EQUIPAMENTO E ARTEFACTOS 8 Pedro Barreiro, Antonieta Santos. FÍGADO 17 Castro Poças, Rolando Pinho, Eduardo Pereira

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1 Índice FÍSICA DOS ULTRA-SONS 1 Rolando Pinho, Eduardo Pereira EQUIPAMENTO E ARTEFACTOS 8 Pedro Barreiro, Antonieta Santos FÍGADO 17 Castro Poças, Rolando Pinho, Eduardo Pereira VESÍCULA E VIAS BILIARES 30 Pedro Bastos, Ana Caldeira, Eduardo Pereira, Pedro Barreiro, Teresa Pais PÂNCREAS 49 Francisco Portela BAÇO 61 Sílvia Leite, Rolando Pinho, Eduardo Pereira GRANDES VASOS ABDOMINAIS 67 José Manuel Pontes PAREDE DIGESTIVA 76 Sílvia Leite, Eduardo Pereira RIM E VIAS EXCRETORAS PROXIMAIS - BEXIGA 93 Ana Caldeira, Rolando Pinho, Eduardo Pereira, Pedro Barreiro, Teresa Pais

2 FÍSICA DOS ULTRA-SONS A correcta interpretação e compreensão das imagens ultrasonográficas baseia-se no conhecimento das propriedades das ondas de som. As ondas de som consistem num distúrbio mecânico de um meio, seja um gás, um sólido ou um líquido, sob a forma de uma onda de pressão que alterna áreas de compressão e rarefacção. As alterações na pressão, registadas ao longo do tempo, formam as unidades básicas de medição do som. A figura 1 representa graficamente a propagação de uma onda de som ao longo do tempo. Figura 1 Como se observa na figura 1, o som atravessa o meio através de ondas de compressão e rarefacção. Como as moléculas dos meios sólidos estão ligadas umas às outras, o excesso de pressão resulta numa onda de pressão que se desloca ao longo do sólido. O conjunto de uma onda de compressão e uma onda de rarefacção constitui um ciclo. A distância entre uma onda de compressão e a onda de rarefacção seguinte denomina-se comprimento de onda. O tempo necessário para completar um ciclo é chamado período. A frequência é o número de ciclos por unidade de tempo. Se representarmos o período em segundos (T), a frequência calcula-se pela fórmula: f = 1/T. A unidade é o Hertz (1 Hertz = 1 ciclo / segundo). O som audível ao ouvido humano tem frequências entre os 60 e os Hz. Alguns animais, como os elefantes, ouvem sons com menos de 60 Hz (infra-sons) e outros, como os morcegos, ouvem sons com mais de Hz (ultra-sons). Os ecógrafos usam habitualmente ultra-sons com frequências de MHz. O som atravessa os meios através de ondas longitudinais de compressão e rarefacção. Uma onda longitudinal produz-se quando, no caso da ecografia, o cristal piezoeléctrico produz uma vibração alternadamente para trás e para diante. Esta vibração propaga-se ao longo do meio através da oscilação das suas partículas na direcção da onda de propagação. As partículas não se movem com a onda. Rolando Pinho, Eduardo Pereira Pág. 1

3 As técnicas ecográficas usam pulsos breves de energia acústica que se propagam ao longo dos tecidos. A velocidade de propagação da onda varia de acordo com as propriedades físicas dos tecidos, conforme a sua resistência à compressão. A magnitude da resistência depende da densidade e da rigidez dos tecidos (ver tabela 1). Tabela 1 Material Velocidade (m/seg) Ar 330 Gordura 1460 Água (50º) 1540 Tecidos moles 1540 Cérebro 1541 Fígado 1555 Rim 1561 Sangue 1570 Músculos 1600 Crâneo 4080 A velocidade é inversamente proporcional à compressibilidade dos tecidos. Assim, o som desloca-se mais rapidamente nos meios menos compressíveis. A velocidade de propagação dos sons resulta do produto da frequência pelo comprimento de onda (V = f x λ). Da fórmula resulta que a frequência e o comprimento de onda variam inversamente. Os ecógrafos assumem uma velocidade média de propagação do som de 1540 m/seg. Como os sons se propagam com velocidades ligeiramente diferentes nalguns tecidos normais, esta assumpção poderá resultar nalguns erros em medições ou artefactos. A propagação do som nos tecidos é influenciada por vários fenómenos. Podemos dividí-los em fenómenos que resultam na atenuação do som (fénomenos de absorção ou de refracção) e fenómenos que resultam em reflexão do som de novo para o ecógrafo (a dispersão e a reflexão em espelho do som). Estes fenómenos estão representados na figura 2. a b c d Figura 2 Rolando Pinho, Eduardo Pereira Pág. 2

4 Ocorre absorção (figura 2a) quando parte da energia acústica é transformada em calor nos tecidos propagando-se apenas a restante. Ocorre refracção (figura 2b) quando a onda de som embate obliquamente numa superfície, é desviado do seu eixo original e não volta a ser captada pela sonda. Estes 2 fenómenos resultam em perda da energia acústica. Na figura 2c está representada a dispersão (scatter). Trata-se de um fenómeno que ocorre quando a onda acústica atinge meios não homogéneos ou pequenas partículas e é dispersada em várias direcções. As várias ondas acústicas resultantes têm pouca energia e o seu ângulo depende pouco do ângulo da onda acústica incidente. Na figura 2d está representada a reflexão em espelho (specular). Este fenómeno ocorre quando a onda acústica atinge uma interface entre 2 meios com impedância diferente. Nestas circunstâncias, grande parte da onda é reflectida num ângulo igual ao ângulo de incidência. A quantidade reflectida depende da diferença entre a impedância dos 2 meios. A impedância (Z) calcula-se multiplicando a densidade do meio (ρ) pela velocidade do som nesse meio (V) [Z = ρ x V]. Interfaces com grande diferença de impedância (como o osso e ar) reflectem grande parte da energia acústica, enquanto que interfaces com pequenas diferenças (como o músculo e a gordura) permitem que grande parte da energia se propague. Nos ecógrafos, o ultra-som é gerado em cristais piezoeléctricos localizados na sonda. A constituição da sonda de ecografia está representada esquematicamente na figura 3. Figura 3 - A) Cristais piezoeléctricos; B) Cobertura isoladora; C) Material de suporte; D) Fios para cada elemento piezoeléctrico; E) Revestimento de plástico; F) Cabo coaxial. Os cristais piezoeléctricos funcionam tanto como emissores de ultrasons como receptores dos ultra-sons reflectidos (ecos). Quando expostos a correntes eléctricas, os cristais expandem e encolhem alternadamente, Rolando Pinho, Eduardo Pereira Pág. 3

5 consoante a polaridade da corrente aplicada (figura 4). Este fenómeno gera ondas de compressão e rarefacção (ondas de som) que se propagam aos tecidos. O comprimento de onda é proporcional à espessura do cristal. O cristal tem, também, a propriedade de converter novamente os sons reflectidos em potenciais eléctricos. Figura 4 Na interpretação do som reflectido (eco), duas características são importantes: 1) O tempo que o eco demora a ser recebido, que será traduzida pela localização da respectiva interface reflectora na imagem. 2) A intensidade do eco que depende da diferença de impedância entre os 2 meios que o originaram e que será traduzida por uma maior amplitude da curva ou maior brilho consoante se trata de ecografia modo A ou B (ver adiante). Como é óbvio, a intensidade do eco recebido vai também depender da distância do objecto reflector em relação à sonda. Assim os ecos mais distantes terão intensidade menor, prejudicando a observação de estruturas mais profundas. Para compensar, o ecógrafo pode aumentar a amplitude dos ecos mais distantes (ver figura 5). Chama-se a este processo, compensação dos ganhos dependente do tempo (time gain compensation). Figura 5 - O retorno dos ecos provenientes de diferentes profundidades (A) irão ser atenuados (B) devido à tenuação. O ganho do receptor pode ser aumentada durante o tempo que os ecos são recebidos (C) usando os controles de ganho (D) para produzir sinais de amplitude similar (E). Rolando Pinho, Eduardo Pereira Pág. 4

6 Existem vários modos de representar a imagem resultante do eco obtido. 1) Modo A No modo A (Amplitude), os ecos são representados por um traçado num osciloscópio ao longo de um eixo longitudinal, em que a amplitude das deflecções representa a intensidade do eco recebido e a localização no eixo horizontal, o tempo que o eco demorou a ser recebido. Ver figura 6. Figura 6 2) Modo B No modo B (Brightness), a amplitude dos ecos recebidos é convertida numa escala de cinzentos, conforme demonstrado na figura 7. A composição de ecos recebidos em várias direcções, convertidos numa escala de cinzentos, permite a obtenção de uma imagem bidimensional, em que os pontos mais claros traduzem ecos mais intensos. Figura 7 Rolando Pinho, Eduardo Pereira Pág. 5

7 3) Modo M No modo M (Motion) o mesmo eixo acústico é mostrado graficamente ao longo do tempo, também convertido numa escala de cinzentos (ver figura 8). Este método é usado para observar orgãos com movimento rápido como as válvulas cardíacas. Figura 8 O efeito doppler O efeito doppler baseia-se na alteração das características das ondas de som quando os objectos que as emitem estão em movimento (no caso da ecografia, das ondas reflectidas quando o objecto reflector está em movimento). Como se pode ver nas figuras 9 e 10, quando o objecto se afasta, o comprimento de onda do som aumenta (e a frequência consequentemente diminui); quando o objecto se aproxima o comprimento de onda diminui (e a frequência aumenta). A sonda de ecografia é capaz de distinguir estas variações nas características do eco e, assim, fornecer informação sobre o fluxo de sangue. Figura 9 Rolando Pinho, Eduardo Pereira Pág. 6

8 Figura 10 Existem vários tipos de sistemas doppler: 1) Doppler contínuo existem dois transdutores, um emissor e um receptor o que permite a avaliação contínua do efeito doppler. 2) Doppler pulsado o mesmo transdutor funciona como emissor e como receptor, o que poderá trazer limitações na avaliação de fluxos muito rápidos. 3) Sistema duplex permite a aquisição do sinal doppler e do sinal ecográfico simultâneamente. Tem a vantagem de poder dirigir o sinal doppler às estruturas identificadas na imagem ecográfica. 4) Sistema doppler a cores O sinal doppler e o sinal ecográfico são adquiridos simultaneamente. O sinal doppler é filtrado electronicamente e transformado num sistema de cores (azul quando se aproxima da sonda e vermelho quando se afasta). Rolando Pinho, Eduardo Pereira Pág. 7