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El estudio de ultrasonido

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El estudio de ultrasonido es un método no invasivo que permite diferenciar las estructuras solidas de las liquidas en función de su escala de grises.

Requiere de un buen entrenamiento otorgado por profesionales  experimentados en el área de ultrasonografía, ya que la información se obtiene de la integración de movimientos del transductor y la comprensión de la ubicación especial de los tejidos por el operador (estereognosia).

Es un método no invasivo que puede otorgar un diagnostico medico certero y evitar así mayores costos favoreciendo la economía del paciente ya que comparado a otros estudios en imagen logia, realizar un ultrasonido es más económico.

Modulo I

Fue en el año de 1895 cuando Wilhelm roentgen utilizando rayos catódicos logro imprimir la mano de su esposa en una radiografía; posteriormente se descubren los medios de contraste, ingeridos, algunos inyectados y otros instilados a través de sondas que por su alto coeficiente de atenuación de los rayos x; permitían aún más contrastes en las diferentes estructuras anatómicas en cuestión.

Los pioneros en la radiología pronto se dieron cuenta que las imágenes obtenidas en un estudio radiológico simple representaban la superposición de imágenes de todo el espesor  dela región anatómica estudiada.

El nombre de tomografía deriva del griego tomos. Que significa corte o sección, acuñado por Gustav Grossman en 1935. Con el que denominaba el aparato diseñado por el mismo. El autor del proceso tomo gráfico autentico fue el físico parisiense André Edmund Marie Bocage. Invento un dispositivo en el que se movían simultáneamente y recíprocamente el tubo y la placa de rayos x. En efecto hablando en términos generales, podemos definir 5 distintos grados de atenuación de los rayos x. A su paso por las distintas estructuras anatómicas las cuales se definen de la siguiente manera:

1.- atenuación grado 1: aire o gas

2.- atenuación grado 2: grasa

3.- atenuación grado 3: líquidos y tejidos blandos en forma indistinta

4.- atenuación grado 4: las calcificaciones y hueso

5.- atenuación grado 5: materiales de contraste y metales

Por otra parte podrá notarse que los tejidos blandos y los líquidos atenúan de manera semejante a los rayos x. De tal manera que el gran obstáculo diagnostico en la radiología convencional estriba precisamente en la imposibilidad de diferenciar líquidos de sólidos.

Los requisitos indispensables para obtener un nuevo método diagnostico en imagenologia son:

1.- diferenciar los tejidos

2.- ubicar los tejidos

En el ultrasonido la diferenciación de los tejidos se logra por la diferente impedancia acústica de los tejidos, es decir la resistencia o impedimento que ofrece el paso de las ondas mecánicas longitudinales. La fórmula que expresa este fenómeno es:   z= p. V       es decir la densidad física de los tejidos multiplicada por la velocidad del sonido. En dichos tejidos. Se expresa en ( rayl x 10 -5 ) equivale a rayl= gr. X cm2 / seg.

La velocidad del sonido se considera relativamente constante en el cuerpo humano. Y es aproximadamente de 1540m/seg. La variación de la impedancia acústica en los distintos tejidos depende de su densidad física y no de la velocidad del sonido.

La ubicación de las diferentes estructuras anatómicas en ultrasonografía depende del retraso de los ecos es decir el tiempo que tarde en regresar una onda mecánica longitudinal al incidir en una interface tisular se sabe que una onda de ultrasonido tardara aproximadamente 13 millonésimas de segundo en regresar si se refleja a 1 cm. De profundidad.

¿Cómo  es entonces que se ubica a los tejidos en ultrasonografía?

Recordamos que la velocidad del sonido se transmite a través del cuerpo humano aproximadamente a 1540 m/seg

Se expone el ejemplo de una paciente de 15 años de edad con el diagnostico de virilizacion. En la radiografía simple se encontró una masa calcificada en el lado derecho de la región pélvica de 5 cm. De diámetro aproximadamente. El diagnostico de probabilidad establecido fue el de masa calcificada compatible con fibroma ovárico derecho calcificado.

La paciente fue referida a ultrasonido donde se encuentra una masa sólida en el anexo izquierdo compatible con tumor solido de ovario izquierdo. La paciente es sometida a cirugía extirpándole 2 tumores ováricos 1 en el lado derecho y otro en el lado izquierdo.

El resultado del estudio histopatológico concluye que resultaron fibromas ováricos de aproximadamente 5 cm. De diámetro. El derecho de los cuales tenía más dureza que el izquierdo al momento de seccionarlos.

Al tener un grado de atenuación grado 4 el fibroma del ovario derecho fue posible visualizarlo en la placa de rayos x. El del lado izquierdo no se pudo visualizar dado que los tejidos sólidos y los líquidos poseen el mismo grado de atenuación y la lesión se enmascara en el anexo izquierdo.

La tonalidad oscura de la grasa en un teratoma ovárico se debe a que su impedancia acústica es solo un poco más baja que la del agua. La tonalidad oscura casi siempre corresponde a líquidos con algunas excepciones.

El movimiento ondulatorio

El método diagnóstico de la ultrasonografía está basado en la producción de ondas que se transmiten en el cuerpo humano para poder formar imágenes según la velocidad de estas ondas y según su reflexión en las diferentes interfaces constituidas por los tejidos del cuerpo humano.

Una onda puede considerarse una perturbación que se propaga en un medio desde un punto a otro sin que en dicho medio en conjunto exista algún desplazamiento.

Los órganos del cuerpo humano estudiados por ultrasonografía no obstante que transmiten las ondas mecánicas longitudinales que se producen en el transductor del ultrasonido no presentan ningún desplazamiento.

Existen infinidad de ondas como las sonoras, mecánicas, ondas de terremoto, ondas de choque, ondas electromagnéticas como la luz visible, ondas de radio, señales de televisión y rayos x.

Las ondas mecánicas a las que corresponde el ultrasonido pueden tener dos grandes clasificaciones las transversales y las longitudinales.

Las ondas transversales se mueven perpendicularmente a la dirección de la onda pero en las llamadas ondas longitudinales las partículas del medio se desplazan de una forma paralela a la dirección del movimiento.

En la ultrasonografía se trata de ondas mecánicas longitudinales que se desplazan en el mismo sentido de la dirección del movimiento.

La ecuación que describe la relación de sus componentes de una onda es:

C= f.x        c= velocidad del sonido en el medio conductor en cm/seg.

f= frecuencia en ciclos / seg

x= longitud de onda en cm.

Por definición el ultrasonido está representado por ondas mecánicas longitudinales con una frecuencia mayor de 20 000 ciclos por segundo.

La frecuencia en que funcionan los transductores en ultrasonido diagnóstico es usualmente de 2 a 5 mhz. Aunque existen transductores desde 1 mhz hasta 20 mhz

Cada ciclo por segundo es llamado hertz o hertion. 1000000 de ciclos por segundo es llamado mega Hertz. El sonido audible esta representado por ondas mecánicas longitudinales con frecuencias de 20 a 20 000  ciclos por segundo.

El desplazamiento de las ondas sonoras implica movimientos longitudinales de las moléculas respecto a su posición de equilibrio donde por resultado son las de alta y baja presión que reciben el nombre de condensaciones y rarefacciones respectivamente.

Existen 3 tipos de ondas longitudinales: audibles, infra sónicas y ultrasónicas.

Las ondas audibles caen en el rango de sensibilidad del oído humano y tienen frecuencias que oscilan entre 20 y 20 000 Hertz. Los instrumentos musicales y las cuerdas vocales son generadores de este tipo de ondas.

Las ondas infra sónicas son ondas longitudinales con frecuencias por debajo del rango audible por el oído humano y entre ellas se encuentran las ondas de los terremotos.

Las ondas ultrasónicas son utilizadas en los equipos de ultrasonido diagnóstico. Son ondas longitudinales con frecuencias por arriba del rango audible y pueden ser generadas por cristales de cuarzo sometidas a un campo eléctrico alternamente.

La ultrasonografía diagnostica produce ondas mecánicas longitudinales formadas por un movimiento vibratorio de los cristales que componen al transductor.

Cualquier dispositivo que transforma un tipo de potencia na otro se llama transductor.

Las ondas longitudinales generadas en ultrasonografía ocasionan ondas de compresión y de rarefacción de los tejidos del cuerpo humano que se traducen a ondas mecánicas longitudinales que viajan a una velocidad promedio de 1540m/seg.

 

Se define la interface como la superficie de transición de un medio físico a otro de diferente impedancia acústica.

Al reflejarse una onda mecánica longitudinal en una interface se produce un eco. Un haz de ultrasonido es semejante a un ahz de rayos x. En tanto que se trate de ondas que transmiten energías. Una diferencia importante entre ambos fenómenos ondulatorios es que mientras en los rayos x se pueden transmitir en el vacío las ondas de ultrasonido requieren de un medio que las transmita.

La velocidad del sonido va a depender del medio en que se transmite. Las ondas mecánicas longitudinales se propagan en el medio transmisor en forma de movimientos de vaivén produciendo zonas de compresión y rarefacción. Existen 2 características importantes ben el medio transmisor que son su comprensibilidad y su densidad.

La velocidad  del sonido tiene una relación inversa con la compresibilidad del medio transmisor de tal manera que mientras menos  compresible sea el material más rápidamente se transmite el sonido.

Las ondas se mueven muy lentamente en los gases debido a que las moléculas se encuentran muy separadas entre sí y en el caso de los líquidos y solidos la compresibilidad es menor ya que las moléculas se encuentran más cercanas.

La intensidad del sonido audible depende de la amplitud de oscilación de las

Partículas que transmiten estas ondas mecánicas. A mayor oscilación la intensidad del sonido será mayor. Esto puede ser independiente de la frecuencia y longitud de onda y velocidad del sonido. La potencia del ultrasonido se expresa en watt x cm2. Clásicamente la potencia del ultrasonido en los transductores diagnósticos es en el orden de 5 a 10 watt x cm2.

La intensidad del sonido se mide en decibeles. Unidades relativas que equivalen a 1 bel. Y que expresan comparativamente el poder relativo de 2 haces de ultrasonido en forma logarítmica  con logaritmos decimales  es decir cuya base es 10.

El umbral auditivo para el oído del ser humano a na frecuencia de 1000 Hertz corresponde a una intensidad aproximada de 10 a la -12  w/m2.

La atenuación es el debilitamiento de las ondas mecánicas longitudinales del ultrasonido al paso por los diferentes tejidos.

Absorción.- es la conversión de energía sónica en calor

Reflexión.- es el cambio del haz del ultrasonido hacia la fuente que lo produce, gracias a esto se pueden formar imágenes ultrasonografías.

Dispersión.- ocurre cuando el ultrasonido incide en una interface de forma irregular lo cual ocasiona que el sonido cambie de dirección en varios sentidos.

Refracción.- consiste en el desvió del haz del sonido que pasa de un medio con cierta impedancia acústica a otro de impedancia acústica distinta.

En los inicios de la ultrasonografía se contaba con 2 tipos de representación de imagen uno de ellos en donde el líquido se observaba de tono blanco a lo que se le denominaba polaridad negativa.

La polaridad positiva aquí el líquido se apreciaba de tonalidad negro.

La modalidad fondo negro es decir la de polaridad positiva permite apreciar mejor los movimientos de partículas grises o las blanquecinas sobre un fondo oscuro. La polaridad negativa actualmente se encuentra en desuso, prácticamente ya no es utilizada.

No importa ver las franjas blancas o negras de una cebra, lo importante es ver la cebra en su totalidad.

La ultrasonografía en modos a, b y m

El modo a (modo de amplitud) fue el primer método utilizado para formar imágenes de ultrasonido.

El modo b: modo de brillantez

Modo m: modo de movimiento. Tiene su utilidad principal en ecocardiografía tanto en la fetal como en la del adulto.

Modo b.- imagen en tiempo real. Al mover el transductor del ultrasonido  sobre la piel del paciente  se almacenan las imágenes obtenidas de las diferentes interfaces. Y se logra la interpretación de una imagen bidimensional. En esta modalidad se generan múltiples imágenes individuales a razón de 15 a 60 cortes por segundo.

La escala de grises aunado al modo b, tiempo real, representa el avance técnico que ha ubicado a la ultrasonografía entre los principales métodos diagnósticos en imagenologia.

Se utilizan diferentes tipos de transductor para la obtención de imágenes en tiempo real en el que se adquieren de 30 hasta 60 imágenes por segundo.

Los transductores pueden ser mecánicos o electrónicos. En los transductores lineales la imagen se ve rectangular y tiene forma de abanico.

El artificio de reverberación consiste en que el sonido al profundizar los tejidos en vez de 1 y solo una reflexión para regresar al transductor (eco).

Se refleja una interface profunda y en su trayecto de regreso sufre otra reflexión hacia la profundidad donde nuevamente se refleja a la superficie llegando con retraso al transductor. Esto es interpretado por el aparato de ultrasonido como un eco procedente de mayor distancia porque la ubicación de los tejidos se realiza  en función del retardo de los ecos. Antes de finalizar es necesario mencionar un hecho importante relacionado con el reforzamiento posterior. Se ha mencionado reiteradamente  que los líquidos como en el caso de un quiste hepático  o un quiste de ovario, tiene una baja impedancia acústica y por lo tanto el sonido pasa a su través y después de su correspondiente ajuste de ganancia en los ecos más tardíos. Como ya se ha explicado con anterioridad alianza al tejido adyacente en la cara profunda del quiste con muy alta intensidad y produce una elevada ecogenicidad conocida como reforzamiento posterior.

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