Embed Size (px)
Citation preview
ULTRASONIDO
Ing. Enrique M. Avila Perona
Bioinstrumentación II
Definición
Son ondas sonoras (mecánicas) que
superan el umbral humano.(>20 KHz)
Aplicaciones
Terapéutica 20 KHz hast 3 MHz • Diatermia
• Liptotricia
• Tartrectomía UltraSonica
Diagnóstico 1 MHZ a 10 MHZ o más • Ecografía
• Monitor preparto
• Detectores fetales
La generación de US se realiza por medio de un oscilador
electrónico que entrega su energía alterna a un material
piezoeléctrico, tiene la propiedad de deformarse al aplicarle
una tensión y viceversa.
El material piezoeléctrico se talla de manera tal que su
frecuencia natural coincida con la frecuencia del oscilador
eléctronico.
Características
Los materiales piezoeléctricos más usados
son:
•Cuarzo (SiO2)
•Cerámicas piezoeléctricas
(cristales artificiales producidos a base de
óxidos metálicos), el sulfato de litio, etc.
Materiales
Física de US
Intensidad Acústica
Potencia sonora que fluye por unidad de
superficie
Terapéutica
• 5 Watt/cm2
Diagnóstico
• 0.5 Watt/cm2
Velocidades
La velocidad es distinta y depende del tejido.
Aire 3.48 m/seg
Acero 3.324 m/seg
Sangre 1,57 m/seg
Higado 1.54 m/seg
Hueso 3.3 m/seg
Agua a 25º C 1.497 m/seg
Impedancia acústica
Z = Velocidad x densidad Z = v
La velocidad del sonido en un medio multiplicada por las densidad del mismo, da una magnitud que se
llama Impedancia Acústica característica, Z = v
En materiales de baja impedancia las ondas pierden potencia rápidamente y alta imp. La inversa.
Las ondas transcurren con facilidad por un medio que
tenga una elevada Z.
Atraviesan con facilidad el acero, menos fácilmente el agua y difícilmente el aire.
Fenómenos de transmisión
•Absorción de ondas sonoras
La IA es degrada a medida que el haz sonoro atraviesa el medio; la energía sonora
perdida se transforma en calor.
El grado de absorción en los líquidos y tejidos blandos, en dB por centímetros de
profundidad (dB/cm) aumenta en forma aproximadamente lineal a medida que aumenta la
frecuencia de la onda. En el hueso aumenta al cuadrado de la misma.
Para una frecuencia de 1 MHz por ejemplo, la disminución del nivel de IA, por cada cm de
recorrido es:
piel y músculo : 1,2 dB/cm
hueso: 15 dB/cm
sangre : 0,17 dB/cm
cerebro : 0,9 dB/cm
líquido cefalorraquídeo: 0,01 dB/cm
Métodos para la emisión y recepción
Clasificación
Resonancia Frecuencia de resonancia
Transparencia o de sombra Intensidad Acústica
Pulso Eco Tiempo tránsito
Resonancia
Se basa en medición de la frecuencia de resonancia por reflexión (Ondas Estacionarias)
Se usa para la medida de espesores de materiales de caras paralelas l = C/2 fn
Transparencia o sombra
Isonifica con una onda senoidal en dos porciones
No proporciona información de posición del defecto
Pulso o Eco
Se basa en la transmisión y medición del eco por la recepción. D = C. t/2
Medición de distancia por
método de pulso Eco
Emisor de US
Contador
d
Generación de Ultrasonidos
Oscilador electrónico que entrega c.a. a un material de Piezoeléctrico
Cuarzo (SiO2);
• Cerámicos
• Óxidos metálicos Ba Pb con TI y Zr
• Sulfato de Litio • Trabajan a 10 MHZ
Ventajas: • Estabilidad Temp
• Envejecimiento
Efectos
A escala bioquímica • Modificación de estructuras coloidales
• Liberación de sustancias preformadas
• Rotura de grandes moléculas
• Aceleración gral de reacciones metabólicas
A escala hística y orgánica • Producción de calor con vasodilatación
• Estímulo de la circulación sanguínea y linfática
Diagrama de equipo de US
Control de
Potencia
Oscilador Amplificador
Salida
Sintonizada Transductor
Indicador
Transdcutor Piezoléctrico
Aplicación
• El equipo usado para la aplicación terapéutica de energía ultrasónica, consiste en un generador de corriente de alta frecuencia y un aplicador, algunas veces llamado cabeza sónica (cabezal).
El generador produce oscilaciones de la frecuencia necesaria, lo que ocasiona que el transductor con que esta equipado el aplicador vibre y genere ondas sonoras. Esta energía sonora es transmitida a los tejidos mediante el contacto con la superficie del aplicador
Es el Área de
Irradiación Efectiva
que es mas pequeña
que el área
geométrica del
cabezal de
tratamiento
Frecuencias Terapéuticas
Frecuencia Alta 3 Mhz.
Es poca penetración. Indicado en tratamientos
superficiales.
Frecuencia baja: 1 Mhz.
Mayor penetración. Utilizado en tratamientos
profundos.
Tipos de ultrasonido
Ultrasonido continuo: Se utiliza como termoterapia profunda y selectiva en estructuras tendinosas y periarticulares.
Se controla su dosificación mediante la aparición del dolor perióstico si hay sobrecarga térmica local.
Puede aplicarse en presencia de osteosíntesis metálicas.
Contraindicado en procesos inflamatorios agudos, traumatismos recientes, zonas isquémicas o con alteraciones de la sensibilidad.
Ultrasonido Pulsado: La emisión pulsante es la utilizada actualmente por sus efectos positivos sobre la inflamación, el dolor y el edema.
Está indicada en procesos agudos e inflamatorios ya que con parámetros adecuados carece de efectos térmicos.
Al no producir dolor perióstico, se carece del aviso de sobredosis y hay que ser prudentes en intensidades medias y altas.
Efectos del Ultrasonido
Micro masaje celular o cavitación:
Efecto mecánico; trata de una rápida formación y colapso de burbujas de gas disuelto o de vapor que pueden converger y al aumentar de tamaño provocar la destrucción de estructuras subcelulares. Se produce con dosis de más de 1 W/cm2.
Se da por aplicaciones estáticas o por fallos de calibración.
Pseudocavitacion: Trata de la producción de pequeñas burbujas al ser atravesado por un liquido orgánico del gas disuelto en el liquido
• El ultrasonido continuo tiene un efecto térmico selectivo y el pulsante en efecto analgésico y antiinflamatorio no térmico.
•Los ultrasonidos están indicados generalmente en: lesión traumática de partes blandas, hematros (sangre en una articulación), sinovitis postraumática de rodilla, retracciones, fibrosis músculo-tendinosas, tendinitis, bursitis (aparición de una bolsa inflamada), capsulitas, fibrosilis, neuromas de amputación, etc.
Efectos Biológicos
Favorece la relajación muscular.
Aumenta la permeabilidad de la membrana.
Aumenta la capacidad regenerativa de los tejidos.
Efecto sobre los nervios periféricos.
Reducción del dolor.
Disminución o aumento de los reflejos medulares según la dosis
aplicada.
Aceleración del proceso de regeneración axónica a dosis de
0.5W/cm2 y aumento de la actividad enzimática en el cabo distal
de un axón en regeneración
A dosis de 2 w/cm2 se retrasa el proceso de regeneración.
Efectos Fisiológicos
• Produce calor
• Resorción del edema
• Resorción de exudados y precipitados
• Aumento del metabolismo intracelular
• Se produce anestesia local con alivio
inmediato del dolor
• Las vibraciones penetran profundamente
y proporcionan micro masaje
Contradicciones
Algunos autores reprueban la aplicación directa del ultrasonido sobre el cerebro, ojos, oído medio e interno, órganos reproductores plexos viscerales y gangueos autónomos de gran tamaño.
En los pacientes cardiacos no debe aplicarse ultrasonido al corazón y ganglios estrelladlo
Es necesario ser cauto al considerar el uso de ultrasonido en pacientes con enfermedades malignas,dado que se a reportado crecimiento del tumor primario e inclusive metástasis después de su aplicación
Otros equipos Aplicaciones
DIATERMIA
Radiaciones electromagnéticas en las bandas de microondas y ondas cortas
Condensador
MICROONDAS
Técnicas de aplicación
Cable
Condensador
Monopolar
Generación campos Magnéticos
Liptotricia
Equipos
Posee emisión continua y pulsátil ajustable
sensor para control automático de temperatura del
cabezal,
control por microprocesador
alta potencia de salida timer electrónico.
Equipos combinados
APLICACIONES
Atrofias, contracturas, celulitis,
degeneración de tejidos y lesiones profundas.
Efectos de tonificación y modelación.
Características 2 exclusivos cabezales de ultrasonido dual (9 cm2 y 1,5 cm2) de 1MHz o 3 MHz.
- 4 canales de estimulación corporal. - 1 canal facial.
- 1 canal combinado.
LASER
Ing. Enrique M. Avila Perona
Bioinstrumentación II
Definición
Se corresponde a la abreviación en
ingles de la expresión
“Amplificación de luz por emisión
estimulada de radiación”
“Emisor de radiación coherente”
Emisión
Los distintos tipos de láseres emiten en:
Rango visible (entre los 400 y 700 nm
de longitud de onda, como en el caso
de los láseres de argón, rubí, etc.).
Ultravioleta e infrarrojo
(como los láseres de Nd-YAG,CO2, etc.).
Distintos tipos
El corazón de este dispositivo es un medio
láser.
Un cristal como el rubí,
Un semiconductor como el arseniuro de
galio,
Una solución de un colorante orgánico
Un gas como el argón o criptón
Fundamentos
Rayo
Laser R = 100
Cavidad resonante Emisión
Excitación
Potencia
Coherencia
Direccionalidad
Procesos
Son cuatro los procesos indicados:
(a) bombeo
(b) emisión espontánea (fluorescencia)
(c) emisión estimulada
(d) absorción.
Mediante el bombeo se producen los
siguientes procesos
Inversión de población Niveles de energía orbitacional
Población de niveles debida a Temperatura
Emisión estimulada
Base de funcionamiento de los láseres
Emisión espontánea y estimulada Ondas de igual frecuencia, fase, direccionalidad y polarización
Amplificación
Amplificación de varios átomos
Debe haber inversión de población para que haya amplificación
Oscilación y condición de Umbral Emisión estimulada en la misma dirección ya sea la del eje o por
reflexión
El bombeo debe asegurar relación en los niveles de población. ¨Umbral¨
Eliminar las pérdidas: transmisión absorción difracción
Métodos de bombeo
Bombeo óptico
Incoherente o coherente
Bombeo Electrónico
Descargas eléctricas cc, ca, RF, HF o capacitores
Descarga a de cañones electrónicos
Bombeo Térmico
Enfriamiento brusco de un gas Ej CO2
Bombeo Químico
Directos o por transferencia
Bombeo Inyección
Corriente pulsada o continua en semiconductores
Bombeo Partículas
Iones pesados, iones productos de fisión nuclear
Propiedades de Radiación Laser
Coherencia temporal o espacial,
divergencia, Focalización, brillo o
luminancia
Laser de estado sólido
Se utiliza una sustancia sólida transparente como
sostén de ciertos iones que son las sustancias
activas encargadas de emitir radiaciones luminosas
coherentes.
Los sólidos más utilizados hoy en día son; el rubí
rosa con Cr+++ como ión activo; vidrio de itrio- Aluminio
granate (YAG) con neodimio (Nd) como ión activo y
finalmente el vidrio de silícico común con Nd, iterbio
(Yb), holmio (Ho), gadolinio (Gd) o lantano (La) como
iones activos.
Laser de gas
1º-“de átomos neutros” como el He-Ne (Ne como
elemento activo).
2º-“de átomos ionizados”, especialmente gases
nobles como los de argón (Ar), criptón (Kr), xenón
(Xe) y neón (Ne) con estos elementos como
iones activos.
3º-“moleculares”, como el de CO2-N2-He, siendo
el CO2 la sustancia activa fundamental.
Láseres de semiconductores
Muchos diodos semiconductores
sometidos a ciertas corrientes en el
sentido normal de conducción, emiten
radiación coherente.
El diodo de semiconductor más usado
como láser, es el de arseniuro de galio.
Láseres líquidos
El material activo es una tintura orgánica
(fluoresceía, rodaminas, cumaria, ciertos
quelatos) en solución acuosa u otra.
Se lo excita o “bombea” mediante la luz
de otro láser y tiene la facultad de variar
su frecuencia de emisión.
Propiedades del Láser en
Medicina
Alta intensidad del haz que determina
calentamiento y vaporización tejido con gran
presición
Disponibilidad de longitud de onda
determinadas o específicas
Amplio rango de anchos de pulso
Posibilidad de usar fibras ópticas
Acción biológica e interacción
con el Tejido
Puede afectar reflexión, trasmisión, dispersión y absorción.
El que más absorbe es el agua y que menos absorbe la Hemoglobina:
La absorción del CO2 de long onda de 2,5 μm es fuertemente abosrbida
La absorción del Nd Yag de long onda de 1 μm produce fuerte dispersión
Térmica o noTérmica
Menores de 100º se produce Coagulación
Mayores de 100º se produce Ruptura de células debida a la expansión y vaporización
Profundidad de penetración
Aplicaciones del Láser
Alineación de pequeños sistemas ópticos
Fusión inducida
Medicina
Ingeniería Genética
Comunicaciones
Aplicaciones militares
Tipos de Láseres usados en
Medicina
Ar
Kr
Nd YAG
CO2
Colorantes (Ar) etc.
Curvas Típicas
agua
CO2 Nd
Yag
Hb
Ar
λ micrometro
Abosrción
%
Laser en oftalmología
Absorción por colorantes
Fotoablación
Destrucción de tejidos por absorción
de radiación UV por ejemplo láser de
Excimeros
Campos de utilización en Medicina
Oftalmología, ORL, Dermatología,
Ginecología, Gastroendos.
Odontología,
Cirugía, Urología
Oftalmología
Diseño de instrumentos ópticos. Los desarrollos
principales en esta área de trabajo se centran
en la construcción, caracterización y manejo de
láseres de fibra óptica con emisión en el
infrarrojo para aplicaciones en oftalmología. También se han desarrollado interferómetros de
moteado y otros elementos ópticos holográficos
para su uso como lentes, filtros o
conformadores de haz. Amplificadores y láseres
de fibra óptica o guía óptica integrada. Se trabaja en la construcción de amplificadores y
láseres con emisión en torno a 1,5 μm utilizando
erbio como elemento activo. También se
desarrollan técnicas de caracterización
experimental de las fibras, así como modelos teóricos que permiten el diseño optimizado de
estos láseres para diferentes aplicaciones.
Estética
Aplicaciones Varias
