1MODOS DE OPERACIÓN DEL ULTRASONIDO:

En la actualidad las señales adquiridas por los diferentes exploradores son tratadas y mostradas de varios modos diferentes como son: modo A, modo B, modo C, modo M y Doppler entre los más comunes. Los cuales se describen a continuación:

Modo A (AMPLITUD):

El principio de operación en el modo A consta de transmitir un pulso de una duración, una frecuencia y ancho de banda dado. La exploración en este tipo de modo muestra la amplitud del eco en función de la distancia, como picos sobre una línea base, donde la altura del pico es proporcional a la intensidad del eco. La señal es mostrada en escala de grises a través de tubos de rayos catódicos, como un gráfico x-y.

La frecuencia empleada dependerá de la aplicación, usualmente para los órganos más profundos tales como el corazón, útero, hígado, las frecuencias se restringen en un rango entre 3 y 5 Mhz, mientras para estructuras más superficiales como la tiroides, el pecho y en aplicaciones infantiles el rango está entre 4 y 10 Mhz. Para aplicaciones oculares, 7-15 Mhz, el rango está determinado por la baja atenuación, poca profundidad y alta resolución requerida.

Una de las aplicaciones más útiles y extendidas del ultrasonido en modo A ha sido el eco encefalograma, utilizada para detectar lesiones como tumores u objetos extraños.

Modo B (BRILLO):

Los exploradores en modo B utilizan una unidad en modo A con los sensores de posición. Cuando la reflectivilidad de los objetos son recibidas mediante líneas de exploración en modo A, estas son combinadas espacialmente después de la adquisición usando un transductor de movimiento mecánico o por los arreglos antes mencionados, se modula el brillo en un formato de dos dimensiones (2D) y el modo B o “brillo” es creado con un formato de imagen real y es por mucho el modo de ultrasonido diagnóstico más utilizado.

Una de las ventajas más grandes de la exploración en modo B es la exploración en tiempo real y esto es conseguido debido a la poca profundidad de exploración en la mayor parte de los tejidos y a la alta velocidad del sonido.

[El sonograma y el ecograma hacen referencia al modo B.]

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2[La tasa de muestreo es por lo general en el orden de 30 a 100 Hz. La tasa de muestreo es limitada por el número de exploraciones de modo A adquiridas, (Na) y la profundidad máxima, es decir, la tasa máxima de muestreo PRFF=c /2Dmax /N A.]

Modo C (CONSTANTE DE PROFUNDIDAD):

La exploración en modo C o Constante de profundidad, no es tan utilizado como los modos antes mencionados, debido a su distinto uso de exploración. En vez de confiar en la adquisición de los ecos reflejados del medio, el pulso es transmitido de un lado del cuerpo por un transmisor para ser recibido por un receptor por separado a una distancia longitudinal. Como consiguiente, el movimiento de exploración es perpendicular al haz transmitido que depende tanto de la absorción por las estructuras del tejido como las perdidas por reflexión en las superficies del tejido y la medida del índice acústico de la refracción definida como n=cw /c donde cw es la velocidad del sonido en el agua y c es la velocidad del sonido en el tejido.

Tiene su mayor aplicabilidad en tejidos más superficiales y relativamente homogéneos, tal como los senos.

Modo M (MOVIMIENTO):

El modo M es otra forma de mostrar las líneas de exploración en modo A en función del tiempo, según el PRF usado y es conocido también como modo “Movimiento”. Utiliza un instrumento en modo A con una pantalla modificada en modo M, este modo es parecido al modo B con la excepción de que el eje horizontal es una barra de tiempo más lenta respecto al eje vertical, correspondiente a la distancia del transductor. Tiene sus aplicaciones en la evaluación de los movimientos de las válvulas cardiacas, las paredes del corazón y la visualización Doppler, mediante el trazado de mapas.

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Doppler:

El método Doppler es empleado para determinar el cambio de la frecuencia de la señal recibida debido a la velocidad v del dispersor, la cual puede ser positiva o negativa, a un ángulo del eje central del rayo del transductor el cual es muy difícil de determinar. Este consiste en un proceso de emisión y recepción de ondas ultrasónicas. Para poder cuantificar el corrimiento Doppler, hace falta la incorporación de una ecuación que nos indique la relación existente, entre todos los parámetros físicos.

La ecuación doppler simplificada es:

Δf d=f r−f 0

DondeΔf d es el cambio de frecuencia, f r es la frecuencia de la señal recibida y f 0 es la frecuencia de la señal emitida. Ahora la ecuación se modifica contemplando el ángulo Doppler:

Δf d=2vfcosc

Donde f es la frecuencia de la onda transmitida, ( f≫ Δf ), c es la velocidad del sonido en el medio (1540 m/s), y cos es el ángulo entre el eje de la onda del haz y el vector de velocidad considerado ángulo Doppler o de insonación.

Al modificar al ángulo Doppler se modifica el corrimiento Doppler de frecuencias Δf d. La intensidad, potencia o fuerza del eco que retorna al equipo NO se vera afectado por este angulo. Existen valores negativos de Δf d lo cual no significa que existan frecuencias negativas. La interpretación correcta de esto es que el corrimiento Doppler es negativo o dicho de otra forma la frecuencia recibida será inferior a la emitida.

La velocidad es determinada de la fórmula de Doppler estándar como:

v=Δf d c

2 fcos

Las ecuaciones anteriores describe el movimiento de un solo dispersor, pero en la práctica, una nube de dispersores se mueve a velocidades distintas, causando frecuencias diferentes. Así, se genera un espectro multidimensional a partir del eco de retorno, permitiendo la observación simultánea de las distribuciones de las velocidades, sus variaciones en el

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4tiempo y sus magnitudes. Este tipo de espectro es procesado mediante la técnica TTF (FAST FOURIER TRANSFORM). Sin embargo, estructuras estacionarias constituyen la mayor fuente de ruido en la medición de la velocidad, ya que pueden generar ecos largos desproporcionados. A este tipo de señales se les conoce como señales Clutter, las cuales poseen características en frecuencia y amplitud aditivas.

Los datos que resultan por lo general son procesados y se muestran como imágenes de flujo espectral Doppler.

En ultrasonografía se aprovecha el efecto Doppler para la evaluación del flujo sanguíneo, en la cual las células sanguíneas CS son consideradas como dispersoras.

Para poder representar gráficamente el espectro Doppler de velocidades del equipo toman un rango de velocidades y los ubica en pequeñas porciones de área de la imagen, denominadas celdas de información. La información contenida en cada celda se va ubicando a medida que el equipo procesa la información. La ubicación espacial es bidimensional: el eje “y” será el eje de velocidades y por lo tanto la altura de esa celda será proporcional a la velocidad que tenga esa celda y el eje “x” será el eje de los tiempos que indicara el momento en que una celda cualquiera fue adquirida. Este eje se conoce como línea base, la cual separa las velocidades positivas y negativas (flujos que se alejan).

Cada celda de velocidad debe brindar su posición espacial y temporal, datos referentes al número relativo de la cantidad de CS, por lo tanto el brillo con el que se representa una celda cualquiera será proporcional a la cantidad de CS que aportan a dicha celda en el tiempo considerado.

Dos técnicas de adquisición principales son utilizadas para producir demostraciones espectrales Doppler: adquisición CW y la adquisición PW.

Doppler de Onda Continua (CWD):

En el método de adquisición Doppler de onda continua (CW), una onda de presión continua es transmitida por un elemento transductor mientras que el otro elemento recibe los ecos dispersados del tejido durante la transmisión. La señal de vuelta es demodulada con respecto a la frecuencia de transmisión, se filtra, se le aplica la transformada de Fourier y se le da formato para su visualización. A pesar de su simplicidad, un inconveniente serio del método Doppler de onda continua es que las señales reflejadas contendrán información de muchas estructuras, debido a que los tejidos están en continuo movimiento y los cambios de frecuencia son recibidos por cada reflector móvil. Además, ya que cada estructura se mueve a una velocidad diferente, los cambios de frecuencia de la señal reflejada son muy complejos. Por lo tanto este método no puede establecer desde donde provienen los ecos, careciendo de Resolución de Profundidad. La gran ventaja de este sistema es que no hay

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5límite para la medición de velocidades, lo cual lo hace apto para la evaluación de flujos de altas velocidades tales como los que ocurren en las patologías cardiacas.

Doppler de Onda Pulsada (PWD):

Para vencer la carencia de Resolución de Profundidad, el modelo de adquisición de onda pulsante fue desarrollado. Este método consiste en emitir una onda US en forma de ráfagas a una cierta frecuencia conocida como Repetición de Pulso (PRF), similar al modelo CW. Después de emitir un tren de ondas. Los ecos son recibidos por el mismo transductor después de cada pulso y luego bloqueados. Este proceso de conmutación es habilitado entre periodos de tiempos entre ráfagas mediante una compuerta, de esta forma el equipo determina exactamente el lugar y la profundidad de la que provino el eco. Posteriormente el eco deberá ser reconstruido electrónicamente a partir de las muestras adquiridas.

Una limitación importante del método de espectro Doppler es que, el efecto de la atenuación puede ser mucho más dramático aunado a que la velocidad de los transductores produce un cambio en la señal recibida que depende de la velocidad, el angulo del rayo, la velocidad del sonido y el retraso del pulso. De hecho el efecto Doppler interpretado en el dominio del tiempo para evitar los efectos de la frecuencia indeseable e inevitable de otras fuentes de ruido.

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