Ultrassom

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Ultrassom 
Breve Histórico 
1794- ​Lazzaro Spallanzini demonstrou que 
morcegos se orientavam mais pela audição 
do que pela visão. 
1877- Lorde Rayleigh pública a Teoria do 
Som • ​Segunda Guerra Mundial – Uso de 
radar/Sonar 
1948-49 - Douglas Howry e W. Roderic 
Bliss: primeiros usos na medicina 
1950 - ​ Primeira imagem seccional 
1971 - Kossof utilizou imagens em escala de 
cinza 
- ​Posteriormente se descreveu o efeito 
térmico da ultrassom, que eleva a 
temperatura em tecidos biológicos. 
- ​Ultrassonografia para terapêutica. 
 
O som 
Som não viaja no vácuo, ele depende da 
matéria para vibrar e gerar energia; 
A água e o ar vibram; 
• A faixa de som audível pelo ser humano 
tem frequência entre 20 e 20.000 Hz; 
 
Tipos de Sons 
Os sons são gerados pela propagação de 
uma vibração em meios elásticos (sólidos, 
líquidos, gasosos), são propagados na forma 
de ondas sonoras; 
• As ondas sonoras não são ionizantes e, 
por isso, não causam mal ao organismo. 
 
Infrassons 
Ondas sonoras abaixo do espectro audível 
humano (Abaixo de 20 Hz). Em algumas 
condições pode ser percebido como 
vibração, através do tato; 
• Terremotos, avalanches, raios, animais 
(hipopótamos, rinocerontes, girafas, 
elefantes); 
• Grande comprimento de onda = Grandes 
distâncias, sem dissipar muita energia. 
 
Ultrassons 
Ondas sonoras com frequência situada 
acima do limite audível para o ser humano 
(Acima de 20000 Hz ou 16 Khz); 
•Para obtenção de imagem 
(ultrassonografia), por exemplo, se utiliza 
frequências entre 1 e 10 MHz. 
 
Morcegos e Ecolocalização - 
Ultrassons 
 
Guiam-se no escuro por meio da emissão 
de ultrassons e emitem pulsação sonora de 
alta frequência e numerosos feixes de ecos 
voltam ao morcego, que percebe pelos 
ouvidos- Processo extremamente rápido 
que pode fazer com que ele altere voos 
rapidamente; 
• Frequência entre 70.000 e 120.000 Hz. 
 
Som x Luz 
 
O som é uma onda longitudinal, ou onda de 
compressão, porque ela se propaga 
formando zonas de compressão e zonas de 
rarefação; 
• Zona de Compressão: Onde o meio de 
propagação se encontra mais comprimido, 
ou seja, a densidade de partículas é maior. É 
equivalente à crista de uma onda 
transversal. 
• Zona de Rarefação (Expansão): Onde o 
meio de propagação se encontra menos 
comprimido, ou seja, onde a densidade de 
partículas é menor. É equivalente ao vale 
de uma onda transversal. 
 
Ondas Ultrassônicas 
São ondas longitudinais que viajam pelo 
meio vibrando a matéria e carregando a 
energia produzida com a colisão das 
moléculas/partículas gerando calor; 
• Características das ondas ultrassônicas: 
Comprimento de onda/ Período/ 
Amplitude/ Frequência/ Potência 
• As ondas são uma série de compressões e 
expansões mecânicas na direção do trajeto 
da onda. 
 
 
Ultrassonografia 
Utilização de ondas de som para interagir 
com tecidos- Exibe características 
específicas de tecidos; 
• Ondas mecânicas e longitudinais que 
viajam através da matéria. Em ondas 
longitudinais o movimento do mecanismo 
que forma a onda é paralelo à direção de 
propagação da onda. 
 
Vantagens da 
Ultrassonografia 
• Tecnologia barata- Imagens de alta 
resolução comparadas às imagens de 
Raio-X; 
• Provê informações de tecidos “moles” / 
de baixa densidade; 
• Resolução axial na ordem de milímetros; 
• Resolução radial depende do diâmetro de 
emissão; 
• Energia aplicada não ionizante 
• Produz imagens em tempo real 
• Equipamentos de fácil portabilidade 
• Mostra importantes dados fisiológicos 
Fluxo e direção de fluídos como 
sangue através do efeito Doppler 
• Se propaga em diferentes velocidades em 
diferentes tecidos 
 
Transdutores 
São dispositivos que recebem um sinal e o 
retransmite, independentemente de 
conversão de energia; 
 
• O ultrassom de uso médico, 
fisioterapêutico e odontológico é produzido 
por transdutores ultrassônicos. 
• Fenômeno denominado de 
piezoeletricidade que foi descoberto por 
Pierre e Curie em 1880. 
Piezoeletricidade é a capacidade de 
alguns cristais gerarem tensão elétrica por 
resposta a uma pressão mecânica 
Transdutor de 3,5 MHz para 
exames mais profundos 
Transdutor de 7,5 MHz para 
exames mais superficiais 
 
Geração de Onda Ultrassônica 
• Através de materiais magnetoestrictivos 
Sofre modificações estruturais 
perante um campo magnético gerando 
oscilações de mesma frequência que o 
campo magnético 
• Através de cristais piezoelétricos 
Mais frequente 
Oscila com a presença de uma 
carga elétrica gerando pressão mecânica 
(ultrassom) 
Gera corrente elétrica sob a uma 
pressão mecânica (eco). 
• Os transdutores possuem circuito 
para receber uma corrente elétrica e 
transformar em oscilações de alta 
frequência; 
• Essas oscilações são conduzidas 
ao transdutor; 
• O cristal piezoelétrico muda de espessura 
na mesma frequência das oscilações 
recebidas, emitindo as ondas. 
• Os cristais piezoelétricos podem ser 
feitos de vários materiais: Zirconato 
titanato de chumbo, cerâmica, quartzo, 
titanato de bário e difluoreto de 
polyvinylidine (PVDF) 
• Cristais são colados entre dois eletrodos 
que aplicam uma corrente elétrica que faz 
com que o cristal se expanda e contraia 
produzindo ondas sonoras nas frequências 
desejadas. 
 
Recepção de Onda Ultrassônica 
Um pulso (onda ultrassom) é emitido e viaja 
pelos tecidos internos → Quando o pulso 
encontra uma mudança de tecido ( mudança 
de meio) aproximadamente 1% da onda é 
refletiva e o restante é refratada → A 
porção refletida (eco) é percebida pelo 
transdutor (mesmo que emitiu) que calcula a 
profundidade → As lentes acústicas 
percebem o eco e passam a pressão de 
onda (força mecânica) para o cristal 
piezoelétrico. → O cristal converte o som 
do eco em energia elétrica que é passada 
para os eletrodos → Com base no pulso 
elétrico a imagem é gerada. 
Esse processo é muito rápido pois 
depois de “ouvir” o eco por um certo tempo, 
o cristal emite novo pulso 
• Quanto maior a demora pelo eco, mais 
distante está a parede do tecido (diferença 
de meio) 
• A velocidade é conhecida: 1540 m/s 
 
Características da Onda 
 
•COMPRIMENTO DE ONDA (V x T) 
 
 
• FREQUÊNCIA DO SOM 
Número de ciclos produzidos em 1 
segundo 
Quanto > a f, < o λ e melhor a 
resolução espacial 
• VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO 
DO SOM 
K = módulo elástico do material • 
p = densidade do meio 
• ATENUAÇÃO: É a diminuição da força 
da onda sonora 
Pela transformação da onda sonora 
em calor que é absorvido pelas células 
Pela reflexão da onda 
Pela refração da onda 
O coeficiente de absorção é diferente para 
cada tecido mesmo que esteja na mesma 
frequêñcia 
 
Impedância Acústica 
• Impedância acústica do meio 
Facilidade de propagação do som no 
meio; 
Depende da velocidade e da 
densidade do som no meio. 
• Quanto maior a diferença de impedância 
entre dois meios, maior a reflexão; 
• Quanto maior a frequência menor a 
penetração. Quanto menor a frequência 
maior a penetração. E a absorção aumenta 
diretamente proporcional à frequência. 
 
 
Modos de Propagação 
 
Ultrassom Contínuo 
A intensidade sonora permanece constante 
ao longo do tratamento e a energia do 
ultrassom é produzida em 100% do tempo. 
Efeito térmico maior que o mecânico. 
 
 
Ultrassom Pulsado 
A intensidade é periodicamente 
interrompida, com nenhuma energia 
ultrassônica sendo produzidadurante o 
período desligado. Efeito térmico menor 
que o mecânico. 
 
Aplicação na Medicina 
A profundidade de penetração do tecido é 
determinada pela frequência do ultrassom e 
não pela intensidade 
Absorção das ondas ultrassônicas 
utilizando a frequência de 1 MHz 
• A energia ultrassônica a 1 MHz é 
transmitida através dos tecidos mais 
superficiais e absorvida principalmente nos 
tecidos profundos ( 2 a 5cm). 
• É muito útil em pacientes com alta 
porcentagem de gordura cutânea no corpo 
e sempre que os efeitos desejados se 
destinarem às estruturas mais profundas 
• Absorção das ondas ultrassônicas a 3 
MHz 
• A energia de 3 MHz é absorvida nos 
tecidos mais superficiais (1 a 2 cm), sendo 
utilizado para tratar as condições mais 
superficiais. 
• A frequência de 3 Mhz não é somente 
mais absorvida superficialmente, é também 
absorvida 3 vezes mais rapidamente do que 
o ultrassom de 1 MHz. 
• Esta maior taxa de absorção resulta em 
pico de aquecimento mais rápido nos 
tecidos. Tem sido demonstrado que o 
ultrassom de 3 MHz aquece o músculo 
humano 3 vezes mais rapidamente do que o 
ultrassom de 1 MHz 
 
 
 
Efeitos Biológicos do Ultrassom 
Nos diferentes tipos de tecidos biológicos: 
células, tecidos e órgãos. 
• Efeitos térmicos 
Aumento na extensibilidade das 
fibras de colágeno encontrada nos tendões 
e cápsulas articular; 
Diminuição da rigidez articular; 
Redução do espasmo muscular: Modulação 
da dor; 
Aumento do fluxo de sangue. 
• Tem sido sugerido que para a maioria 
desses efeitos acontecerem, os tecidos 
devem ser elevados para uma temperatura 
de 37,5 a 40,5°C por um mínimo de 5 
minutos. 
• Aumento da temperatura tecidual em 1°C 
acelera o metabolismo e o processo de 
cura; 
• Aumentos de 2 a 3°C diminuem a dor e o 
espasmo muscular Aumentos de 4°C 
aumentam a extensibilidade do colágeno e 
diminuem a rigidez articular. 
• Efeitos não térmicos 
Cavitação: Formação de bolhas 
gasosas que expandem-se e comprimem-se 
em razão da mudança de pressão induzida 
pelo ultrassom nos líquidos teciduais 
(destruição de células de gordura) 
Micromassagem: As ondas de 
compressão e rarefação podem produzir 
uma forma de micromassagem capaz de 
reduzir o edema 
 
Efeito Doppler 
• Christian Andreas Doppler-Descreveu 
teoricamente pela primeira vez em 1852 
• Christoph B. Ballot- Comprovou numa 
experiência com ondas sonoras, em 1845. 
• Hippolyte Fizeau – descobriu o fenômeno 
em ondas eletromagnéticas, em 1848. 
• Também é chamado efeito 
Doppler-Fizeau; 
A) Objeto imóvel – reflete a onda 
com a mesma frequência que foi emitida; 
B) Objeto com movimentação em 
direção ao transdutor – reflete a onda com 
frequência maior que a emitida; 
C) – objeto com movimentação em 
direção contrária ao transdutor – reflete a 
onda com frequência menor do que a 
emitida. 
 
 
Ultrassom 3D 
Em 2D a reconstrução de várias fatias 2D 
é feita na tela do computador. Reconstrói 
volumetricamente as camadas 
Reconstrução 3D é um dos mais recentes 
avanços em ultra som 
• A reconstrução de várias fatias é feita 
por SW 
Usos 
• Acompanhamento de fetos, ver sexo 
• Doppler – enfermidade artéria carótida 
• Doppler – azul fluxo crescente e 
vermelhos fluxo decrescente 
• 3D – cirurgia vascular – mini câmera 
• Coleta de líquido amniótico 
Em geral é uma técnica que garante 
imagens em tempo real