bases físicas da ultra-sonografia - ifsc - câmpus são joséfabiosouza/tecnico/integrado/... ·...

14/03/12 tecnologia em radiologia 1

bases físicas da bases físicas da ultra-sonografiaultra-sonografia

OSCAR ANTONIO DEFONSOOSCAR ANTONIO DEFONSO


Introdução Introdução

A A ultra-sonografia é um dos ultra-sonografia é um dos método de diagnostico por método de diagnostico por imagem mais versáteis e imagem mais versáteis e ubíquos, de aplicação ubíquos, de aplicação relativamente simples e com relativamente simples e com baixo custobaixo custo..


CaracterísticasCaracterísticas Método não invasivo ou minimamente invasivoMétodo não invasivo ou minimamente invasivo

Apresenta a anatomia em imagens Apresenta a anatomia em imagens seccionais,que podem ser adquiridas em seccionais,que podem ser adquiridas em qualquer orientação espacialqualquer orientação espacial

Não possui efeitos nocivos significativos dentro Não possui efeitos nocivos significativos dentro das especificações em uso médicodas especificações em uso médico

Não utiliza radiações ionizantesNão utiliza radiações ionizantes


Possibilita o estudo não-invasivo da Possibilita o estudo não-invasivo da hemodinâmica corporal através do hemodinâmica corporal através do DopplerDoppler

Imagens dinâmicas ,praticamente em Imagens dinâmicas ,praticamente em tempo real, possibilitando o estudo do tempo real, possibilitando o estudo do movimento das estruturas corporais.movimento das estruturas corporais.

O método ultra-sonografico baseia-se no O método ultra-sonografico baseia-se no fenômeno de interação de som e tecidos; a fenômeno de interação de som e tecidos; a transmissão de ondas sonoras pelo meio transmissão de ondas sonoras pelo meio observamos as propriedades mecânicas dos observamos as propriedades mecânicas dos tecidos.tecidos.


SOMSOM


SOMSOM

ECOLOLOCALIZAÇÃOECOLOLOCALIZAÇÃO

SOMSOM

ONDAS SONORASONDAS SONORAS


ecolocalizaçãoecolocalização

Localização espacial através de ecos Localização espacial através de ecos gerados por objetos submetidos a um gerados por objetos submetidos a um pulso ultra-sônicopulso ultra-sônico

Morcegos fazem ecolocalização há milhões Morcegos fazem ecolocalização há milhões de anos.( por AM e FM)de anos.( por AM e FM)


SOMSOM Vibração mecânicaVibração mecânica Ouvido humano faixa com freqüência de 16000 – 20000 Ouvido humano faixa com freqüência de 16000 – 20000

ciclos /segundociclos /segundo Propriedades ondulatórias Propriedades ondulatórias Interação com o meioInteração com o meio--refração--refração--reflexão--reflexão--atenuação --atenuação --difração--difração--interferência--interferência--espalhamento--espalhamento


As características do fenômeno sonoro são As características do fenômeno sonoro são relacionados a sua FONTE e ao MEIO DE relacionados a sua FONTE e ao MEIO DE PROPAGAÇÃOPROPAGAÇÃO

Variáveis como PRESSÃO , DENSIDADE DO Variáveis como PRESSÃO , DENSIDADE DO MEIO , TEMPERATURA E MOBILIDADE DAS MEIO , TEMPERATURA E MOBILIDADE DAS PARTICULAS definem o comportamento da PARTICULAS definem o comportamento da onda sonora ao longo de sua propagação.onda sonora ao longo de sua propagação.

Propagação da onda sonora provoca vibrações do Propagação da onda sonora provoca vibrações do meio material, produzindo deflexões em relação meio material, produzindo deflexões em relação à direção de propagação do som , com áreas de à direção de propagação do som , com áreas de compressão e rarefação em áreas alternadas e compressão e rarefação em áreas alternadas e periódicasperiódicas


DEFLEXÕESDEFLEXÕES Transversais –movimentação transversal à Transversais –movimentação transversal à

direção de propagaçãodireção de propagação Longitudinais – movimentação oscilatório na Longitudinais – movimentação oscilatório na

mesma direção de propagação da onda.mesma direção de propagação da onda. Na AGUA E GASES a onda aplicada ao meio Na AGUA E GASES a onda aplicada ao meio

ocorre apenas por compressões e rarefações ao ocorre apenas por compressões e rarefações ao longo do plano longitudinal.longo do plano longitudinal.

Métodos ultra-sonograficos aplicados em Métodos ultra-sonograficos aplicados em medicina usam apenas ondas longitudinaismedicina usam apenas ondas longitudinais


Representação gráfica onda sonoraRepresentação gráfica onda sonora A= áreas de compressão e rarefação do meio causadas pela variação A= áreas de compressão e rarefação do meio causadas pela variação

de Pressão ao longo da propagação da onda sonorade Pressão ao longo da propagação da onda sonora


Qualquer som é resultado da propagação Qualquer som é resultado da propagação das vibrações através de um meio material, das vibrações através de um meio material,

carregando energia e NÃO matériacarregando energia e NÃO matéria

F = - kxF = - kx

F = força proporcional a um deslocamentoF = força proporcional a um deslocamentox = deslocamento dentro dos limites ( forças de atração x = deslocamento dentro dos limites ( forças de atração

intermoleculares do meio de propagaçãointermoleculares do meio de propagaçãoK = constanteK = constante

As partículas do meio são defletidas pela onda em As partículas do meio são defletidas pela onda em propagação , retornam posteriormente ao seu estado propagação , retornam posteriormente ao seu estado original transmitindo apenas energia e momento, não original transmitindo apenas energia e momento, não havendo resultante de movimento de matéria.havendo resultante de movimento de matéria.


Ondas sonoras Comprimento de onda ( ) : distância entre : distância entre

fenômenos de compressão e rarefação fenômenos de compressão e rarefação sucessivos ; é medido em metros (m)sucessivos ; é medido em metros (m)

Freqüência ( f ) : número de ciclos completos : número de ciclos completos de oscilação produzidos em um segundo é de oscilação produzidos em um segundo é medido em hertz (Hz)medido em hertz (Hz)

Período ( T ) : tempo característico em que o : tempo característico em que o mesmo fenômeno se repete ( inverso da mesmo fenômeno se repete ( inverso da freqüência )freqüência )

Amplitude ( A ) magnitude ou intensidade da magnitude ou intensidade da onda proporcional à deflexão máxima das onda proporcional à deflexão máxima das partículas do meio de transmissãopartículas do meio de transmissão


A onda sonora pode ser caracterizada em relação A onda sonora pode ser caracterizada em relação ao comprimento de onda, freqüência e velocidade ao comprimento de onda, freqüência e velocidade

= cf f = / c c = / fA freqüência da onda sonora (f) determina a capacidade de estudo A freqüência da onda sonora (f) determina a capacidade de estudo

ecográfico em discriminar dois pontos próximos na área de interesse, ecográfico em discriminar dois pontos próximos na área de interesse, definida com resolução espacial do método : quando maior a f menor definida com resolução espacial do método : quando maior a f menor e MELHOR A RESOLUÇÃO ESPACIALe MELHOR A RESOLUÇÃO ESPACIAL

A velocidade do som ( c ) é constante para cada material e depende A velocidade do som ( c ) é constante para cada material e depende tanto das propriedade elásticas como da densidade do meio, tanto das propriedade elásticas como da densidade do meio, podendo ser calculado através da relação entre um fator de força podendo ser calculado através da relação entre um fator de força elástica e um fator de inércia do meioelástica e um fator de inércia do meio

TECIDOS BIOLOGICOS ;RICOS EM AGUA ; NÃO TEM FORÇA TECIDOS BIOLOGICOS ;RICOS EM AGUA ; NÃO TEM FORÇA ELÁSTICA; A VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO ESTA ELÁSTICA; A VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO ESTA RELACIONADA A VARIAÇAO VOLUMÉTRICA ( compressibilidade) RELACIONADA A VARIAÇAO VOLUMÉTRICA ( compressibilidade) do meio quando submetido a pressão e densidade do meiodo meio quando submetido a pressão e densidade do meio


Velocidade do som nos meios Velocidade do som nos meios biológicosbiológicos

Ar 340 m/s

Liquido 1200 m/s

Sólidos > 5000 m/s


A maior parte dos elementos do corpo A maior parte dos elementos do corpo humano possuem impedâncias acústicas humano possuem impedâncias acústicas

semelhantes ( exceto ar e osso )semelhantes ( exceto ar e osso )

Os equipamentos ultra-sonografia são Os equipamentos ultra-sonografia são calibrados para uma velocidade padrão decalibrados para uma velocidade padrão de

1540 m/s


Valores de velocidades obtidos Valores de velocidades obtidos para diversos tecidospara diversos tecidos

MeioMeio (Kg/m3)(Kg/m3)DensidadeDensidade

V (m/s) V (m/s) velocidadevelocidade

Z (kg(m2.s)) Z (kg(m2.s)) impedância acústicaimpedância acústica

ArAr 1,291,29 331331 430430

ÁguaÁgua 10001000 14801480 14800001480000

CérebroCérebro 10201020 15301530 15600001560000

MúsculoMúsculo 10401040 15801580 16400001640000

GorduraGordura 920920 14501450 13300001330000

OssoOsso 19001900 40404040 76300007630000


Conceitos de interaçãoConceitos de interação SOM - TECIDOS SOM - TECIDOS

ABSORÇÃOABSORÇÃO : dependente da freqüência : dependente da freqüência e da temperatura do meio : quanto maior a e da temperatura do meio : quanto maior a freqüência maior será a atenuaçãofreqüência maior será a atenuação

IMPEDÂNCIA ACÚSTICA (Z)IMPEDÂNCIA ACÚSTICA (Z) : grau de : grau de dificuldade ou resistência do meio à dificuldade ou resistência do meio à condução do feixe sonoro, definida pelo condução do feixe sonoro, definida pelo produto da velocidade do som e pela produto da velocidade do som e pela densidade do meio.densidade do meio.

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PIEZELETRICIDADE E PIEZELETRICIDADE E TRANSDUTORESTRANSDUTORES


PIEZELITRICIDADEPIEZELITRICIDADE Feixe ultra-sônico é gerado por dispositivo denominados Feixe ultra-sônico é gerado por dispositivo denominados

transdutores, compostos por materiais sólidos que transdutores, compostos por materiais sólidos que apresentam a característica de transformar um tipo de apresentam a característica de transformar um tipo de energia em outro: quando submetido a um ESTRESSE energia em outro: quando submetido a um ESTRESSE MECÂNICO ,geram uma diferença de potencial elétrico MECÂNICO ,geram uma diferença de potencial elétrico e , analogicamente, apresentam uma deformação e , analogicamente, apresentam uma deformação espacial que gera uma onda mecânica. Este efeito de espacial que gera uma onda mecânica. Este efeito de transdução, denominado de PIEZELÉTRICO e é transdução, denominado de PIEZELÉTRICO e é produzido por sólidos com retículo cristalino que não produzido por sólidos com retículo cristalino que não apresentam um centro de simetria que permita uma apresentam um centro de simetria que permita uma inversão . Quartzo, turmalina, sulfeto de lítio, titanato de inversão . Quartzo, turmalina, sulfeto de lítio, titanato de bário e os cristais de saís de Rochelle ( tartarato de Na bário e os cristais de saís de Rochelle ( tartarato de Na ou K ). ou K ).


Estes materiais tornam-se piezelétricos quando são Estes materiais tornam-se piezelétricos quando são elevados a uma temperatura critica ( temperatura de elevados a uma temperatura critica ( temperatura de Curie) e resfriado enquanto submetido a uma diferença Curie) e resfriado enquanto submetido a uma diferença de potencial de potencial

Estes materiais tem temperatura de Curie baixa por Estes materiais tem temperatura de Curie baixa por isso não esterilizarisso não esterilizar

Cristais de quartzo só para transdutores Cristais de quartzo só para transdutores acima de 20 MHz.acima de 20 MHz.

Cada um dos elementos piezelétricos, quando Cada um dos elementos piezelétricos, quando excitado, emite um pulso ultra-sônico que interage com excitado, emite um pulso ultra-sônico que interage com o meio de transmissão. A vibração produzida é o meio de transmissão. A vibração produzida é composta por várias freqüências, ou composta por várias freqüências, ou banda espectral . Freqüência de ressonância principal (freqüência central ou nominal) e varias outras freqüências ( de valores maiores e menores)


Imagens ultra-sonograficas são formadas por Imagens ultra-sonograficas são formadas por ecos de curta duração gerados a partir de ecos de curta duração gerados a partir de pulsos breves, emitidos pelo equipamento pulsos breves, emitidos pelo equipamento através do transdutor.através do transdutor.

Os sistemas pulsados de transmissão dos feixe Os sistemas pulsados de transmissão dos feixe sonoro exigem que este transdutores sonoro exigem que este transdutores respondam rapidamente aos feixes elétricos e respondam rapidamente aos feixes elétricos e mecânicos, permitindo a pulsos muito curtos mecânicos, permitindo a pulsos muito curtos (microssegundos). Elementos de baixa (microssegundos). Elementos de baixa impedância e baixo coeficiente mecânico.impedância e baixo coeficiente mecânico.


Materiais piezeletrétricos mais Materiais piezeletrétricos mais utilizados em ultra-sonografia.utilizados em ultra-sonografia.

constantesconstantes quartzo Sulfato Li Titanato Ba Zirconato Pb

densidade 2,652,65 2,052,05 5,555,55 7,757,75

Freqüência 2,872,87 2,732,73 2,292,29 1,41,4

Impedância 15,215,2 11,211,2 25,225,2 22,622,6

Transmissão 22 1616 149149 374374

Recepção 5050 175175 26,126,1 24,824,8

Acoplamento 11%11% 38%38% 49%49% 71,5%71,5%

Temp. Max C 550550 7575 115115 365365

Dielétrica 4,54,5 10,310,3 12001200 17001700


TRANSDUTORESTRANSDUTORES


CARACTERISTICAS DOS CARACTERISTICAS DOS TRANDUTORESTRANDUTORES

Produzir o feixe ultra-sônico e receber os Produzir o feixe ultra-sônico e receber os ecos gerados pelas diversas interfaces.ecos gerados pelas diversas interfaces.

Transdutores setoriais mecânicos Transdutores setoriais mecânicos possuem apenas uma elemento possuem apenas uma elemento piezelétrico ( encapsulado em elemento piezelétrico ( encapsulado em elemento protegido por óleo), acoplado a um motor protegido por óleo), acoplado a um motor responsável por um movimento pendular responsável por um movimento pendular do conjunto, realizando a varredura da do conjunto, realizando a varredura da região investigadaregião investigada


Transdutores eletrônicosTransdutores eletrônicos

Conjuntos compactos de elementos Conjuntos compactos de elementos piezelétricos distribuídos ao longo de sua piezelétricos distribuídos ao longo de sua superfície, em arranjos de fases, os quais superfície, em arranjos de fases, os quais definem a geometria da imagem formada. definem a geometria da imagem formada.


A= setorial B=linear C= convexo A= setorial B=linear C= convexo D = setorial eletrônicoD = setorial eletrônico


A=elementos piezelétricos B= lente acústica C= A=elementos piezelétricos B= lente acústica C= acoplamento acústico D= conectores elétricos E= acoplamento acústico D= conectores elétricos E=

amortecedores F= isolamentoamortecedores F= isolamento


Transdutores eletrônicosTransdutores eletrônicosconvexoconvexo


Transdutores eletrônicos setoriaisTransdutores eletrônicos setoriais


Transdutores eletrônicos - linearesTransdutores eletrônicos - lineares


Transdutores multi – 4DTransdutores multi – 4D

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Campo ultra - sônicoCampo ultra - sônico


FOCOFOCO FOCO do campo ultra-sônico corresponde à zona de FOCO do campo ultra-sônico corresponde à zona de

MELHOR resolução espacial de um transdutor e MELHOR resolução espacial de um transdutor e representa a região de MENOR espessura do feixe representa a região de MENOR espessura do feixe acústico.acústico.

Zona de Fresnel – região em que o feixe acústico se Zona de Fresnel – região em que o feixe acústico se mantém coerente mantém coerente

Zona de Fraunhoffer – região distal o feixe acústico Zona de Fraunhoffer – região distal o feixe acústico perde a coerência de fase.perde a coerência de fase.

A profundidade da zona de Fresnel depende da A profundidade da zona de Fresnel depende da freqüência utilizada e da largura do elemento freqüência utilizada e da largura do elemento piezelétricopiezelétrico

Na zona de Fraunhoffer o ângulo de divergência do feixe Na zona de Fraunhoffer o ângulo de divergência do feixe é inversamente proporcional à freqüência utilizadaé inversamente proporcional à freqüência utilizada


Frentes de ondas chegando a um transdutor A= transdutor plano próximo a um gerador de ecos A= transdutor plano próximo a um gerador de ecos

recebe varias frentes de onda simultaneamente que recebe varias frentes de onda simultaneamente que interferem entre siinterferem entre si

B= O mesmo transdutor recebe da zona de transição B= O mesmo transdutor recebe da zona de transição idealmente uma única frente de onda por vez, idealmente uma única frente de onda por vez, aumentando a sensibilidade do transdutoraumentando a sensibilidade do transdutor

C = Transdutor com lente acústica permitem receber C = Transdutor com lente acústica permitem receber frentes de onda idealmente em distancias variadasfrentes de onda idealmente em distancias variadas


Focalização por arranjos de fase Focalização por arranjos de fase ( phased array)( phased array)


MEIOMEIO A imagem ultra-A imagem ultra-

sonográfica é composta sonográfica é composta por sinais de intensidade por sinais de intensidade variável relacionados aos variável relacionados aos efeitos acústicos efeitos acústicos decorrentes da interação decorrentes da interação da onda com o meio, em da onda com o meio, em especial a capacidade de especial a capacidade de reflexão do som pelos reflexão do som pelos tecidos com impedâncias tecidos com impedâncias acústicas diferentes.acústicas diferentes.


intensidadeintensidade Corresponde a energia Corresponde a energia

que flui numa que flui numa determinada área determinada área perpendicular à direção perpendicular à direção de propagação do som de propagação do som por unidade de tempo e por unidade de tempo e é proporcional ao é proporcional ao quadrado da amplitudequadrado da amplitude


Impedância acústicaImpedância acústica Grau de dificuldade Grau de dificuldade

ou resistência ou resistência oferecido pelo meio à oferecido pelo meio à condução do feixe condução do feixe ultra-sônico.ultra-sônico.


Transmissão,reflexão e refraçãoTransmissão,reflexão e refração A onda sonora pode ser transmitida, refletida ou A onda sonora pode ser transmitida, refletida ou

refratada dependendo do ângulo de incidência da refratada dependendo do ângulo de incidência da mesma sobre a INTERFACE REFLETORA e da mesma sobre a INTERFACE REFLETORA e da diferença da impedância acústica (Z)entre os meios diferença da impedância acústica (Z)entre os meios A transmissão é realizada sem interferências A transmissão é realizada sem interferências angulares quando não há diferenças entro os Z.angulares quando não há diferenças entro os Z.

REFLEXÃO e REFRAÇÃO são observados nas REFLEXÃO e REFRAÇÃO são observados nas situações em que os dois meios fronteiriços situações em que os dois meios fronteiriços apresentam impedâncias acústicas diferentes.apresentam impedâncias acústicas diferentes.


Transmissão, reflexão, refraçãoTransmissão, reflexão, refração Refração por meio de um Refração por meio de um

desvio do feixe acústico desvio do feixe acústico em relação a um em relação a um determinado ângulo de determinado ângulo de incidênciaincidência

Reflexão ocorre quando o Reflexão ocorre quando o ângulo de incidência é ângulo de incidência é ultrapassado.A reflexão ultrapassado.A reflexão ocorre em ângulo igual ocorre em ângulo igual ao de incidênciaao de incidência


Reflexão totalReflexão total

Na ultra-sonografia a reflexão total ocorre Na ultra-sonografia a reflexão total ocorre em 2 situaçõesem 2 situações

1 – quando a diferença de impedância 1 – quando a diferença de impedância acústica entre os meios é muito intensaacústica entre os meios é muito intensa

2 – quando o feixe de ultra-som atinge uma 2 – quando o feixe de ultra-som atinge uma interface acima do ângulo limite de interface acima do ângulo limite de reflexão produzindo um artefato chamado reflexão produzindo um artefato chamado de sombra acústica de sombra acústica


Sombras acústicasSombras acústicas


A situação em que a reflexão ocorre, A situação em que a reflexão ocorre, devido a incidência do feixe acústico devido a incidência do feixe acústico acima do ângulo-limite de refração, é acima do ângulo-limite de refração, é freqüente na imagens que representam freqüente na imagens que representam bordas de estruturas arredondadasbordas de estruturas arredondadas


Reflexão especularReflexão especular

Parte dos ecos provenientes de uma Parte dos ecos provenientes de uma estrutura altamente reflexiva na interface estrutura altamente reflexiva na interface proximal ( entre o equipamento e a pele), proximal ( entre o equipamento e a pele), retorna a fonte refletora original. Esses retorna a fonte refletora original. Esses ecos retornam ao equipamento em tempo ecos retornam ao equipamento em tempo prolongado em relação aos primeiros, prolongado em relação aos primeiros, formando imagem especular artefatual, formando imagem especular artefatual, em projeção posterior a superfície em projeção posterior a superfície refletora.refletora.


refraçãorefração Quando a incidência do feixe ultra-sônico em Quando a incidência do feixe ultra-sônico em

uma interface ocorre em um ângulo inferior ao uma interface ocorre em um ângulo inferior ao limítrofe para a reflexão total, parte do feixe é limítrofe para a reflexão total, parte do feixe é refletida na forma de eco, e para é refratada, refletida na forma de eco, e para é refratada, mudando a sua direção original. Este mudando a sua direção original. Este mecanismo provoca distorções da imagem e da mecanismo provoca distorções da imagem e da localização das estruturas. Estruturas com localização das estruturas. Estruturas com morfologia lentiforme também podem causar morfologia lentiforme também podem causar refrações do feixe acústico, produzindo efeitos refrações do feixe acústico, produzindo efeitos de lente acústica .de lente acústica .


atenuaçãoatenuação

A propagação do som através do meio A propagação do som através do meio causa perdas sucessivas da intensidade causa perdas sucessivas da intensidade do sinal em função da distância percorrida do sinal em função da distância percorrida sob a forma de absorção ( transformação sob a forma de absorção ( transformação em calor), reflexão , espalhamento e em calor), reflexão , espalhamento e perdas geométricas.perdas geométricas.


Reforço acústico posteriorReforço acústico posterior

Devido a perda de potencia acústica Devido a perda de potencia acústica decorrente dos efeitos acústicos gerados decorrente dos efeitos acústicos gerados pelo propagação do som pelo meio, os pelo propagação do som pelo meio, os equipamentos de ultra-sonografia equipamentos de ultra-sonografia possuem um sistema de compensação da possuem um sistema de compensação da intensidade do sinal que permite uma intensidade do sinal que permite uma amplificação maior para os das regiões amplificação maior para os das regiões mais profundas.mais profundas.


Difração e espalhamentoDifração e espalhamento Estes efeitos ocorrem na interação do feixe Estes efeitos ocorrem na interação do feixe

acústico com estruturas pequenas, dimensões acústico com estruturas pequenas, dimensões semelhantes à ordem de grandeza dos semelhantes à ordem de grandeza dos comprimentos de onda utilizados: a difração, comprimentos de onda utilizados: a difração, quando as extremidades de uma estrutura são quando as extremidades de uma estrutura são interposta no trajeto do feixe acústico assumem interposta no trajeto do feixe acústico assumem o papel de fonte sonora, e o espalhamento , ou o papel de fonte sonora, e o espalhamento , ou scatering, consiste na reflexão não direcional do scatering, consiste na reflexão não direcional do pulso ultra-sônico. Não se dá em uma direção pulso ultra-sônico. Não se dá em uma direção mas, ocorre em ondas esféricas ( difração)mas, ocorre em ondas esféricas ( difração)


Processamento do sinalProcessamento do sinal


Sistemas pulsadosSistemas pulsados

As ondas são produzidas em pulsos As ondas são produzidas em pulsos curtos que são emitidos e recebidos curtos que são emitidos e recebidos alternadamente, permitindo a alternadamente, permitindo a caracterização da profundidade do eco caracterização da profundidade do eco gerado pelo meio.gerado pelo meio.

Durante o intervalo entre um pulso e outro Durante o intervalo entre um pulso e outro o transdutor opera como RECEPTORo transdutor opera como RECEPTOR


MODOS DE APRESENTAÇÃOMODOS DE APRESENTAÇÃO

GRAFICOS DE AMPLITUDE ( modo A)GRAFICOS DE AMPLITUDE ( modo A)

IMAGENS BIDIMENSONAIS ( modo B, de IMAGENS BIDIMENSONAIS ( modo B, de brilho, estáticas e em tempo real)brilho, estáticas e em tempo real)

GRAFICOS DE MOVIMENTOS EM GRAFICOS DE MOVIMENTOS EM TEMPO REAL ( modo M, de movimento)TEMPO REAL ( modo M, de movimento)


Modo A ( Amplitude)Modo A ( Amplitude) Os primeiros Os primeiros

equipamentos de US equipamentos de US processavam os sinais processavam os sinais em forma de gráficos de em forma de gráficos de amplitude em relação à amplitude em relação à profundidade . um gráfico profundidade . um gráfico é apresentado na tela do é apresentado na tela do equipamento em que equipamento em que cada interface refletora é cada interface refletora é apresentada na forma de apresentada na forma de um pico de amplitude em um pico de amplitude em uma dada profundidade.uma dada profundidade.


Modo B ( brilho)Modo B ( brilho) Imagens seccionais bidimensionais. Imagens seccionais bidimensionais.

Cada eco corresponde a um ponto Cada eco corresponde a um ponto brilhante na tela. brilhante na tela.

Cada linha de imagem corresponde Cada linha de imagem corresponde aos ecos gerados por um único pulso aos ecos gerados por um único pulso de ultra-som.de ultra-som.

Informação recebida como eco é Informação recebida como eco é convertida em pulsos elétricos pelo convertida em pulsos elétricos pelo transdutor, ampliada e processada na transdutor, ampliada e processada na forma de uma seqüência de pontos forma de uma seqüência de pontos brilhantes numa tela de vídeo.brilhantes numa tela de vídeo.

A aquisição de sucessivas linhas ao A aquisição de sucessivas linhas ao longo de uma direção permite a longo de uma direção permite a construção da imagem seccional construção da imagem seccional bidimensional. Cada pulso um pontobidimensional. Cada pulso um ponto


Modo M ( movimento)Modo M ( movimento) Método de reprodução Método de reprodução

das imagens que permite das imagens que permite o estudo da o estudo da movimentação das movimentação das diversas interfaces diversas interfaces refletoras ao longo da refletoras ao longo da direção de propagação direção de propagação do pulso ultrasônico em do pulso ultrasônico em intervalos de tempo intervalos de tempo extenso.extenso.


Profundidade de memória e Profundidade de memória e escala de cinzasescala de cinzas

Capacidade do equipamento de Capacidade do equipamento de interpretar valores intermediários de interpretar valores intermediários de amplitude dos ecos e processá-los na amplitude dos ecos e processá-los na forma de tons de cinzas.forma de tons de cinzas.

No inícios os equipamentos processavam No inícios os equipamentos processavam apenas 1 bit por ponto de imagem ( 0 ou 1 apenas 1 bit por ponto de imagem ( 0 ou 1 não eco ou eco) não eco ou eco)

Atualmente 8 bits ( preto, branco e 254 Atualmente 8 bits ( preto, branco e 254 tons de cinza)tons de cinza)


RESOLUÇÃORESOLUÇÃO

Capacidade de um método em discriminar Capacidade de um método em discriminar em discriminar dois fenômenos discretos .em discriminar dois fenômenos discretos .

Em imagem , representa o menor espaço Em imagem , representa o menor espaço entre 2 pontos reconhecidos como entre 2 pontos reconhecidos como separados numa imagem (FWHM separados numa imagem (FWHM full widh full widh half maximumhalf maximum


2 pontos com dispersão x 2 pontos com dispersão x separados por uma distancia dseparados por uma distancia d


Resolução espacial axialResolução espacial axial capacidade de discriminar dois pontos ao longo do eixo capacidade de discriminar dois pontos ao longo do eixo

de varredura do transdutor depende da duração dos de varredura do transdutor depende da duração dos pulsos de ultra-som ( período) portanto os mais curtos pulsos de ultra-som ( período) portanto os mais curtos apresentam maior capacidade de discriminação dos apresentam maior capacidade de discriminação dos refletores .refletores .

Os sistemas de US utilizam pulsos curtos com cerca de Os sistemas de US utilizam pulsos curtos com cerca de 3 ciclos para codificação e formação da imagem3 ciclos para codificação e formação da imagem

A utilização de freqüências maiores (A utilização de freqüências maiores (λ λ menores ) menores ) permite a utilização de pulsos de igual numero de ciclos, permite a utilização de pulsos de igual numero de ciclos, porem de menor duração , determinando imagens com porem de menor duração , determinando imagens com MELHOR RESOLUCAOMELHOR RESOLUCAO


Comprimento de onda / freqüênciaComprimento de onda / freqüênciaFREQUENCIA ( MHz)FREQUENCIA ( MHz) λ λ mmmm

1,01,0 1,541,542,02,0 0,770,773,03,0 0,510,513,53,5 0,440,444,04,0 0,380,385,05,0 0,310,316,56,5 0,240,247,57,5 0,210,218,08,0 0,190,1910,010,0 0,150,15


Duração do pulso em modo BDuração do pulso em modo BFreqüência (MHz)Freqüência (MHz) Duração ( Duração ( µµs)s)

33 0.80.8

55 0.40.4

1010 0.30.3

2020 0.20.2


Resolução espacial lateralResolução espacial lateral Capacidade de discriminação de 2 pontos no Capacidade de discriminação de 2 pontos no

eixo perpendicular ao da propagação do feixe eixo perpendicular ao da propagação do feixe acústicoacústico

A resolução espacial lateral e diretamente A resolução espacial lateral e diretamente proporcional a freqüência do transdutorproporcional a freqüência do transdutor

De acordo com a profundidade, freqüência do De acordo com a profundidade, freqüência do transdutor e focalização do feixe os lobos transdutor e focalização do feixe os lobos laterais podem ser maiores ou menores num laterais podem ser maiores ou menores num mesmo feixe. Lobos laterais muito intensos mesmo feixe. Lobos laterais muito intensos degradam a imagem, produzindo artefatos que degradam a imagem, produzindo artefatos que simulam a presença de faixas brilhantes em simulam a presença de faixas brilhantes em regiões próximas a refletores intensos.regiões próximas a refletores intensos.


Resolução espacial lateralResolução espacial lateral


Processo de sudiccaoProcesso de sudiccao Imagem e formada faixa Imagem e formada faixa

a faixa através de a faixa através de disparos sucessivos de disparos sucessivos de pequenos grupos de pequenos grupos de elementos piezoeletricos elementos piezoeletricos resultantes da divisão resultantes da divisão dos grupos principais. dos grupos principais. Por sua vez os Por sua vez os subelementos que subelementos que compõem cada um compõem cada um destes pequenos grupos destes pequenos grupos disparados disparados simultaneamente.simultaneamente.


apodiçãoapodição Redução eletrônica Redução eletrônica

dos lobos laterais dos lobos laterais através da modulação através da modulação da intensidade dos da intensidade dos pulsos elétricos, mais pulsos elétricos, mais intenso no centro do intenso no centro do grupo e grupo e gradativamente gradativamente menos intensos em menos intensos em sua periferiasua periferia


Resolução espacial de elevaçãoResolução espacial de elevação Capacidade de Capacidade de

discriminar pontos no discriminar pontos no terceiro eixo espacial terceiro eixo espacial de orientação de orientação perpendicular ao perpendicular ao plano de insonação, e plano de insonação, e principal fator principal fator limitante da qualidade limitante da qualidade da imagemda imagem


Resolução temporalResolução temporal

Capacidade do sistema de produzir o Capacidade do sistema de produzir o maior numero de quadros num mesmo maior numero de quadros num mesmo intervalo de tempo, permitindo o registro intervalo de tempo, permitindo o registro de imagens em movimento com o Maximo de imagens em movimento com o Maximo de fidelidadede fidelidade


Resolução de contraste Resolução de contraste Capacidade do equipamento em discriminar Capacidade do equipamento em discriminar

pequenas variações de amplitude de sinal na pequenas variações de amplitude de sinal na forma de tons de cinza. forma de tons de cinza.

Depende : perfil de energia do feixeDepende : perfil de energia do feixe processamento analogico-digitalprocessamento analogico-digital dynamic rangerdynamic ranger registro de valores baixos de registro de valores baixos de

amplitude do sinal.amplitude do sinal.


Perfil de energia do feixe Perfil de energia do feixe ultrassonograficoultrassonografico

o lobo principal mostra maior concentração de o lobo principal mostra maior concentração de energia e os lobos laterais apresentam uma energia e os lobos laterais apresentam uma distribuição mais dispersa de energia .distribuição mais dispersa de energia .

Os lobos laterais são responsáveis pela redução Os lobos laterais são responsáveis pela redução da resolução espacial lateral como pela da resolução espacial lateral como pela degradação do contraste da imagem.degradação do contraste da imagem.

Quanto mais as imagens forem reconstruídas Quanto mais as imagens forem reconstruídas com a porção do lobo principal termos imagem com a porção do lobo principal termos imagem com boa resolução espacial lateral porem com com boa resolução espacial lateral porem com pouca contribuição do ecos de baixa amplitude. pouca contribuição do ecos de baixa amplitude. Assim e preferível que ecos laterais sejam Assim e preferível que ecos laterais sejam amenimizados pela apodizacao amenimizados pela apodizacao


Processamento analógico - digitalProcessamento analógico - digital

Cada grupo de elementos piezelétricos Cada grupo de elementos piezelétricos necessita de um canal de processamento necessita de um canal de processamento A/D capaz de converter rapidamente o A/D capaz de converter rapidamente o sinal recibo.sinal recibo.

A capacidade de conversão A/D deve ser A capacidade de conversão A/D deve ser no mínimo 3 a 4 vezes que a freqüência no mínimo 3 a 4 vezes que a freqüência utilizada e corresponder a amplitude do utilizada e corresponder a amplitude do sinal.sinal.


Dynamic rangerDynamic ranger Define quais os valores de Define quais os valores de

amplitude de sinal de amplitude de sinal de participarão na formação da participarão na formação da imagem estabelecendo a imagem estabelecendo a relação de concentração de relação de concentração de modo analógico a “ janela” modo analógico a “ janela” utilizada na tomografia utilizada na tomografia computadorizada. Assim, computadorizada. Assim, numa aquisição que tenha numa aquisição que tenha sido digitalizada com 256 tons, sido digitalizada com 256 tons, os valores externos serão os valores externos serão apresentados em preto e apresentados em preto e brancobranco


IMAGEMIMAGEM


TAMANHO DA IMAGEMTAMANHO DA IMAGEM

A imagem produzida em modo B em A imagem produzida em modo B em tempo real produzida por um transdutor e tempo real produzida por um transdutor e uma matriz de pontos codificados uma matriz de pontos codificados especialmente ao longo da trajetória de especialmente ao longo da trajetória de propagação do feixe ultra-sonico e do eixo propagação do feixe ultra-sonico e do eixo perpendicular a este.perpendicular a este.

Conceitos básicos anecogenicas, Conceitos básicos anecogenicas, hipoecoegenicas e hiperecogenicas.hipoecoegenicas e hiperecogenicas.


rejeiçãorejeição

Capacidade do equipamento em eliminar Capacidade do equipamento em eliminar os ecos baixa amplitude indesejáveis na os ecos baixa amplitude indesejáveis na formação da imagem, permitindo uma formação da imagem, permitindo uma melhor definição das estruturas melhor definição das estruturas anecogenicas. anecogenicas.


softeningsoftening

Tipo de filtragem em que as bordas das Tipo de filtragem em que as bordas das diversas estruturas sao “ amaciadas” , ou diversas estruturas sao “ amaciadas” , ou seja ,há uma interpolacao de dados entre seja ,há uma interpolacao de dados entre as imagens de duas estruturas adjacentes as imagens de duas estruturas adjacentes para reduzir o efeito de borda entre elaspara reduzir o efeito de borda entre elas


Echo enhacementEcho enhacement

Filtragem em que a matriz de imagem e Filtragem em que a matriz de imagem e processada de maneira a realcar as processada de maneira a realcar as diferencas de ecogenicidade entre diferencas de ecogenicidade entre estruturas adjacentes tornando mais estruturas adjacentes tornando mais conspicuas as bordas entre elasconspicuas as bordas entre elas


Persistencia ou media temporalPersistencia ou media temporal

Consiste na influencia que um quadro Consiste na influencia que um quadro possui na construcao do quadro possui na construcao do quadro sucessivo. sucessivo.


Pos processamento em escala de Pos processamento em escala de cinzascinzas

Define a escala de cinza utilizada , Define a escala de cinza utilizada , permitindo manipular quais os valores de permitindo manipular quais os valores de amplitude estarao mais ou menos amplitude estarao mais ou menos contrastados na imagem contrastados na imagem

bases físicas da ultra-sonografia - ifsc - câmpus são joséfabiosouza/tecnico/integrado/... ·...

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