PRINCIPIOS BÁSICOS DE ULTRASONIDO

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1 PRINCIPIOS BÁSICOS DE ULTRASONIDO
ELIANA CASTAÑEDA MARÍN RESIDENTE DE ANESTESIOLOGÍA UDEA

2 Principios físicos Ultrasonido: ondulatorio. Frecuencia no audible: MHz Frecuencia: mHz Velocidad: 1,540 m/sec Ultrasonido: Sonido cuya frecuencia está por encima del rango de frecuencias audibles para el ser humano. Frecuencia Hz (o 20 KHz). US médico: frecuencia de MHz (oído escucha Hz). Forma de energía sonora mecánica que viaja a través de medio conductor como una onda longitudinal produciendo compresión alternante (alta presión) o rarefacción (baja presión). Onda de vibración mecánica compuesta de compresiones y rarefacciones de moléculas en un medio. Cuando la onda atraviesa superficies de contacto entre distintos materiales las ondas se reflejan originando ecos. El sonido se produce por vibración de las moléculas que hace que se desplace de su posición en reposo, puede ser vibración longitudinal o vibración transversal. Al desplazarse por vibración de moléculas adyacentes se desplaza como una onda. Cuanto más próximas se encuentren las moléculas de un medio, más fácil y más rápidamente interactuarán en su desplazamiento unas con otras: Depende de densidad del medio: cuanto más denso sea un medio, más rápido se propaga el fenómeno ondulatorio. La propagación del sonido se puede representar como una onda sinusoidal con características de presión, longitud de onda, frecuencia, periodo y velocidad. Amplitud (A). Intensidad del sonido. Altura máxima que alcanza una onda. Se mide en decibelios (dB). Longitud de onda (X). Distancia que recorre un ciclo en un medio (entre inicio y fin de un ciclo). Distancia entre dos fases consecutivas del ciclo de una onda (por ejemplo, entre dos picos). En ecografía son muy pequeñas y se miden en milímetros. Frecuencia (f). Número de longitudes de onda por unidad de tiempo. Número de ciclos por unidad de tiempo. Generalmente se expresa en hercios (Hz): número de longitudes de onda (ciclos) que acontecen en un segundo. La velocidad del sonido varía en diferentes medios biológicos pero el valor promedio es de 1540 m/seg para la mayoría de tejidos humanos. Velocidad del sonido= longitud de de onda x frecuencia Sonidos de alta frecuencia tienen una corta longitude de onda y viceversa. Período: tiempo de duración de un ciclo. Para el ultrasonido es de 0,1-0,15 mseg. Poder: cantidad de energía trasferida por la vibración. Medida en vatios o watts (joules/ segundo). Interfase. Es el límite o zona de contacto entre dos medios que transmiten el sonido a distinta velocidad En el tejido humano, el sonido se desplaza a una velocidad que va en el rango de mm/seg en la grasa, hasta mm/seg en el músculo; considerándose, a modo de convención para el tejido total, una velocidad constante de mm/seg. Por lo tanto, si conocemos la frecuencia del sonido podemos conocer la distancia que recorrerá por unidad de tiempo. Excepciones a este rango son: el aire, donde la separación de las partículas determina una velocidad de desplazamiento de 331 mm/ seg, y el hueso, donde la cercanía de las partículas determina una velocidad de mm/seg. El paso del ultrasonido por estos tejidos, generará artefactos en la formación imagen Dado que la velocidad de propagación del sonido en un medio permanece constante, existe una relación inversamente proporcional entre longitud de onda y frecuencia; así, para ondas con alta frecuencia, la longitud de onda es pequeña, y viceversa.

3 Principios físicos Z = D x V Impedancia
Densidad y velocidad de propagación en diferentes tejidos: Tejido Velocidad (m/s) Densidad (g/cm2) Grasa 1.470 0,97 Músculo 1.568 1,04 Hígado 1.540 1,055 Cerebro 1.530 1,02 Huesos 3.600 1,7 Agua (20°C) 1.492 0,9982 Aire 331 0,0013 Frecuencia: mHz Velocidad: 1,540 m/sec Absorción: 1dB/MHz cm Z = D x V Impedancia. Es la resistencia que oponen los tejidos al paso de los ultrasonidos. Los medios sólidos oponen mayor resistencia que los líquidos y estos a su vez más que los gaseosos. A mayor grado de diferencia de impedancia, mayor cantidad de reflexión. Z = D x V Z: Impedancia acústica D: Densidad del medio V: velocidad del sonido Cuanto mayor sea la diferencia de impedancia entre los medios, la intensidad del eco será mucho mayor. Esto explica por qué se debe poner gel entre la sonda y la piel. La impedancia del aire es muy pequeña y la impedancia de la piel-tejido subcutáneo es mayor (la diferencia de impedancia entre ambos medios es por tanto grande). El haz de ultrasonidos "chocará" contra esta interfase (aire-piel) reflejándose en el 99.9 %, siendo la parte que atraviesa la interfase tan pequeña que no contribuye en nada a la formación de la imagen impidiéndonos realizar el estudio ecográfico. El gel disminuye esta diferencia de impedancia.

4 Principios físicos Generación de una onda de ultrasonido
Se genera una onda de ultrasonido cuando se aplica un campo eléctrico a una serie de cristales piezoeléctricos situados en la superficie del transductor. La estimulación eléctrica provoca una distorsión mecánica de los cristales lo que produce vibración y formación de ondas sonoras (energía mecánica). Cada cristal piezoeléctrico genera una onda de ultrasonido. La suma de todas las ondas generadas por los cristales piezoeléctricos forma un haz de ultrasonidos. Las ondas de ultrasonido se generan en pulsos (señales intermitentes de ondas de presión) y cada pulso se compone comúnmente de 2 o 3 ciclos de sonido de la misma frecuencia. La longitud del pulso (LP) es la distancia recorrida por el pulso. Las ondas de longitudes cortas tienen una mejor resolución axial de la imagen. La LP no puede ser reducida a menos de 2 o 3 ciclos de sonido por los materiales amortiguadores del transductor. La frecuencia de repetición de impulsos (FRP) es la tasa de impulsos emitidos por el transductor (número de impulsos por unidad de tiempo). Los pulsos de ultrasonidos deben estar separados con suficiente tiempo entre los pulsos para permitir que el sonido alcance el objetivo de interés y regrese al transductor antes que se genere el siguiente pulso. La FRP para imágenes médicas es de 1-10 kHz. Por ejemplo, si la FRP = 5 kHz y el tiempo entre los pulsos es de 0,2 ms, tomará 0,1 mseg para alcanzar la meta y 0.1 ms para volver al transductor. Esto significa que el pulso se desplazará 15,4 cm antes de que se emita el siguiente pulso (1.540 m/seg x 0.1 ms = 0,154 m en 0,1 ms = 15,4 cm).

5 Principios físicos Generación de una onda de ultrasonido
Reflexión y refracción  La onda de ultrasonido al chocar con una interfase de medios de diferente densidad sufrirá dos procesos. Una parte de la onda no pasará al otro medio cambiando de dirección, esto se llama reflexión. La otra parte de la onda pasará al siguiente medio, pero también cambiará su dirección, esto se llama refracción (cambia su ángulo de dirección). Reflexión Al encontrar una interfase, parte de la onda de sonido se devuelve en el mismo medio, sin lograr pasar al siguiente. Cada medio tiene una impedancia propia (resistencia al paso del sonido). La proporción de la onda reflejada está determinada por la diferencia de impedancia entre los medios, o sea, impedancia de medio 1 menos impedancia medio 2. Las características de la onda reflejada (aquella que retorna en el medio) dependerán, del ángulo de incidencia de la onda, de la relación de tamaño entre la onda incidente/superficie y de las características de la superficie; así se podrán identificar tres tipos diferentes de reflexión: - Especular: cuando la onda choca con una superficie lisa de mayor longitud, las ondas reflejadas retornarán en forma organizada. Si el ángulo de incidencia es de 90º, la onda reflejada retorna en el mismo sentido con una dirección inversa. Si además la diferencia de impedancia entre los dos medios es alta, poco o nada de la onda pasa al otro medio. Cuando el ángulo de incidencia de la onda es diferente de 90º, la onda reflejada se aleja con un ángulo igual al anterior. Ocurre en las interfases planas, lisas, donde se refleja la onda transmitida en una sola dirección en función del ángulo de incidencia. Ejemplos de reflectores especulares son las vainas fasciales, el diafragma y las paredes de los vasos principales. Para que se produzca reflexión especular, la longitud de onda de la onda de ultrasonido debe ser menor que la estructura reflectiva - Difusa: cuando la onda incidente choca contra una superficie rugosa, las ondas reflejadas se alejarán en todas direcciones - Reflectores tipo “Scattering”: cuando la onda incidente es de mayor longitud que el objeto contra el que choca, se producirá un fenómeno llamado “scattering”, en el cual las ondas se reflejarán en muchos ángulos distintos.  El grado de reflexión es alto para el aire ya que este tiene una impedancia acústica muy baja con relación a otros tejidos del cuerpo. El hueso también produce una fuerte reflexión ya que su impedancia acústica es muy alta con relación a otros tejidos. Por esto se debe de usar gel: disminuye impedancia por ser medio acústico, elimina moléculas de aire (estas aumentan la reflexión limitando la penetración a los tejidos) El principal determinante de la reflexión es el ángulo de incidencia. Cuando una onda de ultrasonido incide en la superficie a un ángulo de 90 grados se produce una reflexión perpendicular. Si el ángulo es <90 grados la onda se desviará lejos del transductor en un ángulo igual al ángulo de incidencia, pero en la dirección opuesta (ángulo de reflexión). Cuando esto ocurre, la señal del eco de retorno será débil y se muestra una imagen más oscura. Esto explica por qué es difícil de visualizar de una aguja insertada en un ángulo empinado (> 45 grados a la superficie de la piel).  Refracción La parte de la onda que pasa al otro medio, sufrirá un cambio en su dirección de desplazamiento llamado refracción. Este cambio estará determinado por el ángulo de incidencia y la relación de impedancia de los medios. Por otra parte, tanto la onda que continúa su trayecto luego de ser refractada, como la onda reflejada, continuarán atenuándose hasta que su amplitud llege a cero o se “encuentren” con el transductor. Los pasos de un medio a otro, generaran diferentes ondas de reflexión, los que se llaman “ecos”. La recepción por el transductor, y el posterior análisis de estos, es lo que produce la imagen que se verá en pantalla. Amplitud mode (A) 2. Brightness (B) mode 3. Motion (M) mode Especular Difusa Scattering

6 Principios físicos Generación de una onda de ultrasonido
Absorción y Atenuación Tejido Absorción (dB/cm a 1 MHz) Grasa 0,6 Músculo 2 Hígado 0,7 Cerebro 1 Huesos 4-10 Agua (20°C) 0,002 Absorción: La transferencia de energía durante la oscilación vibratoria de las moléculas no es completa y parte se transforma en calor, de forma que el recorrido oscilatorio de la segunda molécula va a ser menor que el de la primera. Este hecho se refleja en el movimiento ondulatorio como una pérdida de amplitud de la onda sonora; la onda se "atenúa" debido a la absorción de la energía. El parámetro físico que más influencia tiene en la absorción de una onda sonora es la propia frecuencia de la onda, siendo mayor la absorción en ondas de mayor frecuencia, y viceversa. Además de la frecuencia de la onda, la absorción depende de las características del medio por el que viaja la onda, siendo distinta para cada tipo de tejido, aunque en general se acepta que la absorción del sonido en los tejidos orgánicos se sitúa en torno a 1 dB\Mhz cm.  Ej: absorción de 10 dB por cada cm, significa que por cada centímetro en su viaje, la onda sonora perderá en su amplitud 10 dB. La absorción es el principal determinante de la profundidad de la exploración. ↑ Frequency = ↑ Attenuation; ↑ Attenuation = ↓ Penetration Una onda de sonido mantiene una velocidad de desplazamiento constante en un medio uniforme; sin embargo, su amplitud y poder disminuyen progresivamente, conforme penetra en profundidad; fenómeno que recibe el nombre de atenuación, lo cual implica, que a determinada distancia la onda tendrá una amplitud de 0 dB. La atenuación es directamente proporcional a la distancia recorrida, la frecuencia de la onda y la densidad del medio. Dado que, los equipos de ultrasonido utilizan frecuencias de 3 a 12 MHz, su capacidad de penetración en los tejidos es baja; representando una limitante en el uso clínico del ultrasonido. En términos prácticos, una onda de 12 MHz perderá 120, 6 y 0,0024 dB por cm recorrido, en medio óseo, graso y acuoso, respectivamente. Cuando se trata del uso del ultrasonido en clínica, ya no se está frente a una onda que se desplaza en un medio de densidad uniforme; al contrario, el tejido humano es un medio que presenta estructuras de diferente densidad, lo cual generará nuevas interacciones entre tejidos y la ultrasonido. La atenuación o perdida de energia es producida por: absorción, reflexión y scattering Absorción: energia acustica se transforma en calor The higher the attenuation coefficient, the more attenuated the ultrasound wave is by the specified tissue. For example, bone with a very high attenuation coefficient severely limits beam transmission. The degree of attenuation also varies directly with the frequency of the ultrasound wave (and the distance traveled. A mayor frecuencia, mayor absorción y menor profundidad del haz. A menor frecuencia, menor absorción y mayor profundidad del haz.

7 Principios físicos Generación de una imagen de ultrasonido
Transductores There are 5 basic components of an ultrasound scanner that are required for generation, display and storage of an ultrasound image. Pulser - applies high amplitude voltage to energize the crystals Transducer - converts electrical energy to mechanical (ultrasound) energy and viceversa Receiver - detects and amplifies weak signals Display - displays ultrasound signals in a variety of modes Memory - stores video display An ultrasound image is generated when the pulse wave emitted from the transducer is transmitted into the body, reflected off the tissue interface and returned to the transducer. Un transductor es cualquier dispositivo capaz de convertir una forma de energía en otra de otro tipo En el caso de los ultrasonidos, los transductores están compuestos por una matriz de cristales piezoeléctricos; estos cristales cuentan con la capacidad de transformar energía eléctrica en mecánica (ultrasonidos = ondas de presión), y viceversa. En su composición, los más frecuentemente empleados son los cristales de titanato de circonita encajados en una matriz epóxica o de un material similar. Cuando una onda eléctrica llega a un cristal piezoeléctrico, induce un movimiento de vibración en éste, siendo capaz de generar una onda de presión (ultrasonido). Si esta onda eléctrica se emite en forma de pulsos, se generarán pulsos de ultrasonidos. Cada uno de los cristales piezoeléctricos así estimulados emitirá un pulso de iguales características en amplitud, dirección y frecuencia. El pulso resultante final que se transmite al interior del cuerpo del paciente es el resultante del patrón de interferencia de los distintos pulsos aislados de la matriz piezoeléctrica Los diferentes tejidos en el ecógrafo se pueden ver como una combinación de puntos negros y grises que forman la imagen final. Cuando el tejido produce una reflexión fuerte da lugar a puntos brillantes o hiperecoicos como son los huesos, el diafragma, el pericardio o los cálculos. Cuando no hay reflexión se producen puntos negros o anecoicos como son los fluidos o la sangre debido a que los rayos pasan a través de estos sin reflejar nada. Cuando las reflexiones son débiles se producen puntos grises o Hipoecoicos como son algunos órganos sólidos. Estructuras profundas pueden aparecer Hipoecoicas ya que por la atenuación resulta en ecos débiles La interacción del ultrasonido con las diferentes estructuras, genera ondas de reflexión llamadas ecos. Por lo tanto, así como existe un emisor de ondas de ultrasonidos, existe un receptor, que capta las ondas luego que éstas interactúan con los tejidos. El transductor realiza estas dos funciones, alternando, entre la generación y la detección de ondas. Piezoelectric crystals change shape under the influence of an electric field. The thickness of the crystal and the propagation speed within determine the frequency. With some transducers, the sonographer can select different crystals within the assembly to produce a different frequency.

8 Principios físicos Generación de una imagen de ultrasonido Resolución
Axial La resolución espacial determina el grado de claridad de la imagen. Resolution is the ability of the ultrasound machine to distinguish two structures (reflectors or scatterers) that are close together as separate. Los principales determinantes de la resolución del haz de ultrasonidos son la frecuencia y la distancia focal. La resolución de una imagen se define como la capacidad para discriminar dos puntos muy próximos como independientes Al ser tridimensional el haz de pulsos emitido, se pueden describir resoluciones en los tres planos ortogonales: Resolución axial. Es la capacidad de distinguir dos objetos como independientes en el eje axial. Las frecuencias altas mejoran la resolución axial y ésta permanece constante a lo largo del eje axial de todo el haz de ultrasonidos. Resoluciones axiales típicas se sitúan en el rango de 0,5 mm. Axial resolution refers to the ability to distinguish two structures that lie along the axis (i.e. parallel) of the ultrasound beam as separate and distinct. Axial resolution is determined by the pulse length. A high frequency wave with a short pulse length will yield better axial resolution than a low frequency wave. Resolución lateral. Es la capacidad para distinguir dos objetos como independientes en el plano perpendicular al eje axial del haz de ultrasonidos. Depende fundamentalmente de la anchura del haz de ultrasonidos, siendo mayor la resolución a menor anchura del haz. Puede mejorarse la resolución lateral con haces de ultrasonidos focalizados, esto se consigue con lentes acústicas o variando el tiempo de estimulación de los cristales piezoeléctricos del transductor en aquellos con capacidad para enfoque electrónico. La resolución axial es mayor en la zona más estrecha del haz de ultrasonidos. Al contrario que en la resolución axial, la resolución lateral varía con la profundidad de exploración (a medida que varía la divergencia del haz de ultrasonidos). Lateral resolution refers to resolution of objects lying side by side (i.e., perpendicular to the beam axis). Lateral resolution is directly related to the transducer beam width, which in turn is inversely related to the ultrasound frequency. A high frequency transducer emits a wave with a short wavelength and a small beam width. Lateral resolution is poor when the 2 structures lying side by side are located within the same beam width. Because the returning echoes overlap with each other side by side, the 2 structures Resolución elevacional. Es la capacidad para distinguir dos objetos como independientes en el plano elevacional. Depende fundamentalmente del diseño del transductor (altura). El uso de transductores con curvatura fija en el plano elevacional mejora este tipo de resolución; sin embargo, se producen artefactos llamados "efecto del volumen parcial" antes y después de la zona focal. Cuanto mayor es la frecuencia del ultrasonido (y por tanto menor longitud de onda), menor es la capacidad de penetración en los tejidos. Esto se debe al fenómeno de absorción: cuanto mayor es la frecuencia del ultrasonido mayor es la absorción. Demodulación de la señal: el objetivo de este proceso es el rechazo de señales muy poco intensas que podrían representar ruido. Lateral

9 Principios físicos Generación de una imagen de ultrasonido Modo A
Modo B El modo B, o imagen en tiempo real en escala de grises muestra las imágenes de mayor intensidad blancas, la ausencia de señal es negra y las señales intermedias se muestran en matices de grises. Los transductores lineales, se usan para estudiar partes pequeñas, estructuras vasculares y en obstetricia. Una línea a través del cuerpo Modo A: representa las amplitudes de las ondas reflejadas a la profundidad determinada por la mitad del tiempo que tarda en recibirse la onda reflejada desde que se emitió. Imagen en 2 dimensiones Al sustituir la amplitud por el brillo obtenemos el modo B, al prolongar la exploración a lo largo del tiempo obtenemos resolución temporal, es el modo M. /rango de movimiento En el modo M observamos los cambios a lo largo del tiempo que ocurren en una zona determinada Para lograr una imagen que sea útil en clínica, los pulsos recepcionados por el transductor deben sufrir algunas modificaciones, las que se realizan en el siguiente orden: - Amplificación: es el aumento de todas las señales eléctricas producidas por los ecos. - Compensación de ganancias: es la amplificación de la intensidad de las señales, en forma proporcional a la distancia que tienen del transductor, debido a que en su trayecto los ecos provenientes de zonas más profundas pierden intensidad por absorción. De esta manera la amplitud estará en relación a la ecogenicidad de la estructura que lo generó y no a su profundidad. - Compresión de rango dinámico: es el ajuste de la intensidad de todas las señales a una escala logarítmica, pues el rango entre la señal de menor y de mayor intensidad es muy amplio, lo que dificulta su representación visual. - Demodulación: eliminación de las señales muy pequeñas. Modo M

10 ECÓGRAFO Generador Transductor o sonda Convertidor Memoria gráfica
Monitor Generador. Origina impulsos eléctricos que envía al transductor o sonda Transductor o sonda. Es la pieza fundamental del ecógrafo. En su interior se encuentran los denominados cristales piezoeléctricos. Estos cristales, son estimulados por la energía eléctrica que reciben del generador transformándola en energía acústica (ultrasonidos). Los ecos son recogidos por los cristales transformándolos nuevamente en energía eléctrica. Convertidor analógico-digital. Digitaliza la señal que recibe del transductor convirtiéndola en información binaria Memoria gráfica. Ordena la información recibida en una escala de grises Monitor. Es la pantalla en la que se muestran las imágenes en tiempo real. Cuadro de mandos. Botones y teclado para cálculos de distancias, medidas, ganancia, profundidad etc.. Escoger la sonda dependiendo de la profundidad de la estructura que vamos a bloquear. Si la estructura se encuentra en un plano superficial utilizaremos la sonda lineal (alta frecuencia), si se localiza profunda, la sonda convex (baja frecuencia). De forma orientativa hasta un profundidad de 4 cm utilizaríamos la sonda lineal y por encima de esta profundidad la zona convex.

11 Movimientos del transductor
Anisotropía Alineación Rotación Inclinación Alineación: Deslizar el transductor longitudinalmente para seguir el curso del blanco (por ejemplo un nervio o una aguja), es el primer movimiento del transductor usado para localizar la aguja. Rotación: Es útil para alinear el haz de ultrasonido con la aguja (en el plano) para que toda la longitud de la aguja (tanto del eje y la punta) se pueda ver claramente. Inclinación: Puede mejorar la calidad de la imagen al alinear el haz de US perpendicular al blanco (nervio o aguja). El ángulo de incidencia es importante en la anisotropía. Anisotropía: Es la propiedad que tienen algunos tejidos de variar su ecogenicidad dependiendo del ángulo de incidencia del haz ultrasónico sobre ellos. Las imágenes óptimas de músculos, tendones, ligamentos y nervios se obtienen cuando el haz de ultrasonido incide perpendicularmente sobre dichas estructuras. Una estructura nerviosa hiperecoica puede verse hipoecoica cuando el ángulo de incidencia cambia de 90 a 45 grados La estructura anisotrópica por excelencia es el tendón (son más anisotrópicos que los nervios: pequeños cambios en su ángulo alteran la ecogenicidad más que a los nervios); la imagen de estos, en ocasiones es indistinguible de los nervios Tienen anisotropía: nervios, tendones y músculos: principalmente músculos

12 Parámetros ajustables
Profundidad Profundidad: Se debe establecer la profundidad del campo (DEPTH) a dos tres centímetros por debajo de la estructura que queremos visualizar. Debemos tener en cuenta que el tamaño de las imágenes disminuye con el incremento de la profundidad. Si la profundidad es excesiva, las imágenes aparecerán pequeñas y si es demasiado superficial, puede que las estructuras de interés no se vean en su totalidad o que tampoco se vean estructuras adyacentes a ellas que interesa tener localizadas (pleura, vasos etc). Una mayor profundidad de imagen dará lugar a una visión más "panorámica" de la región a bloquear, permitiendo la visualización de estructuras adyacentes. Por el contrario, una profundidad menor obtendrá una mejor resolución de la estructura nerviosa a bloquear a expensas de perder la imagen de conjunto. Se aconseja comenzar con una profundidad que intente armonizar estos dos aspectos (visión panorámica-visión de detalle), para luego reducir la profundidad de exploración y obtener una mejor resolución sobre la estructura nerviosa Establecer la posición del FOCO. La colocación de este conlleva una mayor resolución a nivel de la zona que queremos visualizar. Se debe colocar ligeramente (0.5-1cm) por debajo de la estructura que consideramos nuestro objetivo. Nos aporta una mayor calidad y resolución de la imagen (mejora la resolución lateral). El haz de ultrasonidos se "estrecha", convergiendo en la zona donde establecemos el foco.

13 Parámetros ajustables
Ganancia Ganancia: Modifica el balance de grises de la pantalla. El control ajustable de ganancia nos permite modificar el balance de grises de la pantalla, permitiendo una imagen más clara o más oscura. La ganancia compensa la atenuación (disminución en la amplitud del sonido) cuando la onda viaja en la profundidad del cuerpo. Para compensar la atenuación es posible amplificar la señal de retorno del eco, esta amplificación es lo que se llama ganancia. La ganancia puede ajustarse para el campo cercano, el campo lejano o el campo entero (ganancia total). Cuando la estructura nerviosa a explorar se encuentra rodeada de tejido muscular, una buena práctica suele consistir en bajar la ganancia global para obtener una imagen algo "oscura", puesto que el perineuro será, de esta forma, más fácilmente visualizable. Por el contrario, cuando se encuentra rodeada de tejido adiposo, es mejor aumentar la ganancia para obtener una imagen más "brillante". Si la imagen es oscura o demasiado clara, podemos modificarla con la ganancia general (GAIN). El tiempo de compensación de ganancia se debe ajustar para amplificar las señales débiles que retornan de estructuras profundas Ajustar correctamente el TGC (time gain compensation). Las teclas deben estar dispuestas en una línea recta ligeramente inclinada hacia la derecha. Se trata de una ganancia sectorial. Amplifica las señales que regresan a la sonda (no amplifica la señal que sale de la sonda).    ARMÓNICO. Mejora de forma significativa la calidad de la imagen. Consiste en que la señal reflejada se recibe al doble de frecuencia que la emitida.

14 Ecogenicidad de los tejidos
Deformabilidad Textura Anisotropía Venas Sí, compresible Anecoico No Arterias Pulsátil Grasa Sí, cambia de forma Hipoecoico con líneas hiperecoicas irregulares Músculos Cambia de forma Heterogéneo (Líneas hiperecoicas dentro de tejido hipoecoico) Tendones Hiperecoico- Artefacto: hipoecoico Sí Hueso Líneas hiperecoicas con sombra hipoecoica Nervio proximal Centro hipoecoico Nervio distal Fascicular HIPERECOICO o HIPERECOGENICO: imágenes producidas por órganos que reflejan todo el haz de ultrasonido que incide sobre ellos (cálculos, grasa y tejidos muy densos), estos se observan “blancos” o brillantes en el monitor. Se originan cuando el haz atraviesa interfases con una gran diferencia de impedancia. Se visualizan como imágenes blancas (ecos de gran intensidad) HIPOECOICO o HIPOECOGENICOS: son las imágenes originadas por tejidos blandos que por su textura reflejan parcialmente el haz de ultrasonido (tales como músculo), estos se observarán menos brillantes. Se producen cuando el haz atraviesa interfases con poca diferencia de impedancia. Se visualizan como imágenes grisáceas (ecos de poca intensidad). ANECOICO, SONOLUCIDO O NO ECOGENICO: imágenes producidas por estructuras que no reflejan sino que transmiten todas las ondas del ultrasonido que inciden sobre ellas (vejiga, vesícula, quistes) y se observarán negros en la pantalla. Se originan cuando el haz de ultrasonidos atraviesa un medio sin interfases. Se visualizan como imágenes negras (no hay ecos) ISOECOICO: imagen ecográfica normal propia del tejido. Cuando el eco regresa al transductor, la amplitud es representada por el grado de brillo (ecogenicidad) Las reflexiones especulares dan puntos brillantes (hiperecoicos): ejemplo: diafragma, hueso Las reflexiones difusas más leves dan puntos grises (hipoecoico), ej: grasa Cuando no hay reflexión se ven puntos negros (anecoico): significa que la onda pasa facilmente a través de esas estructuras sin reflexión significativa. Las estructuras profundas pueden aparecer hipoecoicas porque su atenuación limita la transmisión para alcanzar las estructuras: eco que regresa es muy débil. Arterias: Imagen anecoicas (círculos o tubos negros), pulsátiles. Venas: Imagen anecoicas (círculos o tubos negros), no pulsátiles y compresibles. Hueso: El hueso es muy denso y su imagen ecográfica es la de una línea hiperecogénica brillante que presentará distinta forma dependiendo del tipo de hueso (forma curva si se trata de una diáfisis u horizontal en el caso de una costilla). Esta línea, siempre va seguida de una sombra acústica posterior. La sombra es debida a que ningún ultrasonido del haz es capaz de atravesar la superficie ósea reflejándose todos y no contribuyendo a la formación de imágenes por detrás de ella * Periostio Línea hiperecoica. * Corteza y Médula Anecoica, negra (Sombra acústica debido a la reflexión del ultrasonido en el periostio FASCIAS: Se observan como líneas hiperecogénicas, horizontales sin sombra acústica posterior. TENDONES: Son las estructuras que presentan una mayor similitud con los nervios. Se diferencian por el seguimiento de su trayectoria. MÚSCULOS: Los haces musculares son hipoecogénicos. Los septos fibro-adiposos (perimisio) se ven como líneas hiperecogénicas de distinta longitud que separan los haces musculares. El aspecto ecográfico será distinto si se trata de una sección longitudinal o transversal del músculo. En la sección transversal, el músculo tiene aspecto moteado, en la longitudinal su aspecto es más "lineal", las líneas hiperecogénicas son de mayor longitud que en la sección transversal. TEJIDO ADIPOSO: Tiene un aspecto hipoecoico-anecoico. En ocasiones, forma "lagunas" en el espesor del tejido subcutáneo. Otras veces, la vemos rodeando los nervios (ciático) Adenopatías. Se suelen visualizar como imágenes ecogénicas generalmente homogéneas bien delimitadas rodeadas de un halo anecoico alrededor. En algunas ocasiones, sobre todo en la axila pueden confundirse con los nervios.

15 Visualización de los nervios
Los nervios pueden tener 3 Formas: Redonda Ovalada Triangular Raíces cervicales Nervio periférico Pueden aparecer como estructuras hiperecoicas o hipoecoicas circulares, ovoides, triangulares o aplanadas dependiendo del tamaño del nervio, de la profundidad a la que se encuentre, del transductor y su frecuencia, del ángulo del haz del ultrasonido (anisotropía) y de la apariencia histológica del nervio. Los nervios, por lo general, se sitúan entre músculos adyacentes. Observe bien los límites entre grupos musculares. Realice pequeñas angulaciones del transductor ("cabeceo"), dependiendo del ángulo de incidencia del haz de ultrasonidos sobre el nervio, la calidad de la imagen es distinta ("anisotropismo"). Cuando tenga dificultad a la hora de diferenciar un nervio de otras estructuras semejantes, siga los siguientes pasos: - Comprima con el transductor la zona explorada, las venas se colapsarán. - Recuerde que por lo general tendones y ligamentos suelen encontrarse por debajo de los nervios, más próximos a la superficie ósea. - Mover la extremidad donde estamos realizando el bloqueo puede ayudar a identificar los tendones y diferenciarlos de estructuras nerviosas. En el plexo braquial por encima de la clavícula, o sea el interescalénico o el supraclavicular, los nervios se observan hipoecoicos rodeados de una estructura hiperecoica (fascículos). Esto porque tienen más tejido axónico y pocas capas de perineuro. Debajo de este nivel cambia composición y se ven hiperecoicos.

16 Visualización de los nervios
Corte transversal , Cuando se analiza un corte transversal de un tronco nervioso puede apreciarse cómo las fibras nerviosas se agrupan en fascículos; cada fascículo está rodeado por el perineuro, mientras que el tejido conectivo que se sitúa entre los axones es lo que se denomina endoneuro. Todos los fascículos se encuentran rodeados por el epineuro, y éste a su vez separa a unos fascículos de otros Al estudiar una sección transversal de un nervio con ultrasonidos éste aparece como una estructura redondeada u ovalada de carácter hipoecoico, rodeada de un límite hiperecoico y en ocasiones pueden apreciarse pequeños ecos en su interior. Las zonas hiperecoicas se corresponden con los fascículos nerviosos, mientras que las hipoecoicas corresponden al tejido conectivo del nervio. Fácil para visualizar los nervios (estructuras circulares) • Buena definición de las estructuras que hay alrededor. • Fácil de mantener la visión del nervio mientras inserta la aguja. En una sección transversal, la estructura nerviosa se compone de pequeños puntos hipoecoicos redondeados u ovalados (fascículos nerviosos) dentro de una densa red de elementos hiperecoicos (epineuro) (imagen en panal de abeja) El número y el tamaño de los fascículos visualizados ecográficamente depende de la frecuencia de la sonda así como del tipo de nervio estudiado

17 Visualización de los nervios
Corte longitudinal , En un examen longitudinal adquieren un aspecto "fascicular", caracterizado por múltiples líneas continuas hiperecoicas en contraposición al aspecto "fibrilar" de los tendones; estos últimos muestran líneas discontinuas hiperecoicas en su interior. En una seccion longitudinal, la estructura de un nervio periférico está compuesta por múltiples líneas paralelas hipoecoicas separadas por bandas hiperecoicas. Los elementos hipoecoicos corresponden a los fascículos nerviosos y las bandas hiperecogénicas se corresponden con el epineuro interfascicular Haz angosto, ancho 1mm. • Menos fácil de visualizar los nervios (estructuras tubulares). • Pobre definición de estructuras alrededor. • Difícil de mantener la visión del nervio mientras se inserta la aguja.

18 Doppler color Esta tecnología está basada en el efecto Doppler que se define como el "cambio de la frecuencia de una emisión de sonido (o de luz) que tiene lugar cuando la fuente emisora se aleja o se aproxima". Si la fuente se aproxima, el sonido se hace más agudo o la luz más azul (la frecuencia aumenta) y si se aleja, el sonido se hace más grave o la luz más roja, (la frecuencia disminuye). Se basa en el cambio de frecuencia que experimenta un haz de ultrasonidos, al reflejarse hacia la fuente que lo originó cuando encuentra un objeto en movimiento (células sanguíneas) .La frecuencia aumenta si el objeto (células sanguíneas) se mueve hacia la fuente que origina el haz (sonda), y disminuye si el objeto se aleja de ella. El mayor cambio de frecuencia ocurre cuando el haz de ultrasonidos sigue la misma trayectoria (paralela) que el objeto que está siendo examinado. El Doppler Color expresa los datos de cambio de frecuencia en un espectro de color (rojo-azul). La escala de colores tiene un carácter direccional, de tal forma que la gama del rojo corresponde a los flujos que se aproximan al transductor y la gama del azul a los que se alejan del mismo. El principal inconveniente del Doppler Color es su extremada sensibilidad al ángulo de incidencia del haz ultrasónico. Consideraciones Al aplicar el Doppler Color los nervios no tienen flujo pero, en ocasiones, los vasos tampoco. Esto se debe a que el ángulo de incidencia del haz sobre el vaso es perpendicular. La sangre tiene un bajo coeficiente de atenuación. Los GR son los reflectores primarios de la sangre

19 Doppler Power (PDI) Se diferencia del Doppler color en que expone en color, no la frecuencia sino la amplitud de la señal doppler Es menos ángulo dependiente y más sensible al flujo lento, permitiendo la visualización de vasos más pequeños. No indica la dirección del flujo. Cuando se utiliza, el umbral de ganancia puede ser ajustado a nivel al cual no hay señal en el hueso

20 Doppler pulsado Arteria Vena
Hay ocasiones, en las que nos interesa saber si el vaso que estamos viendo se trata de una arteria o de una vena y sea difícil diferenciarlo debido a la profundidad a la que se encuentra o bien porque no distinguimos latido. En estos caso, es útil el Doppler audio- gráfico, que nos da la representación gráfica y audible de la onda arterial y de la onda venosa. Arteria Vena

21 Artefactos de la imagen
Sombra acústica Aire Se definen como ecos que aparecen en la imagen pero que no corresponden en la localización o en la intensidad a la estructura explorada. Se clasifican en los siguientes grupos 1. Artefactos de resolución: a. Resolución axial b. Resolución lateral 2. Artefactos de atenuación: a. Refuerzo acústico posterior. b. Sombra acústica posterior. 3. Artefacto de propagación: a. Reverberación: Cola de cometa b. Refracción: Imagen en espejo  Se produce cuando el haz de ultrasonidos se encuentra una superficie altamente reflectante, tanto que prácticamente todo el haz de ultrasonidos es reflejado hacia el transductor. En esta situación, se produce una zona libre de ecos distal a dicha superficie; esta zona se aprecia en la pantalla como un área negra distal a una superficie de alta ecodensidad (muy brillante). A este fenómeno se le denomina sombra acústica y es típicamente producido por superficies altamente reflectantes, como el hueso, aire, objetos extraños, tales como clips o prótesis y superficies calcificadas. En la práctica clínica puede ser interesante distinguir el origen de este artefacto, o diferenciar cuándo es producido por aire o cuándo por superficies óseas. En el primer caso, prácticamente el 99% de los ultrasonidos son reflejados; sin embargo, a este efecto se le añade el de la reverberación producida por el aire, de forma que la sombra acústica aparece con un aspecto "sucio". Por el contrario, en el caso de superficies óseas sólo se refleja un 30% de los ultrasonidos, pero el resto sufre una rápida atenuación; es por esto por lo que en este caso la sombra acústica aparece como un área totalmente negra. No sólo el fenómeno de reflexión puede causar una sombra acústica. Si se producen fenómenos de refracción en el borde de una superficie oblicua y los haces refractados lo hacen a un ángulo tal que no penetren a través de dicha superficie, se produce también una sombra acústica. El hueso no deja pasar nada del haz de ultrasonidos, no produciéndose ninguna imagen detrás de él. La pleura sin embargo deja pasar una mínima cantidad del haz originándose una sombra de aspecto “sucio” por debajo de ella Aire: El artefacto de aire (flechas) en la interfaz de la piel del transductor se debe a la falta de gel conductor y pobre transducción al contacto con la piel.

22 Artefactos de la imagen
Refuerzo acústico Es una zona hiperecoica situada posterior a toda estructura que permite el paso completo del haz de ultrasonido. Normalmente se observa luego de los vasos sanguíneos y de las lesiones quísticas. Se produce cuando el ultrasonido atraviesa un medio sin interfases en su interior (vasos) y pasa a un medio sólido ecogénico. Se dispone de más sonido para ver las estructuras de niveles profundos, y por tanto, los ecos que regresan al transductor tienen una amplitud mayor Consideraciones: El refuerzo posterior puede dificultar o confundir la identificación de estructuras que se encuentren por debajo de los vasos, es el caso del refuerzo posterior que aparece por debajo de la arteria axilar y que puede ser confundido con el nervio radial o con el cordón lateral en el bloqueo a nivel axilar o infraclavicular respectivamente.

23 Artefactos de la imagen
Reverberación- cola de cometa Los artefactos de reverberación comprenden un grupo de artefactos que comparten un mismo principio, la reflexión múltiple. Cuando el haz de ultrasonidos en el viaje por el interior de los tejidos se encuentra con una superficie que provoca un gran cambio de impedancia acústica, la onda reflejada por esta superficie contiene una elevada energía, tanta que dicha onda no sólo es captada por el transductor sino que es de nuevo reflejada por éste al interior del tejido, sufriendo así múltiples reflexiones entre el transductor y la superficie que la refleja en el organismo. Este ciclo ocurre hasta que se agota la energía de la onda. Como el ecógrafo representa las imágenes en función del tiempo transcurrido en el viaje de los ultrasonidos a través de los tejidos la reflexión inicial estará situada en la imagen a una profundidad correcta. Sin embargo, las reflexiones siguientes lo harán a distancias que son múltiplos enteros de la reflexión inicial (reverberaciones). Se produce cuando el haz de ultrasonidos incide sobre una interfase estrecha y muy ecogénica apareciendo distales a dicha superficie una serie de ecos lineales. El artefacto de cola de cometa es un tipo de reverberación en la cual la reflexión múltiple se produce dentro de los tejidos por dos superficies altamente reflectantes y muy próximas. El caso típico es el de una aguja introducida en el tejido, las superficies de la aguja crean reverberaciones muy próximas que se prolongan hacia la zona inferior de la imagen, originándose en la propia aguja. Artefacto de espejo El artefacto de espejo ocurre cuando el haz de ultrasonidos se encuentra con una superficie altamente refractante, esto hace que una porción del ultrasonido desvíe su dirección, mientras que otra parte sigue su curso en línea recta. La parte del haz de ultrasonidos no refractada formará imágenes reales; sin embargo, la parte refractada, al incidir con distinto ángulo, dará lugar a ecos que se transmiten al transductor en un ángulo distinto, dando lugar así a una imagen virtual en distinta localización de la real.

24 Aguja Inserción en el plano- eje largo
La principal ventaja del abordaje en el eje largo es la visualización del trayecto de toda la aguja; sin embargo, el recorrido de la aguja para realizar el bloqueo es tres veces mayor al realizado cuando se utiliza el eje corto. También llamado "in plane", en plano o en eje largo. La aguja pasa por debajo de la sonda siguiendo el eje largo de la misma En este abordaje se visualiza todo el trayecto de la aguja y la punta Más difícil de realizar que el abordaje "fuera de plano" o transversal, ya que requiere alinear perfectamente la aguja con la sonda y el nervio Si la alineación de la aguja con la sonda no es correcta puede suceder que identifiquemos como punta lo que en realidad es una parte del trayecto de la aguja. Al introducir una pequeña cantidad de volumen anestésico no veremos la expansión de los tejidos porque esta ocurre fuera de nuestro campo de visión El abordaje longitudinal tiene el inconveniente de que los planos musculares que atravesamos son mayores que en el abordaje transversal lo que puede suponer un mayor disconfort para el paciente. Consideraciones Siempre debemos mover la sonda para encontrar nuestra aguja, no al revés. No avanzar la aguja a menos que tengamos identificada o visualizada la punta de la misma ¿Cuándo utilizar el abordaje transversal o el longitudinal? En la mayoría de los bloqueos el utilizar un abordaje u otro dependerá de la elección del explorador teniendo siempre en cuenta que: Se visualizan mejor las agujas con una sección transversal mayor. La visualización del trayecto y de la punta de la aguja disminuye gradualmente con la angulación de la misma, viéndose peor el trayecto que la punta. La punta se visualiza mejor en el abordaje longitudinal cuando la aguja se inserta con un ángulo menor de 30º. La punta de la aguja se visualiza mejor en el abordaje transversal cuando el ángulo de inserción de la misma es mayor de 60º. Sin embargo, existen bloqueos en los que por sus características es "casi obligado" utilizar un determinado tipo de abordaje, es el caso del abordaje longitudinal del plexo braquial a nivel supraclavicular donde el control de la aguja en toda su longitud y de la punta de la misma evitará la posible punción pleural o vascular

25 Aguja Inserción fuera del plano- eje corto
El eje corto es similar al abordaje utilizado en el bloqueo con estimulación, siendo su principal inconveniente la dificultad para observar la aguja. Ésta generalmente aparece como una sombra acústica y puede verse por la deformación que provoca su paso por los tejidos. Al usar el abordaje con el eje corto, uno de los principales errores que conducen al fracaso del bloqueo es la excesiva angulación de la aguja con respecto al plano de exploración sonográfica. Si la aguja se encuentra muy inclinada con respecto a este plano, es posible que la imagen de la punta de la aguja que se observa en la pantalla en realidad corresponda con una sección transversal de la aguja, resultando en la inyección del anestésico local en un punto alejado del objetivo. Por ello, en el abordaje con el eje corto es fundamental el mantener una orientación de la aguja prácticamente paralela al plano de exploración ecográfica. También llamado "out of plane" o fuera de plano o en eje corto. La aguja pasa por debajo de la sonda siguiendo el eje transversal de la misma En este abordaje, no se visualiza el trayecto de la aguja, solo vemos la punta como un punto brillante que avanza La localización exacta de la punta, suele ser difícil de visualizar durante todo el avance de la aguja y en la mayoría de los casos su localización se determina por una serie de signos indirectos como son: El movimiento de los tejidos producido por el avance de la misma. La visualización de una sombra acústica posterior o de una cola de cometa (artefactos) coincidente Podemos confirmar la localización de la punta de la aguja con la introducción a través de ella de una pequeña cantidad de volumen (1 ml de solución anestésica) Si la punta de la aguja coincide con nuestra sonda, en la imagen ecográfica veremos la expansión de los tejidos por el anestésico Si la punta de la aguja no coincide con la sonda, no veremos la expansión de los tejidos por el anestésico local porque esta, se está produciendo fuera de nuestro campo de visión en cuyo caso habrá que retirar la aguja Cómo realizamos este abordaje? El punto de introducción de nuestra aguja en la piel, no debe de estar muy próximo a la sonda. Se recomienda que este punto esté a una distancia de la sonda igual a la profundidad a la que está nuestro objetivo de ella Este abordaje ocasiona menor disconfort al paciente que el abordaje longitudinal ya que los planos musculares que atraviesa la aguja son menores.

26 Aguja Visualización Determinantes: ángulo de inserción y calibre de la aguja Cuanto más perpendicular se encuentre el trayecto de la aguja al del haz de ultrasonidos, mejor es la visualización. Por ejemplo, en el caso del bloqueo supraclavicular en el que la aguja sigue un trayecto cercano a los 90° con respecto al haz, la visualización es mejor que en abordajes de nervios localizados más profundamente, como el nervio ciático. Cuando el ángulo aguja-transductor se hace más pequeño, el eje se hace menos ecogénico y la punta no es claramente visible. Más dificil visualizar en profundidad >5 cm y angulos empinados (>45 grados) Cuando el transductor está muy lejos de la aguja el rayo la golpea y se desvía lejos del transductor y no regresa al transductor debido al ángulo de incidencia (<90 grados) Maniobra 1: llevar la punta de la aguja a una posición más superficial para disminuir el ángulo de inserción. Esto hará que la aguja y el rayo tengan un ángulo cercano a 90 grados de incidencia. También es útil mover la punta de la aguja de lado a lado o un poco de entrada a salida hasta que se ve la punta. La aplicación de pequeños movimientos de entrada-salida o movimientos laterales en la aguja al tiempo que la avanzamos hace que los tejidos circundantes se deformen indicándonos la posición de la aguja. La aparición de un artefacto de sombra acústica ayuda a la localización del cuerpo de la aguja. También es útil para mover la punta de la aguja de lado a lado o un poco de entrada y salida (un pequeño movimiento punzante) hasta que la aguja se ve (punta de flecha blanca que muestra el eje de la aguja). Maniobra 2: Para encontrar la punta de la aguja, se puede mover el transductor hacia la punta de la aguja y luego lejos de esta. Este movimiento de exploración determinará si el punto brillante observado es el eje o la punta de la aguja. Hidrolocalización: cc para crear imagen de expansión.  Agujas más grandes son más fáciles de visualizar: mayor área y menos flexibles. Maniobra 3: Insertar la aguja a una distancia del transductor equivalente a la profundidad del blanco, con esto la punta eventualmente intersecta el haz de US a un ángulo de aprox 45 grados. La aguja se introduce gradualmente en ángulo, con la punta visualizado en profundidades cada vez mayores hasta que sea alcanzado el objetivo. Ángulo aguja-haz: Mayor número de haz si ángulo se aproxima a 90 grados. Angulo óptimo parece ser 50 grados. La visibilidad fuera del plano es mejor con ángulos más pequeños (30 grados) La visibilidad es mejor si el bisel se orienta directamente al haz de US (0 grados) o 180 grados lejos del haz.