Física del ultrasonido
Física del ultrasonido
El fenómeno del ultrasonido se originó en la observación de cómo los murciélagos, al volar en entornos sin luz, pueden evitar obstáculos guiados únicamente por el sonido. Posteriormente, se descubrió el efecto piezoeléctrico, que consiste en la generación de una descarga eléctrica al aplicar presión mecánica a ciertos materiales como el cuarzo, lo que produce oscilaciones en cristales de este material y genera vibraciones que se propagan en forma de ondas de sonido, imperceptibles para el oído humano pero detectables. Así surgieron los transductores ultrasónicos, capaces de generar y detectar este tipo de ondas.
Todas las aplicaciones diagnósticas de los ultrasonidos se basan en la detección y representación de la energía del sonido, que se produce en el transductor y se propaga a través del cuerpo interactuando con sus diferentes estructuras. Esta interacción genera cambios en la velocidad de la onda, detectados por el transductor para producir imágenes en escala de grises, que van desde blanco (ecogénico) hasta negro (anecoico), dependiendo de la impedancia acústica de los tejidos. La impedancia acústica, determinada por la densidad del tejido, permite diferenciar los tejidos y su ubicación en base al retardo en el retorno de las ondas. La atenuación de las ondas ultrasónicas ocurre por efectos como absorción (transformación de energía sonora en calor), reflexión (cambio de dirección de la onda hacia la fuente), dispersión (cambio aleatorio de dirección en tejidos irregulares) y refracción (desviación de la onda al cambiar de un medio con una impedancia acústica específica a otro con diferente impedancia).
La aplicación inicial del ultrasonido fue la detección de objetos bajo el mar, especialmente para submarinos con propósitos militares, lo cual llevó a la invención del SONAR. Posteriormente, su uso se extendió al campo de la medicina, primero de manera terapéutica y luego como herramienta diagnóstica al visualizar por primera vez los ventrículos cerebrales. A partir de este éxito inicial, se llevaron a cabo numerosos experimentos en todo el mundo para explorar las diversas aplicaciones de esta novedosa técnica diagnóstica.
Con el tiempo, el ultrasonido ha presentado diferentes modalidades. La primera fue el modo A (modo de amplitud), que mostraba deflexiones verticales proporcionales al voltaje generado por los ecos de las interfaces estudiadas, con limitada capacidad para visualizar cambios patológicos. Luego surgió el modo B (modo de brillantez), que reemplazó las deflexiones verticales por puntos brillantes en una interfaz, representando la amplitud del eco. Esta modalidad evolucionó hacia la representación bidimensional de los ecos mediante múltiples pulsos sucesivos, creando una imagen en tiempo real en escala de grises, lo cual consolidó la ultrasonografía como método diagnóstico principal.
Otra modalidad, el modo M, combina el modo B con el tiempo para obtener trazos de estructuras anatómicas, siendo utilizada principalmente en ecocardiografía tanto fetal como en adultos.
Artículo escrito por el Dr. Alberto Bravo
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