Armónicos e imagen fundamental
1. Concepto de ancho de banda
En ecografía, el ancho de banda es el rango de frecuencias que una sonda puede emitir y recibir de forma útil para formar una imagen diagnóstica.
Una sonda no trabaja con una sola frecuencia pura, sino que cada pulso ultrasónico contiene un conjunto de frecuencias alrededor de una frecuencia central.
Ejemplo: si una sonda lineal puede trabajar, por ejemplo, de 12 a 17 MHz en un ajuste concreto, significa que la frecuencia más baja útil es 12 MHz y la más alta es 17 MHz , con una frecuencia central de 14,5 MHz.
1.1 Ancho de banda total vs. ancho de banda útil
Cuando una sonda emite un pulso de ultrasonido, no genera una única frecuencia pura (como una nota de diapason), sino un conjunto de frecuencias agrupadas alrededor de una frecuencia central.
El -6 dB es un estándar en ecografía: representa el punto donde la potencia de la señal se reduce a la mitad.
Ancho de banda total (BW)
Es todo el rango de frecuencias que aparecen en la señal, desde las más bajas hasta las más altas detectadas.
- Incluye frecuencias con amplitudes muy pequeñas, incluso aquellas tan débiles que se confunden con el ruido de fondo del sistema o del paciente.
- Este rango total se puede ver en un espectro de frecuencia, pero no todo es clínicamente útil.
Ancho de banda útil
Es la parte del ancho de banda donde la señal es claramente distinguible del ruido.
- Aquí la energía de los ecos es suficiente para que el sistema los procese con una buena relación señal-ruido (SNR) y se traduzcan en imagen diagnóstica.
El -6 dB es un estándar en ecografía: representa el punto donde la potencia de la señal se reduce a la mitad.
2. Frecuencia central
La frecuencia central, la frecuencia central (fc) es el punto medio entre la frecuencia baja (fL) y la frecuencia alta (fH) del ancho de banda útil de la sonda.se calcula así:
El ancho de banda (BW) es el rango de frecuencias en el que un transductor puede emitir y recibir señales útiles con calidad diagnóstica.
- fL (frecuencia baja): límite inferior del rango útil.
- fH (frecuencia alta): límite superior del rango útil.
- fc (frecuencia central): frecuencia media, calculada como:
📌 Ejemplo real de sonda lineal 12 MHz (modo fundamental, paso máximo)
- fL = 12 MHz
- fH = 17 MHz
- fc = (17 + 12) / 2 = 14,5 MHz
2.1. Ancho de banda fraccional (FBW)
El FBW indica qué parte del ancho de banda total es realmente utilizable, y se calcula a partir de los puntos donde la señal cae –6 dB respecto al máximo.
Fórmula:
3. Frecuencia fundamental vs armónicos
- Fundamental: la sonda emite y recibe en torno a la misma frecuencia central.
- Armónicos: la sonda emite a una frecuencia más baja y recibe a múltiplos enteros de esa frecuencia (2º, 3º armónico…).
- Ejemplo: si se reciben ecos a 12 MHz (2º armónico), la emisión se hace a ~6 MHz.
Los armónicos mejoran el contraste y reducen artefactos, pero disminuyen la penetración.
3.1. Modo fundamental
- La sonda emite y recibe en torno a la misma frecuencia central. Emitimos con Frecuencia Central de 12 MhZ y recibo a 12 MhZ
- Proporciona mayor penetración y sensibilidad para estructuras profundas.
- Más susceptible a artefactos y ruido de baja frecuencia.
3.2. Modo armónico
- La sonda emite a una frecuencia más baja y recibe el segundo armónico (el doble de la frecuencia emitida).
- Mejora el contraste y reduce artefactos como reverberaciones.
- Pierde algo de penetración respecto al fundamental.
📌 Ejemplo: para recibir 12 MHz en armónicos, segundo armónico, la sonda emitirá aproximadamente a 6 MHz.
Diagrama conceptual:
[Fundamental]
Emitir: 12 MHz → Recibir: 12 MHz
[Armónicos - 2º]
Emitir: 6 MHz → Recibir: 12 MHz
4. Uso del ancho de banda en la práctica clínica
El ancho de banda nos da flexibilidad:
- Frecuencia baja → mayor penetración, menor resolución.
- Frecuencia alta → mayor resolución, menor penetración.
- Con una misma sonda, cambiamos la frecuencia central para adaptarnos a la profundidad de la estructura.
Ejemplo (sonda lineal, modo fundamental):
- Baja (3–7 MHz) → músculos profundos en paciente grande.
- Media (8–13 MHz) → ganglio profundo.
- Alta (12–17 MHz) → tendón superficial.
Frecuencias bajas → mayor penetración, menos resolución fina. Útil para músculos profundos o masas grandes.
Frecuencias intermedias → equilibrio entre penetración y detalle. Útil para articulaciones pequeñas, ganglios linfáticos, tendones medianos.
Frecuencias altas → máxima resolución, mínima penetración. Ideal para piel, partes blandas superficiales, nervios, vasos pequeños.
5. Realidad clínica del uso de armónicos
En exploraciones con sondas lineales (músculo-esquelético, cuello, vasos superficiales, tiroides, piel…), el modo armónico se utiliza de forma rutinaria en prácticamente el 100 % de los casos.
Solo se desactiva (modo fundamental) en situaciones excepcionales.
| Tipo de estructura | Ejemplo clínico | Modo recomendado | Frecuencia sugerida (fc) |
|---|---|---|---|
| Superficial | Tendón, piel | Armónicos, máxima | 12–14 MHz |
| Media profundidad | Ganglio cervical profundo, Tiroides | Armónicos, media | 10–11 MHz |
| Profunda (excepcional) | Músculo profundo en paciente obeso | Armónicos, baja | 7–9 MHz |
6. Claves para interpretar el ancho de banda
- Más ancho de banda = más versatilidad → cubre más escenarios clínicos sin cambiar de sonda.
- El nombre comercial es orientativo → conocer fL, fH, fc y FBW en cada modo permite optimizar la imagen.
- Cada frecuencia central incluye un rango → no es un punto único, sino un espectro de trabajo útil.
7. Conclusión
El ancho de banda y el FBW son claves para entender el rendimiento real de una sonda.
Dominar la elección de la frecuencia central y el uso de armónicos permite optimizar cada exploración, equilibrando penetración y resolución según la profundidad, el tipo de paciente y tipo de tejido.
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