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• Carolina A. Olivares Bugueño

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TM Miriam Pasten

Conocimiento y uso del equipo de ultrasonido Naturaleza y producción de ultrasonidos  

Son vibraciones mecánicas (ondas longitudinales y planas) que se transmiten de un medio a otro en la dirección del haz cuya frecuencia es superior al umbral de audición humano (16 KHz) Su velocidad de transmisión depende de la densidad y elasticidad del medio (aire → 340 m/s; hueso → 3200 m/s; tejidos → 1500 m/s) permite calcular la distancia a la que se encuentra un objeto que produce un eco.

Componentes de un equipo -

Transmisor Transductor Consola del operador Monitor Sistema de almacenaje Sistema de impresión y envío (servidor)

Transmisor: Aporta el voltaje de alta amplitud, para provocar en el transductor el pulso para generar los ultrasonidos. Frecuencia de transmisión de pulso entre 1000 y 3000 x seg. Transductores La sonda o transductor es la parte esencial del ecógrafo. En su interior se encuentran los cristales piezoeléctricos, donde se produce la transformación de energía eléctrica en mecánica y viceversa. Los transductores usados en el diagnóstico por ultrasonido están basados en el principio del efecto piezoeléctrico. Este principio indica que ciertos materiales tienen la capacidad de cambiar sus dimensiones cuando están colocados en un campo eléctrico e inversamente generan un campo eléctrico cuando están sujetos a una deformación mecánica. Los iones positivos y negativos en la estructura cristalizada del material piezoeléctrico están unidos en forma tal, que existe una correlación inmediata entre la forma del cristal y la diferencia de potencial entre la superficie del mismo.

Por tanto, el transductor es además el RECEPTOR de los haces de ultrasonido y los transforma en energía eléctrica para generar las imágenes.

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Existe una gran variedad de sondas en cuanto a forma, tamaño y frecuencia de los haces de ultrasonido que emite. Es preciso recordar que las sondas de mayor frecuencia proporcionan mayor definición, pero menor profundidad y solo permiten ver estructuras superficiales. Por el contrario, las sondas de menor frecuencia tienen menor definición, pero facilitan el estudio de los tejidos más profundos.

Convexo Sectoria l

Lineal

Figura. Diferentes tipos de transductores o sondas. Obsérvese como todos tienen un marcador (“muesca”) a la izquierda. En el ámbito de la urgencia y medicina interna, las sondas más utilizadas son: • Transductor lineal: De alta frecuencia (5-10 MHz). Se utiliza para visualizar y localizar estructuras superficiales. Por ejemplo, para canalizar vasos y arterias superficiales, para descartar trombosis venosa profunda de las extremidades o para estudiar estructuras músculo‐esqueléticas. • Transductor convexa: De baja frecuencia (2-‐5 MHz). Se emplea generalmente para la exploración de las estructuras de la cavidad abdominal. • Transductor sectorial: De baja frecuencia (2-‐5 MHz). Gracias a su pequeño tamaño es la ideal para los estudios ecocardiográficos.

Figura. Marcador del transductor y su relación con la señal de la pantalla.

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Transductores de ultrasonido Definición

Ejemplos

Implicaciones clínicas

Características y configuración de los transductores. La mayoría de los transductores cardíacos utilizan múltiples canales de cristales piezoeléctricos. Frecuencia central emitida por el transductor.

Transtorácico (adulto y pediátrico) Doppler OC sin imágenes Ecocardiografía 3D ETE Intracardíaco

Cada tipo de transductor está optimizado para una aplicación clínica concreta. Para realizar una exploración completa es posible que sea necesario más de un transductor.

Las frecuencias del transductor varían entre 2,5 MHz para la ecografía transtorácica, abdominal, y 20 MHz para la imagen intravascular.

Potencia de salida

Cantidad de energía de ultrasonido emitida por el transductor.

Un aumento de la potencia transmitida incrementa la amplitud de las señales de ultrasonido reflejadas.

Un transductor de frecuencia más alta ofrece una resolución mejorada, pero menos penetración. Las señales de Doppler son óptimas a una frecuencia del transductor más baja que la que se utiliza para la ecografía. Una potencia de salida excesiva puede provocar efectos biológicos, que se miden mediante los índices mecánicos y térmicos.

Ancho de banda

Gama de frecuencias del pulso de ultrasonido.

El ancho de banda está determinado por el diseño del transductor.

Un ancho de banda más amplio ofrece una resolución axial mejorada para las estructuras alejadas del transductor.

Longitud de pulso (o ráfaga)

Longitud de la señal de ultrasonido transmitida.

Es posible transmitir una señal de frecuencia más alta en una longitud de pulso más corta en comparación con una señal de frecuencia más baja.

Una longitud de pulso más breve mejora la resolución axial.

Frecuencia de repetición de pulso (FRP)

Número de ciclos transmisión-recepción segundo.

de por

La FRP desciende a medida que aumenta la profundidad de la imagen (o Doppler) debido al tiempo necesario para que la señal llegue al transductor y regrese.

La frecuencia de repetición de pulso afecta a la resolución y la frecuencia de imagen (sobre todo con el Doppler color).

Profundidad focal

La forma y el enfoque del haz se utilizan para optimizar la resolución del ultrasonido a una distancia concreta del transductor. Superficie de la cara del transductor donde se transmite y recibe el ultrasonido.

Las estructuras cercanas al transductor se visualizan mejor con una profundidad focal corta y las estructuras lejanas con una profundidad focal larga. Un pequeño Doppler OC sin imagen permite un posicionamiento y una angulación óptimos del haz de ultrasonido

La longitud y situación de la zona focal de un transductor están determinadas sobre todo por el diseño de este, aunque es posible realizar ajustes durante la exploración.

Tipo

Frecuencia de transmisión

Abertura

Consola del operador

Una abertura más amplia ofrece un haz más enfocado. Una abertura más pequeña permite una resolución mejorada del transductor en la ETT.

TM Miriam Pasten El conocimiento del ecógrafo (ultrasonido), les ayudará en la obtención de una mejor imagen para su diagnóstico, mediante el manejo y uso adecuado de los controles (botones) para interactuar con el equipo. La estructura del Consola del operador (teclado del ecógrafo) se constituye por:  

Teclado alfanumérico: se utiliza para introducir los datos del paciente y agregar anotaciones a las imágenes. Panel de control: le permite activar los modos de exploración (B, B-M, Doppler color CFM, Doppler de potencia, entre otros) y modificar parámetros de transmisión: frecuencia, posición de focos, profundidad, zoom, etc.)

trackball Figura: Estructura del panel de control de un ecógrafo. En el manejo de cualquier ultrasonido, se sugieren los siguientes pasos para su uso: 1.- Encendido/apagado (on/off) La mayoría de los equipos son sistemas dotados de PC interno, el apagado del sistema durante el procesamiento de datos puede conllevar la pérdida de datos o daño. Procedimiento: Verifique que el cable de alimentación se encuentre bien conectado en el panel posterior de conexiones debajo del interruptor general (On/off), presione el interruptor en la posición ON. Active la tecla de encendido en el panel frontal en algunos modelos (On) para iniciar el equipo.

TM Miriam Pasten 2.- Ganancia Lo primero que hay que hacer es ajustar el brillo y el contraste de la imagen en pantalla. Existen dos controles diferentes para la ganancia: un control general, el cual define el nivel sobre toda la imagen (control absoluto) y algunos cursores TGC (Compensación de la ganancia en el tiempo) que controlan el nivel de amplificación de la señal a cierta profundidad (control sectorial)

Ganancia Sectorial

Ganancia Total

3.- Frecuencia y profundidad La tecla de profundidad (DEPTH), aumenta o reduce la profundidad en el barrido en todas las modalidades de imagen, seleccionando la adecuada a la estructura a estudiar.

Foco Frecuencia

a

Deth

b

Figura: Misma estructura a selección a diferentes profundidades. a) Profundidad de 2cm, b) Profundidad en 5cm.

La tecla de frecuencia permite cambiar rápidamente las imágenes por segundo (mayor frecuencia para optimizar la resolución, menor frecuencia para aumentar la penetración). Cada frecuencia lleva el compromiso entre la resolución espacial y la penetración del haz de ultrasonido.

TM Miriam Pasten La resolución espacial de la imagen obtenida está compuesta de: resolución axial + resolución lateral + resolución de contraste, las dos primeras se ven afectadas por la frecuencia.

a

b

c

Figuras: Misma estructura selección a diferentes frecuencias. a) Frecuencia a 10 Khz., se observa no muy definida la imagen, b) Frecuencia a 15 Khz. se observa mejor definición en la imagen, c) Frecuencia en 18KHz, para el nivel de la estructura estudiada ya se encuentra muy superficial. Resolución axial: Es la capacidad del equipo de reconocer dos estructuras, una encima de la otra a lo largo del haz de ultrasonido. Es inversamente proporcional a la frecuencia. > Frec = < Res Axial. Resolución lateral: Es la capacidad del equipo de reconocer dos estructuras, una al lado de la otra, perpendicular al haz de ultrasonido. Se ve afectada directamente por la frecuencia. > Frec = > Res Lat. Resolución de contraste: Es la capacidad del equipo de reconocer dos estructuras con una pequeña diferencia de grises entre ellas. Es la distribución correcta de la escala de grises. 4.-Focos La máxima concentración de energía es alcanzada en un lugar llamado punto focal, el número de puntos focales aumenta la resolución de la imagen, pero disminuye la velocidad de barrido (frame rate*). En las aplicaciones donde no interesa el movimiento de las estructuras, generalmente con dos focos es suficiente. *Frame rate: Número de imágenes por segundo, que un equipo puede mostrar.

Figura: A la izquierda se observan los puntos focales más superficiales, a la derecha la zona de interés es más profunda.

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5.- Doppler Power doppler Doppler color

El efecto Doppler describe el cambio de frecuencia que se produce en cualquier onda cuando existe movimiento relativo entre la fuente emisora y el receptor. Esta diferencia de frecuencia se denomina cambio de frecuencia Doppler o, simplemente frecuencia Doppler. Cuando existe movimiento, al acercarse la fuente emisora las ondas son percibidas por el receptor con mayor frecuencia. En cambio al alejarse se percibirán con menor frecuencia. Por tanto se detectará cambio de frecuencia o frecuencia Doppler, cuya magnitud dependerá fundamentalmente de la velocidad del movimiento y del ángulo de incidencia entre la trayectoria de las ondas y el receptor. En la práctica clínica empleamos el efecto Doppler para valorar el movimiento de la sangre. El transductor actúa en principio como fuente estática emitiendo una onda de ultrasonidos sobre el vaso. Si hay movimiento, esta onda es reflejada por los hematíes, que constituyen el mayor componente de la sangre, actuando el transductor también como receptor.

Figura. El ángulo óptimo para el Doppler es mandatario (entre 30° y 60°), sino la codificación del color en el lumen puede ser incompleta, comúnmente a lo largo de las paredes de los vasos en donde las velocidades son bajas. El relleno del lumen puede estar incompleto si el PRF es muy alto y la ganancia muy baja. Por el contrario, un color fuera de los bordes de las paredes de los vasos y ruido aparecerá durante la sístole.

Aspectos técnicos fundamentales: Para realizar una adecuada exploración Doppler hay varios factores técnicos a considerar: - Ganancia de color correctamente ajustada. - Ventana de color lo más estrecha posible y con una adecuada angulación. - Volumen de muestra colocado en el centro del vaso, donde el flujo es laminar. - Adecuado ángulo de incidencia (ángulo Doppler), de entre 30º y 60º, para obtener una señal Doppler óptima.

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Figura: Caja de color estrecha y angulada en la dirección del vaso. Volumen de muestra en el centro del vaso. Adecuado ángulo Doppler.

- Correcto ajuste de la frecuencia de repetición de pulsos (PRF), en función de la profundidad del vaso y la velocidad del flujo. Si es demasiado alta podemos no detectar el flujo y si es muy baja se producirá un fenómeno denominado “aliasing”. El aliasing es un artefacto originado por el empleo de un insuficiente PRF. Consiste en una inadecuada representación de la velocidad y la dirección del flujo, tanto en el espectro Doppler gráfico como en el color.

Figura: Artefacto de aliasing inadecuado ajuste del PRF.

Estos parámetros influyen en la información del espectro presentada en la imagen.

por

TM Miriam Pasten Doppler power (Doppler poder, Power angio, doppler de energía, doppler de amplitud) expone en color información sobre la amplitud de la señal doppler. Es más sensible al flujo lento, no se ve afectado por la ganancia doppler.

Figura. Espectro de doppler power. Las variables para obtener una buena señal son: La Frecuencia de Doppler de potencia, la ganancia en modo doppler, la persistencia, el PRF (un PRF bajo presenta la mayor sensibilidad) filtros y densidad.

6.- Imagen Panorámica Es una herramienta que permite la obtención una estructura o lesión de forma continua en una imagen. -

Primero seleccionamos … y a continuación dual izquierdo. Esto nos permitirá obtener una imagen panorámica de izquierda a derecha.

1°

2°

TM Miriam Pasten 7.- Congelar Con esta tecla, congelar (FREEZE), el sistema muestra una barra de desplazamiento de memoria, donde se almacenan temporalmente las imágenes adquiridas, para seleccionar la mejor, mediante el trackball y permite el post procesamiento de las imágenes adquiridas, (medidas, anotaciones, etc.). Una vez congelada la imagen, el equipo le permite guardar las imágenes con la tecla image. Para regresar al modo de adquisición, presione nuevamente la tecla freeze.

8.-Imprimir, salvar Si se encuentra conectada y configurada una impresora compatible con el equipo, esta tecla le permitirá enviar la información a impresión según el formato seleccionado. Existen algunos parámetros que tras su modificación le ayudarán a obtener una mejor calidad en la imagen. Éstos se encuentran dentro de las funciones o teclas de software. Rango dinámico (Escala de grises): caracteriza la estructura del tejido. Nos da más o menos brillo. Este parámetro optimiza la nitidez y la resolución de contraste. Se refiere al intervalo de intensidad de las señales. Puesto que el rango es mayor para el amplificador que para el monitor de presentación, las señales recibidas se deben comprimir antes de presentarlas. Una menor compresión (es decir, un mayor rango dinámico) permite distinguir diferencias sutiles en la ecoamplitud y produce una imagen de aspecto más suave. Mas compresión (es decir, un menor rango dinámico) reduce el rango de ecoamplitudes distinguible y da lugar a imágenes que tienen un mayor contraste aparente.

TM Miriam Pasten Planos ecográficos Teniendo en cuenta el marcador tanto del transductor como el de la pantalla del ordenador es más fácil entender las imágenes obtenidas al realizar los diversos cortes ecográficos. Los planos más importantes son los siguientes: 

Plano transversal: El transductor se coloca en perpendicular al eje mayor del paciente. Cada vez que utilicemos este plano, el marcador del transductor siempre estará a la derecha del paciente. De esta manera, la imagen formada será similar a la que vemos en un TAC. !"#$ %&'%

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Figura. Plano transversal a nivel del abdomen superior. En la parte superior de la pantalla del ecógrafo (anterior) se localiza lo más próximo al transductor y en la parte posterior lo más alejado del transductor. A la izquierda de la pantalla las estructuras localizadas a la derecha del paciente y viceversa. 

Plano longitudinal o sagital. El transductor se coloca paralelo al eje mayor del paciente. El marcador del transductor siempre apuntará hacia la cabeza del paciente (orientación cefálica)

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TM Miriam Pasten 

Plano coronal: El transductor se coloca lateral al eje mayor del paciente. El marcador del transductor siempre apuntará hacia la cabeza y, como sucede en el plano longitudinal, la cabeza estará a la izquierda de la pantalla y los pies a la derecha Anterior

Craneal

Caudal

Posterior