|
A continuación se muestra una clasificación general de las configuraciones utilizadas en los equipos biomédicos de ultrasonidos. Los instrumentos basados en los modos A, B y C brindan información espacial sobre las regiones en estudio, mientras que el modo M y los dispositivos basados en el efecto Doppler aportan datos sobre movimiento y velocidad.
Este modo, como todas las otras configuraciones (excepto el modo C y el Doppler), está basado en la técnica de ecos, donde se emite un pulso de ultrasonidos desde un transductor hacia el interior de la región a estudiar. Las reflexiones en cada interfase entre tejidos son recibidas por el mismo transductor. El tiempo total desde el pulso inicial hasta el momento de la recepción del eco es proporcional a la profundidad de la interfase. Esto hace posible un mapeo unidimensional de las interfases entre tejidos a lo largo de la línea de propagación del rayo de ultrasonidos.
Lo que distingue al modo A de los otros métodos es la forma en que se muestran los resultados. En el modo A se grafican las amplitudes de los ecos recibidos. Es decir, un voltaje proporcional a los mismos, proporcionado por el transductor, se muestra en una pantalla similar a la de un osciloscopio.
La ventaja del modo A es que brinda información posicional de una manera rápida con un equipamiento mínimo. Su desventaja es que sólo ofrece información unidimensional.
Se lo utiliza en electroencefalografía para la detección de la línea media cerebral que, en personas sanas, se encuentra ubicada en el centro del cráneo en el plano sagital medio. También se utiliza el modo A en oftalmología para la determinación del tamaño de las estructuras del ojo.
El desarrollo de este modo puede comprenderse mejor considerando una línea de modo A modificada de tal manera que la amplitud del eco no causa un desplazamiento vertical del tubo de rayos catódicos del osciloscopio, produciendo en cambio un aumento o decremento proporcional en el brillo (dado por la cantidad de electrones que colisionan contra la pantalla fluorescente del osciloscopio). Es decir, los ecos modulan el brillo de los puntos de la pantalla.
La modulación del brillo libera un eje de la gráfica para la presentación de otra información. El eje a lo largo de la dirección del rayo aún corresponde a la profundidad de penetración o distancia; pero en el modo B, el eje perpendicular al rayo se utiliza para mostrar distancia, relacionando la dirección del rayo de ultrasonidos con la de la línea que se imprime en la pantalla. Esto se realiza con dispositivos llamados transductores de posición.
Los instrumentos de modo B representan hoy por hoy la mayoría de los dispositivos utilizados clínicamente. Esto se debe a la gran variedad de regiones anatómicas que pueden ser escaneadas exitosamente y a la fácil interpretación del mapa bidimensional de tejidos que produce.
La principal aplicación es en obstetricia, donde se puede registrar el crecimiento fetal, la orientación y las anormalidades, sin el riesgo que podrían producirle los rayos X al feto. También se pueden estudiar la ubicación de la placenta y los casos de embarazos múltiples.
En el ámbito ginecológico, mediante el modo B se pueden detectar quistes o tumores en los ovarios. A nivel abdominal, se pueden obtener claras imágenes del hígado, del bazo, de la vesícula biliar y de los riñones.
Los pechos femeninos son otra región que puede ser analizada mediante ultrasonidos. Puede revelarse la presencia de quistes o tumores mediante un procedimiento seguro.
También pueden realizarse estudios cardíacos, pero aquí surge un problema debido a que las "observaciones" deben hacerse a través de los espacios entre las costillas, obteniéndose imágenes seccionadas (ventanas) del corazón.
Esta configuración se utiliza para analizar cualitativa y cuantitativamente el movimiento de las estructuras del cuerpo, como las válvulas del corazón. Este modo es un híbrido de los modos A y B. Como en el modo B, el brillo de cada línea es modulado de acuerdo a la amplitud de los ecos recibidos. Sin embargo, se parece al modo A en el sentido que los ecos son recogidos en una sola dirección, a lo largo del recorrido del rayo. Estas señales son presentadas en el eje horizontal del monitor.
La deflexión vertical de la pantalla se produce lentamente, de manera que las líneas sucesivas son inscriptas en orden progresivo (como lo hace una impresora). Cualquier movimiento de un objeto a lo largo del camino del rayo presentará un desplazamiento horizontal del eco registrado en las líneas sucesivas.
El tiempo en que se recorre una línea horizontal es el mismo al encontrado en los modos A y B (13 ms por cada centímetro de profundidad). El barrido vertical es mucho más lento, entre 2 y 3 segundos para cubrir toda la pantalla, de manera que pueden mostrarse varios ciclos cardíacos.
Debido a que el eje horizontal de la pantalla está calibrado en términos de profundidad, el desplazamiento espacial neto del objeto móvil se puede medir directamente. Como el eje vertical está dado en unidades de tiempo, se puede medir la velocidad cuantitativamente desde el monitor, en mm/s.
En la figura se muestra un diagrama explicativo del funcionamiento del modo M. El transductor emite las ondas que serán reflejadas por las interfases entre los tejidos. A la derecha se ve una representación de la ecografía de modo M correspondiente. Los colores se utilizan simplemente para relacionar los ecos con las distintas estructuras. Los equipos clínicos de modo M son monocromáticos.
Este método difiere de los anteriormente descriptos en el sentido que no utiliza los ecos de las ondas reflejadas en las interfases entre los tejidos. En cambio, el modo C aprovecha las ondas transmitidas. El emisor de ultrasonidos se coloca sobre el objeto a estudiar y el receptor en el extremo opuesto.
La exploración va acompañada de una translación de los dos transductores (unidos mecánicamente entre sí). Debido a que el movimiento de barrido se realiza en un plano perpendicular al rayo (en la gráfica anterior, el emisor y el receptor se moverían hacia arriba o hacia abajo), se puede obtener una imagen bidimensional similar a la producida por los rayos X convencionales.
Pueden determinarse dos características de los tejidos mediante los scanners C. En primer lugar, comparando la amplitud del pulso recibido con la amplitud del pulso emitido, se puede lograr una medida de la atenuación total a lo largo del camino recorrido. Esta atenuación no es debida sólo a la absorción de los tejidos, sino también a las reflexiones en las interfases. En segundo lugar, comparando el tiempo entre la emisión del pulso y su recepción (tiempo de vuelo), se obtendrán los datos necesarios para calcular la velocidad de propagación acústica en el tejido.
Como el pulso de ultrasonidos debe atravesar toda la distancia a través del tejido, las regiones de anatomía compleja son difíciles de estudiar, debido a las múltiples pérdidas por reflexión.
El mayor éxito de los scanners C es la obtención de imágenes de partes anatómicas relativamente homogéneas, como los pechos femeninos en la dirección lateral. Además, actualmente se están utilizando tomógrafos por ultrasonidos en base al modo C, obteniendo registros en múltiples direcciones y "fabricando" la imagen a través de un algoritmo de reconstrucción por computadora.
En la sección bases físicas se explicó el efecto Doppler y sus posibles aplicaciones, todas relacionadas con el análisis de estructuras en movimiento. Aquí se desarrollará un resumen de los instrumentos basados en dicho principio.
En su forma básica, el transmisor de los flujímetros Doppler es excitado continuamente con un voltaje sinusoidal. La señal del transductor de recepción es mezclada con una porción de la onda transmitida en un dispositivo no lineal (como puede ser un diodo)
El contenido frecuencial a la salida del diodo mezclador puede hallarse considerando la teoría de la mezcla (mixing theory), en la cual dos ondas senoidales de igual o distinta frecuencia son mezcladas y luego pasadas a través de un dispositivo de comportamiento no lineal. La salida del mezclador contendrá varias componentes senoidales que representarán todas las posibles combinaciones de suma y diferencia de las señales originales. Para los propósitos de este instrumento, sólo se retendrá, mediante un filtro pasabanda, la diferencia de frecuencias (fd).
Si el espectro filtrado simplemente se amplifica y se lo reproduce mediante un parlante o auriculares, la información Doppler se presentará al usuario como un tono audible. Esto se debe a una circunstancia afortunada: el rango de frecuencias Doppler para la mayoría de flujos corporales, cuando la frecuencia incidente está entre 2 MHz y 10 MHz, cae dentro de la porción audible del espectro sonoro, desde 20 Hz hasta 10 KHz, aproximadamente. No obstante, este método sólo ofrece información cualitativa que un operador experimentado podría relacionarla con velocidades. Además, de esta manera no se puede saber la dirección de circulación del flujo.
Existen dos métodos cuantitativos, que además indican la dirección del flujo. Uno trabaja en base a tratamientos analógicos de la señal mezclada. El otro calcula, mediante el algoritmo de la transformada rápida de Fourier (FFT), las componentes espectrales de la señal mezclada y las muestra en un monitor.
Los flujímetros Doppler descriptos hasta aquí proveen sólo información espacial parcial sobre las posiciones de los objetos móviles. Existen varias situaciones, sin embargo, donde una resolución espacial más precisa sería de un importante valor clínico. Por ejemplo, en una rama arterial o en otro sitio donde más de un vaso pueda encontrarse al mismo tiempo en el campo de observación. En estos caso, es importante diferenciar las contribuciones de flujo individuales.
Por otro lado, la frecuencia Doppler es básicamente una medida de la velocidad de la sangre, no de su flujo volumétrico. Para convertir velocidad en flujo, deben conocerse el área transversal de los vasos y el perfil de velocidades.
Se han desarrollado varios instrumentos para proveer información espacial, como los scanners transversales, los flujímetros Doppler pulsados y los scanners dúplex. Ésta es una de las áreas de mayor crecimiento de la instrumentación por ultrasonidos.
La acción mecánica de la vibración molecular que acompaña al pasaje de ultrasonidos puede en algunas circunstancias ser utilizada para interrumpir el desarrollo o extraer tejidos o partículas no deseados. Para que el proceso sea efectivo, la potencia emitida debe ser alta, evitándose el daño a los tejidos sanos vecinos.
Por ejemplo, las cataratas en el cristalino del ojo pueden ser fragmentadas y removidas mediante una aguja que vibra a unos 40 KHz. Los fragmentos son aspirados por succión a través del tubo central de la aguja. Las ventajas de esta técnica sobre la cirugía convencional son las pequeñas incisiones y que la córnea y la cámara anterior del ojo son menos perturbadas.
Un enfoque similar ha tenido éxito en la ruptura de cálculos renales y del tracto urinario superior. Cuando las piedras en dichas áreas adquieren el tamaño suficiente para no pasar a través de los uréteres, deben ser removidas quirúrgicamente. Una alternativa a la cirugía abierta es el acceso percutáneo a los cálculos por medio de una sonda a través de la piel. Un endoscopio de fibra óptica (nefroscopio) se inserta en la sonda para permitir la visión de las piedras que son sacadas a través del agujero interior.
Si se encuentra un cálculo demasiado grande para pasar por el túnel de la sonda, debe romperse (proceso llamado litotripsia). Esto se puede llevar a cabo con ultrasonidos, aplicados a través de una aguja hueca, unida a un transductor externo, que se inserta a través de la sonda. En este caso se utilizan vibraciones de unos 25 KHz.
La resolución límite de los instrumentos de imágenes, incluyendo los microscopios, depende de la longitud de onda de la iluminación utilizada. Los microscopios ópticos buenos pueden diferenciar estructuras de poco menos de 1 mm. Para mejores resoluciones, debe utilizarse microscopía electrónica. Con electrones de alta energía puede llegarse a resoluciones del orden de los nanometros (10-9 m).
Se ha desarrollado un microscopio que utiliza ondas acústicas. Como las muestras observadas generalmente son pequeñas, la absorción que producen al ser atravesadas por el rayo de ultrasonidos será pequeña. Por ende, se pueden emplear frecuencias ultra-altas para mejorar la resolución del instrumento.
Actualmente se aplican frecuencias de hasta 1500 MHz. La longitud de onda y la resolución aproximada en el agua a esta frecuencia es de 1 mm. Entonces, si la resolución del microscopio ultrasónico no es mejor que la de los microscopios ópticos, ¿Qué espacio podrían tener estos instrumentos en el mercado?
En primer lugar, utiliza el medio acuoso natural que rodea a la muestra para facilitar el acoplamiento acústico, de esta forma las ondas sonoras no degradan la muestra, pudiéndose observar materiales vivos, como las células, para seguir su desplazamiento, y analizar propiedades de los tejidos.
Más importante aún, las imágenes del microscopio acústico muestran características diferentes de las reveladas por los microscopios ópticos y electrónicos. Cuando se lo utiliza en el modo de reflexión, es sensible a los patrones de fase acústica y a la impedancia de las interfases dentro del objeto. En el modo de transmisión, brinda imágenes de atenuación y refracción. En pocas palabras, el miscroscopio ultrasónico entrega una vista distinta del mundo que nos rodea.
Los fisioterapeutas emplean los ultrasonidos en múltiples patologías
por su acción fibrolítica, térmica y vasodilatadora
local (antiinflamatoria y antiálgica) y simpaticolítica.
Es decir, en reumatismos articulares, neuralgias, algias traumáticas,
nódulos celulíticos, artrosis, edemas, etc. (información
aportada por la Fisioterapeuta Mónica Borrás).
|
Esta imagen muestra una ecografía por ultrasonidos realizada mediante el modo B. La barra vertical en degradé de la parte superior izquierda indica la escala de grises utilizada en la imagen. En la parte superior derecha aparece
información alfanumérica sobre los datos del paciente y los parámetros seteados en el equipo. En el centro queda la imagen de modo B. La parte superior es por donde ingresan los rayos de ultrasonidos al cuerpo. Cada línea radial es equivalente a una línea de modo A (cambiando, como se dijo,
amplitud por brillo). La imagen completa se obtiene moviendo el transductor (manual o automáticamente) en todas las direcciones radiales de interés, formando la típica imagen con forma de abanico.
La
Fisioterapia es el conjunto de métodos y técnicas, que
mediante la aplicación de medios físicos, curan, previenen
y adaptan a personas discapacitadas o afectadas de disfunciones psicosomáticas,
somáticas y orgánicas o a las que desean mantener un nivel
adecuado de salud.