Fenómeno piezoeléctrico
Los hermanos Pierre y Jacques Curie descubrieron el efecto piezoeléctrico al observar que se producía una carga eléctrica en respuesta a la aplicación de presión mecánica en materiales tales como el cuarzo y algunas cerámicas.
Un año después los hermanos Curie mostraron que un potencial eléctrico oscilante aplicado a cristales de cuarzo causaba expansión y contracción alternante en dichos cristales. Esto producía vibraciones que se trasmitían al medio circundante en forma de ondas de sonido que podrían ser registradas en aparatos.
Así nació el principio de los transductores ultrasónicos para la generación y detección de energía ultrasónica.
La primera aplicación exitosa del ultrasonido en el diagnóstico médico se debe al médico austriaco Karl Dussik y su hermano físico Friederick. Lograron estos hermanos el registro de los ventrículos cerebrales (ventriculogramas) y de manera indirecta se podía deducir, por alteración en la forma y posición del sistema ventricular, la posible presencia y localización de una masa intracerebral. Después se observó que los registros obtenidos no representaban estrictamente los ventrículos cerebrales sino las diversas estructuras intracraneanas.
Un haz de ultrasonido es semejante a un haz de rayos X en tanto que se trata de ondas que transmiten energía.
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 tal manera que mientras menos compresible sea el material más rápidamente se transmite al sonido.
Las ondas se mueven lentamente en los gases debido a que las moléculas se encuentran muy separadas entre sí y en el caso de los líquidos y los sólidos la compresibilidad es menor ya que las moléculas se encuentran más cercanas
- Densidad de los materiales biológicos que transmiten al ultrasonido
Se ha señalado con anterioridad que la velocidad del sonido está en relación a la impedancia acústica del medio transmisor
Intensidad del sonido
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.
La potencia del ultrasonido se expresa en watts por cm2. Clásicamente la potencia del ultrasonido en los transductores diagnósticos es del orden de 5 a 10 mwatts/cm2. La intensidad del sonido se mide en decibeles, unidades relativas que equivalen a 1 bel
Interacción del ultrasonido con los tejidos
Los equipos de ultrasonografía diagnóstica permiten compensar esta atenuación al amplificar en forma correspondiente los ecos recibidos de las diferentes interfaces ubicadas a distintas profundidades.
De esta manera podemos tener una ecogenicidad, es decir, una densidad ultrasonográfica homogénea desde la superficie hasta la profundidad de los tejidos estudiados; cuando existe alguna entidad patológica que altera la atenuación la compensación aplicada a los ecos va a ser errónea y se pueden generar artificios como el reforzamiento posterior que eventualmente puede ser útil en los procesos diagnósticos.
La atenuación se ocasiona por condiciones diversas tales como la absorción, reflexión, dispersión y refracción del sonido.
- Absorción.- Es la conversión de energía sónica en calor. Esto que puede eventualmente ser inconveniente en los exámenes de ultrasonido diagnóstico puede ser utilizado en procedimientos terapéuticos (diatermia).
- Reflexión.– La reflexión es el cambio de dirección del haz del ultrasonido hacia la fuente que lo produce. se pueden formar imágenes ultrasonográficas. Los ecos se reflejan en las interfaces, es decir, en el punto de contacto que existe entre los tejidos con impedancias acústicas diferentes.
- Dispersión.- Ocurre la dispersión 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 desvío del haz del sonido que pasa de un medio con cierta impedancia acústica a otro de impedancia acústica diferente.
Artículo escrito por la Dra Maricarmen Lara Carbajal
