Ultrasonido: ondas ultrasónicas: ¿Cuál es la razón física para evitar un espacio de aire entre el transductor y el paciente? ¿Cómo se puede evitar?

Primero, establezcamos cómo funciona una máquina de ultrasonido; De esta forma, podemos entender por qué el mecanismo puede descomponerse y luego arreglarlo.

Su sonda de ultrasonido típica está estructurada de esta manera:
Crédito de la foto: Física Médica – Ultrasonido

PROYECCIÓN
En primer lugar, el cristal piezoeléctrico convierte la corriente eléctrica en ondas sonoras que se proyectan desde la nariz a frecuencias que oscilan entre 2 millones y 20 millones de hercios (Hz). El sonido es una serie de ondas de presión que requieren algún medio para propagarse. La densidad y la rigidez de un medio dado determinan cómo se comportarán estas ondas durante el proceso de propagación.

  • Las olas viajan extremadamente rápido a través de los sólidos, convirtiéndolos en un gran medio. Se ha estimado que las ondas acústicas se comprimen a través del tejido humano a aproximadamente ~ 1540 metros / segundo. La razón principal por la cual la ola deja de propagarse es debido a la absorción de la energía por el medio; básicamente, la energía del sonido se convierte en energía térmica y se disipa.
  • En líquidos / geles, las olas viajan bastante bien porque hay suficiente densidad / rigidez para permitir la propagación, pero no lo suficiente como para tener tanta absorción como un sólido. Tendrá algo de refracción y dispersión, pero es insuficiente para ser problemático.
  • Las ondas sonoras tienden a dispersarse y dispersarse inmediatamente cuando se propagan a través de los gases, porque rebotan en todas las partículas de gas (relativamente) de mayor energía de una manera completamente impredecible.

RECEPCIÓN
En segundo lugar, la sonda de ultrasonido cambia inmediatamente de modo y luego escucha las reflexiones de las ondas que propaga, y toma la entrada que puede obtener y realiza cálculos matemáticos para convertirla en una imagen 2D digital en la pantalla. En función de la densidad / rigidez del medio dado, la retroalimentación que recibe la sonda difiere drásticamente.

  • Un medio sólido proporciona un patrón de reflexión agradable y predecible que envía un buen trozo de las ondas de sonido directamente a la sonda.
  • Un líquido / medio de gel no tiene mucha reflexión, pero debido a su falta de resistencia, no evita que las ondas vuelvan a atravesarlo. Por lo tanto, si hay un medio líquido entre la sonda de ultrasonido y un sólido, permite la propagación y la reflexión a través de él sin mucho cambio en las ondas. Ten esto en cuenta, ¡es la clave!
  • Un medio de aire dispersa tanto las ondas que la máquina de ultrasonido no puede recuperar la información que recibe; esta es la razón por la cual la pantalla mostrará un gris brumoso cuando se le presente aire; la sonda está recibiendo señales, sí, pero básicamente es basura no interpretable.

Entonces, ¿cómo se aplica todo esto al uso clínico del ultrasonido?

Idealmente, si la piel fuera una superficie completamente lisa, podríamos colocar la sonda directamente en un paciente y simplemente usarla de esa manera, pero desafortunadamente, la piel no es perfectamente lisa (bultos, cabello, textura desigual, etc.) y lo hace no sellar bien contra la superficie de la sonda. Esto resulta en toneladas de pequeñas bolsas de aire que causan estragos en la capacidad de la máquina para interpretar las señales que recibe.

Ergo, rociamos un poco de gel entre la sonda y el paciente:
Lo que hace el gel es proporcionar un sellador simple entre la piel y la sonda, lo que permite la propagación / reflexión de las ondas (véase más arriba) y minimiza los efectos de dispersión de las bolsas de aire. Esto permite una imagen mucho más clara.

Ahora, recuerde lo que leyó arriba con respecto a los líquidos. En realidad, hay dos (algo absurdos, pero útiles) hacks que puedes usar si es necesario:

  1. Técnica de inmersión. Simplemente coloque la parte del cuerpo deseada para escanear en una bañera de agua. Cubra la sonda de ultrasonido con algo (siempre que sea una envoltura hermética impermeable, funcionará; he usado un guante de látex desechable antes) para que no cause daños por agua y destruya un equipo de $ 10K +, y luego use la sonda directamente en el agua. Para obtener los mejores resultados, aplique un poco de gel sobre la nariz de la sonda antes de cubrirla.
  2. Técnica de vejiga. Obtener un guante de látex y crear un globo de agua improvisado. ¡No deje burbujas de aire dentro! Haga que alguien presione / sostenga este globo de agua suavemente sobre la superficie que se va a escanear, y luego empuje la sonda suavemente hacia el lado opuesto a la superficie. Lo que esto le permite hacer es crear una “ventana” acústica; este método es particularmente útil para escaneos más superficiales. NO EMPUJE LO SUFICIENTEMENTE DURO PARA CAUSAR QUE EL GLOBO ARDIENTE.

Si vas a hacer cualquiera de los anteriores, ten mucho cuidado; ahogar tu sonda en agua tiende a ser perjudicial para la sonda y podría dañar algunos equipos muy costosos, ¡ así que ten mucho cuidado!

Esta respuesta no es un sustituto de la asistencia médica profesional …

La frecuencia de sonido utilizada en el ultrasonido no se propaga a través del aire. La energía se disipa rápidamente y, por lo tanto, la energía no se transfiere al tejido, ni las ondas debilitadas vuelven del tejido recibido por los detectores pizioeléctricos.

La solución es simple, use un medio que conduzca la energía acústica de manera eficiente al tejido y permita que las ondas de sonido acústicas retornen a los detectores. Esto se logra con geles de ultrasonido hechos a la medida, con propiedades marcadas para maximizar la transferencia de energía con viscosidad que promueve la adhesión a la sonda y la región de interés.