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El transmisor de impulsos da la señal eléctrica que activa el transductor de ultrasonidos. Debido a que en el intervalo entre un impulso y el otro, el transductor recibe los ecos de retorno, la frecuencia con que el transmisor repite su impulso eléctrico permite el estudio de tejidos más o menos profundos. Por ejemplo, respecto a la sonda a 7,5 MHz, el transmisor de un transductor a 3,5 MHz emite automáticamente impulsos eléctricos más distanciados entre sí, permitiendo de este modo que se reciban ecos provenientes de niveles más profundos.
Las señales eléctricas que parten del transductor son enviadas a la sección receptora que se encarga de amplificarlas. Debido a la inmediata atenuación al atravesar los tejidos, los ecos que provienen de estructuras profundas resultan ser más débiles respecto a los provenientes de estructuras superficiales. Para obviar este inconveniente la sección receptora amplifica las señales eléctricas en medida creciente a medida que estas salen del transductor.
A continuación, la señal eléctrica es elaborada en la sección receptora con el fin de medir cuidadosamente la intensidad. Recordemos que por cada eco originado a partir de cada una de las líneas de rastreo del transductor surge una señal eléctrica oscilante, digamos con voltaje alterno (positivo y negativo) de alta frecuencia. El voltaje de cada señal es rectificado en la sección receptora del ecógrafo, originando de este modo sólo oscilaciones positivas respecto a la línea de voltaje cero. En la ulterior elaboración, la onda oscilante de cada señal se transforma electrónicamente en una curva que comprende las oscilaciones de alta frecuencia de la misma señal. De esta manera, esta última resulta desmodulada en amplitud y no hay ninguna información sobre su frecuencia. La sucesión de ecos hace que una línea de rastreo se traduzca en una corriente con perfil ondulado que expresa, en modo continuo, la diversidad de la amplitud que los ecos que retornan a ella.
En la medida en que se adquieren nuevas líneas, los voltajes provenientes de cada línea de rastreo deben ser memorizados para hacer posible la representación bidimensional de la región que se está examinando. Para este fin, el perfil continuo del voltaje de cada línea de rastreo es transformado en steps numéricos discretos, es decir, en forma digital. Mientras mayor sea el número de bits a disposición del aparato, más numerosos serán los niveles de muestreo y mayor será la fidelidad de la representación del voltaje de los ecos. El ecógrafo está en condiciones de deducir la profundidad de la cual proviene cada nivel de voltaje, gracias a la cuidadosa medición del tiempo del eco. También la línea de rastreo a la cual se refiere el pattern de valores es conocida en cada momento por el aparato. Las informaciones que deben ser memorizadas son transferidas en el scan converter que es un banco de memoria digital subdividido generalmente en 512 x 512 posiciones de memoria o píxeles (aunque cada vez se hace de más resolución).
Cada línea de píxeles corresponde a una línea de rastreo. Los valores digitales del eco revelados a lo largo de cada línea se posicionan en píxeles correspondientes a la profundidad de la cual derivan.
En relación con la tecnología empleada para memorizar el valor digital del eco cada píxel puede estar dotado de seis, siete u ocho bits. En base al número de bits disponible, el eco puede entonces ser memorizado con 64, 128 o 256 (o más) diferentes niveles de intensidad.
A medida que el haz ultrasonoro recorre nuevas líneas de rastreo, la memoria se va completando progresivamente. Los valores digitales de la ecografía obtenidos y memorizados en cada columna de píxeles son transformados nuevamente en corriente eléctrica por un convertidor digital/analógico. La corriente, enviada al monitor televisivo regula la intensidad del haz electrónico que recorriendo a altísima velocidad por líneas paralelas contra la cara interior de la pantalla, cubierta de substancias fluorescentes, produce una sucesión de puntos luminosos, cuya brillantez es proporcional al voltaje de la señal. Lo otro es o configura la señal visual en un monitor digital en donde la electrónica hace su trabajo de mejorar la imagen.
Mediante este sistema de representación conocido como modo B, se puede graduar cada punto con 64, 128 o 256 tonos de gris, comprendidos entre el blanco de los ecos más fuertes y el negro que equivale a la ausencia de ecos. El número de los tonos de gris varía en relación con el número de bits a disposición del ecógrafo durante la fase de memorización. El resultado es la visualización en escala de los grises de la región anatómica en examen.
El ecografista tiene la oportunidad de intervenir en el proceso de visualización, mejorando de este modo el contenido informativo y la calidad de la imagen ecográfica.
El aumento modifica la amplificación de las señales eléctricas del eco en modo uniforme o correspondiendo a zonas seleccionadas.
El rango dinámico es la gama de ecos que se quiere visualizar. De éste depende la resolución de contraste; es decir, la capacidad de diferenciar en la imagen pequeñas diferencias de ecogenicidad, y reconocer por tanto diferentes tipos de tejidos. Si se quiere privilegiar el scattering es necesario aumentar el rango dinámico al máximo grado permitido por el aparato. Así se podrán visualizar, gracias a la fuerte compresión, también los ecos muy débiles que originan en el tejido de los parénquimas. En cambio, si es necesario acentuar la resolución de contraste, es decir, la diferencia de gris entre estructuras diferentes, es necesario reducir el rango dinámico. En este modo se sacrificarán los ecos más débiles.
La persistencia permite memorizar imágenes temporalmente sucesivas de la misma región. Lo que está registrado en la última memoria y aparece en el monitor es la imagen media de las memorizadas. El objetivo de esta técnica es reducir el temblor de la imagen debido a los pequeñísimos movimientos a que está sujeta la región corpórea en examen debido al efecto de las pulsaciones cardíacas.
Para una determinada profundidad del medio atravesado por los ultrasonidos, el punto focal del transductor es el punto del haz ultrasonoro en que la intensidad es máxima y el ancho del haz es mínimo. La zona focal, obviamente, es la región en que la resolución lateral es mejor.
El sonido consiste en una agrupación de ondas de presión, inducida por una fuente vibrante en la intensidad y frecuencia adecuada. Como consecuencia del movimiento cíclico de la fuente hacia adelante y hacia atrás, también las partículas que componen el material del medio inmediatamente circundante (por ejemplo: aire, líquidos o tejidos biológicos) oscilan hacia adelante y hacia atrás respecto a su posición de equilibrio, es decir: primero son comprimidas y después enrarecidas entre sí. Estas oscilaciones se transmiten progresivamente a partículas más lejanas y origina en ellas la propagación del sonido en forma de bandas alternas de condensación y enrarecimiento de las partículas del medio. Es importante observar como la propagación del sonido tiene lugar sin ningún desplazamiento definitivo de las partículas que, en realidad, oscilan simplemente hacia adelante y hacia atrás respecto a su posición de equilibrio. Las variaciones periódicas de densidad de las partículas se asocian a correspondientes modificaciones de presión en el medio, cuyo comportamiento, en función de la distancia, está representado por una onda sinusoide: presión superior e inferior a la de equilibrio, en las zonas alternadas de compresión y rarefacción de las partículas respectivamente.
La amplitud de un sonido es la máxima presión alcanzada en el medio en fase de compresión. Esta expresa la fuerza de un sonido al desplazar las partículas de su posición de equilibrio.
La longitud de onda (l) es la distancia entre puntos correspondientes de dos ondas de presión consecutivas ubicados a la misma posición en la forma de la onda. Representa pues la distancia a la cual se repite la curva se presión.
La frecuencia (f) es el número de veces que la onda se repite en un segundo en un punto fijo del medio atravesado. Esta depende de la frecuencia con que vibra la fuente del sonido y del punto también en que se ubique. Se definen ultrasonidos (US) aquellos sonidos que presentan una frecuencia superior al límite de audibilidad (que es aproximadamente 20 KHz.).
La velocidad de propagación del sonido (v) depende del medio atravesado. En la gran parte de los tejidos biológicos oscila en torno al valor medio de 1540 m/s. Es sensiblemente diferente en el tejido adiposo (1450 m/s) y más aún en el hueso (4080 m/s). La velocidad del sonido dividida entre su frecuencia nos da el valor de la longitud de onda (l = v / f). Mientras más alta es la frecuencia, más pequeña es la longitud de onda (0,4 mm y 0,2 mm aprox. para frecuencias de 3,5 MHz y 7,5 MHz respectivamente en los tejidos parenquimatosos).
El producto de la velocidad del sonido en un tejido biológico por la densidad del propio tejido define la impedancia acústica. Esta expresa la entidad de las fuerzas que en aquel tipo de tejido se oponen a la transmisión de la onda sonora y que tiene una semejanza con la impedancia eléctrica (en oposición a la transmisión de la energía eléctrica en un medio determinado). Si exceptuamos el pulmón y el hueso, las diferencias de impedancia entre los diferentes tejidos biológicos en realidad son muy pequeñas.
La intensidad de un haz de ultrasonidos es la cantidad de energía por unidad de superficie (mW/cm²). En ecografía se utilizan intensidades inferiores a 100 mW/cm².
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Datos Generales
Good day. My full name is Jorge Luis MIREZ TARRILLO.
I am Peruvian. I live in Lima, capital of Perú in South America.I studied Mechanical Electrical Engineering, MSc Physics and Dr Physics (title thesis: Control, Optimization and Management of Microgrid Current Direct)
Too, actually job as Professor in Faculty of Sciences anf Faculty of Oil, Gas and Petrochemical of the Universidad Nacional de Ingeniería (National University of Engineering) in Lima – PERU.
My subjects of me interest are: control, signal processing, optimization, simulation, biomedical research, smart grid, microgrid, water.
I have experience in: Matlab/Simulink, biomedical engineering, electrical systems, smart grids, microgrids, revewables energy.
Equipos y Máquinas en Establecimientos de Salud (Biomedical Engineering) [Jorge Mírez] 