Princípios Físicos de Ultrassonografia Serviço de Ultrassonografia Thiago M....

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    07-Apr-2016
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  • Princpios Fsicos de UltrassonografiaServio de UltrassonografiaThiago M. Tezoto

  • IntroduoUltrassom:

    - Verstil com excelente relao custo benefcio.

    - Imagens seccionais em qualquer orientao espacial.

    - No utiliza radiao ionizante.

    - Estudo do movimento das estruturas corporais.

    - Estudo hemodinmico no invasivo Doppler.

  • IntroduoUltrassom

    - Onda sonora pulstil.

    - Fenmeno de interao entre som e tecidos corporais.

    - Transmisso da onda sonora pelo meio permite observaras propriedades mecnicas dos tecidos.

    - Fundamentos fsicos e tecnolgicos.

  • SomVibrao mecnica.

  • SomPropriedades ondulatrias.

    Sofre interao com o meio:

    - Refrao - Reflexo - Atenuao - Difrao - Interferncia - Espalhamento

  • SomCaractersticas do fenmeno sonoro so relacionadas com sua fonte e com o meio de propagao.

    Comportamento da onda depende de variveis ( P, t e mobi- lidade das partculas).

    Vibraes deflexes direo da propagao do som: Transversais Longitudinais (gua e gases)

  • Ondas Sonoras Conceitos fundamentais

    Comprimento de Onda ():

    Distncia entre fenmenos de compresso e rarefao sucessivos,medido em metros (m).

    Depende da velocidade do som no meio e da freqncia utilizada.

  • Ondas SonorasFreqncia (f):

    Nmero de ciclos completos de oscilao em um segundo, medida em Hertz (Hz).

    Determina a capacidade do ultrassom em discriminar dois pontos prxi-mos a rea de interesse (resoluo espacial). Quanto maior a freqncia, menor o comprimento de onda e melhor aresoluo espacial.

  • Ondas SonorasPerodo (T):Tempo caracterstico em que o mesmo fenmeno se repete. T=1/f

    Amplitude (A):Intensidade da onda sonora proporcional a deflexo mxima daspartculas do meio de transmisso, ou seja, a energia que atravessao tecido.

  • Ondas SonorasVelocidade (c):

    Constante para cada material.Depende das propriedades elsticas e da prpria densidade do meio. Mdia calculada em 1540 m/s

  • Piezeletricidade

    Converte uma forma de energia em outra.

    Energia Eltrica Energia de Ultrassom

  • PiezeletricidadeMateriais Piezoeltricos:

    - Quartzo

    - Turmalina

    - Titanato de Brio

    - Titanato Zircoanto de Chumbo (PZT)

  • TransdutoresProduzir feixe ultrassnico.Receber os ecos gerados pelas interfaces.

  • TransdutoresComposio

    Conjunto compacto de elementos piezoeletricos.Aparato eletrnico (excitao e captao).Lente acstica.Material de acoplamento.Material de amortecimento posterior (absorve freqncias Indesejveis).Isolamento

  • TransdutoresConvexo: 3,5 MHz

    Linear: 7,5 MHz

    Endocavitrio: 6 MHz

  • Campo Ultrassnico: Foco

  • Campo ultrassnico: FocoMelhor resoluo espacialMenor espessura do feixe acstico.

    Zona de Fresnel Zona de Fraunhoffer

  • Imagem Ultrassonogrfica

    Sinais de intensidade varivel.

    Interao da onda sonora com o meio.

    Capacidade de reflexo.

    Impedncia acsticas diferentes.

  • Impedncia Acstica (Z)

    Resistncia do meio conduo do feixe ultrassnico.

    Depende da densidade e velocidade do som no meio.

    Z = c .

  • Impedncia Acstica (Z)

    Diferena de Z entre dois meios define a quantidade de reflexo na interface.

    Interface com mesmo Z no h reflexo.

    Logo, quanto maior a diferena de Z, maior ser a reflexo.

    Exemplo: ndulo heptico.

  • Transmisso, Reflexo e Refrao

    Depende do ngulo de incidncia e da de Z.

    Reflexo e Refrao.

    Reflexo

  • Transmisso, Reflexo e Refrao

    Quanto maior o coeficiente de reflexo,

    Maior a intensidade do eco recebido,

    Portanto menor a transmisso do feixe.

    Uso do gel !!!

  • ArtefatosReflexo total Sombra acstica posterior

    - Interface com graus extremos de impedncia acstica.

    - Todo feixe ultrassnico refletido a partir da interface.

    - Exemplos: ar, calcificaes, clculos e gs (sombra suja).

  • ArtefatosReflexo especular Imagem em espelho

    - Estrutura altamente reflexiva (diafragma).

    - Ecos sofrem nova reflexo na interface proximal.

    - Retornam ao equipamento em atraso em relao aos primeiros.

  • ArtefatosRefrao

    - Incidncia do feixe ocorre em um ngulo inferior ao limtrofe.

    - Parte do feixe refletida (eco), parte refratada.

    - Muda a direo original.

    - Estruturas com morfologia lentiforme.

  • ArtefatosAtenuao

    - Perdas sucessivas da intensidade do sinal.

    - Em funo da distncia percorrida.

    - Absoro (transformao em calor), reflexo, espalhamento.

    - Diretamente relacionada freqncia.

    Atenuao = freqncia x distncia percorrida

  • ArtefatosReforo acstico posterior

    - Estruturas de baixa atenuao.

    - Compensao temporal de ganho (TGC).

    - Estruturas posteriores apresentam ecos mais intensos.

    - Regies posteriores a estruturas csticas.

  • ArtefatosDifrao e espalhamento

    - Extremidade de estrutura interposta no trajeto do feixe assumeo papel de fonte sonora.

    - Reflexo no direcional do feixe ultrassnico.

    - Ocorre em ondas esfricas (difrao).

    - Gera ecos de baixa amplitude.

    - Padro textural em tons de cinza (parnquima heptico).

  • Modos de apresentaoModo A

    - Grficos de amplitude. - Em relao com a profundidade.

  • Modos de apresentaoModo B (brilho)

    - Linha de imagem , ecos gerados por um nico pulso.

    - Converso em pulsos eltricos, amplificada e processada.

    - Seqncia de pontos brilhantes na tela.

    - Aquisio de sucessivas linhas = Imagem bidimensional.

  • Modos de apresentaoModo M (movimento)

    - Ecocardiografia.

    - Estudo da movimentao das interfaces refletoras,

    - ao longo da direo de propagao,

    - em um intervalo de tempo extenso.

  • Escala de cinzaInicialmente preto e branco.

    Profundidade de memria.

    Valores intermedirios de amplitude dos ecos,

    Em escala de cinza.

    Atualmente: - Profundidade de memria de 8 bits (preto e branco). - 254 tons de cinza.

  • Escala de cinzaTerminologia

    - Ecognicas, hiperecognicas, ecorrefringentes: Ecos de alta intensidade cinza-claras ou brancas.

    - Hipoecognicas: Ecos de baixa intensidade cinza-escuras.

    - Anecognicas: Permitem a passagem do eco sem reflexo (bexiga, cistos simples). Pretas.

  • Resoluo Espacial Resoluo Espacial Axial - Discriminar dois pontos prximos ao longo do eixo de propagao do feixe ultrassnico.

    - Depende da durao dos pulsos (perodo) e da freqncia.

  • Resoluo EspacialResoluo Espacial Lateral - Discriminar dois pontos no eixo perpendicular ao da propagao do feixe ultrassnico.

    - Diretamente proporcional freqncia e elementos piezoettricos.

  • Resoluo EspacialResoluo Espacial Lateral

    - Feixe ultrassnico lobos centrais e lobos laterais.

    - Captao do eco por elementos piezoeltricos diferentes.

    - Ambigidade de localizao espacial degradao da imagem.

    - Refletores de alta intensidade.

    - Artefatos de lobos laterais.

  • Resoluo EspacialResoluo Espacial de Elevao

    - Discriminar pontos no terceiro eixo espacial, perpendicular aoplano de insonao.

    - Fator limitante da qualidade de imagem.

    - Depende: Espessura do elemento piezoeltrico. Profundidade da focalizao. Elementos dispersivos no trajeto do feixe.

    - Artefato: efeito de volume parcial.

  • DopplerChristian Andreas Doppler 1841

    O efeito Doppler a mudana da freqncia de onda, resultante da movimentao de uma fonte.

    Ultrassom Doppler usado para detectar e medir o fluxo sanguneo e o maior refletor a hemcia.

    A freqncia Doppler depende da freqncia de insonao(f), da velocidade do fluxo sanguneo(v) e do ngulo entre o feixe ultras-sonogrfico e a direo do movimento sanguneo(), espresso na equao Doppler: Fd = 2.f.v. cos ------------- c

  • Doppler

  • Dopplerngulo estimado pelo ultrassonografista.

    Fd = 2.f.v. cos ------------- ccos de 90 = zero.Se o feixe ultrassnico estiver a 90 em relao ao vasoInsonado, no haver efeito Doppler. ngulo correto entre 0 e 60.

  • Doppler

  • DopplerDoppler de Onda Contnua

    - Transmisso e recepo ultrassonogrfica contnua.

    - No produz imagens coloridas.

    - Incapaz de determinar localizao especfica de velocidade.

    - No permite reconhecer profundidade dos refletores.

  • DopplerDoppler de onda pulsada

    - Aparelhos atuais.

    - Maior zona sensitiva/volume de amostra.

    - Permite a medida da profundidade do fluxo.

    - Permite unir os modos colorido e espectral conjuntamente.

  • DopplerFormas de demonstrar o fluxo sanguneo

    - Modo colorido.

    - Modo pulsado espectral.

    - Power Doppler (Dopple