1. Fundamentos de las Ondas Mecánicas
El sonido es una onda mecánica, lo que implica las siguientes características:
- Necesita un medio físico para propagarse (sólido, líquido o gas).
- Se origina por una vibración.
- Transporta energía, pero no materia.
Ejemplo: cuando vibra una cuerda de guitarra, las moléculas del aire oscilan y transmiten la vibración. Los ecógrafos funcionan gracias a la reflexión del ultrasonido sobre los tejidos.
2.1 Características y rangos sonoros
- Velocidad: Es la rapidez con la que se transmite la onda en un medio. Depende de la elasticidad y la densidad. En el cuerpo humano se utiliza una velocidad media de 1540 m/s. Es mayor en sólidos y menor en gases.
- Longitud de onda: Es la distancia entre dos puntos equivalentes de la onda. Para detectar estructuras pequeñas se requieren longitudes de onda pequeñas, por lo que se utilizan ultrasonidos.
- Frecuencia: Número de vibraciones por segundo (Hz).
- Sonido audible: 20 Hz – 20 kHz.
- Ultrasonido: > 20 kHz.
- En medicina: 1–14 MHz.
Relación clave:
- Alta frecuencia: Mejor resolución y menor penetración.
- Baja frecuencia: Mayor penetración y menor definición.
Intensidad: Energía transportada por unidad de superficie, medida en decibelios (dB). Al atravesar tejidos, el ultrasonido pierde energía (se atenúa); a mayor frecuencia, mayor pérdida de energía.
3. Producción y recepción: Efecto piezoeléctrico
La piezoelectricidad es la propiedad de ciertos cristales de generar electricidad al comprimirse y vibrar al recibir electricidad.
- Fase de emisión: La corriente eléctrica hace vibrar el cristal, generando ultrasonidos.
- Fase de recepción: El eco que vuelve comprime el cristal, generando una señal eléctrica.
El transductor actúa como convertidor de energía: eléctrica a sonora y viceversa.
4. Interacciones de los ultrasonidos con el medio
4.1 Interacciones principales
- Reflexión: Rebote del haz al encontrar una interfase. Depende de la impedancia acústica (Z), que es la resistencia del tejido al paso del sonido (Z = Densidad × Velocidad).
- Refracción: Cambio de dirección al pasar entre medios con distinta velocidad.
- Difracción: Dispersión del sonido ante obstáculos.
- Absorción: Transformación de energía en calor.
- Atenuación: Pérdida de intensidad conforme el ultrasonido atraviesa el tejido.
4.2 Propagación y factores influyentes
El cuerpo humano es un medio no homogéneo. Las imágenes se forman gracias a las interfases entre tejidos y las diferencias de impedancia. Factores clave: velocidad, impedancia, intensidad, frecuencia, longitud de onda, divergencia, reflexión, refracción, absorción y atenuación.
5. Transductores
Es el componente principal del ecógrafo, formado por cristales piezoeléctricos. Sus funciones son emitir pulsos y recibir ecos.
- PRP (Periodo de repetición de pulso): Tiempo entre pulsos.
- Frecuencia de repetición de pulso: Número de pulsos por segundo.
Tipos de sondas
- Lineales: Imagen rectangular, alta frecuencia (7,5–13 MHz), para estructuras superficiales.
- Cónvex: Imagen en abanico, 3,5–5 MHz, para órganos profundos.
- Sectoriales: Imagen triangular, uso cardíaco, para ventanas pequeñas.
El haz presenta una zona de Fresnel (campo cercano) y una zona de Fraunhofer (campo lejano). La zona focal es la más útil para el diagnóstico.
8. Consola y dispositivos de salida
8.1 Consola
Permite ajustar la señal, optimizar la imagen, realizar mediciones y automatizar procesos mediante software.
8.2 Dispositivos de salida
Incluyen monitores LCD de alta resolución, pantallas táctiles, conectividad digital y sistemas de almacenamiento.