I. Fundamentos Físicos de los Equipos de Ultrasonidos

Los ultrasonidos (US) se basan en la generación de ondas mecánicas, cuyo principio fundamental es el efecto piezoeléctrico.

1. Ondas Mecánicas y Propagación del Sonido

• El sonido se propaga como una vibración a través de las moléculas de un medio.
• A diferencia de las radiaciones electromagnéticas, las ondas materiales (sonido y ultrasonido) necesitan un medio físico para desplazarse.
• Los ecógrafos emplean el principio de reflexión para generar imágenes.
• Los ultrasonidos interaccionan con el medio, caracterizados por su velocidad, intensidad y reflexión.
• El rango audible humano es de 20 Hz a 20.000 Hz (20 kHz). Los ultrasonidos se definen como ondas con frecuencias superiores a 20.000 Hz, típicamente en el rango de 20.000 Hz a 160.000 Hz en aplicaciones médicas.
• La generación de US requiere una fuente de vibración mecánica (el transductor) y un medio elástico (el tejido).

2. Características Físicas de la Onda Ultrasónica

2.1. Longitud de Onda ($\lambda$)

Es la distancia que recorre una onda en un intervalo de tiempo determinado. La interacción de la onda con la materia está directamente determinada por su longitud de onda.

2.2. Frecuencia (Hz)

La frecuencia determina la profundidad de penetración y la resolución:

• Frecuencia Alta (> 5 MHz): Se utiliza para el estudio de estructuras superficiales. Se asocia con una baja longitud de onda y una mayor absorción (atenuación) del ultrasonido.
• Frecuencia Baja (1-5 MHz): Se utiliza para el estudio de estructuras profundas. Se asocia con una alta longitud de onda y menor absorción.

A mayor frecuencia, la onda se repite más veces y el ultrasonido se absorbe más rápidamente (mayor atenuación).

2.3. Intensidad (dB)

Es la potencia que transporta la onda por unidad de superficie, medida en decibelios (dB). Cuando la onda emitida por el ecógrafo atraviesa un tejido e interacciona con las estructuras, pierde intensidad, un fenómeno conocido como atenuación.

2.4. Rango Sonoro

• Infrasonidos: Ondas inferiores al rango audible humano.
• Ultrasonidos: Ondas superiores al rango audible humano (por encima de 20 kHz).

3. Impedancia Acústica y Reflexión

La impedancia acústica es una propiedad física del medio que determina la cantidad de reflexión que ocurre en la interfaz entre dos tejidos.

Ranking de Impedancia Acústica (de mayor a menor):

HUESO → AGUA → GRASA → AIRE

Cuanto mayor es la diferencia de impedancia acústica entre dos medios, más fuerte se produce el efecto de reflexión (eco). Por ejemplo, la diferencia acústica entre el hueso y el aire es alta y, por lo tanto, la intensidad que se recibe es alta. (El texto original menciona la diferencia entre el músculo, pero la frase está incompleta).

II. Equipos y Componentes: El Transductor

4. El Efecto Piezoeléctrico

El transductor (o sonda) contiene cristales que utilizan el efecto piezoeléctrico para transformar energía eléctrica en acústica y viceversa.

4.1. Efecto Piezoeléctrico Inverso (Emisión)

Es la capacidad de generar una vibración mecánica (onda ultrasónica) al aplicar una energía eléctrica a los cristales. Estos cristales vibran y emiten la onda hacia la estructura a estudiar.

4.2. Efecto Piezoeléctrico Directo (Recepción)

Cuando la onda ultrasónica reflejada (eco) regresa al transductor, impacta los cristales, haciéndolos vibrar. Esta tensión mecánica se transforma en una señal eléctrica, que es procesada y mostrada como una imagen en el monitor.

5. Tipos de Transductores

El transductor transforma una energía en otra (proceso electroacústico), emitiendo y recibiendo ondas.

• Sectorial: Para estructuras cardíacas y abdominales con abordaje intercostal.
• Lineal: Para estructuras superficiales (arterias, venas, tiroides, mama, músculos).
• Convexo: Para estructuras profundas (abdominal, obstetricia).
• Intracavitario: Para cavidades internas (vagina o recto).

III. Interacción y Propagación en Tejidos

6. Velocidad de Transmisión de las Ondas

La velocidad de transmisión de la onda ultrasónica depende de la compresibilidad del medio (la capacidad de comprimir un material).

Regla: Cuanto más compresible es el medio, menor es la velocidad del sonido.

El sonido viaja más lentamente en el aire, que es muy compresible, en comparación con los tejidos corporales, que son menos compresibles.

Velocidad de Transmisión (de mayor a menor):

HUESO → AGUA → GRASA → AIRE

7. Factores que Determinan la Ecogenicidad (Interacción con el Tejido)

La ecogenicidad describe cómo el tejido refleja el ultrasonido, lo cual determina el brillo (o color) de la imagen:

• Hiperecoico: Refleja mucho el ultrasonido. Se visualiza de color blanco.
• Isoecoico: Refleja una cantidad moderada. Se visualiza de color gris claro.
• Hipoecoico: Refleja poco el ultrasonido. Se visualiza de color gris oscuro.
• Anecoico: No refleja nada (transmite completamente). Se visualiza de color negro.

IV. Modos de Operación y Calidad de Imagen

8. Modos de Operación de la Ecografía

Modos de Imagen Estática

• Modo A (Amplitud): Proporciona información sobre la distancia de las estructuras con respecto al haz de US.
• Modo B (Brillo): Es el modo bidimensional estándar, utilizado para el estudio morfológico del órgano o tejido.

Modos de Imagen Dinámica

• Modo M (Movimiento): Representación gráfica de la línea del haz a lo largo del tiempo, útil para estructuras en movimiento.
• Doppler: Utiliza los cambios de frecuencia del US (Efecto Doppler) para la visualización y medición del movimiento y la velocidad del flujo sanguíneo.

Representación Dimensional

Se refiere a la representación de la imagen en diferentes dimensiones (2D, 3D y 4D).

9. Características de la Imagen Ecográfica

9.1. Anisotropía

La anisotropía es la capacidad de un tejido de cambiar su ecogenicidad dependiendo del ángulo con el que se incide el haz de ultrasonido. Los tejidos más representativos de este fenómeno son los tendones.

9.2. Resolución de la Imagen

La resolución es la capacidad de distinguir los ecos producidos por estructuras cercanas y se expresa típicamente en milímetros (mm). Para lograr una buena imagen ecográfica, es esencial obtener una representación clara y precisa de las estructuras estudiadas.

• Resolución Axial: Capacidad para distinguir objetos próximos situados en la misma dirección en que viaja el sonido. Depende de la longitud de onda y de la frecuencia.
• Resolución Lateral: Capacidad para diferenciar dos objetos situados en un plano perpendicular a la dirección del ultrasonido. Viene definida por la anchura del haz y está relacionada con el diseño y enfoque del transductor. Los haces estrechos ofrecen mejor resolución lateral.
• Resolución Temporal: Se refiere a la discriminación de movimiento en los tejidos.
• Resolución de Contraste: Depende del rango de grises que el sistema puede diferenciar, lo cual está relacionado con el rango de amplitudes que el equipo puede procesar.

V. Aplicaciones Terapéuticas del Ultrasonido

10. Usos Terapéuticos

Los ultrasonidos también pueden tener un uso terapéutico. La absorción de US en los tejidos conlleva un aumento de temperatura, el cual depende del tiempo de aplicación, de la potencia, así como del modo de emisión (continuo o pulsátil).

La onda ultrasónica genera ciclos de compresión y descompresión al pasar por el tejido.