thumb|400x400px|Equipamento de ultrassom A ultrassonografia ou ecografia é um método diagnóstico muito recorrente na medicina moderna que utiliza o eco gerado através de ondas ultrassônicas de alta frequência para visualizar, em tempo real, as estruturas internas do organismo. Por meio de uma ultrassonografia com doppler, o médico é capaz de ver o fluxo sangüíneo nos principais vasos.
Fornece diagnóstico de imagens que complementa aquele feito com raios-X, medicina nuclear e ressonância magnética. Ultrassom não fornece a qualidade de imagem desses outros métodos, e é suscetível a artefatos, mas possui grandes vantagens em relação aos demais exames radiológicos: Não é um exame caro; É um exame presente em diversas clínicas e centros hospitalares; É de rápida execução; É realizado em tempo real; Permite maior contato entre o paciente e o radiologista; Pode ser feito com um instrumento ao lado da cama do paciente; É seguro, pois não utiliza radiação. Pelo fato de transmitir as imagens em tempo real, tal técnica é muito importante para o estudo do funcionamento dos órgãos.
No entanto, apresenta algumas desvantagens, pois é incapaz de reproduzir imagens que possibilitem o estudo de estruturas muito internas como as protegidas por ossos.
Ultrassom representa a faixa de frequências acima de 20kHz. Os aparelhos de ultrassom utilizam, em geral, uma frequência a qual varia entre 2 MHz e 10 MHz. Aplicações especializadas de ultrassom usam até 50 MHz (20 MHz no caso da ultrassonografia dermatológica). Tais ondas ultrassônicas são emitidas através de um transdutor, o qual contém um cristal piezoelétrico. O transdutor também recebe os ecos gerados, transformando-os em sinais, que serão interpretados por um computador, para, em seguida, serem exibidos na forma de uma imagem no display.
A sonda funciona, assim, como emissor/receptor. Quanto maior a frequência, maior a resolução obtida e mais precisão se tem na visualização das estruturas superficiais. Conforme a densidade e a composição das interfaces, a atenuação e mudança de fase dos sinais emitidos variam, sendo possível a tradução em uma escala de cinza, que formará a imagem dos órgãos internos.
O preciso Efeito Doppler da ultrassonografia permite, também, conhecer o sentido e a velocidade do fluxo sanguíneo.
A ultrassonografia é um dos métodos de diagnóstico por imagem mais versáteis e ubíquos, de aplicação relativamente simples. Por não utilizar radiação ionizante, como na radiografia e na tomografia computadorizada, é um método relativamente inócuo, pouco dispendioso e ideal para avaliar a evolução fetal. Nas últimas duas décadas do século XX, o desenvolvimento tecnológico transformou esse método em um instrumento poderoso de investigação médica dirigida, exigindo treinamento constante e uma conduta participativa do examinador.
A ultrassonografia é considerada uma modalidade de imageamento segura, contudo as ondas de ultrassom podem produzir efeitos biológicos no corpo. Estas ondas depositam energia nos tecidos conforme se propagam, energia essa que gera um aumento de temperatura nesses tecidos. Em alguns casos, esse aquecimento acaba produzindo pequenos bolsões de gás nos fluidos ou tecidos (cavitação), que podem colapsar gerando danos aos tecidos ou liberando radicais livres, que podem causar danos químicos a moléculas biológicas importantes, como o DNA.
De acordo com a lei federal nº 14.964, de 5 de setembro de 2024, fica instituído o dia 21 de agosto como o Dia Nacional do Médico Ultrassonografista.
Características thumb|234x234px|Exemplo de ultrassonografiaEsta modalidade de diagnóstico por imagem apresenta características próprias: É um método não invasivo ou minimamente invasivo. Apresenta a anatomia em imagens seccionais ou bidimensionais, que podem se adquiridas em qualquer orientação espacial. Ultimamente a ecografia tridimensional está em desenvolvimento mas ainda não é um verdadeiro tridimensional mas sim a reconstrução informática em três dimensões das imagens previamente adquiridas em bidimensional. (A versão 4D é interpretada como a aquisição 3D em tempo real). Não possui efeitos nocivos significativos dentro das especificações de uso diagnóstico na medicina. Não utiliza radiação ionizante. Possibilita o estudo não invasivo da hemodinâmica corporal através do efeito Doppler. Permite a aquisição de imagens dinâmicas, em tempo real, possibilitando estudos do movimento das estruturas corporais. O método ultrassonográfico baseia-se no fenômeno de interação do som com os tecidos, ou seja, a partir da transmissão da onda sonora pelo meio, observamos as propriedades mecânicas dos tecidos. Assim, torna-se necessário o conhecimento dos fundamentos físicos e tecnológicos envolvidos na formação das imagens, incluindo o modo pelo qual os sinais obtidos por essa técnica são detectados, caracterizados e analisados corretamente, propiciando uma interpretação diagnóstica correta.
Além disso, o desenvolvimento contínuo de novas técnicas, a saber: o mapeamento Doppler, os meios de contraste, os sistemas de processamento de imagens em 3D, as imagens de harmônicas e a elastometria, exigem um conhecimento ainda mais amplo dos fenômenos físicos.
A ultrassonografia pode contribuir como auxílio no diagnóstico médico e veterinário, sendo sua aplicação mais ampla atualmente em seres humanos. Esta técnica tem sido muito utilizada em obstetrícia, sobretudo na avaliação de aspectos morfofuncionais. Permite ainda a orientação de processos invasivos mesmo antes do nascimento.
A ultrassonografia interage e auxilia a todas as demais especialidades médicas e cada vez mais se afirma como um dos pilares do diagnóstico médico na atualidade.
Impedância acústica A propriedade física dos tecidos que possibilita a formação de imagens de ultrassonagrafia é a impedância acústica , expressa por:
, sendo a densidade e a compressibilidade do tecido, e a velocidade do som no tecido.
A interação da onda sonora incidente com uma fronteira entre dois tecidos com diferentes impedâncias acústicas, e , resulta em uma onda refletida e uma onda transmitida. O coeficiente de reflexão R descreve a fração da intensidade da onda sonora incidente que é refletida. Ele é expresso como:
O coeficiente de transmissão T é definido como a fração da intensidade da onda sonora que é transmitida através dessa fronteira. Por conservação de energia:
As intensidades refletida e transmitida são o produto da intensidade incidente pelo coeficiente de reflexão e transmissão, respectivamente .
Se a impedância acústica dos dois meios for a mesma , , não há onda refletida e a onda inteira é transmitida. Se (por exemplo, som indo do ar para a água), quase todo o som é refletido. É por esse motivo que um gel de acoplamento acústico deve ser usado entre o transdutor e a pele para eliminar bolsões de ar. esquerda|miniaturadaimagem|220x220px|Artefato gerado por refração
Obstetrícia e genecologia
A ecografia ginecológica examina os órgãos pélvicos femininos (especificamente o útero, os ovários e as trompas de Falópio), bem como a bexiga urinária, os anexos uterinos e a bolsa de Douglas. Utiliza transdutores concebidos para abordagens pela parede abdominal inferior, curvilíneas e sectoriais, bem como transdutores especiais, como a ecografia transvaginal.
A ecografia obstétrica foi originalmente desenvolvida no final dos anos 50 e 60 por Sir Ian Donald e é comummente utilizada durante a gravidez para verificar o desenvolvimento e a apresentação do feto. Pode ser utilizada para identificar muitas condições que podem ser potencialmente prejudiciais para a mãe e/ou para o bebé, possivelmente sem diagnóstico ou com diagnóstico tardio na ausência de ecografia. Atualmente, acredita-se que o diagnóstico tardio acarreta maior risco, se existir, associado à realização de uma ecografia. É desaconselhada a sua utilização para fins não médicos, como vídeos e fotos para "recordações" fetais.
A ecografia obstétrica é utilizada principalmente para: Datar a gravidez (idade gestacional) Confirmar a viabilidade fetal Determinar a localização do feto, intrauterina vs ectópica Verificar a localização da placenta em relação ao colo do útero Verificar o número de fetos (gravidez múltipla) Verificar anormalidades físicas importantes. Avaliar o crescimento fetal (em busca de evidências de restrição de crescimento intrauterino (RCIU)) Verificar os movimentos e batimentos cardíacos fetais. Determinar o sexo do bebé.
De acordo com o Comité Europeu de Segurança do Ultrassom Médico (ECMUS)Clinical Safety Statements . Efsumb.org. Retrieved on 2011-11-13. Exames ultrassônicos devem ser realizados somente por pessoal competente, treinado e atualizado em questões de segurança. O ultrassom produz aquecimento, alterações de pressão e distúrbios mecânicos nos tecidos. Níveis diagnósticos de ultrassom podem produzir aumentos de temperatura perigosos para órgãos sensíveis e para o embrião/feto. Efeitos biológicos de origem não térmica foram relatados em animais, mas, até o momento, nenhum efeito foi demonstrado em humanos, exceto na presença de um agente de contraste de microbolhas.
Refração Refração é o fenômeno de mudança de direção da onda sonora transmitida em uma fronteira entre dois tecidos quando o feixe incidente não é perpendicular a esta fronteira. A frequência da onda incidente não se altera, mas a velocidade do som pode ser diferente nos dois tecidos. O ângulo de refração é dado pela Lei de Snell:
sendo e os ângulos incidente e transmitido, quando a onda sonora se propaga do meio 1 para o meio 2, com velocidades do som no meio iguais a e , respectivamente.
A ocorrência de refração em ultrassonografia resulta em artefatos, como o da imagem ao lado. O feixe de ultrassom incidente sofre refração e encontra duas estruturas. Ao construir a imagem, o objeto no caminho do feixe refratado estará posicionado no lugar incorreto, pois o display do ultrassom assume que o feixe se propaga por um caminho reto.
Não ocorre refração quando a velocidade do som é a mesma nos dois tecidos, ou quando a incidência é perpendicular.
Atenuação Uma onda sonora se propagando em um meio é atenuada. Há uma diminuição na intensidade devido a fatores como viscosidade e condução de calor. A atenuação é causada principalmente pelo espalhamento e absorção nos tecidos (na forma de calor) do feixe incidente. A atenuação aumenta com o aumento da frequência da onda sonora.
Processo de formação da imagem Em imageamento por ultrassom, um pulso curto de energia mecânica é enviado para os tecidos. O pulso viaja na velocidade do som, e com as mudanças nas propriedades acústicas dos tecidos, uma fração do pulso é refletido como um eco que volta para a fonte. Armazenando os ecos ao longo do tempo, assim como a intensidade dos mesmos, obtemos informações sobre os tecidos ao longo do caminho.
A criação de uma imagem digital a partir das ondas ultrassônicas se dá em 3 etapas: produção da onda sonora, recepção do eco e interpretação do eco recebido.
Produção da onda sonora left|thumb|274x274px|Transdutor A Ultrassom é tipicamente produzido utilizando um transdutor piezoelétrico. O transdutor é o componente do aparelho de ultrassonografia que entra em contato com o paciente e é conectado ao restante do equipamento através de um cabo.
Um material piezoelétrico converte uma tensão (ou pressão) em um campo elétrico, e vice versa. Transdutores usados para imageamento utilizam cerâmica piezoelétrica sintética, normalmente titanato zirconato de chumbo (PZT).
Uma voltagem oscilando com alta frequência aplicada através do material piezoelétrico cria uma onda sonora com a mesma frequência. Uma pressão oscilante aplicada a um material piezoelétrico cria uma voltagem oscilando através dele. A medida dessa voltagem fornece uma maneira de registrar ondas ultrassônicas. O mesmo material piezoelétrico pode funcionar tanto como fonte quanto como detector!