Como funciona o ultrassom
Por Craig C. Freudenrich, Ph.D. Existem muitas situações em que o ultrassom é realizado. Talvez você esteja grávida e seu obstetra queira que você faça um ultrassom para acompanhar o bebê em desenvolvimento ou determinar a data prevista para o parto. Talvez você esteja com problemas de circulação sanguínea em um membro ou no coração, e seu médico tenha solicitado um ultrassom Doppler para avaliar o fluxo sanguíneo. O ultrassom tem sido uma técnica popular de diagnóstico por imagem há muitos anos.
Exame de ultrassom durante a gravidez
Nesta edição do How Stuff Works, veremos como o ultrassom funciona, quais tipos de técnicas de ultrassom estão disponíveis e para que cada técnica pode ser usada.
O que é o ultrassom?
O ultrassom ou ultrassonografia é uma técnica de diagnóstico por imagem que utiliza ondas sonoras de alta frequência e seus ecos. A técnica é semelhante à ecolocalização utilizada por morcegos, baleias e golfinhos, bem como ao SONAR utilizado por submarinos. No ultrassom, ocorrem os seguintes eventos: O aparelho de ultrassom transmite pulsos sonoros de alta frequência (1 a 5 megahertz) para o seu corpo usando um transdutor. As ondas sonoras viajam pelo seu corpo e atingem um limite entre tecidos (por exemplo, entre fluido e tecido mole, tecido mole e osso). Algumas das ondas sonoras são refletidas de volta para o transdutor, enquanto outras continuam avançando até atingirem outro limite e serem refletidas. As ondas refletidas são captadas pelo transdutor e retransmitidas para o aparelho. O aparelho calcula a distância do transdutor até o tecido ou órgão (limites) usando a velocidade do som no tecido (5,005 ft/s ou 1,540 m/s) e o tempo de retorno de cada eco (geralmente na ordem de milionésimos de segundo). O aparelho exibe as distâncias e intensidades dos ecos na tela, formando uma imagem bidimensional como a mostrada abaixo.
Foto cortesia de Karim e Nancy Nice
Imagem de ultrassom de um feto em desenvolvimento (com aproximadamente 12 semanas) dentro do útero materno. Esta é uma vista lateral do bebê, mostrando (da direita para a esquerda) a cabeça, o pescoço, o tronco e as pernas. Em um ultrassom típico, milhões de pulsos e ecos são enviados e recebidos a cada segundo. O transdutor pode ser movido ao longo da superfície do corpo e angulado para obter várias visualizações.
Um aparelho básico de ultrassom possui as seguintes partes
sonda transdutora - sonda que envia e recebe as ondas sonoras unidade central de processamento (CPU) - computador que realiza todos os cálculos e contém as fontes de alimentação elétricas para si e para a sonda transdutora controles de pulso do transdutor - alteram a amplitude, a frequência e a duração dos pulsos emitidos pela sonda transdutora tela - exibe a imagem a partir dos dados de ultrassom processados pela CPU teclado/cursor - insere dados e realiza medições a partir da tela dispositivo de armazenamento em disco (rígido, disquete, CD) - armazena as imagens adquiridas impressora - imprime a imagem a partir dos dados exibidos
Sonda transdutora
O transdutor é a parte principal do aparelho de ultrassom. O transdutor produz as ondas sonoras e recebe os ecos. Ele é, por assim dizer, a boca e os ouvidos do aparelho de ultrassom. O transdutor gera e recebe ondas sonoras usando um princípio chamado efeito piezoelétrico (eletricidade por pressão), descoberto por Pierre e Jacques Curie em 1880. No transdutor, há um ou mais cristais de quartzo chamados cristais piezoelétricos. Quando uma corrente elétrica é aplicada a esses cristais, eles mudam de formato rapidamente. As rápidas mudanças de formato, ou vibrações, dos cristais produzem ondas sonoras que se propagam para fora. Por outro lado, quando ondas sonoras ou de pressão atingem os cristais, eles emitem correntes elétricas. Portanto, os mesmos cristais podem ser usados para enviar e receber ondas sonoras. O transdutor também possui uma substância absorvedora de som para eliminar reflexões traseiras do próprio transdutor e uma lente acústica para ajudar a focalizar as ondas sonoras emitidas. Os transdutores existem em diversos formatos e tamanhos, como mostrado na foto acima. O formato do transdutor determina seu campo de visão, e a frequência das ondas sonoras emitidas determina a profundidade de penetração das ondas sonoras e a resolução da imagem. Os transdutores podem conter um ou mais elementos de cristal; em transdutores de múltiplos elementos, cada cristal possui seu próprio circuito. Transdutores de múltiplos elementos têm a vantagem de que o feixe de ultrassom pode ser "direcionado" alterando-se a temporização com que cada elemento é pulsado; direcionar o feixe é especialmente importante para a ultrassonografia cardíaca (consulte Princípios Básicos do Ultrassom para obter detalhes sobre transdutores). Além dos transdutores que podem ser movimentados sobre a superfície do corpo, alguns transdutores são projetados para serem inseridos através de várias aberturas do corpo (vagina, reto, esôfago) para que possam ficar mais próximos do órgão examinado (útero, próstata, estômago); aproximar-se do órgão pode permitir visualizações mais detalhadas.
Unidade Central de Processamento (CPU)
A CPU é o cérebro do aparelho de ultrassom. A CPU é basicamente um computador que contém o microprocessador, memória, amplificadores e fontes de alimentação para o microprocessador e o transdutor. A CPU envia correntes elétricas para o transdutor para emitir ondas sonoras e também recebe os pulsos elétricos dos transdutores gerados a partir dos ecos de retorno. A CPU realiza todos os cálculos envolvidos no processamento dos dados. Depois que os dados brutos são processados, a CPU forma a imagem no monitor. A CPU também pode armazenar os dados processados e/ou a imagem em disco.
