Biofísica Ultra Som

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Ultra Som
Cristiano Oliveira
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História
 1794 quando Lazzaro Spallanzini demonstrou que os morcegos se orientavam mais pela audição que pela visão para localizar obstáculos e presas. 
Em 1880 Jacques e Pierre Curie deram uma contribuição valiosa para o estudo do ultra-som, descrevendo as características físicas de alguns cristais.
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Histórica 
No início as imagens eram em preto e branco sem gradações. 
Um novo entusiasmo surgiu com a introdução da escala de cinza na imagem, em 1971 por Kossof, na Austrália, onde diversos níveis de intensidade de ecos são representados por diferentes tons de cinza na tela. 
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Propriedades 
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Propriedades 
		Em uma onda há transporte de energia de um ponto para o outro do meio sem que haja transporte de matéria entre esses pontos.
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Propriedades 
Freqüência: Número de ondas por segundo. 
Velocidade: é a distância que uma onda percorre num determinado intervalo de tempo. 
Comprimento de onda: é a distância entre os inícios de duas cristas (ou dois ventres) consecutivas
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Velocidade 
AR= 340 m/s = 1224 km/h
ÁGUA= 1.500 m/s = 5400 km/h
FERRO= 5.000 m/s = 18000 km/h
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Freqüências 
Infra-som: Onda longitudinal com freqüência inferior a 20 hertz. Exemplos: Elefantes e pombo-correio.
Ultra-som: Onda longitudinal com freqüência superior a 20.000 hertz. Exemplos: Cães e morcegos.
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Ultra som 
 É uma modalidade de penetração profunda capaz de produzir alterações nos tecidos, por mecanismos térmicos e não térmicos.
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Vantagens 
é um método não-invasivo ou minimamente invasivo;
as imagens seccionais podem ser obtidas em qualquer orientação espacial; 
não apresenta efeitos nocivos significativos dentro do uso diagnóstico na medicina; 
não utiliza radiação ionizante; 
possibilita o estudo não-invasivo da hemodinâmica corporal através do efeito Doppler; 
a aquisição de imagens é realizada praticamente em tempo real, permitindo o estudo do movimento de estruturas corporais
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Ultra som 
Ultra-som Diagnóstico Médico é o uso de som de alta freqüência para auxiliar no diagnóstico e tratamento dos pacientes. 
As faixas de freqüências para medicina ultra-sonografia são 2-25 MHz.
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Efeito Pizoeletrico 
É uma polarização elétrica produzida por certos materiais, como algumas moléculas e cristais, quando submetidos a uma deformação mecânica.
 É a propriedade que certos materiais (cristais) apresentam quando se contraem e se expandem produzindo uma corrente elétrica. “efeito piezoelétrico direto”.
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 Ultra som 
Ondas sonoras, mecânicas e longitudinais
Propriedades físicas das ondas
Como é formado no aparelho?
Transdutores.
Efeito piezoelétrico.
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Transdutores 
Equipamento que converte uma forma de energia em outra.
Um ou mais cristais ou materiais piezoelétricos (PZT)  gerar e detectar o ultra-som.
Energia elétrica energia de ultra som 
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Velocidade do ultra som 
 Velocidade de propagação metros/segundo
Ar 330
Água 1500
Gordura 1430
Músculo 1620
tecidos moles 1540
Osso 3500
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Ultra-Som Contínuo
Gera efeito térmico, mediante absorção pelos tecidos e sua transformação em calor.
Método decorrente de: vibração molecular  fricção  atrito de partículas  calor.
Em tecidos mais vascularizados, é provável que o calor seja logo dissipado; em tecidos menos vascularizados, essa dissipação ocorrerá em menor intensidade.
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U.S. Pulsado:
Recurso empregado com objetivo principal de gerar efeito mecânico.
Funciona com parâmetros como “razão marca: espaço, “intervalo”, e “ciclo livre”.
Intensidades mais altas podem ser usadas com segurança em um tratamento pulsado, pois o aquecimento médio é reduzido.
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Terapêutica 
Força de Radiação: pressão exercida na membrana celular que provavelmente contribui para a difusão de eletrólitos através dela. 
 Efeitos:
 - Alteração na permeabilidade celular.
 - Facilitação do fluxo sanguíneo.
 - Aumento do suprimento de oxigênio, nutrientes.
 - Aumento do metabolismo celular
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Terapêutica 
Tecido ósseo:
 - Acelera o reparo ósseo.
O Ultra-som pulsado faz com que os osteoblastos acelerem seus potenciais de membrana permitindo o bombeamento de íons e a captação de nutrientes.
Aumento do fluxo sanguíneo no local da fratura, alterando o fluxo de cálcio. 
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 Fonoforese 
Introdução de agentes farmacológicos através da pele.
Principio: cavitação 
Aumento da permeabilidade da membrana
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Formação da imagem
Transdutor (ou sonda) materiais piezoelétricos (cristais/ cerâmicas).
Pulso atravessa os tecidos, ele é parcialmente 
refletido pelas interfaces de volta ao transdutor
Em geral 1% da energia sonora incidente é refletida e o restante continua sua trajetória através dos tecidos. 
O equipamento guarda o tempo gasto entre a emissão do pulso e a recepção do eco.
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Formação da imagem
Na representação do eco na tela calibrado para uma velocidade fixa de 1540m/s. 
Assim, quanto maior o tempo gasto para receber o eco de uma interface, mais longe da superfície da imagem ele a coloca.
 Desta forma, quanto mais longe está a estrutura da superfície do transdutor, ela aparecerá em situação mais inferior na tela.
 
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Formação da imagem
Eles interagem com os tecidos e os ecos refletidos ou dispersos são transformados em energia elétrica pelo transdutor e processados eletronicamente pelo equipamento para formação da imagem.
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modo-A
Utilizado em ecoencefalografia
Associado com o modo B para exatidão de profundidade
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 modo-A 
gráficos de amplitude (muito utilizado em oftalmologia).
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modo-B (brilho)
Localização das estruturas de interesse
Imagem estática e de tempo real
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modo-B (brilho)
Esta forma de processar os ecos refletidos (m imagem bidimensional)
 
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Modos A e B
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freqüência do transdutor
Quanto maior a freqüência do transdutor menor o comprimento da onda sonora e melhor a resolução espacial. 
Transdutores de menor freqüência (de 3,5MHz) são utilizados para o exame de tecidos profundos, com por exemplo, o exame de abdômen (fígado, vesícula, baço, rins...), pélvico (bexiga, útero, ovários, próstata, obstétrico..). 
Os transdutores de freqüência elevada (maiores que 7,5MHz) são utilizados para exame de tecidos superficiais, como a mama, tireóide, pele, testículo, etc.
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Outras propriedades
Amplitude (A): determina a intensidade da onda sonora, ou seja a energia que atravessa o tecido, referindo-se, no campo diagnóstico aos efeitos biológicos.
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3D e 4D (tempo real)
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