Download - radiofisica sanitaria
Módulos I y II• Ondas: generalidades
• Ondas mecánicas: generalidades
– El ultrasonido
» Uso diagnóstico: Ecografía (2D y Doppler)
» Uso terapéutico
» Utilización en Odontología
• Ondas electromagnéticas: generalidades.
– Radiaciones no ionizantes: aplicaciones (MRI)
Bibliografía: Zaragoza, J. R. 1992 Física e instrumentación médicas.Barcelona: Ediciones Científicas y Técnicas Masson-Salvat.
Movimiento oscilatorio
elongación y
veloc. = 0elongación máx.
Posición de equilibrioveloc. máx. elongación = 0
Péndulo sin rozamiento
t
y
tiempo
y = A sen (t+)
A
período
t
duración de un ciclo
Movimiento armónico simple
• A amplitud• frecuencia angular, • fase
y = A sen (t+)
El período es inversamente proporcional a la frecuencia
omega
fi
nu
t
y
t
y
t t
yy
Movimiento ondulatorio: propagación de un
movimiento oscilatorio en el espacio.
• Velocidad de propagación
• Longitud de onda , ocurre en un período
x
y
v
vx
t
La frecuencia es indep. del medio, y v son las que varían cuando la
onda cambia de medio.
Doble periodicidad
t
y
x
y
temporal
espacial
Propagación de las ondas•Perturbación (=oscilación)
•propagación
Ondas transversales
Ondas longitudinales
Propagación de ondas
Longitudinales Transversales
dirección de la onda dirección de la onda
Las partículas oscilan en la misma dirección que la propagación de la onda
Las partículas oscilan en dirección perpendicular a la
propagación de la onda
Dos clases generales de ondasMecánicas(necesitan un medio para propagarse)
Electromagnéticas(pueden propagarse también en el vacío)
Ondas sonoras(longitudinales)
Luz(transversales)
Ondas sísmicas(longitudinales)
Rayos X(transversales)
Ondas oceánicas(transversales)
Ondas de radio(transversales)
d1
d2
I1 I2
Decaimiento con la distancia
• Intensidad del haz .
EnergíaI
Tiempo Area
2
1 2
2 1
d I
d I
AtenuaciónEn un medio real.......
t
y
y = A e-t sen (t+)
el sonido
¿Qué es el sonido?• Es energía mecánica que se transmite a
través de un medio material por ondas longitudinales de presión.
Compresión – rarefacción
Compresión Rarefacción
P
0
tiempo
Pre
sión
P
0
Pre
sión
distancia
Clasificación
101
102
103
104
105
106
107
Fre
cuen
cia
(H
z)
Sonido audible(15Hz a 20KHz)
Ultrasonido(mayor a 20 KHz)
Límite sonido audible 20KHz
Diagnóstico y terapéutica
Cavitadoresultrasónicos(28-32KHz)
Ecografias 3,5MHz
Cavitadoresneumáticos (6KHz)
Uso terapéutico (0,5-3MHz)
Ecografia Doppler(3-10MHz)
El ultrasonido en ciencias de la salud
1v
compresibilidad;
densidad del medio
Medio Velocidad del sonido (m/s)
Aire 330
Agua 1500
Grasa 1430
Músculo 1620
Tejido blando (promedio) 1540
Hueso 3500
Los ecógrafos están calibrados utilizando como velocidad de la onda 1540 m/s.
Velocidad de propagación
Impedancia Acústica Z
• Es la resistencia ejercida por un medio a la propagación del sonido, es igual a la densidad del medio por la velocidad de la onda que lo atraviesa
Zcuarzo=1.500.000g /cm2.s
Zhueso=780.000g/cm2.s
Zagua=150.000g /cm2.s
Zaceite=140.000g /cm2.s
Zaire=43g /cm2.s
vZ
Esta propiedad es la base de la utilización del ultrasonido en la ecografia diagnóstica.
2
2 1
2 1
Z ZR
Z Z
Un eco es generado en una interfase entre dos medios de diferente Impedancia Acústica
Z1 Z2
coeficiente de reflexión
Reflexión y transmisión
Interfase RRiñón-hígado 0.00004Grasa-hígado 0.1Músculo-hueso 0.41Músculo-aire 0.98
Ecografía diagnóstica
aire
R1R<1
Tejido 2Tejido1
sustancia de acoplamiento
transductor pared del cuerpo
•Distintas estructuras ecográficas en el seno de una estructura homogénea
a) Estructura con contenido líquido. (quiste, vesícula…)
2. Pared anterior3. Zona sin ecos en un líquido homogéneo.4. Refuerzo posterior de los ecos.
b) Tumor sólido denso.5. Refuerzo de los ecos en el seno de la masa
ecogénica.6. Discreta atenuación distal de los ecos
c) Cálculo o calcificación que detiene los ultrasonidos.
7. Pared anterior.8. Sombra sónica posterior. (Ausencia de
propagación distal de los US.)
+
+
--
Producción del ultrasonido
-
+ + + +++++
- - - - -- -- -
+ + + + + + +
Fuerza
Fuerza
EFECTO PIEZOELÉCTRICO
EXPANSIÓN
CONTRACCIÓN
Efecto piezoeléctrico: fenómeno físico por el cual aparece una diferencia de potencial eléctrico entre las caras de
determinados cristales cuando son sometidos a una presión mecánica.
El efecto funciona también a la inversa.
Frecuencia del ultrasonido en diagnóstico
Se debe buscar el mejor valor de compromiso entre resolución y penetración (0,5MHz-10MHz).
Al aumentar la frecuencia aumenta la resolución axial (disminuye la distancia que puede resolverse )
A altas frecuencias aumenta la atenuación(señales se debilitan antes de llegar a los tejidos más profundos)
0
Pre
sión 0
Pre
sión
frecuencia baja frecuencia alta
tiempotiempo
Pulso-eco
2
v
Lt
Tiempo de recorrido
L
Tiempo de recorrido Distancia al reflector
13 s 1cm65 s 5 cm
130 s 10 cm260 s 20 cm520 s 40 cm
T
0
Tiempo entre pulsos
tiempo entre pulsos
duración del pulso
Tiempo de recorrido μs
tiempo entre pulsos ms
duración de los pulsos s
Transductores
• Geometría
• Frecuencia de trabajo
A B C D
A B C D
Modo A
2
vA
A
xt
2......
vB
B
xt
Modo bidimensional
EFECTO DOPPLER
Efecto Doppler
A B
A= B A< B
Dirección de movimiento
A B
Ecografías Doppler
Reflector estacionario =0
Reflector acercándose al
transductor >0
Reflector alejándose del
transductor <0
La frecuencia crece
La frecuencia disminuye
Código de colores
rojo
azulSe aleja
Se acercaDirección del flujo
Efectos biológicos
• Efectos mecánicos micromasaje
cavitación
• Efectos térmicos
• Efectos químicos
Aplicaciones terapéuticasPATOLOGIA
Efectos mecánicos predominantes
AGUDACRONICA
Reparación de partes blandas:•Aumento de flujo sanguíneo•Cicatrización de úlceras•Acción antiedematosa
Afecciones musculoesqueléticas:•Relajación muscular•Descontracturante•Analgésica•Reducción rigidez articular
Emisión continua Emisión pulsátil
Localización
Superficial 3MHzProfunda 1MHz
Efectos térmicospredominantes
CavitaciónCompresiónRarefacción
P
Pext IMPLOSION
Ultrasonido en Odontología
Periodoncia
Eliminación de:•Placa dental•Sarro•Pigmentación
Ultrasonido
•Vibración del instrumento
•Rociadoy
Cavitación
Ultrasonido•Cavitación
•Microcorrienteacústica
+Irrigante
(Ej.: NaClO)
Limpieza delcanal radicular
Endodoncia
Generación de ultrasonido•Osciladores magnetoestrictivos
•Osciladores piezoeléctricos
Comienzo Mediados del siglo XX
Ultrasonido en Odontología
Limas activadas parultrasonido para limpieza
del canal radicular
Representación diagramática
del fenómeno de microcorriente
acústica generado por limas
ultrasónicas
Generador de ultrasonidoutilizado en odontología
Punta ultrasónica para periodoncia