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Módulos I y II
• Ondas: generalidades
• Ondas mecánicas: generalidades
– El ultrasonido
» Uso diagnóstico: Ecografía (2D y Doppler)
» Uso terapéutico
» Utilización en Odontología
• Ondas electromagnéticas: generalidades.
– Radiaciones no ionizantes: aplicaciones (MRI)
Bibliografía: Zaragoza, J. R. 1992 Física e instrumentación médicas.
Barcelona: Ediciones Científicas y Técnicas Masson-Salvat.
Movimiento oscilatorio
Péndulo sin
rozamiento

veloc. = 0
elongación máx.
Posición de equilibrio
veloc. máx. elongación = 0
elongación y
y
período 
duración de un ciclo
A
t
tiempo
y = A sen (t+)
t 
Movimiento armónico simple
y = A sen (t+)
• A amplitud
•  frecuencia angular, 
•  fase
nu
omega
fi

El período  es inversamente proporcional a la frecuencia 
y
y
t
t
y
y
t
t
Movimiento ondulatorio: propagación de un
movimiento oscilatorio en el espacio.
y

x
• Velocidad de
propagación
v
x
t
• Longitud de onda ,
ocurre en un período 
v


  
La frecuencia  es indep. del medio,
 y v son las que varían cuando la
onda cambia de medio.
Doble periodicidad
y

temporal
t
y
espacial

x
Propagación de las ondas
•Perturbación (=oscilación)
•propagación
Ondas transversales
Ondas longitudinales
Propagación de ondas
Longitudinales
dirección de la onda
Las partículas oscilan en la
misma dirección que la
propagación de la onda
Transversales
dirección de la onda
Las partículas oscilan en
dirección perpendicular a la
propagación de la onda
Dos clases generales de ondas
Mecánicas
Electromagnéticas
(necesitan un medio
para propagarse)
(pueden propagarse
también en el vacío)
Ondas sonoras
(longitudinales)
Luz
(transversales)
Ondas sísmicas
(longitudinales)
Rayos X
(transversales)
Ondas oceánicas
(transversales)
Ondas de radio
(transversales)
Decaimiento con la distancia
• Intensidad del haz
I
Energía
Tiempo. Area
d2
2
d1
 d1 
I2
  
I1
 d2 
I1
I2
Atenuación
En un medio real.......

y
t
y = A e-t sen (t+)
el sonido
¿Qué es el sonido?
• Es energía mecánica que se transmite a
través de un medio material por ondas
longitudinales de presión.
Compresión – rarefacción
Presión

P
0
tiempo
Compresión
Presión

P
0
distancia
Rarefacción
Clasificación
10
7
10
6
10
5
10
4
10
3
10
2
10
1
Frecuencia (Hz)
Diagnóstico y terapéutica
Ultrasonido
(mayor a 20 KHz)
Sonido audible
(15Hz a 20KHz)
Ecografia Doppler
(3-10MHz)
Ecografias 3,5MHz
Uso terapéutico (0,5-3MHz)
Cavitadores
ultrasónicos
(28-32KHz)
Límite sonido audible
20KHz
Cavitadores
neumáticos (6KHz)
El ultrasonido en
ciencias de la salud
Velocidad de propagación
v
1
 
Medio
 compresibilidad;
densidad del medio
Velocidad del sonido (m/s)
Aire
330
Agua
1500
Grasa
1430
Músculo
1620
Tejido blando (promedio)
1540
Hueso
3500
Los ecógrafos están calibrados utilizando como velocidad de la onda 1540 m/s.
Impedancia Acústica Z
• Es la resistencia ejercida por un medio a la
propagación del sonido, es igual a la
densidad del medio por la velocidad de la
onda que lo atraviesa
Zcuarzo=1.500.000g /cm2.s
Zhueso=780.000g/cm2.s
Zagua=150.000g /cm2.s
Zaceite=140.000g /cm2.s
Zaire=43g /cm2.s
Z  v 


Esta propiedad es la base de
la utilización del ultrasonido
en la ecografia diagnóstica.
Reflexión y transmisión
Un eco es generado en una interfase entre dos
medios de diferente Impedancia Acústica
Z1
coeficiente
de
reflexión
Z2
 Z  Z1 
R  2

Z

Z
 2
1 
2
Interfase
Riñón-hígado
Grasa-hígado
Músculo-hueso
Músculo-aire
R
0.00004
0.1
0.41
0.98
Ecografía diagnóstica
pared del cuerpo
transductor
R<1
R1
aire
Tejido1
Tejido 2
sustancia de acoplamiento
•Distintas estructuras ecográficas en el seno de
una estructura homogénea
a) Estructura con contenido líquido. (quiste,
vesícula…)
2. Pared anterior
3. Zona sin ecos en un líquido homogéneo.
4. Refuerzo posterior de los ecos.
b) Tumor sólido denso.
5. Refuerzo de los ecos en el seno de la masa
ecogénica.
6. Discreta atenuación distal de los ecos
c) Cálculo o calcificación que detiene los
ultrasonidos.
7. Pared anterior.
8. Sombra sónica posterior. (Ausencia de
propagación distal de los US.)
Producción del ultrasonido
EFECTO
PIEZOELÉCTRICO
El efecto funciona también a la inversa.
+
Fuerza
+ +
+ +
+ + + +
Efecto piezoeléctrico: fenómeno físico
por el cual aparece una diferencia de
potencial eléctrico entre las caras de
determinados cristales cuando son
sometidos a una presión mecánica.
+ +
+ +
+ + +
- - - - - - - - - -
EXPANSIÓN
CONTRACCIÓN
Fuerza
+
Frecuencia del ultrasonido en diagnóstico
frecuencia alta
frecuencia baja
Presión
Presión

0

0
tiempo
tiempo
Al aumentar la frecuencia aumenta la resolución axial (disminuye
la distancia que puede resolverse )
A altas frecuencias aumenta la atenuación
(señales se debilitan antes de llegar a los tejidos más profundos)
Se debe buscar el mejor valor de compromiso entre resolución
y penetración (0,5MHz-10MHz).
Pulso-eco
L
t
Tiempo de recorrido
Tiempo de recorrido
Distancia al reflector
13 s
65 s
130 s
260 s
520 s
1cm
5 cm
10 cm
20 cm
40 cm
2L
v
Tiempo entre pulsos
T
0
tiempo entre pulsos
duración del pulso
Tiempo de recorrido  μs
tiempo entre pulsos  ms
duración de los pulsos  s
Transductores
• Geometría
• Frecuencia de trabajo
Modo A
A
tA 
tB 
B
C
D
2 xA
v
2 xB
...... A
v
B
C
D
Modo bidimensional
EFECTO DOPPLER
Efecto Doppler
A
B A
B
Dirección de
movimiento
A= B
A< B
Ecografías Doppler
Reflector
estacionario =0
Reflector acercándose al
transductor  >0
La frecuencia crece
Reflector alejándose del
transductor <0
La frecuencia disminuye
Código de colores
rojo
Se acerca
Dirección
del flujo
azul
Se aleja
Efectos biológicos
• Efectos mecánicos
• Efectos térmicos
• Efectos químicos
micromasaje
cavitación
Aplicaciones terapéuticas
PATOLOGIA
Efectos térmicos CRONICA
predominantes
AGUDA
Efectos mecánicos
predominantes
Afecciones musculoesqueléticas:
•Relajación muscular
•Descontracturante
•Analgésica
•Reducción rigidez articular
Reparación de partes blandas:
•Aumento de flujo sanguíneo
•Cicatrización de úlceras
•Acción antiedematosa
Emisión continua
Emisión pulsátil
Localización
Profunda 1MHz
Superficial 3MHz
Cavitación
Rarefacción Compresión
P
Pext
IMPLOSION
Ultrasonido en Odontología
Comienzo
Mediados del siglo XX
Periodoncia
•Vibración
del instrumento
Ultrasonido
•Rociado
y
Cavitación
Endodoncia
•Cavitación
Eliminación de:
•Placa dental
•Sarro
•Pigmentación
Ultrasonido
•Microcorriente
acústica
+
Limpieza del
canal radicular
Irrigante
(Ej.: NaClO)
Generación de ultrasonido
•Osciladores magnetoestrictivos
•Osciladores piezoeléctricos
Ultrasonido en Odontología
Generador de
ultrasonido
utilizado en
odontología
Punta ultrasónica para periodoncia
Representación
diagramática
del fenómeno de
microcorriente
acústica generado
por limas
ultrasónicas
Limas activadas par
ultrasonido para limpieza
del canal radicular