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• Enmanuel Padilla

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Ultrasonido Introducci´on a la Imagenolog´ıa (FRC-102 )

1 de diciembre de 2018

Ultrasonido Es el proceso de obtenci´on de im´agenes m´edicas a tr´aves de ondas sonoras. Se utilizan ondas de ultrasonido(frecuencias sonoras mas altas que la regi´on audible) y mediante informaci´on aportada por la amplitud de la onda sonora eco se obtiene una imagen con diferencias notables de contraste. El ultrasonido es seguro, no es invasivo y no utiliza radiaci´on ionizante.

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La im´agenes obtenidas por ultrasonido permite: Mejora el entendimiento la exploraci´ on: permite observar y medir con precisi´on m´ultiples ´organos dif´ıciles de valorar con los m´etodos tradicionales(inspecci´on,palpaci´on,auscultaci´on) Diagnosticar eficazmente enfermedades. Facilitar la realizaci´ on de procedimientos invasivos. Monitorizar y seguir el tratamiento de algunas enfermedades.

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El ultrasonido brinda ademas: Distancia y volumen anat´omico del cuerpo analizado. Informaci´on de objetos en movimiento. Informaci´on del flujo sanguineo. Im´agenes en 3D.

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Principios f´ısicos

Un aparato emisor y receptor de ondas induce ondas sonoras hacia el tejido humano, la onda viaja a tr´aves del tejido y debido a propiedades f´ısicas tales como ser densidad o velocidad de sonido en el tejido parte de esa onda se refleja volviendo al emisor de ondas. La onda reflejada(eco) es de menor amplitud que la onda incidente, este cambio de amplitud es interpretador por el receptor como informaci´on del tejido analizado ya que sera diferente para cada ´organo o cuerpo analizado. Este mismo principio puede observarse en los animales.

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Una onda sonora es una onda mec´anica que solo puede desplazarse a trav´es de un medio, el medio esta constituido por part´ıculas que sirven como un transportador de la energ´ıa de la onda. Para que una onda se pueda originar se necesita que actu´e una fuerza externa al medio, lo que dar´a inicialmente origen a una compresi´on y a un aumento de la presi´on de las part´ıculas en el medio, luego de la compresi´on vendr´a una descompresi´on del medio esto supondr´a una ca´ıda de la presi´on de las part´ıculas mediadoras.

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La compresi´on y descompresi´on se repetir´an numerosas veces hasta que la onda se vaya atenuando por el medio o cuando la onda atraviese por un cambio de medio, en este caso una parte de la onda se reflejara y otra sera trasmitida.

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Fundamentos de Onda Amplitud(A): es el valor m´aximo que puede obtener la onda. Longitud de onda(λ): es la distancia que hay entre dos partes de la onda que sean semejantes(Crestas, valles, etc.) Periodo(T): es el tiempo en que tarda la onda en realizar un ciclo completo. Frecuencia(f ): es el n´umero de veces en que una onda da un ciclo en un segundo. Introducci´ on a la Imagenolog´ıa

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Frecuencia de la onda Son los ciclos que da una onda por segundo(Ciclos/segundo), su unidad esta expresada en Hz. Si una onda sonora tiene una frecuencia menor a 20 Hz, son llamadas ondas de infrasonido. Una onda que se encuentre con una frecuencia entre 20 Hz y 20 kHz se encuentra dentro de la regi´on audible por el ser humano. Una onda mayor con una frecuencia entre 2 a 10 MHz es llamada onda de ultrasonido. Estas son las ondas utilizadas para generar im´agenes medicas. El periodo y la frecuencia se relacionan como: T = Introducci´ on a la Imagenolog´ıa

1 f

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Velocidad del sonido La velocidad del sonido es la distancia recorrida por la onda por unidad de tiempo, sus unidad es com´unmente expresada como m/s.Se puede expresar de la siguiente manera: c=

λ T

o´

c = λf

F´ısicamente la velocidad del sonido depender´a de que la facilidad de compresi´on del medio y de la densidad del medio. s B c= ρ Donde B es llamado el modulo de compresi´on que depender´a de la rigidez y compresibilidad del medio, ρ es la densidad del medio. Introducci´ on a la Imagenolog´ıa

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Un medio muy compresible como ser el aire tiene una una baja velocidad del sonido. Un medio menor compresible como ser el tejido tiene una mayor velocidad del sonido. Estas diferencias de la velocidad del sonido en distintos medios permite la generaci´on de ecos que son utilizados para la generaci´on de im´agen.

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Ejercicio Calcule velocidad en m/s de la onda.

Un haz de 5 MHz viaja del tejido suave a la grasa. Calcular la longitud de onda en cada medio y determinar el porcentaje del cambio de longitud de onda.

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La resoluci´on espacial de una imagen de ultrasonido depender´a de la longitud de onda. Una longitud de onda peque˜na(frecuencia alta) brindara mejor resoluci´on espacial y mejor detalles de imagen que una onda de mayor longitud de onda(frecuencia baja). La atenuaci´on de una onda de ultrasonido depender´a de la frecuencia. Las frecuencias de ultrasonido ser´an diferentes dependiendo de las regiones a estudiar,para estudios de tejidos a mayor profundidades se utilizan frecuencias bajas(3.5 a 5 MHz), para tejidos cercanos a la piel se utilizan frecuencias mas altas(7.5 a 10 MHz).

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Presi´on de Ondas La transferencia de energ´ıa de las ondas provoca que las part´ıculas en el medio sufran de aumento de presi´on(compresi´on) y ca´ıdas de presi´on(descompresi´on). Estas variaciones de presi´on son semejantes en las crestas y valles pero en una onda de ultrasonido m´edica la amplitud de presi´on de compresi´on es mayor que la amplitud de presi´on de compresi´on.

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Intensidad de Ondas

La intensidad(I) es la cantidad de energ´ıa que se transfiere en una unidad de tiempo en un ´area determinada. La unidad de intensidad utilizada en ultrasonido es miliwatts/cm2 . La intensidad es proporcional al cuadrado de la amplitud de presi´on del medio I ∝ P2

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