Impedancia, reflexión, refracción y dispersión
Por qué una estructura brilla, se oscurece o desaparece con el ángulo.
1.Objetivo
Explicar por qué una estructura se ve brillante, oscura o desaparece según el tejido y el ángulo del haz.
2.Para empezar
Estás viendo la pared de la carótida y, al inclinar un poco la sonda, se borra. ¿Desapareció la pared?
Pensá tu respuesta antes de seguir. La vas a poder comprobar con la simulación.
3.Contenido
La impedancia acústica
Para que haya un eco tiene que haber una interfaz: el límite entre dos materiales con propiedades acústicas distintas. Un líquido homogéneo no tiene interfaces y se ve anecoico (R p. 3).
Cada tejido tiene una impedancia acústica: Z = ρ · c, la densidad por la velocidad del sonido. Depende del tejido y no de la frecuencia (R p. 4; P p. 28).
Cuánto se refleja y cuánto pasa
La fracción de energía reflejada por una interfaz perpendicular al haz es R = ((Z2 − Z1) / (Z2 + Z1))². Lo que no se refleja sigue de largo (R p. 4). El Pellerito da la misma relación para la amplitud, sin elevar al cuadrado (P p. 28, Eq. 2.4).
Cuanto mayor la diferencia de impedancia, más fuerte el eco y menos sonido pasa. Las interfaces del tejido con el aire o con el hueso reflejan casi toda la energía: son casi impenetrables (R p. 4; P p. 28).
Entre dos tejidos blandos la diferencia es chica y los ecos son débiles, como en la interfaz entre músculo y grasa, que deja pasar la mayor parte (R p. 4; P p. 28).
Por eso hace falta gel: sin él queda aire entre la sonda y la piel, y casi nada entra al cuerpo (R p. 7).
Reflectores especulares
Una interfaz grande y lisa refleja el sonido como un espejo refleja la luz. Solo devuelve el eco a la sonda si el haz le llega perpendicular o casi; si no, el eco se va hacia otro lado y no se ve (R p. 4, Fig. 1.4A; P p. 28).
Ejemplos: el diafragma, la pared de los vasos, la pared de la vejiga llena y la línea endometrial (R p. 4).
Con una sonda lineal, los tramos de la pared del vaso que quedan horizontales son los más brillantes, porque son los más perpendiculares al haz (P p. 29, Fig. 2.4).
Hay un conflicto de base: la pared del vaso se ve mejor a 90°, pero el Doppler necesita un ángulo menor de 60° con el vaso (R p. 4).
Reflectores difusos y speckle
La mayoría de los ecos no salen de espejos, sino de interfaces mucho más chicas que la longitud de onda dentro de los órganos sólidos. Esos ecos se dispersan en todas las direcciones (R p. 4, Fig. 1.4B; P p. 29).
El eco difuso es más débil que el especular, pero depende poco del ángulo: se ve sin necesidad de que el haz sea perpendicular (P p. 29).
Esos ecos dispersos se suman y se cancelan entre sí, y forman el speckle: la textura granulosa de los órganos sólidos. Es un patrón de interferencia que puede bajar el contraste (R p. 5, Fig. 1.5).
La dispersión dentro del parénquima da buena parte de la información diagnóstica de la imagen (P p. 29).
Los glóbulos rojos: dispersión de Rayleigh
Los glóbulos rojos son muchísimo más chicos que la longitud de onda: son dispersores de Rayleigh. Dispersan poco, por eso la sangre se ve anecoica en escala de grises, pero alcanza para el Doppler (P pp. 28–29).
La intensidad dispersada depende del tamaño, la cantidad y el contraste de los dispersores, y de la frecuencia: es proporcional a la frecuencia a la cuarta potencia (P p. 29).
Refracción
Al pasar entre tejidos con distinta velocidad, el haz cambia de dirección. Lo describe la ley de Snell: sen θ1 / sen θ2 = c1 / c2 (R p. 5).
Ejemplo: de tejido blando (1540 m/s) a grasa (1450 m/s), un haz que llega a 20° sigue a 18,8°. Si el haz llega perpendicular a la interfaz, no se desvía (R p. 6, Fig. 1.6).
Es la causa del artefacto de refracción de la lección F8.
4.Simulación
Elegí el par de tejidos y mirá cuánto se refleja y cuánto pasa. Después incliná la interfaz: el eco especular deja de volver a la sonda, y el difuso sigue volviendo, aunque débil.
En revisión: las impedancias de la simulación (aire 0,0004; grasa 1,38; tejido blando 1,63; hígado 1,65; músculo 1,70; hueso 7,8, en MRayl) son valores habituales de los textos de física, pero no figuran en las fuentes cargadas. Sirven para ver el orden de magnitud. Las velocidades sí salen de R Fig. 1.2.
5.Preguntas
6.Dónde se usa
Es especular: se ve mejor y se mide con más precisión con el haz perpendicular a ella.
La pared se ve mejor a 90°; para el Doppler hay que inclinar el haz por debajo de 60°.
El parénquima es un reflector difuso: su textura es speckle y se ve desde cualquier ángulo.
7.Errores frecuentes
- Se suele decirSi no veo la pared, no está.Lo correctoUn reflector especular desaparece si el haz no le llega perpendicular. Cambiá el ángulo.Fuente: R p. 4
- Se suele decirSi falta gel, subo la ganancia.Lo correctoEl aire refleja casi toda la energía: no entra sonido que amplificar.Fuente: R pp. 4, 7
- Se suele decirLa textura granulosa muestra la estructura microscópica del órgano.Lo correctoEs speckle, un patrón de interferencia de los ecos dispersos.Fuente: R p. 5
- Se suele decirLa impedancia de un tejido cambia con la frecuencia de la sonda.Lo correctoDepende solo de la densidad y la velocidad del tejido.Fuente: R p. 4
- Se suele decirLa sangre anecoica no produce ecos.Lo correctoProduce ecos muy débiles por dispersión de Rayleigh, que el Doppler sí detecta.Fuente: P pp. 28–29
8.Tarjetas de repaso
9.Tutor
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Fuentes de esta lección
- R: Rumack CM, Levine D. Diagnostic Ultrasound, 6.ª ed. Elsevier, 2023.
- P: Pellerito JS, Polak JF. Introduction to Vascular Ultrasonography, 7.ª ed. Elsevier, 2020 (cap. 2 de Kremkau FW).
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