Ecografía Arterial

Los ultrasonidos de alta frecuencia en la región de 7-12 MHz., se usan para obtener imágenes de alta resolución de las arterias que se encuentran cerca de la superficie del cuerpo, tales como la arteria carótida. Utilizando una velocidad del sonido nominal en el tejido de 1540 m/s, puede obtenerse la longitud de onda del sonido en el tejido, de una onda de 7 MHz, a partir de la relación de onda v = fλ.

Usando el principio general de imagen, de que no se puede ver nada más pequeño que la longitud de onda, tenemos entonces un límite de 0,2 mm de resolución.

Además de imágenes de las paredes arteriales, las técnicas de ultrasonido haciendo uso del efecto Doppler, pueden medir la velocidad del flujo sanguíneo. El ultrasonido reflejado está desplazado en frecuencia de la frecuencia de la fuente, y esa diferencia en la frecuencia, puede ser medida con precisión mediante la detección de la frecuencia de batido entre las ondas incidente y reflejada. La frecuencia de batido es directamente proporcional a la velocidad del flujo, por lo que el registro continuo de las frecuencias de batido de las diferentes partes de la arteria, da una imagen del perfil de la velocidad del flujo sanguíneo en función del tiempo.

Los bocetos anteriores son sólo conceptuales; no se ha intentado escala de velocidades ni colores precisos. Pero se espera que ilustre el uso de imágenes en falso color, para dar una visión instantánea de la distribución de las velocidades presentes. La parte inferior de la ilustración contiene un espectro de energía modulada por la intensidad, en el que la frecuencia de batido y por lo tanto la velocidad de la sangre está en el eje vertical. Tales espectros son producidos por el análisis de los ultrasonidos reflejados, mediante un proceso matemático llamado una transformada rápida de Fourier (FFT), en la cual se extrae la distribución de potencia reflejada como función de la frecuencia. Esto se hace de manera repetitiva y los resultados se representan gráficamente como una función del tiempo (eje horizontal). La distancia vertical desde el eje indica la frecuencia de batido y por lo tanto la velocidad del flujo. La cantidad relativa de potencia reflejada a un valor dado de velocidad, se indica por el brillo de la pantalla en ese punto. Una velocidad uniforme de flujo único daría una simple línea brillante, por lo que la pantalla indica en cualquier momento, una gama considerable de velocidades presentes en el flujo. Nótese que en el momento de los picos, esencialmente la totalidad de la sangre tiene una velocidad bastante alta, puesto que la parte del espectro cerca del eje horizontal es oscuro.

Imagen de la Carótida Este ejemplo de una imagen clínica de la carótida se tomó durante el período de relativa calma entre los picos. Nótese que el rojo indica un flujo más lento que el azul, pero en la misma dirección, ya que el flujo de la carótida no se invierte. Así que la implicación de rojo y azul no es la misma que el desplazamiento al rojo de la luz de las estrellas en astrofísica. Nótese el fondo de escala de grises de la imagen que se forma a partir de los datos de los intervalos pulso-eco.

Si se toma literalmente la imagen de arriba, podría sugerir una velocidad de flujo bastante uniforme en toda la sección transversal de la arteria. Pero esta no es la naturaleza del flujo laminar esperado, en el que se suponía un perfil de velocidad en el cual la línea central tendría la velocidad mas alta y luego caería a cero conforme se acerca a las paredes. Supongo que el rango rojo de la imagen a falso color está puesto para incluir un amplio rango de velocidades bajas.

Una frecuencia de ultrasonidos superior como 12 MHz, da una longitud de onda más corta y por lo tanto, mayor resolución, pero esa ventaja es parcialmente cancelada por el hecho de que las mayores frecuencias son mas atenuadas en el tejido. Así que se debe tomar una decisión sobre las ventajas relativas de una penetración más profunda (baja frecuencia), versus una resolución más alta (mayor frecuencia).

Las fuentes de ultrasonidos son generalmente obleas de cerámica templada de un material tal como PZT, que son excitados por la aplicación de un voltaje de corriente alterna a la frecuencia de diseño. La tensión provoca vibración mecánica por el efecto piezoeléctrico.

Los escáneres de ultrasonido pueden detectar la acumulación de placas en las arterias. Además de la imagen directa del estrechamiento del vaso, la información Doppler puede ser convertida en imágenes en falso color, que puede perfilar la velocidad del flujo. El flujo en una región de obstrucción, debe estar a una velocidad más alta para mantener el caudal de flujo, y esa información de velocidad es la confirmación de un estrechamiento del vaso.