Cómo funciona el ultrasonido
Por Craig C. Freudenrich, Ph.D. Existen muchas situaciones en las que se realiza un ultrasonido. Tal vez usted esté embarazada y su obstetra desee que se haga un ultrasonido para controlar el desarrollo del bebé o determinar la fecha de parto. Quizás tenga problemas con la circulación sanguínea en una extremidad o en el corazón, y su médico haya solicitado un ultrasonido Doppler para observar el flujo sanguíneo. El ultrasonido ha sido una técnica popular de imágenes médicas durante muchos años.
Examen de ultrasonido durante el embarazo
En esta edición de How Stuff Works, veremos cómo funciona el ultrasonido, qué tipos de técnicas de ultrasonido están disponibles y para qué se puede utilizar cada técnica.
¿Qué es el ultrasonido?
El ultrasonido o la ultrasonografía es una técnica de imágenes médicas que utiliza ondas sonoras de alta frecuencia y sus ecos. La técnica es similar a la ecolocalización que utilizan los murciélagos, las ballenas y los delfines, así como al SONAR que emplean los submarinos. En el ultrasonido, ocurren los siguientes sucesos: La máquina de ultrasonido transmite pulsos sonoros de alta frecuencia (de 1 a 5 megahercios) hacia su cuerpo mediante una sonda. Las ondas sonoras viajan por su cuerpo e impactan contra un límite entre tejidos (p. ej., entre líquido y tejido blando, o entre tejido blando y hueso). Algunas de las ondas sonoras se reflejan de regreso hacia la sonda, mientras que otras continúan avanzando hasta alcanzar otro límite y reflejarse. Las ondas reflejadas son captadas por la sonda y retransmitidas a la máquina. La máquina calcula la distancia desde la sonda hasta el tejido u órgano (límites) utilizando la velocidad del sonido en el tejido (5,005 ft/s o 1,540 m/s) y el tiempo de retorno de cada eco (por lo general, en el orden de millonésimas de segundo). La máquina muestra las distancias e intensidades de los ecos en la pantalla, formando una imagen bidimensional como la que se muestra a continuación.
Foto cortesía de Karim y Nancy Nice
Imagen de ultrasonido de un feto en desarrollo (de aproximadamente 12 semanas) dentro del útero de una madre. Esta es una vista lateral del bebé que muestra (de derecha a izquierda) la cabeza, el cuello, el torso y las piernas. En un ultrasonido típico, se envían y reciben millones de pulsos y ecos cada segundo. La sonda se puede desplazar a lo largo de la superficie del cuerpo e inclinarse para obtener diversas vistas.
Una máquina de ultrasonido básica tiene las siguientes partes
sonda transductora - sonda que envía y recibe las ondas sonoras unidad central de procesamiento (CPU) - computadora que realiza todos los cálculos y contiene las fuentes de alimentación eléctrica para sí misma y para la sonda transductora controles de pulsos del transductor - modifican la amplitud, frecuencia y duración de los pulsos emitidos desde la sonda transductora pantalla - muestra la imagen a partir de los datos de ultrasonido procesados por la CPU teclado/cursor - ingresa datos y toma mediciones desde la pantalla dispositivo de almacenamiento en disco (duro, disquete, CD) - almacena las imágenes adquiridas impresora - imprime la imagen a partir de los datos mostrados
Sonda transductora
La sonda transductora es la parte principal de la máquina de ultrasonido. La sonda transductora genera las ondas sonoras y recibe los ecos. Es, por así decirlo, la boca y los oídos de la máquina de ultrasonido. La sonda transductora genera y recibe ondas sonoras mediante un principio denominado efecto piezoeléctrico (electricidad por presión), descubierto por Pierre y Jacques Curie en 1880. En la sonda, hay uno o más cristales de cuarzo denominados cristales piezoeléctricos. Cuando se aplica una corriente eléctrica a estos cristales, cambian de forma rápidamente. Los rápidos cambios de forma, o vibraciones, de los cristales producen ondas sonoras que viajan hacia el exterior. Por el contrario, cuando las ondas sonoras o de presión inciden en los cristales, estos emiten corrientes eléctricas. Por lo tanto, los mismos cristales pueden utilizarse para enviar y recibir ondas sonoras. La sonda también cuenta con una sustancia que absorbe el sonido para eliminar las reflexiones posteriores de la propia sonda, y una lente acústica para ayudar a enfocar las ondas sonoras emitidas. Las sondas transductoras se presentan en muchas formas y tamaños, como se muestra en la foto de arriba. La forma de la sonda determina su campo de visión, y la frecuencia de las ondas sonoras emitidas determina la profundidad a la que penetran las ondas sonoras y la resolución de la imagen. Las sondas transductoras pueden contener uno o más elementos de cristal; en las sondas de múltiples elementos, cada cristal tiene su propio circuito. Las sondas de múltiples elementos tienen la ventaja de que el haz de ultrasonido puede "direccionarse" al cambiar la sincronización con la que se emite el pulso a cada elemento; direccionar el haz es especialmente importante en el ultrasonido cardíaco (consulte Principios básicos del ultrasonido para obtener más detalles sobre los transductores). Además de las sondas que pueden desplazarse sobre la superficie del cuerpo, algunas sondas están diseñadas para introducirse a través de diversos orificios corporales (vagina, recto, esófago) para que puedan acercarse al órgano que se examina (útero, glándula prostática, estómago); acercarse al órgano puede permitir obtener vistas más detalladas.
Unidad central de procesamiento (CPU)
La CPU es el cerebro de la máquina de ultrasonido. La CPU es básicamente una computadora que contiene el microprocesador, memoria, amplificadores y fuentes de alimentación para el microprocesador y la sonda transductora. La CPU envía corrientes eléctricas a la sonda transductora para emitir ondas sonoras, y también recibe los pulsos eléctricos de las sondas generados a partir de los ecos de retorno. La CPU realiza todos los cálculos involucrados en el procesamiento de los datos. Una vez que se procesan los datos brutos, la CPU forma la imagen en el monitor. La CPU también puede almacenar los datos procesados y/o la imagen en disco.
