12. La imagen. Modos de representarla.

En ecografía, la imagen que observamos es diferente a la de las diferentes técnicas que se usan habitualmente en un departamento de Radiología…es «menos anatómica» si me permitís esta expresión. La imagen producida en ecografía clínica es una imagen bidimensional y en escala de grises gracias al Scan converter, pero puede ser representada de otros modos, según el uso que le demos.

Bien, tenemos varios modos de imagen en un ecógrafo, cada una con un uso específico. Vamos a pasar a repasarlas:

1.Modo A o modulación de amplitud. Con el modo A mediremos las crestas o picos de intensidad generados por las interfases. El modo A nos ofrece información de la distancia a la que se encuentran los objetos con los que se topa el haz de ultrasonido, por tanto cada pico corresponderá a cada interfase del objeto u objetos. Se trata de una sola línea de escaneado. En el ejemplo del dibujo, cada estructura de color sería una interfase y por tanto se representaría en el eje de amplitud (vertical) y profundidad (Horizontal) como un pico.

In ultrasound, the image that is observed is different to the different techniques that are commonly used in a radiology department … it is «less anatomical» if you allow me this expression. The image produced in clinical ultrasound is a two-dimensional image and scale of thanks to Scan Converter, but can be represented in other ways, according to the use that the demonstrations. Well, we have several image modes in an ultrasound machine, each with a specific use. Let’s move on to review them: 1. Mode A or amplitude modulation. With mode A measure the crests or intensity peaks generated by the interfaces. Mode A gives us information about the distance to which objects are located with those in the ultrasound beam, therefore each peak corresponding to each interface of the object or objects. It is a single scan line. In the example of the drawing, each color structure would be an interface and therefore it would be represented on the amplitude axis (vertical) and the depth (horizontal) as a peak.

2.Modo B o modulación de brillo transformará los picos del modo A en puntos luminosos. Al principio no había escala de grises. Solo puntos blancos y negros, al llegar el Scan Converter se llegaron a tener los 256 grises de hoy.

– Más tarde llega el Modo B en tiempo real y que gracias a la tecnología implementada en los transductores conseguimos introducir la variable tiempo.

Los transductores emiten varios haces ultrasónicos simultáneamente, ya que disponen de hileras de cristales, por tanto la imagen será la suma de la información recogido por cada elemento. Alrededor de 28 imágenes por segundo.

Este modo es el más usado en medicina.

2. Mode B or brightness modulation will transform the peaks of mode A into light points. At first there was no grayscale. Only black and white points, when the Scan Converter arrived, the 256 grays of today were reached. – Later on, Mode B arrives in real time and thanks to the technology implemented in the transducers we manage to introduce the time variable. The transducers emit several ultrasonic beams simultaneously, since they have rows of crystals, so the image will be the sum of the information collected by each element. Around 28 images per second. This mode is the most used in medicine.

3.Modo M o de movimiento, se usa una representación gráfica de la señal a lo largo de la línea que representa el haz ultrasónico. Se observarán los ecos como puntos de brillo de distinta intensidad, siendo la distancia también proporcional al tiempo que tardan en ser recibidos. Esta línea de puntos es presentada en el monitor de forma continua a lo largo del tiempo.

Pueden seguir con precisión los movimientos de una estructura a lo largo del tiempo. Ecocardiografía.

3.Mode of motion, a graphic representation of the signal is used along the line representing the ultrasonic beam. Echoes will be observed as points of brightness of different intensity, the distance also being proportional to the time it takes to be received. This dotted line is displayed on the monitor continuously over time. They can accurately track the movements of a structure over time. Echocardiography

4.Doppler: Utiliza los cambios en la frecuencia del sonido producidos por la sangre en movimiento (permite el estudio del movimiento de las interfases hísticas).

El efecto Doppler se produce cuando un emisor o un reflector del sonido está en relativo movimiento con respecto al receptor.

El doppler nerece sin duda un episodio en este Blog y por tanto os invito a que esperéis el momento de que lo estudiemos.

4. Doppler: Uses the changes in the frequency of sound produced by the blood in movement (allows the study of the movement of the tissue interfaces). The Doppler effect occurs when an emitter or a sound reflector is in relative motion with respect to the receiver. Doppler certainly has an episode in this blog and therefore I invite you to wait for the moment we study it.

11. Tipos de transductores.

Es posible discriminar los diferentes tipos de sondas ecográficas de manera sencilla según la forma en la que forman la imagen. Los transductores también suelen tener un aspecto físico bastante definido…

It is possible to discriminate the different types of ultrasound probes in a simple way according to the form in which they form the image. The transducers also tend to have a fairly defined physical appearance …

En la imagen observamos 3 tipos diferentes de sondas, dos lineales y otra cónvex.

1. Cónvex: Tienen una forma ligeramente curva. Trabajan a bajas frecuencias y tienen profundidades de hasta 30 cms. La ecografía de Abdomen y Obstetricia es con mucho su uso principal.

Pertenecen a este grupo los microcónvex, con superficie reducida y frecuencias ligeramente más altas, hasta 9 MHz que consiguen penetrar hasta 15 cms. Son utilizados habitualente en pediatría.

Los endocavitarios también forman parte de este grupo, eso si con un diseño específico y adaptado al tipo de estudios que van a realizar. Mayoritariamente estudios ginecológicos. Antaño también transrectales para el estudio de la próstata, hoy es una técnica en deshuso.

2. Lineales: Línea de elementos recta. Pueden ampliar el campo visual gracias a su imagen trapezoidal. Frecuencias altas hasta 18 MHz.

Partes blandas, músculo, estudios vasculares, ecografía ocular…tienen gran versatilidad.

In the image we see 3 different types of probes, two linear and another convex. 1. Convex: They have a slightly curved shape. They work at low frequencies and have depths of up to 30 cms. Abdomen and Obstetrics ultrasound is by far its main use. The microconvex belongs to this group, with a reduced surface area and slightly higher frequencies, up to 9 MHz that can penetrate up to 15 cm. They are commonly used in pediatrics. The endocavitarios are also part of this group, that if with a specific design and adapted to the type of studies they will perform. Majority gynecological studies. Formerly also transrectal for the study of the prostate, today is a technique in disuse. 2. Linear: Line of elements straight. They can expand the visual field thanks to their trapezoidal image. High frequencies up to 18 MHz. Soft parts, muscle, vascular studies, ocular ultrasound … have great versatility.

3. Sectoriales:

Utilizan tecnología phased array. Tienen forma cuadrada y campo visual estrecho proximalmente y muy ancho distalmente. Cardiología es su uso común.

3. Sectorial: They use phased array technology. They have a square shape and narrow visual field proximally and very wide distally. Cardiology is its common use.

Sonda cónvex Sonda lineal Sonda sectorial

Sonda Cónvex. — Típica imagen conseguida con sonda cónvex de baja frecuencia, donde podemos observar la concavidad superior de la imagen que coincide con la piel del paciente.

Sonda Lineal. — Imagen de una sonda lineal de alta frecuencia, en la parte superior de la imagen y coincidiendo con la piel, vamos a tener una imagen recta.

Sondas o transductores especiales:

3D-4D, que llevan un motor aunque funcionan como transductores normales también.

Podemos variar el ángulo de exploración u hacer un barrido (3D) o hacer barridos continuados generando varios volúmenes por segundo dando lugar a la imagen 4D muy usada en el estudio de la ecografía prenatal.

Otros:

Biplanos. Dos filas de elementos, lineales y microcónvex, situadas perpendicularemente.

Lápiz Ciego. No genera imagen, solo captura señal doppler. Muy usados por los cirujanos vasculares para localización de vasos.

Existen otrás sondas, pero no son de uso cotidiano en las consultas de ecografía general y son estos:

Transesofágicos, Intracardiacos, Intraoperatorios.

Siempre escogemos la sonda adecuándonos a las características del paciente y del estudio a realizar. Para un abdomen adulto usaremos una sonda cónvex, pero para un paciente neonato que queramos estudiar el abdomen usaremos una lineal, para el adulto necesitamos unos 20 cms de profundidad para estudiar la cavidad abdominal, y para el bebé apenas 7 cms.

Aquí tenemos una nutrida representación de sondas usadas en las diferentes especialidades médicas cortesía de Canon.

Probes or special transducers: 3D-4D, which carry a motor although they function as normal transducers too. We can vary the angle of exploration or make a sweep (3D) or make continuous sweeps generating several volumes per second giving rise to the 4D image widely used in the study of prenatal ultrasound. Others: Biplanes. Two rows of elements, linear and microconvex, located perpendicularly. Blind pencil. Does not generate image, only capture Doppler signal. Very used by vascular surgeons to locate vessels. There are other probes, but they are not for everyday use in general ultrasound consultations and these are: Transesophageal, Intracardiac, Intraoperative. We always choose the probe adapting to the characteristics of the patient and the study to be performed. For an adult abdomen we will use a convex probe, but for a newborn patient we want to study the abdomen we will use a linear one, for the adult we need about 20 cm of depth to study the abdominal cavity, and for the baby, only 7 cm. Here we have a large representation of probes used in different medical specialties courtesy of Canon.

Diferentes tipos de sondas cortesía de Toshiba (ahora Canon).

10. El Transductor, su componentes.

Toca hablar de cosas «materiales», el transductor o sonda ecográfica lo es, porque es el artilugio con el que vamos a efectuar los estudios y que va a estar en contacto con el paciente, sobre su piel o más íntimamente como puede ser en los transductores endocorporales. Cuando cogemos una sonda, apenas reconocemos la carcasa y el cable que lo une al conector del ecógrafo, partimos pues entonces desde el conector…

La literatura sobre las entrañas de una sonda no es prolija, y debo hacer referencia al libro donde mejor he encontrado este apartado descrito. La obra es «Manual de técnica ecográfica de las física a la práctica» cuyos autores son Francisco Javier Ordóñez Gil y María Rosa Gómez Carbonell y está editado por Elsevier.

Bien, pasemos a describir los componentes internos de la sonda:

Conector: Es el encargado de transmitir la señal eléctrica a los cristales, pero sin entrar en más detalles, la tecnología ha creado ya, sondas que funcionan vía Wifi no necesitando el cable que una el conector con la sonda…
Cable: Referido con anterioridad, es el encargado de conducir la energía entre sonda y conector. Debe de llevar 2 cables por cada cristal que contenga la sonda ecográfica.
El Material de amortiguación controla la vibración del material piezoeléctrico y mejora resolución axial.
Circuito Flexible: Es el encargado de conectar el equipo y los cristales piezoléctricos.
El Cristal Piezoeléctrico: Es conocido como cristal, pero en realidad es una cerámica con propiedades piezoeléctricas. Son los encargados de que convierte señal eléctrica en sonora y viceversa. El cuarzo es un cristal piezoeléctrico natural.
Tierra: Se emplea en las instalaciones eléctricas para llevar a tierra cualquier derivación indeseada de la corriente eléctrica a aquello que pueda estar en contacto con los usuarios (carcasas, aislamientos, etc.) y que por un fallo del aislamiento de los conductores activos, pueda favorecer el paso de electricidad al usuario o al paciente.
Capa de acoplamiento: La encargada de optimizar la transmisión de la mayor cantidad de ondas a través del tejido.
Capa de apantallamiento: Evita las señales de radiofrecuencia que puedan intervenir nocivamente en el circuito, señales de radio y vibraciones no deseadas.
Lente: Zona del transductor que entra en contacto con el paciente y está realizada de un material especial.

It is important to talk about «material» things, the transducer or sonographic probe is, because it is the contraption with which we are going to carry out the studies and that will be in contact with the patient, on his skin or more intimately as it can be in the endocorporal transducers. When we take a probe, we hardly recognize the casing and the cable that connects it to the ecograph connector, then we start from the connector … The literature on the entrails of a probe is not neat, and I should refer to the book where I have found this section described. The work is «Manual of ultrasound technique of physics to practice» whose authors are Francisco Javier Ordóñez Gil and María Rosa Gómez Carbonell and is edited by Elsevier. Well, let’s go on to describe the internal components of the probe:

Connector: It is responsible for transmitting the electrical signal to the crystals, but without going into more details, the technology has already created, probes that work via Wifi, not needing the cable that connects the connector with the probe …

Cable: Referred previously, it is responsible for conducting the power between the probe and the connector. You must carry 2 wires for each crystal that contains the ultrasound probe. The damping material controls the vibration of the piezoelectric material and improves axial resolution.

Flexible Circuit: It is responsible for connecting the equipment and the piezoelectric crystals.

The Piezoelectric Crystal: It is known as crystal, but in reality it is a ceramic with piezoelectric properties. They are responsible for converting electrical signal into sound and vice versa. Quartz is a natural piezoelectric crystal.

Earth: It is used in electrical installations to ground any unwanted derivation of electric current to what may be in contact with users (housings, insulation, etc.) and that due to a failure of the insulation of active conductors, favor the passage of electricity to the user or the patient.

Coupling layer: Responsible for optimizing the transmission of the largest number of waves through the tissue.

Screening layer: Avoid radio frequency signals that may interfere harmfully in the circuit, radio signals and unwanted vibrations. Lens: Transducer area that comes into contact with the patient and is made of a special material.

9. El haz ultrasónico.

Ya sabemos como se produce un haz ultrasónico, es momento de saber cuales son su características.

El haz se propaga, como comentamos al principio al frente y perpendicular a la cara anterior del transductor.

El haz tiene dos partes claramente diferenciadas:

Zona Fresnel o proximal. Cuando el haz sale del transductor (T, en el dibujo), podemos decir que energéticamente es heterogéneo, es decir, tiene interferencias debido a que no todas las ondas producidas en el transductor tienen exactamente la misma frecuencia o pueden tenerla, pero con distinta fase y pueden anularse en este caso. Si tienen la misma frecuencia, estas interacción entre las diferentes ondas puede ser constructiva y destructivas si estuvieran desfasadas y se anulasen, como ya hemos contado.

Zona Fraunhofer o distal. Debido al comportamiento normal del haz, en esta zona, el haz es divergente y coincide con el final de la zona fresnel. Esta es una región inútil del haz porque ya no podemos estudiar estructuras pequeñas.

Pero donde encontramos una zona donde sabemos que el haz es de mayor utilidad para la técnica es justo donde termina la Fresnel y empieza Fraunhofer y que se conoce como zona focal. Esta zona es «enfocable», es decir, como veremos más adelante, tenemos ajustes electrónicos dependientes del operador, para modificar o corregir la zona divergente del haz y poder aprovechar mejor el haz y hacer que mejore la calidad de la imagen, cuestión que veremos cuando hablemos de parámetros electrónicos.

We already know how an ultrasonic beam is produced, it’s time to know what its characteristics are. The beam propagates, as we discussed at the beginning in front and perpendicular to the front face of the transducer. The beam has two clearly differentiated parts: Fresnel or proximal zone. When the beam leaves the transducer (T, in the drawing), we can say that it is energetically heterogeneous, that is, it has interferences because not all the waves produced in the transducer have exactly the same frequency or can have it, but with a different phase and they can be canceled in this case. If they have the same frequency, these interactions between the different waves can be constructive and destructive if they were out of phase and canceled, as we have already said. Fraunhofer or distal zone. Due to the normal behavior of the beam, in this zone, the beam is divergent and coincides with the end of the fresnel zone. This is a useless region of the beam because we can no longer study small structures. But where we find an area where we know that the beam is most useful for the technique is just where the Fresnel ends and Fraunhofer begins and is known as a focal area. This area is «focusable», that is, as we will see later, we have electronic adjustments dependent on the operator, to modify or correct the divergent beam area and to take better advantage of the beam and improve the quality of the image, a matter that we will see when we talk about electronic parameters.

8. La Piezoelectricidad.

Hemos visto los diferentes aspectos de la energía de los ultrasonidos, cuando hablamos en el episodio 1 sobre el efecto piezoeléctrico comentábamos que era en el transductor donde se producía todo ese efecto.

La piezoelectricidad es la capacidad de algunos materiales que modifican su forma cuando se les aplica un campo eléctrico, siempre dentro de unos márgenes de tolerancia donde el cristal no sufra. Al aplicar esa energía eléctrica al material, este va a expandirse y encogerse apelando a su capacidad elástica, generando a su vez una onda ultrasónica y al revés, cuando los ecos de retorno llegan al transductor estimulan al material piezoeléctrico del mismo modo y eso generará una corriente eléctrica, esto se conoce como efecto piezoeléctrico inverso.

La vibración del material piezoeléctrico van a producir una onda o pulsos sónicos, la frecuencia de dicha vibración depende del material y viene dada por la velocidad de propagación de dicho material y su grosor. Esa frecuencia no es un valor único, hoy en día los equipos de ultrasonidos utilizan la onda de pulso que añaden frecuencias más altas y más bajas que la frecuencia base de dicho transductor, ese rango de frecuencias se conoce como ancho de banda.

Es decir, para un transductor de baja frecuencia cuyo frecuencia preferente se de 4 mHz, podemos tener un ancho de banda de entre 3 y 5 mHz y podrán usarse ese rango de frecuencias en función de las particularidades de cada estudio.

Los pulsos vienen dados por la cantidad de voltajes aplicados a la sonda ecográfica. La frecuencia con la que se aplican los pulsos emitidos es conocida como FPR o frecuencia de repetición de pulsos y determina el tiempo que tiene que existir entre esos pulsos para que se pueda saber a qué distancia o profundidad podemos trabajar de forma idónea.

En resumen: El transductor o la sonda ecográfica es el encargado de dos cosas, la primera es, convertir la energía eléctrica que le llega en ultrasonidos que puedan atravesar el tejido a estudiar y segunda, es el receptor de aquellos ecos de retorno producidos en las diferentes interfases de los tejidos.

We have seen the different aspects of the energy of ultrasound, when we spoke in episode 1 about the piezoelectric effect we commented that it was in the transducer where all this effect was produced. Piezoelectricity is the capacity of some materials that modify their shape when they are applied an electric field, always within a tolerance range where the glass does not suffer. By applying that electrical energy to the material, it will expand and shrink by appealing to its elastic capacity, generating in turn an ultrasonic wave and vice versa, when the return echoes reach the transducer stimulate the piezoelectric material in the same way and that will generate a electric current, this is known as inverse piezoelectric effect. The vibration of the piezoelectric material will produce a wave or sonic pulses, the frequency of said vibration depends on the material and is given by the speed of propagation of said material and its thickness. That frequency is not a unique value, nowadays the ultrasonic equipment uses the pulse wave that adds higher and lower frequencies than the base frequency of said transducer, that frequency range is known as bandwidth. That is, for a low frequency transducer whose preferred frequency is 4 mHz, we can have a bandwidth of between 3 and 5 mHz and that range of frequencies can be used depending on the particularities of each study. The pulses are given by the amount of voltages applied to the ultrasound probe. The frequency with which the pulses are applied is known as FPR or pulse repetition frequency and determines the time that must exist between these pulses so that we can know at what distance or depth we can work properly. In summary: The transducer or sonographic probe is responsible for two things, the first is to convert the electrical energy that arrives in ultrasound that can cross the tissue to be studied and second, it is the receiver of those return echoes produced in the different tissue interfaces.

7. Las Interfases y sus efectos.

Hemos vistos que las interfases son las uniones de tejidos de diferente impedancia, además sabemos que según sea la interfase, el efecto sobre el haz ultrasónico va a variar. Hasta aquí bien, pero debemos conocer los efectos que se dan en estas interfases y comprenderemos también un poco mejor como funcionan.

En una interfase se pueden dar varios efectos, los detallamos:

La Reflexión: Cuando un haz incidente llega a una interfase puede verse reflejado, básicamente de dos formas, según sea la interfase.

Si la interfase es lisa y amplia y las impedancias de los tejidos que las forman son muy diferentes tendremos que gran parte de ese haz se verá reflejado hacia el transductor que es desde donde partió el haz incidente. En estas interfases es importante el ángulo de insonación ya que este tipo de interfases solo devolverán ecos de retorno cuando el haz sea perpendicular a la interfase. Estas interfases se conocen como especulares.

We have seen that interfaces are tissue junctions of different impedance, we also know that depending on the interface, the effect on the ultrasonic beam will vary. So far, well, but we must know the effects that occur in these interfaces and we will also understand a little better how they work. In an interface several effects can be given, we detail them: Reflection: When an incident beam reaches an interface it can be reflected, basically in two ways, depending on the interface. If the interface is smooth and wide and the impedances of the tissues that form them are very different, we will have a large part of that beam reflected towards the transducer from which the incident beam originated. In these interfaces, the insonation angle is important since this type of interfaces will only return echoes when the beam is perpendicular to the interface. These interfaces are known as speculators.

Es calculable, aunque en este caso me parece poco relevante su conocimiento, la energía reflejada en una interfase especular, mediante el coeficiente de reflexión.

Si la interfase no es tan acusada o las impedancias de los tejidos que la forman es similar puede darse una reflexión difusa donde el haz incidente va a transmitir esa energía en muchas direcciones, con lo cual solo una pequeña parte de la energía del haz incidente va a convertirse en un eco de retorno aprovechable.

It is calculable, although in this case its knowledge seems to me little relevant, the energy reflected in a specular interface, by means of the reflection coefficient. If the interface is not as sharp or the impedances of the tissues that form it is similar, a diffuse reflection can occur where the incident beam will transmit that energy in many directions, with which only a small part of the energy of the incident beam goes to become a profitable return echo.

La Refracción: Cuando el haz incidente encuentra una interfase donde la velocidad de propagación es diferente puede observarse un cambio de dirección en la onda ultrasónica.

La refracción es un efecto muy importante ya que puede ser un problema a la hora de hacer registros erróneos en la imagen, ya que el equipo puede detectar un eco de retorno que venga de un lugar distinto al que se representa en la pantalla.

Refraction: When the incident beam finds an interface where the velocity of propagation is different, a change of direction in the ultrasonic wave can be observed. Refraction is a very important effect since it can be a problem when making erroneous recordings in the image, since the equipment can detect a return echo that comes from a different place than the one represented on the screen.

Así podemos entender como se comporta un haz cuando llega a una interfase.

A efecto de formación de imagen válida es la reflexión en contra de la refracción la que se lleva el protagonismo en este aspecto.

Atenuación: Este es otro efecto típico que se produce cuando la energía del haz se desplaza en un medio homogéneo, ya que al desplazarse este haz, está realizando un trabajo y por lo tanto esa energía se va a convertir en calor, además es fácil de comprender que a medida que atraviesa un tejido el haz ultrasónico se pierde energía ya que la onda ultrasónica va disminuyendo su amplitud a medida que se separa de su punto de partida. Además los ecos de retorno serán mucho más débiles en profundidad que más cerca del transdutor, lógicamente.

Los medios líquidos atenuan muy poco o nada la energía del haz ultrasónico, pero el gas y el hueso hacen que la penetración del haz sea muy difícil y por tanto su poder atenuador es elevadísimo.

La Absorción: Hemos contado en la atenuación que una parte de la energía se transforma en calor, es decir, que el tejido por donde pasa el haz ultrasónico absorbe en calor, parte de esa energía.

Con transductores de frecuencias altas observaremos una atenuación mayor que en estudios realizados con transductores de frecuencia bajas, pero esto ya es adelantarme demasiado…

The effect of valid image formation is the reflection against refraction, which takes center stage in this aspect.

Attenuation: This is another typical effect that occurs when the energy of the beam moves in a homogeneous medium, since when moving this beam, is doing a job and therefore that energy will be converted into heat, it is also easy to To understand that as the tissue passes through a tissue the ultrasonic energy is lost since the ultrasonic wave decreases its amplitude as it separates from its starting point. In addition, the return echoes will be much weaker in depth than closer to the transducer, logically. The liquid media attenuates the energy of the ultrasonic beam very little or nothing, but the gas and the bone make the penetration of the beam very difficult and therefore its attenuating power is very high.

Absorption: We have counted in the attenuation that a part of the energy is transformed into heat, that is to say, that the tissue through which the ultrasonic beam passes absorbs in heat, part of that energy. With transducers of high frequencies we will observe a greater attenuation than in studies carried out with low frequency transducers, but this is already overtaking me too much …

6. Interacción del haz ultrasónico y la materia.

Hasta ahora hemos visto qué naturaleza energética es el ultrasonido, cómo es el vehículo que usa para desplazarse, es el momento de que abordemos como se comporta esa energía en el tejido…

Cuando un haz ultrasónico penetra en el tejido se va a encontrar diferentes tipos de medios, que son los que componen, por ejemplo, un cuerpo animal o humano. Esos diferentes medios van a oponer una resistencia distinta según sean grasa, agua o tejido muscular u óseo, fácil ¿no?…Pues sí, así de fácil…Ahora solo tenemos que entender y definir lo que es esa resistencia, que es la definición que te presento a continuación.

Impedancia acústica (Z): Es la resistencia del medio a la propagación de la onda sonora.

Los sólidos tienen una alta impedancia, y los líquidos, partes blandas y gases tienen una baja impedancia, es decir, transmiten mejor el sonido (menor resistencia), pero esta última afirmación no es del todo cierta…

El hueso tiene una impedancia alta, va a taponar el paso del haz ultrasónico casi en su totalidad, tiene una impedancia muy alta, los líquidos y partes blandas son ideales para el uso de esta técnica, tienen baja impedancia…como el gas, que tiene una impedancia bajísima, entonces podemos deducir que a más baja impedancia, mejor el paso del haz, sí, pero en todos los casos anteriores descritos, menos en el gas (aire), que con una impedancia bajísima en un muy mal transmisor del sonido, ¿porqué?, fácil, hemos dicho en capítulos anteriores que el ultrasonido necesita un medio acuoso y flexible y el gas no cumple para nada esta premisa que es primordial para hacer ecografía, por tanto el gas, con su impedancia baja, muy baja, es un transmisor nefasto, por eso a los pacientes que vienen a hacerse una eco de abdomen se les pide que vengan con 6 horas de ayuno mínimo, excepto bebés, para intentar que los gases de la digestión no entorpezcan la exploración…

El valor de la impedancia de un medio se conoce como Z.

Se cumple por tanto que:

Z = Velocidad de Ultrasonido x Densidad del medio.

De modo que si aumenta la densidad, aumenta la impedancia y si lo hace la velocidad, igual.

Cuando el haz de ultrasonido viaja por el tejido va a encontrar diferentes medios, en la unión de estos diferentes medios es donde se producen parte del reflejo del haz y a estas uniones de medios distintos se les conoce como interfases, y la definimos así:

Interfase: Es el plano de contacto entre medios con diferentes impedancias acústicas.

Por ejemplo, el haz ultrasónico que viaja por el tejido graso y se encuentra una estructura vascular.

Cuando esas interfases son muy importantes, es decir, su Z es muy diferente, la energía del haz se verá reflejada, es decir, irá de vuelta al transductor en mucha mayor proporción que en interfases con una Z más similar, donde ese haz, se reflejará, pero en mucha menor medida, dejando pasar gran parte de dicho haz ultrasónico.

Ejemplo de interfase «dura»: Tejido graso y el hueso.Muchos ecos de retorno. Haz ultrasónico incidente muy mermado.

Ejemplo de interfase «blanda»: Tejido graso y tejido muscular.Menos ecos de retorno. Haz ultrasónico incidente fuerte.

Estos dos ejemplos tienen una importantísima repercusión en la imagen ecográfica, pero para saber esto debes esperar…

So far we have seen what energy is ultrasound, how is the vehicle used to move, is the time to address how that energy behaves in the tissue … When an ultrasonic beam penetrates the tissue you will find different types of media, which are those that make up, for example, an animal or human body. These different means are going to oppose a different resistance depending on whether they are fat, water or muscle or bone tissue, easy? … Well, yes, that’s easy … Now we just have to understand and define what that resistance is, is the definition that I present below.

Acoustic impedance (Z): It is the resistance of the medium to the propagation of the sound wave. Solids have a high impedance, and liquids, soft parts and gases have a low impedance, that is, they transmit sound better (less resistance), but this last statement is not entirely true … The bone has a high impedance, it will plug the passage of the ultrasonic beam almost in its entirety, it has a very high impedance, the fluids and soft parts are ideal for the use of this technique, they have low impedance … like gas, which has a very low impedance, then we can deduce that the lower the impedance, the better the passage of the beam, yes, but in all the previous cases described, less in the gas (air), than with a very low impedance in a very bad transmitter of the sound, why ?, easy, we have said in previous chapters that ultrasound needs a watery and flexible medium and the gas does not fulfill this premise that is essential for ultrasound, therefore the gas, with its low impedance, very low , is a nefarious transmitter, so patients who come to have an echo of the abdomen are asked to come with a minimum of 6 hours, except babies, to try that the gases of digestion do not hinder the exploration … The value of the impedance of a medium is known as Z. It is therefore fulfilled that: Z = Ultrasound Speed x Density of the medium. So if the density increases, the impedance increases and if the speed does, the same. When the ultrasound beam travels through the tissue it will find different means, at the junction of these different media is where part of the beam reflection occurs and these junctions of different media are known as interfaces, and we define it as follows:

Interface: It is the plane of contact between media with different acoustic impedances. For example, the ultrasonic beam that travels through the fatty tissue and finds a vascular structure. When these interfaces are very important, that is, their Z is very different, the energy of the beam will be reflected, that is, it will go back to the transducer in a much greater proportion than in interfaces with a more similar Z, where that beam will be It will reflect, but to a much lesser extent, by passing a large part of said ultrasonic beam. Example of «hard» interface: fatty tissue and bone. Many return echoes. Incident ultrasonic beam very diminished. Example of interface «soft»: Fat tissue and muscle tissue. Less return echoes. Strong incident ultrasonic beam. These two examples have a very important impact on the ultrasound image, but to know this you must wait …

5. Magnitudes de la Onda. Otras Magnitudes.

Estudiado y comprendida la Frecuencia, vamos a desgranar otra serie de magnitudes que debemos conocer.

Son la Longitud, la Amplitud y la Velocidad de propagación de la Onda de ultrasonidos.

Volvemos al punto 4, donde hablábamos de la frecuencia, tan importante ella, y tenemos que diferenciar muy bien entre frecuencias altas y frecuencias bajas.

Studied and understood the Frequency, we are going to shed another series of magnitudes that we must know. They are the Length, the Amplitude and the Speed of propagation of the wave of ultrasounds. We return to point 4, where we talked about the frequency, so important, and we have to differentiate very well between high frequencies and low frequencies.

Como se ve en la gráfica, las frecuencias bajas separan más los valles y los picos que en las frecuencias altas que se aproximan mucho más. La separación entre los picos de la onda, por ejemplo, es la longitud de onda. Tendremos entonces que:

Longitud de onda: Es la distancia entre los puntos correspondientes de una curva de presión – tiempo, y se representa con la letra griega Lambda que es una «V» invertida. (distancia entre picos ).

Amplitud de onda: Es la máxima distancia que se desplaza una molécula desde su estado normal.

Velocidad de propagación: Es el espacio que recorre la onda por unidad de tiempo.

En la gráfica que observamos a continuación vemos su representación.

As seen in the graph, low frequencies separate valleys and peaks more than high frequencies that are much closer. The separation between the peaks of the wave, for example, is the wavelength. We will then have to: Wavelength: Is the distance between the corresponding points of a pressure-time curve, and is represented by the Greek letter Lambda which is an inverted «V». (distance between peaks). Wave amplitude: The maximum distance a molecule moves from its normal state. Propagation speed: It is the space that the wave travels per unit of time. In the graph that we see below we see its representation.

La velocidad de propagación de la onda de ultrasonido en un medio determinado es constante. La velocidad se modifica cuando la onda pasa de un medio a otro.

Esta velocidad con la que se desplaza la onda, también conocida como ondas de presión a través de los tejidos que estemos explorando se va a ver potentemente influenciada por las propias características físicas de los tejidos en cuestión, me explico, la velocidad de propagación se puede ver alterada por la resistencia que oponga el medio atravesado, que a la vez, se relaciona irremediablemente con la densidad del propio medio, su temperatura, la presión y su rigidez o elasticidad.

Podemos decir por tanto, con los datos que hemos manejado en el apartado 4 y 5 que:

Velocidad (V) = Longitud de onda X Frecuencia

Además…y muy importante, Longitud de onda y Frecuencia son inversamente proporcionales, si disminuye la longitud de onda, aumenta la frecuencia, como hemos visto en la primera gráfica de este capítulo.

En el ser humano la velocidad de propagación es de 1540 m/s. Pero este dato es una constante asumida, ya que por ejemplo, tenemos que en la grasa la velocidad es de 1450 m/s, en la sangre, 1570 m/s y como dispares, pero muy importantes, el aire corporal, donde la onda viaja a tan solo 330 m/s o el hueso que lo hace a 4080 m/s.

Para finalizar y a modo de resumen tenemos que las magnitudes de la onda son:

Frecuencia, Periodo, Amplitud de Onda, Longitud de Onda y Velocidad de propagación.

The propagation speed of the ultrasound wave in a given medium is constant. The speed is modified when the wave passes from one medium to another. This speed with which the wave travels, also known as pressure waves through the tissues that we are exploring will be strongly influenced by the physical characteristics of the tissues in question, I mean, the speed of propagation can be to see altered by the resistance that opposes the crossed medium, that at the same time, is irremediably related to the density of the medium itself, its temperature, pressure and its rigidity or elasticity. We can therefore say, with the data we have handled in section 4 and 5 that: Speed (V) = Wavelength X Frequency Also … and very important, Wavelength and Frequency are inversely proportional, if the wavelength decreases, the frequency increases, as we have seen in the first graph of this chapter. In humans, the propagation speed is 1540 m / s. But this data is a constant assumed, because for example, we have that in fat the speed is 1450 m / s, in the blood, 1570 m / s and as disparate, but very important, the body air, where the wave travels at only 330 m / s or the bone that does it at 4080 m / s. To finalize and as a summary we have that the magnitudes of the wave are: Frequency, Period, Wave Amplitude, Wavelength and Velocity of propagation.

4. Magnitudes de la Onda Ultrasónica. La Frecuencia.

Dentro de las magnitudes de la onda ultrasónica, a mi modo de ver, la Frecuencia es, con mucho, la más importante de todas ellas.

La frecuencia de las cosas que pasan en la vida es la cantidad de veces que se sucede una cosa durante un tiempo determinado…por ejemplo, normalmente, es más frecuente que cojamos el coche a que cojamos un avión para desplazarnos.Es decir, coger el coche, es un gesto que se repite más.

En la onda de ultrasonidos, que aumente la frecuencia de la onda, quiere decir que los picos y los valles de la onda ultrasónica se repitan más en un mismo periodo de tiempo.La frecuencia de la onda disminuye cuando esos picos y valles se repiten menos en el mismo periodo de tiempo.

Por tanto, definir la frecuencia es muy importante y es el número de ciclos completos que se producen por unidad de tiempo.

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Within the magnitudes of the ultrasonic wave, in my view, Frequency is by far the most important of all of them. The frequency of things that happen in life is the number of times that something happens during a certain time … for example, normally, it is more frequent that we take the car to take a plane to move. That is, Take the car, it is a gesture that is repeated more. In the wave of ultrasound, which increases the frequency of the wave, it means that the peaks and valleys of the ultrasonic wave are repeated more in the same period of time. The frequency of the wave decreases when those peaks and valleys are repeated less in the same period of time. Therefore, defining the frequency is very important and is the number of complete cycles that occur per unit of time

Podemos ver gráficamente lo que es un ciclo y que podemos definir como el momento en el que la onda vuelve a estar en el mismo punto de la gráfica desde que partió por primera vez.

La frecuencia es inversamente proporcional al periodo, es decir, se cumple que f = 1/T donde T es el periodo, teniendo entonces que, Periodo es el Tiempo en el que la onda «recorre» un ciclo completo.

Según el Sistema Internacional (SI), la frecuencia se mide en hercios (Hz), en honor a Heinrich Rudolf Hertz.

Se cumple, igualmente, que 1Hz = 1 ciclo por segundo.

Cuando las frecuencias son muy elevadas, y en ecografía clínica lo son, vamos a expresar la frecuencia en Megahercios donde 1MHz = 1.000.000 Hz.

Es vital que conozcamos y sobre todo, entendamos, lo que es la frecuencia, porque entendiendo esto, tendremos un gran paso ganado en el conocimiento de este pequeño mundo de la imagen clínica que es la ecografía. Según las frecuencia utilizadas en los Ecógrafos que usamos para realizar los estudios, utilizaremos diferentes transductores o sondas ecográficas para llevarlos a cabo, pero esto lo estudiaremos un poco más adelante.

We can see graphically what a cycle is and what we can define as the moment in which the wave returns to be in the same point of the graph since it started for the first time. The frequency is inversely proportional to the period, that is, it is fulfilled that f = 1 / T where T is the period, having then that, Period is the Time in which the wave «travels» a complete cycle. According to the International System (SI), the frequency is measured in hertz (Hz), in honor of Heinrich Rudolf Hertz. It is also true that 1Hz = 1 cycle per second. When the frequencies are very high, and in clinical ultrasound they are, we will express the frequency in Megahertz where 1MHz = 1,000,000 Hz. It is vital that we know and above all, understand, what is the frequency, because understanding this, we will have a great step gained in the knowledge of this small world of the clinical image that is the ultrasound. According to the frequencies used in the ultrasounds machines that we use to carry out the studies, we will use different transducers or sonographic probes to carry them out, but this we will study a little later.

3. La Onda Ultrasónica. Características.

El ultrasonido en una energía que no es capaz de arrancar electrones de la órbita, por lo tanto no es ionizante.

La onda ultrasónica tiene una serie de características que debemos conocer:

Propagación longitudinal. Lo que significa que las moléculas se mueven paralelamente a la dirección de la onda en un movimiento de oscilación.
Tienen frecuencias superiores a los sonidos audibles con un máximo de 20 mHz, aunque siempre repetiremos que los avances tecnológicos pueden hacer variar ese dato, siempre a mejor.
Se representa gráficamente con una curva de aspecto sinusoide. Es decir, una línea recta y picos y valles que pueden variar según la magnitud de la onda y que estudiaremos en el siguiente post.
Los ultrasonidos necesitan un medio elástico y deformable para su propagación. Un medio acuoso es ideal, por tanto un medio aéreo será bastante peor.
Cuando el tejido es atravesado por la onda de ultrasonidos unas moléculas se agrupan y otras se dispersan, produciendo áreas de compresión y áreas de rarefacción.
- Las zonas donde se acumulan una gran concentración de moléculas y por tanto la presión será muy elevada, se conoce como las zonas de compresión y equivale a los picos de la onda sinusoide.
- Por el contrario, donde las moléculas cuentan con una concentración menor y donde la presión se reduce, se conoce como zonas de rarefacción y equivalen a los valles de la onda sinusoidal.
- La alternancia de zonas de compresión y rarefacción a lo largo del paso de la onda atravesando el tejido oscilan en la dirección de la propagación de la onda y de un lado a otro.

The ultrasonic wave has a series of characteristics that we must know: Longitudinal propagation. Which means that the molecules move parallel to the direction of the wave in an oscillating motion. They have higher frequencies than audible sounds with a maximum of 20 mHz, although we will always repeat that technological advances can change that data, always for the better. It is represented graphically with a curve of sinusoidal aspect. That is to say, a straight line and peaks and valleys that can vary according to the magnitude of the wave and that we will study in the next post. Ultrasounds need an elastic and deformable medium for their propagation. A watery medium is ideal, so an aerial environment will be much worse. When the tissue is crossed by the ultrasound wave some molecules are grouped and others are dispersed, producing areas of compression and areas of rarefaction. The areas where a large concentration of molecules accumulate and therefore the pressure will be very high, is known as the compression zones and is equivalent to the peaks of the sine wave. On the contrary, where the molecules have a lower concentration and where the pressure is reduced, they are known as rarefaction zones and are equivalent to the valleys of the sine wave. The alternation of compression and rarefaction zones along the passage of the wave through the tissue oscillate in the direction of wave propagation and from one side to the other