¿Cómo funcionan los ecógrafos?
La ecografía es una modalidad de imagen diagnóstica basada en la emisión y recepción de ondas sonoras, cuya frecuencia es tan alta que supera el espectro audible humano y son llamadas ultrasonidos (US). Estos se emplean para caracterizar los tejidos. La utilidad de esta técnica desde el punto de vista clínico es:
Ausencia de Radiación Ionizante: Utiliza ondas no ionizantes, lo que la hace segura y libre de riesgos de carcinogénesis. Esto es particularmente importante para la evaluación del feto, donde la exposición a la radiación ionizante debe ser idealmente cero.
Portabilidad y Accesibilidad: Es fácil de realizar de forma portátil, lo que permite su uso en una amplia variedad de entornos clínicos. A diferencia de la tomografía computarizada (TC) o la resonancia magnética (RM), no requiere grandes equipos especializados o entornos acondicionados exclusivamente para su uso.
Visualización en Tiempo Real: La capacidad de obtener imágenes en tiempo real es una característica distintiva de la ecografía. Esto es útil para evaluar tanto la fisiología como la anatomía en movimiento, como por ejemplo la frecuencia cardíaca fetal o el movimiento de los órganos internos. Esta cualidad convierte a la ecografía en un método importante para obtener imágenes de intervenciones en el organismo, por ejemplo, la biopsia con aguja guiada que ayuda a los médicos a ver la posición de la aguja mientras se dirige al área anatómica de interés, como una masa o un tumor en las glándulas mamarias. También, se utiliza para obtener imágenes en tiempo real de la posición de la punta de un catéter cuando se inserta en un vaso sanguíneo y se guía a través de él. Igualmente puede utilizarse en cirugía mínimamente invasiva para guiar al cirujano con imágenes en tiempo real del interior del cuerpo.
Evaluación Doppler: La ecografía Doppler permite evaluar el flujo sanguíneo en órganos y vasos, lo que proporciona información valiosa sobre la función vascular y la perfusión tisular. Esta capacidad no está disponible en otras modalidades de imagen, excepto en algunas secuencias de resonancia magnética.
Funcionamiento general de las partes de un ecógrafo
Un ecógrafo tiene varias partes fundamentales que trabajan conjuntamente para generar y visualizar las imágenes ecográficas. A continuación, se describen sus principales partes:
Generador: Es el componente encargado de producir pulsos de corriente eléctrica que se envían al transductor para generar ultrasonidos.
Transductor: Encargado de emitir y recibir las ondas de ultrasonido. Contiene cristales piezoeléctricos que transforman la energía eléctrica en ondas sonoras y viceversa. Cuando se aplica corriente eléctrica, estos cristales generan vibraciones que producen los ultrasonidos. Estos rebotan en los tejidos y regresan al transductor, el cuál convierte esas ondas nuevamente en señales eléctricas. Estas señales se utilizan para formar imágenes ecográficas, permitiendo visualizar estructuras internas del cuerpo humano en tiempo real.
Conversor analógico-digital: Se encarga de digitalizar la señal recibida del transductor, convirtiéndola en información binaria que se puede procesar y visualizar en la pantalla.
Memoria gráfica: Organiza la información recibida y la presenta en forma de imágenes en escala de grises en el monitor del ecógrafo.
Monitor: Es la pantalla en la que se visualizan las imágenes ecográficas en tiempo real. Permite al operador observar las estructuras anatómicas y realizar diagnósticos basados en las imágenes.
Teclado y controles: En la consola del ecógrafo se encuentran los botones y mandos que permiten ajustar la configuración del equipo, como la profundidad de penetración, la frecuencia de la sonda, el contraste, el brillo, entre otros parámetros.
Registro gráfico: Permite imprimir, guardar o grabar las imágenes ecográficas para su posterior análisis o referencia. También se pueden realizar mediciones de distancias, áreas, volúmenes, entre otras funciones.
Estas son las partes principales de un ecógrafo, cada una desempeña un papel decisivo en la generación, procesamiento y visualización de las imágenes ecográficas.
Tipos de transductores
El transductor de ecografía es fundamental para la generación de la imagen ecográfica, ya que existen diversos tipos de transductores, los cuales presentan diferentes rangos de frecuencia y forma, lo cual influye sobre su aplicación clínica. A continuación, se presenta una breve explicación de los tipos de transductores:
Convexos: Tienen una forma curva y se utilizan para exploraciones abdominales y obstétricas. Son ideales para visualizar estructuras profundas y suelen tener una frecuencia de trabajo de 3,5 a 5 MHz.
Lineales: Proporcionan una imagen rectangular y se utilizan para estudiar estructuras superficiales como músculos, tendones, mama, tiroides, entre otros. Las frecuencias de trabajo suelen ser de 7,5 a 13 MHz, pudiendo llegar hasta 20 MHz.
Intracavitarios: Pueden ser lineales o convexos y se utilizan para exploraciones intrarrectales o intravaginales. Tienen frecuencias de trabajo de entre 5 y 7,5 MHz.
Estos tipos de transductores se seleccionan según la profundidad y la ubicación de las estructuras que se desean visualizar en la exploración ecográfica. Cada tipo de transductor tiene sus propias características y aplicaciones específicas en función de la región anatómica a estudiar, como se puede apreciar en la figura 3.
Características y procesamiento básico para generar la imagen
La formación de una imagen ecográfica implica varios procesos que se llevan a cabo mediante el transductor y el sistema de procesamiento del ecógrafo. A continuación, se describe de manera general cómo se forma una imagen ecográfica:
1. Emisión de ultrasonidos: El transductor emite pulsos de ultrasonidos hacia los tejidos del cuerpo a estudiar.
2. Interacción con los tejidos: Los ultrasonidos emitidos por el transductor penetran en los tejidos y sufren diferentes fenómenos de reflexión, refracción, absorción y dispersión dependiendo de la composición y densidad de los tejidos.
3. Recepción de ecos: Cuando los ultrasonidos rebotan en las interfaces entre los tejidos con diferentes propiedades acústicas, parte de la energía es reflejada de vuelta al transductor en forma de ecos.
4. Procesamiento de la señal: Los ecos recibidos por el transductor se convierten en señales eléctricas procesadas por el ecógrafo. Se utilizan algoritmos de procesamiento de señales para reconstruir la información y formar la imagen ecográfica.
5. Generación de la imagen: La información procesada se visualiza en el monitor del ecógrafo en forma de imágenes en escala de grises. La intensidad de los píxeles en la pantalla representa la amplitud de los ecos recibidos, lo que permite distinguir diferentes estructuras anatómicas.
6. Ajustes y optimización: El operador del ecógrafo puede realizar ajustes en la configuración del equipo, como la profundidad de penetración, la ganancia, el contraste, entre otros parámetros, para optimizar la calidad de la imagen y mejorar la visualización de las estructuras de interés.
En pocas palabras, la formación de una imagen ecográfica se basa en la emisión y recepción de ultrasonidos, la interpretación de los ecos reflejados por los tejidos y el procesamiento de la señal para generar una representación visual de las estructuras anatómicas en tiempo real.
Problemas comunes
Algunos de los problemas más comunes que se presentan con los equipos de ecografía son:
Desconexión interna en el cable: Es una grieta o separación en el espacio de conexión entre el cable y el transductor, esto puede dañar los alambres al interior del cable y resultar incluso en la pérdida total de la imagen del ultrasonido.
Caída de cristales: La sonda contiene cristales piezoeléctricos que envían y reciben señales. Si se cae la sonda, estos cristales suelen desordenarse, lo que provoca imágenes débiles o irregulares.
Daños en los conectores: Los conectores de sonda son la pieza de la sonda que se conecta al sistema de ecografía. El conector es un pequeño enchufe con clavijas. Estos pueden doblarse, por su fragilidad, lo que afecta a la capacidad de exploración.
Daño de la membrana: La membrana es el revestimiento de silicona blanda que rodea la sonda (la parte que entra en contacto con el paciente). A menudo, se degrada debido al contacto frecuente con la piel, lo que provoca grietas, roturas y pequeños desgarros.
Daño de la lente del transductor: Con el tiempo, pueden aparecer pequeños rayones en el lente lo que afecta su capacidad normal de funcionamiento.
Lente seca: Se presenta cuando se utilizan productos de desinfección no aptos para los lentes de los transductores.
Avances recientes y tendencias actuales
La nueva tendencia de la ecografía es encontrar nuevas aplicaciones a los ultrasonidos con el fin de que trascienda más allá de una modalidad de imagen médica como apoyo diagnóstico. Es por ello que se ha incursionado en la ecografía terapéutica o intervencionista donde se producen altos niveles de emisión acústica que pueden focalizarse en objetivos específicos con el fin de calentar, ablacionar o romper tejidos.
Ultrasonido focalizado de alta intensidad (HIFU): Es un tipo de ultrasonido terapéutico que utiliza haces de sonido de alta intensidad. Se está investigando como método para modificar o destruir tejidos enfermos o anormales del interior del cuerpo (tumores) sin causar daños al tejido circundante debido a que está aprobado por la FDA para el tratamiento de los fibromas uterinos, para aliviar el dolor de las metástasis óseas y para la ablación del tejido prostático. El HIFU también se está investigando como método para cerrar heridas y detener hemorragias, deshacer coágulos en los vasos sanguíneos y abrir temporalmente la barrera hematoencefálica para que puedan pasar los medicamentos.
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Si deseas conocer más acerca de otros tipos de modalidades de imágenes diagnosticas te recomiendo darles una ojeada a los siguientes blogs: ¿Cómo funciona un equipo de rayos X? y ¿Qué es una Tomografía Computarizada?
Referencias
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