Características del sonido
Características del sonido
Un haz de ultrasonido es similar a un haz de rayos X en cuanto a que son ondas que transmiten energía. Una diferencia importante entre ambos fenómenos ondulatorios es que mientras los rayos X pueden transmitirse en el vacío, las ondas de ultrasonido requieren un medio que las transmita.
La velocidad del sonido depende del medio en que se transmite. El medio de transmisión está representado por partículas, ya sea átomos o moléculas, con la propiedad de comprimirse y descomprimirse bajo el efecto de las ondas mecánicas, como las ondas de ultrasonido.
Las ondas mecánicas longitudinales se propagan en el medio transmisor en forma de movimientos de vaivén produciendo zonas de compresión y rarefacción.
Velocidad del sonido
En ultrasonografía médica, la velocidad de transmisión del sonido es aproximadamente 1,540 m/s y depende principalmente del medio en que se transmiten estas ondas. Existen dos características importantes en el medio transmisor que son su compresibilidad y su densidad.
Compresibilidad del medio conductor del ultrasonido
La velocidad del sonido tiene una relación inversa con la compresibilidad del medio transmisor, de manera que mientras menos compresible sea el material, más rápido se transmite el sonido. Las ondas se mueven lentamente en gases debido a que las moléculas están muy separadas entre sí, y en el caso de líquidos y sólidos, la compresibilidad es menor porque las moléculas se encuentran más cercanas.
Densidad de los materiales biológicos que transmiten el ultrasonido
La velocidad del sonido se relaciona con la impedancia acústica del medio transmisor y obedece a la fórmula Z=ρ.v.
Se debe prestar atención a la compresibilidad del medio transmisor, ya que pueden ocurrir efectos paradójicos en la velocidad del sonido, como la velocidad de transmisión del sonido en el mercurio que es de 1,450 m/s y la del agua que es de 1,540 m/s, prácticamente iguales. Esto se debe a que el mercurio es 13.9 veces más denso que el agua, compensando la discrepancia en las velocidades de transmisión debido a la compresibilidad diferente de ambos medios.
Intensidad del sonido
La intensidad del sonido audible depende de la amplitud de oscilación de las partículas que transmiten estas ondas mecánicas (a mayor amplitud, mayor intensidad del sonido).
La potencia del ultrasonido se expresa en watts por cm2, en los transductores diagnósticos es del orden de 5 a 10 mW/cm2. La intensidad del sonido se mide en decibeles, unidades relativas que equivalen a 1 bel y expresan comparativamente el poder relativo de dos haces de ultrasonido en forma logarítmica. La medición en decibeles simplifica la intensidad del sonido.
El sonido más débil que puede detectar el oído humano a una frecuencia de 1,000 hertz corresponde a una intensidad aproximada de 10^-12 W/m2, es decir, watts por metro cuadrado. A esta intensidad se le denomina umbral auditivo.
El sonido más fuerte que puede soportar el oído humano corresponde a una intensidad aproximada de 1 W/m2 y se conoce como el umbral del dolor.
Intensidad en decibeles
La medida bel se nombró así en honor de A. Graham Bell. Los decibeles indican unidades abstractas y no un valor específico, permitiendo expresar el amplio rango de intensidades que puede detectar el oído humano a través de logaritmos.
Interacción del ultrasonido con los tejidos
La atenuación es el debilitamiento de las ondas mecánicas longitudinales del ultrasonido al pasar por distintos tejidos, medida en decibeles y predecible según la distancia recorrida. Los equipos de ultrasonografía diagnóstica permiten compensar esta atenuación al amplificar los ecos recibidos de las diferentes interfaces a distintas profundidades, logrando una ecogenicidad homogénea en los tejidos estudiados.
Cuando existe una entidad patológica que altera la atenuación prevista, la compensación aplicada a los ecos puede generar artificios como el reforzamiento posterior, útil en los procesos diagnósticos.
La atenuación se produce por diversas condiciones como la absorción, reflexión, dispersión y refracción del sonido.
- Absorción: conversión de energía sónica en calor.
- Reflexión: cambio de dirección del haz del ultrasonido hacia la fuente que lo produce, permitiendo la formación de imágenes ultrasonográficas.
- Dispersión: cambio de dirección del sonido al incidir en una interfaz de forma irregular.
- Refracción: desvío del haz del sonido al pasar de un medio a otro con impedancia acústica diferente.
Los físicos Pierre y Jacques Curie desarrollaron la posibilidad de diferenciar tejidos y ubicarlos en sus planos anatómicos, creando un nuevo método diagnóstico que más tarde se conocería como Imagenología.
Artículo escrito por el Dr. Juan Luis González Díaz
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