Fenómeno piezoeléctrico
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 demostraron 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 Friedrich. Estos hermanos lograron el registro de los ventrículos cerebrales (ventriculogramas), permitiendo deducir, mediante la alteración en la forma y posición del sistema ventricular, la posible presencia y localización de una masa intracerebral. Posteriormente, se observó que los registros obtenidos no representaban estrictamente los ventrículos cerebrales, sino las diversas estructuras intracraneanas.
Un haz de ultrasonido es similar a un haz de rayos X en términos de ser ondas que transmiten energía.
Existen dos características importantes en el medio transmisor, la compresibilidad y la densidad.
- Compresibilidad del medio conductor del ultrasonido
La velocidad del sonido tiene una relación inversa con la compresibilidad del medio transmisor; es decir, cuanto menos compresible sea el material, más rápidamente se transmitirá el sonido.
Las ondas se desplazan lentamente en los gases debido a que las moléculas están muy separadas, mientras que en líquidos y sólidos, al estar las moléculas más cercanas, la compresibilidad es menor.
- Densidad de los materiales biológicos que transmiten el ultrasonido
La velocidad del sonido guarda relación con 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, mayor será la intensidad del sonido.
La potencia del ultrasonido se expresa en watts por cm2. Clásicamente, la potencia del ultrasonido en los transductores diagnósticos se encuentra en el rango de 5 a 10 miliwatts por cm2. La intensidad del sonido se mide en decibeles, unidades relativas equivalentes a 1 bel.
Interacción del ultrasonido con los tejidos
Los equipos de ultrasonografía diagnóstica permiten compensar esta atenuación al amplificar de manera correspondiente los ecos recibidos de las diferentes interfaces ubicadas a distintas profundidades.
De este modo, podemos lograr una ecogenicidad homogénea, es decir, una densidad ultrasonográfica uniforme 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 puede resultar errónea y generar artefactos como el reforzamiento posterior, que eventualmente puede ser 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. Eventualmente inconveniente en exámenes de ultrasonido diagnóstico, puede ser utilizada en procedimientos terapéuticos (diatermia).
- Reflexión: cambio de dirección del haz del ultrasonido hacia la fuente que lo produce. Esto permite la formación de imágenes ultrasonográficas, reflejándose los ecos en las interfaces entre tejidos con impedancias acústicas diferentes.
- Dispersión: ocurre cuando el ultrasonido incide en una interfaz de forma irregular, provocando que el sonido cambie de dirección en varios sentidos.
- Refracción: desvío del sonido al pasar de un medio con cierta impedancia acústica a otro con distinta impedancia acústica.
Artículo escrito por la Dra. Maricarmen Lara Carbajal
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