O APARELHO DE ULTRASSOM
O APARELHO DE ULTRASSOM
Um monitor: onde se observa a imagem;
Controle para regular a intensidade das ondas captadas;
Determinar a profundidade da imagem observada em tela;
Alterar a amplificação dos ecos de retorno.
Um ou mais transdutores: parte principal do aparelho de ultrassom
Em geral, o transdutor é o responsável pela emissão e captação de pulsos de ultrassom.
Composto principalmente por cristais piezoelétricos;
Transdutores são capazes de registrar a posição da superfície refletora e representar a forma
dos ecos em tons de cinza
PARTES DE UM TRANSDUTOR
Figura 1: Transdutor de imagem de ultrassonografia representativo, com apenas um cristal para
facilitar o entendimento. Fonte: Ultrassonografia à Beira do Leito na Medicina Clínica.
PARTES DE UM TRANSDUTOR
Cristal piezoelétrico envolto por uma camada de material de retaguarda ou
amortecimento: redução da duração do pulso;
Em frente ao elemento ativo, encontra-se a camada de acoplamento: valores de
impedância acústica entre o cristal e a pele;
Gel acústico, aplicada para diminuir ainda mais as diferenças de impedância entre
o transdutor e a pele;
Gel também tem a função de ocupar o lugar do ar entre o transdutor e a pele;
Pode ser empregada uma lente acústica para melhorar o foco;
Todo o transdutor é recoberto por um invólucro protetor.
TRANSDUTOR EM ARRANJO LINEAR SEQUENCIAL
Figura 3: Imagem vascular da veia femural direita. Imagem tem formato
quadrado e no ponto 1 é observado um trombo (estrutura de
aparência sólida). Fonte: Ultrassonografia à Beira do Leito na Medicina
Clínica
Figura 2: Representação de
um transdutor linear,
imageando sobre as costelas.
Fonte: Ultrassonografia à
Beira do Leito na Medicina
Clínica
TRANSDUTOR EM ARRANJO SETORIALFigura 4: Representação de
um transdutor setorial,
imageando sobre as costelas.
Fonte: Ultrassonografia à
Beira do Leito na Medicina
Clínica
Figura 5: Imagem da vesícula biliar com transdutor
setorial. Fonte: Ultrassonografia à Beira do Leito na
Medicina Clínica
TRANSDUTOR EM ARRANJO CONVEXO
Figura 7: Imagem do abdômen produzida pelo transdutor convexo.
Observe superfície acústica maior tanto no campo próximo quanto no
distante. Fonte: Ultrassonografia à Beira do Leito na Medicina Clínica
Figura 6: Representação de
um transdutor convexo,
imageando sobre as costelas.
Fonte: Ultrassonografia à
Beira do Leito na Medicina
Clínica
MODOS DE DISPOSIÇÃO DOS ECOS
Existem três modos, mais comuns, de disposição dos ecos, chamados:
A, B e M
O modo A recebe esse nome por estar relacionado com a AMPLITUDE;
O modo B recebe esse nome por estar relacionado com o BRILHO;
O modo M recebe esse nome por estar relacionado com o MOVIMENTO;
MODO A
Primeiro modo inventado para avaliação ultrassonográfica (~1930);
O mais simples dentre os modos existentes;
Utilizados, em geral, para obter informação do diagnóstico sobre a profundidade
das estruturas no corpo, enviamos pulsos de ultra-som sobre o corpo e medimos o
tempo requerido para receber o som refletido (ecos) em suas várias superfícies;
A profundidade dos ecos aparece como picos, cuja altura representa amplitude dos
ecos;
Portanto, fornece uma informação unidimensional.
MODO A – EXEMPLO
Figura 8: Esquema de ultrassonografia do modo A.
Fonte: cpdia.embrapa.br/publicacoes/download.php?file=DOC08_2003.pdf
MODO A – EXEMPLO OFTALMOLOGIA
Continua sendo amplamente utilizado na oftalmologia;
Acompanhar tamanho e padrões de crescimento do olho;
Detectar a presença de tumores ou outras patologias;
Presença de objetos estranhos para remoção via cirurgia.
MODO A – EXEMPLO OFTALMOLOGIA
Figura 9: Trandutor T emite ultrassom
através da água do olho, e o som refletido
é captado. Fonte: Maggi, L.E. Aula Biofísica.
Figura 10: Estudos ultrassônicos de uma retina descolada. Na
ultrassonografia é possível observar um eco s da esclera
anterior, um eco r da retina, e um eco s da esclera posterior. E
num olho normal o eco r apareceria misturado com o eco s da
esclera posterior. Fonte: Maggi, L.E. Aula Biofísica.
MODO A – EXEMPLO ECOENCEFALOGRAFIA
Outra aplicação comum do modo A, é a chamada ecoencefalografia - ultrassom
utilizado na detecção de tumores no cérebro;
Pulsos de ultra-som são enviados a uma estreita região do crânio ligeiramente acima
do ouvido e o eco das diferentes estruturas dentro da cabeça são mostrados num
osciloscópio;
Na ecoencefalografia o objetivo é comparar os ecos do lado esquerdo da cabeça
com aqueles do lado direito e observar uma mudança na estrutura da linha média;
Um tumor num determinado lado do cérebro tende mudar a linha média em direção
ao outro lado, onde uma mudança de mais que 3 mm para um adulto ou 2 mm para
uma criança é considerado anormal.
MODO A – EXEMPLO ECOENCEFALOGRAFIA
Figura 11: Modo A para localizar a linha média do
cérebro (ecoencefalografia) Pulsos de ultrassom
são enviados ao cérebro pelo transdutor T e os
ecos são representados na imagem. Fonte: Maggi,
L.E. Aula Biofísica.
MODO A – EXEMPLO ECOENCEFALOGRAFIAFigura 12: Ecoencefalografia de um
cérebro normal e um anormal. Na
imagem a observamos o
mapeamento do cérebro normal.
Transdutor T no lado direito da
cabeça na imagem de cima e no lado
esquerdo na de baixo. Não existe
deslocamento do eco da linha
média. Na imagem b observamos o
mapeamento de cérebro anormal
mostrando um deslocamento de
7mm adiante no lado direito que
poderia ser causado por um tumor
no lado esquerdo do cérebro. Fonte:
Maggi, L.E.Aula Biofísica.
MODO B
Utiliza múltiplas ondas de ultrassom;
Combinação dos sinais do Modo A em várias direções, obtidos pelo deslocamento
mecânico do transdutor;
Este modo pode ser melhor entendido considerando-se uma linha no Modo A,
modificada de tal forma que a amplitude do sinal recebido não cause um deslocamento
vertical do feixe, mas sim aumento ou diminuição do brilho;
Estabelece informações sobre as estruturas internas do corpo. Sendo aplicados no
fígado, mama, coração, feto, etc.
MODO B
Ecos de retorno aparecem como pontos correspondente à localização da
superfície refletora;
O eixo na direção de propagação do pulso, da mesma forma que no Modo A,
representa a profundidade de penetração ou distância;
Brilho ou escala de cinza representa a amplitude do eco;
Portanto fornece uma imagem bidimensional.
MODO B - EXEMPLO
Figura 13: Esquema de ultrassonografia do modo B.
MODO B – EXEMPLO
Figura 14: Modo B construído a partir do modo A. Fonte: incor.usp.org.br/spdweb/frame_cursos.htm
MODO B – EXEMPLO FETO E MAMA
Eles podem detectar gravidez muito cedo e pode estabelecer informação sobre
anomalias;
Além disso, pode fornecer informações sobre o comprimento, localização, e
mudança com o tempo de um feto;
Extremamente útil nos partos normais e em casos tais como hemorragias
anormais e ameaças de aborto.
Em alguns casos, o mapeamento B pode ser melhor que o Raio-X, como por
exemplo, raio-X somente detecta quistos que produzem soluções radiopacas,
enquanto o ultra-som pode ser usado para mostrar muitos tipos de quistos.
MODO B – EXEMPLO
Figura 15: Ultrassonogia de feto no modo B.
Fonte: www.curumimmodabebe.com.br
Figura 16: Ultrassonogia de mama no modo B, para
punção de cisto mamário. Fonte:
www.usbipanema.com.br
MODO M
Combina característica do modo A juntamente com o modo B, e é utilizado
principalmente na ecocardiografia;
Na imagem resultante é possível observar movimento de uma estrutura ao
longo de uma linha.
Transdutor estacionário (modo A) onde os ecos aparecem como pontos
(modo B);
MODO M
Ecos dispostos num eixo vertical em relação a profundidade;
Dispostos num eixo horizontal em relação ao tempo;
Brilho ou escala de cinza representa a amplitude do eco;
MODO M - IMAGEM
Figura 16: Esquema do método
de mapeamento M. Em a, uma
interface vibrante num béquer de
água reflete o pulso sonoro do
transdutor T. em b o mapeamento
B a membrana vibrante aparece
como uma linha no meio do
mapeamento. E em c, quando o
feixe é movido verticalmente, o
movimento da interface vibrante
é mostrado como um
mapeamento M. Fonte: Maggi, L.E.
Aula Biofísica.
MODO M – EXEMPLO CORAÇÃO
Os lugares onde o coração pode ser sondado são muito limitados devido a pobre
transmissão ultra-sônica através dos tecidos pulmonares e ossos;
O método usual é colocar o transdutor no lado esquerdo do paciente, apontá-lo
entre as costelas sobre o coração, e incliná-lo sob diferentes ângulos para
explorar várias regiões do coração;
Assim, é possível obter informações a respeito do comportamento de uma
válvula particular ou seção do coração.
Exemplo: Mapeamento M capaz de mostrar a acumulação do fluido no coração
(efusão pericardial).
https://www.youtube.com/watch?v=LZA1EZVgqBI
Figura 17: Esquema do coração sendo mapeado
com ultra-som. Fonte: Maggi, L.E.Aula Biofísica.
MODO M – EXEMPLO CORAÇÃO
Figura 18: Imagem de uma ultrassonografia de modo M
mapeando a válvula mitral. Fonte: www.clinicacoracao.com
MODOS A, B E M - EXEMPLO
Figura 19: Representação
esquemáticos dos modos de
disposição dos ecos em
ultrassonografia cardíaca. Fonte:
Princípios Físicos da
Ultrassonografia – Revisão
Bibliográfica
MODO DOPPLER
Outro modo para se medir movimento é o chamado modo Doppler;
Estudos desde antes de 1800 mostram que uma fonte sonora de frequência
f0 tem um tom mais alto quando se dirige ao ouvinte e mais baixo quando se
afasta do mesmo;
O mesmo acontece quando o ouvinte se dirige à fonte;
A variação de frequência é chamada de desvio Doppler.
Esta técnica tem sido usada para medir a velocidade de movimento de
objetos ou fluidos dentro do corpo, principalmente fluxo sanguíneo;
MODO DOPPLER
Se conhecermos a frequência f0 , é possível medir a frequência recebida pelo
ouvinte;
Determinar a rapidez do movimento da fonte sonora ou do ouvinte;
O desvio Doppler é calculado utilizando-se a equação abaixo, onde o sinal
indica o sentido da velocidade. É possível perceber que o desvio Doppler é
diretamente proporcional à velocidade do sangue e, consequentemente, ao
fluxo volumétrico:
MODO DOPPLER – EXEMPLO CORAÇÃO
Figura 20: Arranjo esquemático para medir a
velocidade do sangue num vaso sanguíneo a partir do
modo Doppler. Fonte: Maggi, L.E.Aula Biofísica.
Quando um feixe contínuo de ultra-som é "recebido"
por alguma célula vermelha do sangue, num
determinado vaso, movendo-se adiante da fonte, o
sangue "ouve" uma freqüência ligeiramente mais baixa
que a freqüência f0 original. Em seguida, o sangue envia
de volta ao transdutor os ecos espalhados do som
que ele "ouviu”.
MODO DOPPLER
Vantagem de não requerer catéter na artéria ou cirurgia para implantar
dispositivos de medidas;
Também usado para detectar movimentos do coração do feto, cordão
umbilical e placenta, principalmente quando sinais radiológicos e clínicos são
desaconselháveis;
MODO DOPPLER – EXEMPLO FETO
Figura 21: Esquema do uso de Doppler para
monitoração do coração fetal. Fonte: Bishop, E.H.
Usos obstétricos do sensor ultra-sônico em
movimento.
Quando uma onda sonora contínua de freqüência
f0 é incidente sobre o coração fetal, o som
refletido é desviado para freqüências ligeiramente
maiores que f0 quando o coração do feto está
movendo-se em direção a fonte do som, e
ligeiramente inferior a f0 quando o coração do feto
está se afastando dele. Variações na freqüência dão
a razão pulsação fetal.
MODO DOPPLER CONTÍNUO
Um transdutor funciona como emissor e o outro como receptor, e a transmissão ultrassônica e
a recepção por um segundo cristal é contínua;
Todos os alvos situados sobre a trajetória do feixe ultrassonográfico produzem sinais Doppler,
confundindo seus efeitos e determinando falta de resolução espacial;
Não permite discriminar movimentos provenientes de várias profundidades, impossibilitando
determinar com precisão a fonte do sinal detectado, considerando que todos os alvos em
movimento dentro do feixe produzem sinais Doppler
O feixe deste tipo de Doppler deve conter somente um vaso ou câmara cardíaca, pois qualquer
fluxo sanguíneo será interceptado, apresentando sinal superposto no equipamento e será
registrado, independentemente de sua profundidade
Na ultrassonografia com Doppler contínuo, a interpretação é realizada através dos padrões de
som emitidos pelos vasos e por gráficos que representam os traçados das curvas de velocidade
MODO DOPPLER CONTÍNUO
Figura 22: Exemplo de aquisição de sinal através do Doppler contínuo. Onde em A mostra a foto de
um transdutor Doppler contínuo e B o traçado de velocidade do fluxo da artéria imageada. Fonte:
Bragato, N. Ultrassonografia doppler vascular: aspectos importantes para aplicação da técnica.
MODO DOPPLER PULSADO
Devido às limitações do Doppler contínuo, o mapeamento pulsado foi desenvolvido com o
objetivo de identificar a localização espacial das estruturas vasculares;
No Doppler pulsado, o som é emitido em pulsos e o mesmo cristal piezoelétrico funciona
como transmissor e receptor;
O sistema pulsado permite um intervalo entre a transmissão e o retorno do eco, com isso, o
volume sensível a partir do qual os dados são amostrados pode ser controlado em termos
de forma, profundidade e posição
A imagem duplex combina o feixe Doppler pulsado com a imagem bidimensional, e a
localização do volume alvo é disposta na tela em modo bidimensional;
A profundidade e o tamanho do volume de amostra no modo bidimensional possibilitam a
localização precisa da região de interesse.
Figura 23: Imagem de ultrassom
Doppler contínuo, onde é
observado o enchimento
ventricular e a contração atrial.
Fonte: García, M.J. Diagnóstico y
guía terapéutica de la insuficiencia
cardíaca diastólica.
MODO DOPPLER PULSADO
MODO DOPPLER COLORIDO
Atualmente, a grande maioria dos equipamentos de ultrassom tem a capacidade de
apresentar mapeamentos coloridos do fluxo sanguíneo;
A informação sobre fluxo determinada a partir de medições Doppler é exibida em
sobreposição à imagem em tempo real do modo bidimensional;
A área visualizada é dividida em vários pequenos volumes de amostragem, cada um dos quais
é submetido a um processamento isolado, onde o sinal obtido é codificado por cores em
relação ao seu movimento na direção do transdutor ou para longe dele;
Cada ponto móvel tem uma tonalidade de vermelho ou azul, em vez de tons de cinza.
O grau de saturação da cor é usado para indicar a velocidade relativa do fluxo em
movimento;
MODO DOPPLER COLORIDO
Figura 24: Exemplo de doppler colorido da
veia cava caudal e da artéria aorta de uma
cadela adulta, evidenciando a identificação
do fluxo sanguíneo em tons de vermelho e
azul dentro do volume da amostra (quadro
verde). A barra vertical indica a direção do
fluxo em relação ao transdutor. Fonte:
Bragato, N. Ultrassonografia doppler
vascular: aspectos importantes para
aplicação da técnica.
ULTRASSOM 3D
Em geral, os sistemas que permitem a visualização 3D de órgãos e vasos do
corpo humano são adaptações dos sistemas disponíveis no mercado
Os transdutores podem ser os mesmos utilizados para imagens 2D com
algumas adaptações, ou podem ser construídos especialmente para este fim;
As imagens 2D e os dados de posição são armazenados em memória durante a
aquisição para subseqüente montagem da imagem 3D (Varredura espacial,
múltiplos cortes).
Sistemas de imagens 3D utilizam técnicas especiais e calculam funções
matemáticas complexas.
ULTRASSOM 3D - EXEMPLO
Figura 25: Imagem de
ultrassom 3D da face
de um feto na 26ª
semana de gestação e
uma imagem 3D da
vasculatura renal.
Fonte:ATL Ultrasound.
https://www.youtube.com/wa
tch?v=t_X9d1G_Mag
EFEITOS BIOFÍSICOS – EFEITO TÉRMICO
Conforme as ondas de ultrassom se propagam pelos tecidos, as mesmas são
atenuadas, liberando energia;
Fatores como intensidade do feixe de ultra-som, tempo de aplicação, impedância
acústica do meio e etc, interferem na quantidade de calor resultante na aplicação;
O aumento da temperatura leva a um aumento da capacidade de extensão dos
tecidos colágenos, tornando-o aplicável ao tratamento de patologias oriundas da
contração de tecidos: tendões, ligamentos, etc;
Outros efeitos: aumento da circulação; relaxamento; aumento da permeabilidade
das membranas; aumento do metabolismo dos tecidos, etc.
EFEITOS BIOFÍSICOS – EFEITO MECÂNICO
Devido às vibrações mecânicas geradas pelo ultrassom, o meio onde o feixe ultra-
sônico está percorrendo é submetido a um micromassageamento;
Efeitos:
Melhoramento do metabolismo celular;
Aceleração da difusão dos íons pelas membranas;
Processo de cavitação - Formação de cavidades microscópicas durante o
processo de descompressão e compressão do meio, formando microbolhas de
gás que podem se expandir e explodir lesionando células próximas.
PRINCÍPIO ALARA
Apesar dos efeitos diagnósticos e terapêuticos, lesões térmicas e efeitos
adversos da cavitação foram relatados.
Por isso, foram estabelecidos limites de intensidade da ultrassonografia e regras
de segurança que ainda são aplicáveis à ultrassonografia à beira do leito:
Nenhum estudo deve ser realizado sem indicações válidas;
Nenhum estudo deve ser prolongado sem uma razão legítima;
A potência (amplitude) mínima deve ser usada para produzir as imagens ideais.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Rodrigues, P.G. et al . Gordura corporal e eficiência reprodutiva em éguas doadoras de
embrião Mangalarga Marchador. Ciênc. agrotec., Lavras , v. 35, n. 5, Oct. 2011 .
Bishop, E.H. Usos obstétricos do sensor ultra-sônico em movimento. Amer. J. Gyneco, 96, 1966,
pp. 864-867
García, M.J. Diagnóstico y guía terapéutica de la insuficiencia cardíaca diastólica. Rev Esp
Cardiol. 2003;Vol. 56 Núm.04
Bragato, N. Ultrassonografia doppler vascular: aspectos importantes para aplicação da técnica.
Disciplina Seminários aplicados. Programa de Pós-graduação em Ciência Animal. Universidade
Federal de Goiás, Goiânia, 2013.
Augusto, A.Q.; Pachaly, J.R. Princípios Físicos da Ultrassonografia – Revisão Bibliográfica. Arq.
Ciên.Vet. Zool., Unipar, 3(1): p.61-65, 2000.
Hofer, M. Ultra-Sonografia Manual prático de ensino; Editora Revinter. 2003.
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