Ultrasonido diagnóstico

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1 Ultrasonido diagnóstico I. Nombre del profesor: Dipl. Ing. Enrique Luis Hernández Matos. II. Objetivos del curso: Profundizar en el estudio de los principales sistemas y equipos de ultrasonido diagnóstico, como son los sistemas para la obtención de imágenes médicas y los sistemas para la medición, y la visualización de la velocidad de flujo sanguíneo. III. Temario Capítulo 1. Introducción Importancia del ultrasonido como herramienta de diagnóstico Desarrollo histórico Retos tecnológicos. Capítulo 2. Física del ultrasonido y parámetros característicos Naturaleza del sonido Velocidad de propagación y longitud de onda Parámetros característicos en la propagación de ondas. La ecuación de onda Soluciones a la ecuación de onda Solución de la ecuación de onda en el estado estacionario Velocidad de las partículas del medio Intensidad del sonido Desplazamientos de las partículas del medio Presión en el medio debida a la propagación de la onda Mediciones de la intensidad ultrasónica Recomendaciones de la AIUM (American Institute of Ultrasound in Medicine). Capítulo 3. Propagación de ondas planas en un medio elástico lineal Impedancia acústica Comportamiento de la onda al incidir en una superficie entre dos medios Fenómenos de propagación del ultrasonido Reflexión Refracción. Ley de Snell Interferencia Difracción Dispersión Absorción ultrasónica Coeficiente de absorción. Capítulo 4. Propagación de ondas en un medio elástico no lineal Efecto de la intensidad ultrasónica en el tipo de propagación.

2 4.2. Distorsión de la forma de onda por efectos de propagación no lineal Interacción no lineal con el medio. Interacción con partículas sanguíneas y con microburbujas encapsuladas. Capítulo 5. Transductores, campos, y haces ultrasónicos Estructura y funciones básicas de los transductores El efecto piezoeléctrico. El efecto piezoeléctrico inverso Características de los materiales Factor de acoplamiento Circuitos eléctricos equivalentes Construcción del transductor Respuesta en frecuencia Resolución longitudinal Campos de propagación del haz ultrasónico Forma del haz en el campo cercano y en el campo lejano Patrón de propagación en el campo cercano de un transductor circular Distribución de las presiones a lo largo del eje del haz para un transductor circular Patrón de propagación en el campo lejano Patrón de densidad de potencia en el campo lejano de un transductor circular Patrón de densidad de potencia en el campo lejano de un transductor rectangular Resolución lateral. Apertura. Apodización Afocamiento del haz ultrasónico usando lentes acústicos Transductores de arreglos de cristales. Capítulo 6. Sistemas para generación de imágenes con ultrasonido Principio básico de medición de distancias con sistemas pulso-eco Funcionamiento de un sistema de rastreo de imágenes por ultrasonido Control de sincronía. Frecuencia de repetición de pulsos Generación de ultrasonido. Transmisor Detección del ultrasonido. Receptor Limitador Amplificador de radiofrecuencia Compensación de ganancia en función del tiempo (T.G.C) Compresor Detector Convertidor de rastreo digital Escala de tiempo y escala de profundidad. Coeficiente de calibración del rango Visualización en modo A. Aplicaciones Visualización en modo B estático. Generación del rastreo. Aplicaciones Sistemas para el cálculo de la posición e inclinación del transductor Visualización en modo C Visualización en modo M. Aplicación Principio de operación del modo M Instrumentación en modo M Sistemas de registro del trazo ecocardiográfico.

3 6.7. Sistemas para obtención de imágenes en tiempo real Sistemas de rastreo Generadores de rastreo mecánicos Generadores de rastreo electrónicos Circuitos de enfoque dinámico Circuitos de direccionamiento Rastreo electrónico lineal Rastreo electrónico sectorial Compromiso entre la velocidad y la resolución de la imagen Instrumentación en tiempo real Imágenes en tres dimensiones (3D) Visualización de imágenes en 3D Ultrasonido intravascular. Capítulo 7. Factores que afectan la calidad de la imagen ultrasónica Calidad de la imagen. Resolución. Contraste Efecto de los lóbulos laterales en la calidad de la imagen Artefactos causados por inhomogeneidades del tejido. Reverberación 7.4. Reducción del efecto de reverberaciones y aberraciones del frente de onda. Capítulo 8. Procesamiento en imágenes ultrasónicas Procesamiento de la señal ultrasónica de radio frecuencia (R.F.) Digitalización de la señal de radiofrecuencia La transformada de Hilbert Compresión logarítmica Compresión exponencial Procesamiento de la imagen ultrasónica Filtrado de imágenes ultrasónicas. Ruido de moteado ( speckle ) Histograma de la imagen Detección de bordes Detección de bordes por umbralización Detección de bordes basado en gradientes Detección de contornos basada en la segunda derivada Segmentación de imágenes ultrasónicas en dos dimensiones Segmentación por crecimiento de regiones Segmentación basada en el uso de un umbral. Capítulo 9. Sistemas Doppler El efecto Doppler. 9.2 Medición de la velocidad de flujo mediante estimulación con pulsos. Capítulo 10. Espectrograma y mapeo de flujo a color Introducción Caso teórico.

4 10.3. Casos reales Sistemas de ultrasonido de señal continua Sistemas de ultrasonido de pulsos. IV. Bibliografía: Libro de texto: Hernández M.E.; Muñoz G.C. Ultrasonido Diagnóstico En Prensa. Libros de consulta: 1. Angelsen, Bjoern A.J.; Ultrasound Imaging. Waves. Signals and Signal Processing ; Emantec; Trondheim, Norway; Cobbold, R.S.C; Foundations of Biomedical Ultrasound; Oxford University Press; Christensen, D.A.; Ultrasonic Bioinstrumentation ; John Wiley and Sons; New York; Evans, David H.; McDicken, W. Norman; Doppler Ultrasound: Physics, Instrumentation an Signal Processing.; Second Edition; John Wiley and Sons; New York; Fish, P.; Physics and Instrumentation of Diagnostic Medical Ultrasound ; John Wiley and Sons; Chichester; Jensen, Juergen Arendt; Estimation of Blood Velocities Using Ultrasound: A Signal Processing Approach ; Cambridge University Press; New York; Kirk Shung, K.; Diagnostic Ultrasound. Imaging and Blood Flow Measurements ; CRC Taylor and Francis; Boca Raton; MacDicken W.N.; "Diagnostic Ultrasonics. Principles and Use of Instruments"; Churchill Livingstone; Third Edition; New York; Wells P.N.T.; "Biomedical Ultrasonics"; Academic Press; London; V. Evaluación del curso. Modalidades de evaluación Tres exámenes parciales durante el trimestre. Cada uno de ellos con un 20% del promedio final. Cada alumno desarrollará un tema para exponen en clase y elaborará un reporte por escrito. Esto representará el 40% del promedio final. Si al finalizar el curso el estudiante obtiene un promedio final de 8.0, quedará exento de la evaluación global con calificación de B. Si al finalizar el curso el estudiante obtiene un

5 promedio de 8.5 o superior, quedará exento con calificación de MB. Si el estudiante no alcanza un promedio final de 8.0, deberá presentar la evaluación global sobre todo el contenido del curso. 9. Calendario de exámenes parciales: El primero al finalizar el tema 4. El segundo al finalizar el tema 8. El tercero al finalizar el curso 10. Ponderación de cada elemento de evaluación. Explicada en el inciso Criterios para la asignación de la calificación. Explicados en el inciso 8. Dipl. Ing. Enrique Luis Hernández Matos. Area de Ingeniería Biomédica. Departamento de Ingeniería Eléctrica.