Ultrasonidos médicos

Fundamentos físicos de propagación, eco, atenuación y resolución en ultrasonidos médicos.

Contexto conceptual

La ecografía convierte tiempos de vuelo en posiciones. El transductor emite un pulso, el tejido lo transmite, algunas interfaces reflejan parte de la onda y el sistema mide el $t$. Con una $c$ supuesta, ese tiempo se transforma en $d$. Sin embargo, la imagen no depende solo de dónde vuelve el eco. Su $I$ está condicionada por el contraste de $Z$, la atenuación, la $f$ y la duración del pulso. Por eso una estructura puede estar bien situada y, aun así, aparecer débil o poco separada de otra.

🟢 Nivel esencial

El principio básico de los ultrasonidos médicos es sencillo: cuanto más tarda un eco en volver, mayor suele ser la $d$.

El tiempo medido, $t$, incluye el camino de ida y el de regreso, por lo que no representa una sola trayectoria. La conversión depende de la $c$ asumida para el tejido. Si esa velocidad es incorrecta, la posición reconstruida también lo será. La fuerza del eco depende del contraste de resistencia acústica entre los dos medios, mientras que la amplitud de la onda disminuye con la profundidad del tejido por absorción y dispersión. La $f$ controla la escala espacial y ayuda a decidir el compromiso entre penetración y $R_a$. Así, la ecografía combina tres preguntas: dónde está la estructura, cuánto eco devuelve y si dos estructuras próximas pueden distinguirse entre sí en la imagen final. Responder bien a las tres es lo que separa una exploración diagnósticamente útil de una imagen borrosa y engañosa.

🔵 Nivel formal

Fórmulas básicas

La relación fundamental entre $d$, $c$ y $t$ es:

Profundidad por tiempo de vuelo

El factor dos aparece porque el pulso recorre ida y vuelta. La propiedad acústica del medio se expresa mediante $\rho$ y $c$:

Impedancia acústica

Esta propiedad no depende del pulso concreto emitido, sino únicamente de las características intrínsecas del tejido que atraviesa la onda ultrasónica.

Preguntas reales del alumno

¿Por qué se divide el tiempo entre dos? Porque el pulso viaja hasta la estructura y regresa.

¿Un eco más fuerte significa una estructura más profunda? No. La profundidad depende del tiempo; la fuerza depende de reflexión, atenuación y ganancia.

¿Mayor $f$ siempre mejora la imagen? Mejora el detalle potencial, pero reduce la penetración por mayor atenuación.

¿La $Z$ es una resistencia eléctrica? No. Es una propiedad mecánica de propagación acústica.

¿Dos estructuras distintas siempre producen dos ecos? No. Si su separación es menor que la $R_a$, pueden aparecer fusionadas.

Síntesis final

El $t$ se convierte en $d$ mediante una velocidad supuesta y un factor de ida y vuelta. La $I$ del eco depende de interfaces y pérdidas, mientras que la resolución depende de la escala espacial del pulso. Interpretar una ecografía exige separar posición, brillo y capacidad de distinguir detalles.