Principios físicos de los ultrasonidos en enfermería
El contenido de este artículo pretende dar a conocer la importancia de la ecografía como técnica de diagnóstico por imagen que presenta una capacidad diagnóstica y en ocasiones terapéutica, centrándonos en los principales principios físicos de los ultrasonidos que deben conocer los Profesionales Enfermeros.
AUTORES:
1º Autor: Enrique Tobajas Asensio. FEA Radiodiagnóstico del Hospital Nuestra Señora de Gracia de Zaragoza. Profesor Asociado de la Facultad de Ciencias de la Salud de Zaragoza.
2º Autor: Eva Ramos García. Diplomada Universitaria de Enfermería. Hospital Universitario Miguel Servet de Zaragoza.
3º Autor: José Antonio Tobajas Asensio. Profesor Titular del Departamento de Enfermería y Fisiatría de la Facultad de Ciencias de la Salud de Zaragoza.
PALABRAS CLAVE: Ecografía, Física ultrasonidos, Cuidados Enfermería.
SUMMARY:
The content of this article aims to raise awareness of the importance of ultrasound as a diagnostic imaging technique that presents a diagnostic and sometimes therapeutic capacity, focusing on the main physical principles of ultrasound that should be known by Nursing Professionals.
KEY WORDS: Ultrasound, Ultrasound Physics, Nursing Care.
INTRODUCCIÓN:
El sonido es una energía mecánica que se transmite mediante ondas de presión en un medio natural. Viaja en forma de ondas que producen cambios alternativos de compresión y rarefacción en el medio (1).
Esta técnica forma parte de los contenidos teórico-prácticas de las asignaturas del Grado de Enfermería.
En ecografía se utilizan pulsos cortos de sonido. Se entiende por frecuencia el número de oscilaciones o pulsos producidos cada segundo. La unidad de frecuencia es el ciclo/ segundo o herzio(Hz), así un Mhz (Megahertzio equivale a 1.000.000 de ciclos/segundo(2).
Los ultrasonidos poseen frecuencias superiores a 20 KHz. Las frecuencias más utilizadas en ecografía oscilan entre 1 y 20 Mhz (Figura 1).
La energía de una onda ultrasónica se define en dos términos, uno, la amplitud que es la variación máxima que ocurre en una variable acústica y el segundo, la intensidad que se define como la energía de una onda dividida por el área en la que se propaga y se mide en watios/metro cuadrado.
La ecografía permite obtener imágenes anatómicas por la reflexión de los ultrasonidos en las diferentes estructuras y cuyos ecos reflejados son captados en la superficie del organismo(2,3).
La longitud de onda es la distancia entre dos picos adyacentes de la onda, determinando el grado de penetración, de tal manera que, cuando más alta sea la frecuencia menor será la longitud de onda.
FORMACIÓN DE LOS ULTRASONIDOS
La producción de ultrasonidos se basa en el efecto piezoeléctrico o propiedad de determinados cristales para emitir electricidad al ser deformados (1,4).
Un transductor es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en mecánica. Los más usados en ecografía contienen material piezoeléctrico y que están compuestos actualmente por cristales de diversas cerámicas sintéticas.
Los ultrasonidos se producen en el transductor tras el estímulo por la corriente eléctrica. La onda sónica reflejada es recibida por el transductor y convertida en señales eléctricas.
La frecuencia de la onda de ultrasonido está determinada por el grosor del material piezoeléctrico y la velocidad del sonido en atravesarlo.
PROPAGACIÓN DE LOS ULTRASONIDOS
El conocimiento de impedancia, interfase, reflexión y refracción logrará no sólo que sepamos cómo funcionan los equipos de ultrasonidos, sino que servirán para tratar de obtener el mayor rendimiento de los mismos (5).
El haz de ultrasonidos se propaga en los tejidos mediante ondas de presión, con una velocidad que depende del medio y que oscila entre 330m/s en el aire, 1570m/s en la sangre y 3500m/s en el hueso. Se considera como valor promedio en los tejidos blandos 1540m/s.
El comportamiento de los ultrasonidos en el organismo depende de la impedancia acústica que se define como la mayor o menor resistencia que ofrecen los tejidos a ser atravesados por el sonido. La impedancia es igual al producto de la densidad del medio por la velocidad del sonido.
REFLEXIÓN
La zona en la que dos medios se juntan y la onda varía sus propiedades es la Interfase. La importancia de las interfases es que van a condicionar las imágenes ecográficas.
Cuando el haz de ultrasonidos incide en una interfase entre dos tejidos con diferente impedancia acústica, parte de la energía se refleja y el resto se transmite. La reflexión del haz incidente será mayor cuanto mayor sea la diferencia en la impedancia acústica de los tejidos.
Hay dos tipos de reflectores según su tamaño en comparación con la longitud de onda del haz de ultrasonidos, unos son los reflectores especulares, en los que parte de la energía sónica se refleja hacia el transductor como un eco de alta amplitud, son ejemplos significativos, las válvulas cardíacas y las paredes arteriales. También encontramos a los denominados reflectores difusores, que si son más pequeños que la longitud de onda, dan lugar a ondas que se propagan en todas direcciones, como ocurre con los hematíes. Cuando existe aire los ultrasonidos son reflejados en su totalidad, hecho que explica la necesidad del empleo de gel entre la superficie del transductor y la piel del paciente (6).
REFRACCIÓN
Cuando el haz incidente no es perpendicular a una interfase ocurre un cambio en la dirección del haz transmitido, generalmente entre dos tejidos que lo transmiten a diferentes velocidades, fenómeno conocido como refracción, por lo tanto ésta consiste básicamente en un cambio de dirección de la onda.
Para que exista refracción de una onda sónica se tiene que cumplir dos condiciones, una que el ángulo de incidencia con la interfase no debe ser perpendicular y otra que la velocidad del sonido debe ser diferente a ambos lados de la interfase.
DISPERSIÓN
La dispersión es el cambio de dirección del sonido en múltiples direcciones al incidir en los tejidos que encuentra durante su propagación. La mayor parte de los tejidos en el organismo están formados por partículas de tamaño inferior a la longitud de onda generada por los ecógrafos, dando lugar en muchas ocasiones a que las ondas recogidas por el receptor provengan de la dispersión que de la reflexión.
ABSORCIÓN
La absorción es debida a la conversión del haz de ultrasonidos en energía térmica o calor. Es directamente proporcional a la frecuencia empleada. Este fenómeno se utiliza para el uso terapéutico de los ultrasonidos.
ATENUACIÓN
Las ondas de ultrasonidos que cruzan los diferentes órganos y tejidos, también padecen esta atenuación en relación con la distancia al foco, pero además sufren atenuación debida a la dispersión y al fenómeno de absorción, entendiendo por absorción la conversión de la energía acústica en energía térmica.
La atenuación depende de dos factores, uno de ellos es la frecuencia del haz ultrasonidos, a mayor frecuencia mayor atenuación. La elección de la sonda está en función del lugar en el que se localice el objeto a estudiar y el otro; el medio físico, una consecuencia de la atenuación es la limitación de la profundidad a la que se pueden obtenerse imágenes óptimas, para corregirlo, los equipos permiten compensar la pérdida de ganancia en profundidad mediante el ajuste de curvas de compensación de ganancia en profundidad.
Cada tejido presenta un coeficiente de atenuación, este hecho tiene importantes implicaciones en la práctica clínica y en el uso de los ecógrafos actuales, así los ultrasonidos de alta frecuencia sólo consiguen ver con cierta resolución los tejidos más cercanos al transductor, para visualizar a más distancia hay que elegir frecuencias más pequeñas.
CONCLUSIONES
– Los ultrasonidos son una técnica de diagnóstico por imagen que presenta como ventajas la ausencia de radiación ionizante, así como la gran disponibilidad y la naturaleza no invasiva.
– Los conocimientos físicos de los ultrasonidos deben formar parte de las asignaturas del Grado de Enfermería.
PRINCIPIOS_FISICOS_DE_LOS_ULTRASONIDOS_EN_ENFERMERÍA
BIBLIOGRAFÍA:
- Del Cura JL, Pedraza S, Gayete A. Radiología esencial. Madrid: Médica Panamericana; 2010.
- Bhargava SK. Principles and practice of ultrasonography. Oxford: Alpha Science; 2003.
- Kremkau FW. Diagnostic ultrasound: principles and instruments.7ª ed. Filadelfia: Elsevier; 2005.
- Rumack CM, Wilson SR, Charboneau JW, Johson J. Diagnóstico por ecografía. Madrid: Marban; 2006.
- Ordoñez J. Manual de técnica ecográfica. Madrid: Elsevier; 2014.
- Desser TS, Jeffrey RB. Tissue harmonic imaging techniques: physical principles and clinical applications. Sem Ultrasound CT MRI. 2001; 22: 1-10.