústica emitida por el transductor. </li></ul><ul><li>Puede emitirse como una onda pulsada o continua </li></ul><ul><li>El prinicpio de Huygens formula que el haz resultante es una combinación de los sonidos procedentes de diferentes fuentes (olas) en la superficie del transductor </li></ul><ul><li>Estas olas por el fenómeno de interferencia (construyen y destruyen) forman el haz de sonido </li></ul>
  31. 31. El haz de sonido <ul><li>Interferencia constructiva </li></ul><ul><li>Las ondas están en fase produciendo un incremento de la amplitud </li></ul><ul><li>Interferencia destructiva </li></ul><ul><li>Las ondas no están en fase produciéndose una disminución de la amplitud o “cero” de amplitud., esto sucede si la onda fuera de fase cancela completamente a otra. </li></ul>
  32. 32. El haz de sonido <ul><li>El haz de sonido está compuesto por: </li></ul><ul><ul><li>Zona cercana (campo cercano o zona de Fresnel) </li></ul></ul><ul><ul><li>Punto focal </li></ul></ul><ul><ul><li>Zona lejana (campo lejano o zona de Fraunhofer) </li></ul></ul>
  33. 33. El haz de sonido Transductor Zona focal Punto focal longitud focal Zona lejana Diámetro del haz = diámetro de la superficie del Tx.
  34. 34. Zona cercana <ul><li>Es la porción del haz en la cual el diámetro del haz decrece a medida que la distancia del transductor aumenta hasta llegar al diámetro más pequeño permitido </li></ul><ul><li>Al final de esta zona el diámetro del haz es igual a la mitad del diámetro del transductor </li></ul><ul><li>La longitud de la zona cercana está relacionada con la frecuencia del transductor, a mayor frecuencia, mayor longitud del campo cercano. </li></ul>
  35. 35. Punto focal, zona focal <ul><li>Es el punto en el cual el haz llega a su menor diámetro y es la de mejor resolución </li></ul><ul><li>La zona focal es la zona comprendida alrededor del punto focal (hacia la zona cercana y hacia la zona lejana equidistantemente. </li></ul><ul><li>Muy frecuentemente es dos veces el diámetro alcanzado en el punto focal hacia ambos lados. </li></ul>
  36. 36. Zona lejana <ul><li>Es la porción del haz posterior al punto focal o posterior a la zona cercana en la cual el diámetro del haz aumenta a medida que la distancia desde el transductor aumenta también. </li></ul><ul><li>A una distancia dos veces mayor que la longitud de la zona cercana, el diámetro del haz es igual al diámetro de la superficie del transductor. </li></ul>
  37. 37. Zona lejana <ul><li>La divergencia del haz es inversamente proporcional al diámetro del cristal y a la frecuencia. </li></ul><ul><li>Si el piezoelemnto es más grande y de alta frecuencia, el ángulo de divergencia en la zona lejana es menor. </li></ul>

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