〰️ Fundamentos Físicos y Propiedades del Sonido
La ecografía utiliza ondas mecánicas longitudinales que requieren un medio elástico para propagarse.
| Propiedad / Concepto | Definición Física | Impacto en la Exploración |
|---|---|---|
| Frecuencia (ff: Frecuencia (Hz)) | Número de ciclos por segundo (Hertz) |
Alta f → mejor resolución, menor penetración. Baja f → mayor penetración, menor resolución. |
Rango diagnóstico: 2–15 MHz. Por encima de 20 Hz (inaudible para el oído humano). A mayor frecuencia, mayor atenuación por cm de tejido, limitando la profundidad útil. Fórmula: c = f × λ | ||
| Longitud de Onda (λλ: Longitud de Onda) | Distancia entre dos puntos idénticos de la onda | Determina la resolución axial del equipo: menor λ → mayor resolución |
Relación directa con la frecuencia: λ = c / f. A 5 MHz en tejido blando: λ ≈ 0,31 mm. La resolución axial teórica ≈ λ/2. Por ello las sondas de alta frecuencia discriminan estructuras más pequeñas. | ||
| Velocidad de Propagación (c) | Velocidad del sonido en el medio | En tejidos blandos es constante a 1540 m/s. El equipo usa este valor para calcular distancias |
Varía según el medio: aire ≈ 330 m/s; agua ≈ 1480 m/s; hueso ≈ 3500 m/s. El ecógrafo asume siempre 1540 m/s → si la velocidad real difiere, se producen artefactos de localización. | ||
| Impedancia Acústica (ZZ: Impedancia (Rayls)) | Resistencia de un medio al paso del sonido (Z = densidad × velocidad) | La diferencia de Z entre tejidos determina cuánto sonido se refleja (eco) en cada interfase |
Z = ρ × c (kg/m²·s o Rayls). Diferencia grande de Z → gran reflexión (ej. tejido-hueso, tejido-aire). Diferencia pequeña → gran transmisión. Por eso se usa gel ecográfico: elimina la interfase aire-piel, que reflejaría casi el 100% del sonido. | ||
🌊 Interacción del Ultrasonido con la Materia
Cuando la onda incide en los tejidos, su energía se modifica mediante distintos procesos físicos.
| Fenómeno | Descripción del Proceso | Efecto en la Imagen |
|---|---|---|
| Reflexión | La onda choca con una interfase y vuelve al transductor | Genera los ecos que forman la imagen. Depende del ángulo de incidencia (incidencia perpendicular → máxima reflexión) |
La reflexión especular ocurre en superficies lisas grandes (diafragma, pared vesical). Es directamente dependiente del ángulo: si el haz no incide perpendicularmente, el eco no retorna al transductor → estructura no visible (artefacto de anisotropía). | ||
| Refracción | Cambio de dirección de la onda al pasar de un medio a otro con distinta velocidad | Puede causar errores de localización de las estructuras (artefactos de duplicación o desplazamiento) |
Sigue la Ley de Snell: sin θ₁/sin θ₂ = c₁/c₂. Es la causa del artefacto de 'fantasma lateral' en estructuras redondeadas (quistes, vasos). No aporta información diagnóstica útil. | ||
| Dispersión (Scattering) | Reflexión en múltiples direcciones por interfaces menores que la longitud de onda | Responsable del parénquima granulado típico de los órganos (textura del hígado, bazo, riñón) |
Ocurre cuando el tamaño del reflector es menor que λ. Los reflectores pequeños (eritrocitos, parénquima) dispersan en todas direcciones → parte del sonido regresa al transductor independientemente del ángulo. Base del efecto Doppler en sangre. | ||
| Absorción | Transformación de energía acústica en calor por fricción molecular | Principal causa de la atenuación del haz en profundidad. Aumenta con la frecuencia |
La atenuación en tejido blando ≈ 0,5 dB/cm/MHz. A 5 MHz y 10 cm de profundidad: atenuación total ≈ 50 dB (ida + vuelta). El TGC del equipo compensa esta pérdida amplificando los ecos tardíos. | ||
🔧 Componentes del Equipo y Transductores
El transductor es el elemento clave, funcionando mediante el efecto piezoeléctrico: conversión de energía eléctrica en mecánica y viceversa.
| Componente | Función Específica | Detalles Técnicos |
|---|---|---|
| Cristal Piezoeléctrico | Genera y recibe los ultrasonidos | Material cerámico (PZTPZT: Titanato Zirconato de Plomo) que vibra al recibir voltaje eléctrico pulsado |
El efecto piezoeléctrico directo: presión mecánica → señal eléctrica (recepción). Efecto inverso: voltaje → vibración mecánica (emisión). El cristal opera en modo pulso-eco: emite durante ~1% del tiempo y escucha el 99% restante. | ||
| Capa de Adaptación (Matching Layer) | Minimiza la diferencia de impedancia entre el cristal y la piel | Permite que el sonido pase del cristal a la piel sin reflejarse totalmente. Grosor = λ/4 |
Sin capa de adaptación, la diferencia de Z entre PZT (~30 MRayls) y tejido blando (~1,5 MRayls) reflejaría >80% de la energía. La capa de λ/4 actúa como 'transformador acústico', maximizando la transmisión. Habitualmente en materiales epoxi cargados. | ||
| Material de Amortiguación (Backing) | Acorta la duración del pulso absorbiendo las vibraciones residuales del cristal | Mejora la resolución axial al evitar el 'timbre' o reverbación del cristal tras cada pulso |
Sin backing, el cristal seguiría vibrando varios ciclos tras el impulso eléctrico → pulso largo → mala resolución axial. El backing absorbe estas oscilaciones a costa de reducir la sensibilidad. Compromiso entre resolución y penetración. | ||
| Unidad de Procesamiento | Analiza los ecos recibidos y construye la imagen digital | Calcula la distancia según el tiempo de ida y vuelta del eco: d = c × t / 2 |
El procesamiento incluye: amplificación (TGC), conversión analógico-digital, detección de envolvente, compresión logarítmica (rango dinámico) y conversión de escán (scan converter) para mostrar la imagen en coordenadas cartesianas. | ||
📡 Tipos de Sondas (Transductores)
Cada sonda se elige según la profundidad de la región a explorar y la forma del área de acceso.
| Tipo de Sonda | Rango de Frecuencia | Forma del Haz / Aplicación |
|---|---|---|
| Lineal | Alta: 7,5–15 MHz | Superficial Haz rectangular. Ideal para estructuras superficiales: músculo, tendón, mama, tiroides, partes blandas |
El array lineal emite y recibe en línea recta, generando un campo de visión rectangular. Alta frecuencia → excelente resolución pero escasa penetración (<6 cm). Muy utilizada en musculoesquelético y vascular superficial (carótidas, safena). | ||
| Convex (Convexa) | Baja: 2,5–5 MHz | Profunda Haz en abanico curvo. Para estudios profundos: abdomen, obstetricia, ginecología, urología |
La curvatura de la huella amplía el campo de visión en profundidad (forma de abanico). Menor frecuencia → mayor penetración (hasta 20-25 cm). Estándar en ecografía abdominal de adultos. La variante 'microconvex' es más pequeña para neonatos. | ||
| Sectorial (Phased Array) | Media-baja: 2–5 MHz | Ventana acústica Haz triangular con base pequeña. Para accesos difíciles: ecocardiografía, transcraneal, intercostal |
Todos los cristales emiten simultáneamente con retardos electrónicos que dirigen y enfocan el haz. Huella mínima → cabe entre costillas. Imprescindible en ecocardiografía. También usada en ecografía de urgencias (FAST). | ||
| Intracavitaria | Alta: 5–7,5 MHz | Superficial Avanzada Exploración endovaginal (ginecología, obst. 1er trim.) o endorrectal (próstata) |
Al introducirse en la cavidad, se elimina la interposición de tejido entre la sonda y el órgano → se puede usar alta frecuencia → máxima resolución. La sonda endovaginal visualiza útero y ovarios con detalle imposible por vía abdominal. | ||
🖥️ Parámetros de Control (Consola de Ecografía)
Ajustes esenciales para optimizar la visualización de la imagen en tiempo real durante la exploración.
| Parámetro | Función / Controla | Efecto en la Imagen |
|---|---|---|
| Ganancia General | Amplifica todos los ecos recibidos por igual en toda la imagen | Aumenta el brillo global. Demasiada ganancia → imagen 'nevada'; insuficiente → imagen oscura y sin detalle |
La ganancia amplifica la señal electrónica recibida, no el sonido emitido. No afecta a la dosis ni a la penetración. Debe ajustarse para que los tejidos blandos homogéneos aparezcan en gris medio y los líquidos en negro. | ||
| TGCTGC: Time Gain Compensation | Ganancia selectiva ajustable por profundidad mediante deslizadores | Compensa la atenuación natural del sonido en zonas profundas, equilibrando el brillo en toda la imagen |
El TGC aplica más amplificación a los ecos que tardan más en llegar (= proceden de mayor profundidad). En un ajuste correcto, estructuras similares deben tener la misma ecogenicidad a cualquier profundidad. Es la herramienta de ecualización del ecógrafo. | ||
| Foco (Focus) | Estrecha el haz ultrasónico en una zona específica de profundidad | Mejora la resolución lateral en el área de interés. Colocar siempre al nivel de la estructura que se estudia |
El enfoque electrónico usa retardos en la emisión de cada cristal del array para hacer converger el haz en un punto. Múltiples focos simultáneos mejoran la resolución en todo el campo, pero reducen la tasa de fotogramas (frame rate). | ||
| Profundidad (Depth) | Ajusta la escala de visualización (cm de tejido mostrados en pantalla) | Determina cuánto tejido vemos. Mayor profundidad → menor frame rate → imagen más lenta |
La profundidad máxima está limitada por el tiempo que tarda el eco en regresar (a 1540 m/s). A mayor profundidad, el equipo espera más tiempo → menos líneas por segundo → menor frame rate. Para órganos superficiales, reducir la profundidad al mínimo necesario. | ||
| Rango Dinámico | Gestiona la escala de grises: amplitud de señal mínima y máxima que se representa | Bajo → imagen más contrastada (blanco/negro). Alto → más tonos de gris, imagen más suave |
El rango dinámico en ecografía abarca ~100 dB. Se comprime logarítmicamente para adaptarlo a la pantalla (~40-60 dB). Rango bajo: útil para destacar estructuras muy ecogénicas (cálculos). Rango alto: útil para parénquimas con pequeñas diferencias de ecogenicidad. | ||
📺 Modos de Imagen y Doppler
El ecógrafo ofrece diferentes modos de representación según la información clínica que se necesita obtener.
| Modo | Descripción | Uso Principal |
|---|---|---|
| Modo B (Brightness) | Escala de grises bidimensional en tiempo real. Cada eco → punto de brillo proporcional a su amplitud | Anatomía morfológica estándar. Es el modo base de toda exploración ecográfica |
B-mode genera la imagen 2D convencional. La posición del punto en pantalla = profundidad del reflector. El brillo del punto = intensidad del eco. El barrido electrónico del haz construye el plano completo a 20-60 imágenes/segundo. | ||
| Modo M (Motion) | Representación del movimiento de las estructuras frente al tiempo a lo largo de una línea de exploración | Evaluación de válvulas cardíacas (apertura, cierre, excursión), frecuencia cardíaca fetal |
El modo M 'desenrolla' en el tiempo una única línea del modo B. El eje X = tiempo; el eje Y = profundidad. Resolución temporal muy alta → detecta movimientos rápidos (valvas cardíacas a >100 ciclos/min) que el B-mode no puede congelar con nitidez. | ||
| Doppler Color | Codifica el movimiento del flujo sanguíneo en color superpuesto al modo B | Detecta presencia y dirección del flujo: rojo = se acerca al transductor; azul = se aleja |
Basado en el efecto Doppler: Δf = 2 × f₀ × v × cos θ / c. El color representa la velocidad media en cada vóxel, no la dirección absoluta del flujo. El ángulo θ entre el haz y el flujo debe ser <60° para mediciones fiables. Artefacto principal: aliasing (inversión de color a alta velocidad). | ||
| Doppler Espectral (PWPW: Pulsed Wave / CWCW: Continuous Wave) | Representa la velocidad del flujo en un gráfico velocidad-tiempo (espectrograma) | Cuantificación de velocidades pico, velocidades medias, índices de resistencia y pulsatilidad vasculares |
PW (Pulsed Wave): muestra flujo de un punto concreto (volumen muestra). Limitación: aliasing si v > Nyquist. CW (Continuous Wave): sin límite de velocidad, pero no localiza. Índice de resistencia (IRIR: Indice de Resistencia) = (Vs - Vd) / Vs. Normal renal: IR < 0,70. | ||
🔲 Terminología y Ecogenicidad
Describe cómo se ven las estructuras en relación con su entorno. Es el lenguaje descriptivo fundamental del informe ecográfico.
Anecogénico
Hipecogénico
Isocogénico
Hiperecogénico
| Término | Apariencia en Pantalla | Ejemplo de Estructura |
|---|---|---|
| Anecogénico | ■ Negro Negro total (sin ecos) | Líquidos puros: quistes simples, orina, bilis, sangre, líquido amniótico |
La ausencia de ecos indica que el sonido atraviesa el medio sin reflejarse (o casi). Característica de los líquidos puros. Asociado al artefacto de refuerzo posterior (aumento de brillo detrás de la estructura → confirma contenido líquido). | ||
| Hipecogénico | ■ Gris oscuro Gris oscuro (pocos ecos) | Músculos, algunos tumores sólidos, hematomas subagudos |
Indica tejido con pocos reflectores o con reflectores de baja impedancia relativa. Los tumores malignos tienden a ser hipecogénicos respecto al parénquima adyacente, aunque hay gran variabilidad. El músculo esquelético en reposo es típicamente hipecogénico con líneas hiperecogénicas (fascias). | ||
| Isocogénico | Igual ecogenicidad que el tejido vecino | Nódulos en parénquimas similares, algunas metástasis isodensas, hígado graso difuso |
La isocogenicidad dificulta la detección ecográfica: la lesión se 'camufla' con el parénquima circundante. En estos casos el Doppler color puede revelar la lesión por su vascularización diferente, o puede detectarse por efecto de masa (distorsión de la arquitectura). | ||
| Hiperecogénico | ■ Blanco Blanco brillante (muchos ecos de alta amplitud) | Hueso, grasa, aire, tejido fibroso, cálculos biliares/renales |
La alta reflectividad puede deberse a diferencia de impedancia acústica (hueso, aire) o a múltiples reflectores pequeños (tejido fibroso, grasa). Los cálculos son hiperecogénicos + sombra acústica posterior (artefacto diagnóstico clave). | ||