Módulos I y II• Ondas: generalidades

• Ondas mecánicas: generalidades

– El ultrasonido

» Uso diagnóstico: Ecografía (2D y Doppler)

» Uso terapéutico

» Utilización en Odontología

• Ondas electromagnéticas: generalidades.

– Radiaciones no ionizantes: aplicaciones (MRI)

Bibliografía: Zaragoza, J. R. 1992 Física e instrumentación médicas.Barcelona: Ediciones Científicas y Técnicas Masson-Salvat.

Movimiento oscilatorio

elongación y

veloc. = 0elongación máx.

Posición de equilibrioveloc. máx. elongación = 0

Péndulo sin rozamiento

t

y

tiempo

y = A sen (t+)

A

período

t

duración de un ciclo

Movimiento armónico simple

• A amplitud• frecuencia angular, • fase

y = A sen (t+)

El período es inversamente proporcional a la frecuencia

omega

fi

nu

t

y

t

y

t t

yy

Movimiento ondulatorio: propagación de un

movimiento oscilatorio en el espacio.

• Velocidad de propagación

• Longitud de onda , ocurre en un período

x

y

v

vx

t

La frecuencia es indep. del medio, y v son las que varían cuando la

onda cambia de medio.

Doble periodicidad

t

y

x

y

temporal

espacial

Propagación de las ondas•Perturbación (=oscilación)

•propagación

Ondas transversales

Ondas longitudinales

Propagación de ondas

Longitudinales Transversales

dirección de la onda dirección de la onda

Las partículas oscilan en la misma dirección que la propagación de la onda

Las partículas oscilan en dirección perpendicular a la

propagación de la onda

Dos clases generales de ondasMecánicas(necesitan un medio para propagarse)

Electromagnéticas(pueden propagarse también en el vacío)

Ondas sonoras(longitudinales)

Luz(transversales)

Ondas sísmicas(longitudinales)

Rayos X(transversales)

Ondas oceánicas(transversales)

Ondas de radio(transversales)

d1

d2

I1 I2

Decaimiento con la distancia

• Intensidad del haz .

EnergíaI

Tiempo Area

2

1 2

2 1

d I

d I

AtenuaciónEn un medio real.......

t

y

y = A e-t sen (t+)

el sonido

¿Qué es el sonido?• Es energía mecánica que se transmite a

través de un medio material por ondas longitudinales de presión.

Compresión – rarefacción

Compresión Rarefacción

P

0

tiempo

Pre

sión

P

0

Pre

sión

distancia

Clasificación

101

102

103

104

105

106

107

Fre

cuen

cia

(H

z)

Sonido audible(15Hz a 20KHz)

Ultrasonido(mayor a 20 KHz)

Límite sonido audible 20KHz

Diagnóstico y terapéutica

Cavitadoresultrasónicos(28-32KHz)

Ecografias 3,5MHz

Cavitadoresneumáticos (6KHz)

Uso terapéutico (0,5-3MHz)

Ecografia Doppler(3-10MHz)

El ultrasonido en ciencias de la salud

1v

compresibilidad;

densidad del medio

Medio Velocidad del sonido (m/s)

Aire 330

Agua 1500

Grasa 1430

Músculo 1620

Tejido blando (promedio) 1540

Hueso 3500

Los ecógrafos están calibrados utilizando como velocidad de la onda 1540 m/s.

Velocidad de propagación

Impedancia Acústica Z

• Es la resistencia ejercida por un medio a la propagación del sonido, es igual a la densidad del medio por la velocidad de la onda que lo atraviesa

Zcuarzo=1.500.000g /cm2.s

Zhueso=780.000g/cm2.s

Zagua=150.000g /cm2.s

Zaceite=140.000g /cm2.s

Zaire=43g /cm2.s

vZ

Esta propiedad es la base de la utilización del ultrasonido en la ecografia diagnóstica.

2

2 1

2 1

Z ZR

Z Z

Un eco es generado en una interfase entre dos medios de diferente Impedancia Acústica

Z1 Z2

coeficiente de reflexión

Reflexión y transmisión

Interfase RRiñón-hígado 0.00004Grasa-hígado 0.1Músculo-hueso 0.41Músculo-aire 0.98

Ecografía diagnóstica

aire

R1R<1

Tejido 2Tejido1

sustancia de acoplamiento

transductor pared del cuerpo

•Distintas estructuras ecográficas en el seno de una estructura homogénea

a) Estructura con contenido líquido. (quiste, vesícula…)

2. Pared anterior3. Zona sin ecos en un líquido homogéneo.4. Refuerzo posterior de los ecos.

b) Tumor sólido denso.5. Refuerzo de los ecos en el seno de la masa

ecogénica.6. Discreta atenuación distal de los ecos

c) Cálculo o calcificación que detiene los ultrasonidos.

7. Pared anterior.8. Sombra sónica posterior. (Ausencia de

propagación distal de los US.)

+

+

--

Producción del ultrasonido

-

+ + + +++++

- - - - -- -- -

+ + + + + + +

Fuerza

Fuerza

EFECTO PIEZOELÉCTRICO

EXPANSIÓN

CONTRACCIÓN

Efecto piezoeléctrico: fenómeno físico por el cual aparece una diferencia de potencial eléctrico entre las caras de

determinados cristales cuando son sometidos a una presión mecánica.

El efecto funciona también a la inversa.

Frecuencia del ultrasonido en diagnóstico

Se debe buscar el mejor valor de compromiso entre resolución y penetración (0,5MHz-10MHz).

Al aumentar la frecuencia aumenta la resolución axial (disminuye la distancia que puede resolverse )

A altas frecuencias aumenta la atenuación(señales se debilitan antes de llegar a los tejidos más profundos)

0

Pre

sión 0

Pre

sión

frecuencia baja frecuencia alta

tiempotiempo

Pulso-eco

2

v

Lt

Tiempo de recorrido

L

Tiempo de recorrido Distancia al reflector

13 s 1cm65 s 5 cm

130 s 10 cm260 s 20 cm520 s 40 cm

T

0

Tiempo entre pulsos

tiempo entre pulsos

duración del pulso

Tiempo de recorrido μs

tiempo entre pulsos ms

duración de los pulsos s

Transductores

• Geometría

• Frecuencia de trabajo

A B C D

A B C D

Modo A

2

vA

A

xt

2......

vB

B

xt

Modo bidimensional

EFECTO DOPPLER

Efecto Doppler

A B

A= B A< B

Dirección de movimiento

A B

Ecografías Doppler

Reflector estacionario =0

Reflector acercándose al

transductor >0

Reflector alejándose del

transductor <0

La frecuencia crece

La frecuencia disminuye

Código de colores

rojo

azulSe aleja

Se acercaDirección del flujo

Efectos biológicos

• Efectos mecánicos micromasaje

cavitación

• Efectos térmicos

• Efectos químicos

Aplicaciones terapéuticasPATOLOGIA

Efectos mecánicos predominantes

AGUDACRONICA

Reparación de partes blandas:•Aumento de flujo sanguíneo•Cicatrización de úlceras•Acción antiedematosa

Afecciones musculoesqueléticas:•Relajación muscular•Descontracturante•Analgésica•Reducción rigidez articular

Emisión continua Emisión pulsátil

Localización

Superficial 3MHzProfunda 1MHz

Efectos térmicospredominantes

CavitaciónCompresiónRarefacción

P

Pext IMPLOSION

Ultrasonido en Odontología

Periodoncia

Eliminación de:•Placa dental•Sarro•Pigmentación

Ultrasonido

•Vibración del instrumento

•Rociadoy

Cavitación

Ultrasonido•Cavitación

•Microcorrienteacústica

+Irrigante

(Ej.: NaClO)

Limpieza delcanal radicular

Endodoncia

Generación de ultrasonido•Osciladores magnetoestrictivos

•Osciladores piezoeléctricos

Comienzo Mediados del siglo XX

Ultrasonido en Odontología

Limas activadas parultrasonido para limpieza

del canal radicular

Representación diagramática

del fenómeno de microcorriente

acústica generado por limas

ultrasónicas

Generador de ultrasonidoutilizado en odontología

Punta ultrasónica para periodoncia