La onda de ultrasonido
Frecuencia, longitud de onda y velocidad en los tejidos.
1.Objetivo
Elegir la frecuencia según la profundidad que hay que ver, y explicar qué se gana y qué se pierde con esa elección.
2.Para empezar
¿Por qué la sonda lineal muestra la tiroides con tanto detalle y no llega al riñón de un paciente obeso?
Pensá tu respuesta antes de seguir. La vas a poder comprobar con la simulación.
3.Contenido
Qué es el sonido
El sonido es una onda mecánica: una serie de compresiones y rarefacciones del medio que se propagan. Si se grafica la presión en un punto a lo largo del tiempo, se obtiene una sinusoide (R p. 2, Fig. 1.1; P p. 24, Fig. 2.1).
La amplitud es el cambio máximo de presión. La longitud de onda (λ) es la distancia entre dos puntos equivalentes, como dos crestas. El período (T) es el tiempo de un ciclo, y la frecuencia (f) es la cantidad de ciclos por segundo: f = 1/T (R p. 2).
La frecuencia se mide en hertz: 1 Hz es un ciclo por segundo; 1 kHz son 1000 Hz y 1 MHz, un millón (R p. 2).
Ultrasonido y frecuencias diagnósticas
El oído humano escucha de 20 a 20 000 Hz. El ultrasonido es sonido por encima de ese límite; los principios físicos son los mismos (R p. 2; P p. 23).
Para diagnóstico se usan de 2 a 15 MHz. En aplicaciones especiales, como el ojo o la piel, se investigan frecuencias de 50 a 60 MHz (R p. 2; P p. 23).
En general, las frecuencias de la imagen son más altas que las del Doppler (R p. 2).
La velocidad depende del tejido
La velocidad de propagación depende de la resistencia del medio a la compresión: aumenta con la rigidez y disminuye con la densidad. No depende de la frecuencia ni de la longitud de onda (R p. 2; P p. 23).
Los gases son los más lentos, los líquidos intermedios y los sólidos los más rápidos (P p. 23).
Algunos valores en m/s: aire 330, grasa 1450, agua 1480, hígado 1550, riñón 1560, sangre 1570, músculo 1580 y hueso 4080 (R p. 2, Fig. 1.2; P p. 24, Tabla 2.1).
El equipo asume 1540 m/s, el promedio de los tejidos blandos (R p. 2; P p. 23). Cuando el tejido real es más lento o más rápido, aparecen errores de distancia, como el artefacto de velocidad de la lección F8.
Frecuencia y longitud de onda: c = f · λ
La velocidad, la frecuencia y la longitud de onda se relacionan así: c = f · λ (R p. 3; P p. 23, Eq. 2.1).
En tejido blando, λ = 1,54 mm / f (en MHz). A 5 MHz, λ = 0,308 mm (R p. 3; P p. 23).
- 2 MHz: 0,77 mm.
- 5 MHz: 0,31 mm.
- 10 MHz: 0,15 mm.
- 15 MHz: 0,10 mm.
- 20 MHz: 0,08 mm (P p. 24, Tabla 2.2).
Lo que se gana y lo que se pierde
La longitud de onda define la resolución espacial: cuanto más corta, mejor se separan dos puntos. Los haces de frecuencia alta además se pueden enfocar mejor (R p. 3; P p. 24).
Pero la atenuación aumenta con la frecuencia (P p. 49; R p. 27). Por eso se usa la frecuencia más alta que todavía permite llegar a la profundidad necesaria (P p. 23).
Elegir mal la frecuencia hace perder información de los reflectores profundos y de los objetos pequeños (R p. 3).
Ondas longitudinales y transversales
En los tejidos y líquidos el sonido viaja sobre todo como onda longitudinal: las partículas se mueven en la misma dirección en que avanza la onda. Es la que se usa para la imagen y el Doppler (R p. 2).
En la onda transversal, las partículas se mueven perpendiculares al avance. Es la que mide la elastografía por onda de corte; su velocidad depende del módulo de Young, una medida de la rigidez del tejido (R p. 2).
4.Simulación
Cada punto es una partícula del tejido. Subí la frecuencia y mirá cómo se acorta la longitud de onda; pasá por grasa, hígado y hueso y mirá cómo cambia la velocidad mientras la frecuencia queda igual.
En la simulación el tiempo está muy ralentizado y la escala es de milímetros: cada fila de puntos son partículas del tejido que van y vienen. La onda transversal se muestra solo para comparar la dirección del movimiento.
5.Preguntas
6.Dónde se usa
Elegir la sonda y la frecuencia: la más alta que todavía llegue a la profundidad del órgano.
La sonda está más cerca del útero y los ovarios, y puede usar una frecuencia más alta con más detalle.
Usa ondas transversales; su velocidad sube cuando el tejido es más rígido.
7.Errores frecuentes
- Se suele decirMás frecuencia siempre da mejor imagen.Lo correctoDa más detalle, pero menos penetración: en un órgano profundo se pierde la señal.Fuente: P pp. 23, 49
- Se suele decirLa velocidad del sonido cambia con la frecuencia.Lo correctoDepende del tejido, no de la frecuencia.Fuente: R p. 2; P p. 23
- Se suele decirUn tejido más denso transmite el sonido más rápido.Lo correctoLa densidad sola la reduce; lo que la aumenta es la rigidez. El hueso es rápido por su rigidez.Fuente: R p. 2
- Se suele decirEl equipo conoce la velocidad de cada tejido.Lo correctoAsume 1540 m/s en todo el recorrido.Fuente: R p. 2
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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