caracteristicas do ultrassom (2)

CARACTERÍSTICAS DO ULTRASSOM
Ultrassom
Conceitos físicos sobre ultrassom
São ondas sonoras com freqüências situadas acima do limite audível para o ser humano (acima de 20 KHz). Para os
propósitos de obtenção de imagens (ultrassonografia), freqüências entre 1 e 10 MHz são usadas.As ondas ultrassônicas
são geradas por transdutores construídos a partir de materiais piezoelétricos.
O ultrassom, em geral, se propaga através de líquidos, tecidos e sólidos. Apresenta velocidades de propagação,
compatíveis com diferentes meios, sendo essa característica inerente ao processo de interação das ondas ultrassônicas
(mecânicas) com o meio em particular:
O ultraSsom sofre reflexão e refração nas interfaces onde ocorre uma mudança na densidade.
O ultrassom ao se propagar em um meio e ao passar de um meio para outro, sempre sofre atenuação da intensidade do
sinal, devido aos efeitos de absorção, reflexão e espalhamento.
Impedância acústica
A impedância acústica de um meio está relacionada com a resistência ou dificuldade do meio a passagem do som.
Corresponde ao produto da densidade do material pela velocidade do som no mesmo. Quando o feixe sonoro atravessa
uma interface entre dois meios com a mesma impedância acústica, não há reflexão e a onda é toda transmitida ao segundo
meio. É a diferença de impedância acústica entre dois tecidos que define a quantidade de reflexão na interface,
promovendo sua identificação na imagem. Por exemplo, um nódulo no fígado será mais facilmente identificado se sua
impedância acústica for bastante diferente do parênquima hepático ao redor, ao contrário, quanto mais próxima sua
impedância acústica do parênquima hepático normal, mais dificuldade teremos em identificá-lo, porque pouca reflexão
sonora ocorrerá. Resumindo, quanto maior a diferença de impedância entre duas estruturas, maior será a intensidade de
reflexão.
Geração e detecção do ultrassom
As ondas ultrassônicas são geradas por transdutores ultra-sônicos também chamados simplesmente transdutores. De
uma forma geral, um transdutor é um dispositivo que converte um tipo de energia em outro. Os transdutores ultra-sônicos
convertem energia elétrica em energia mecânica e vice-versa. Esses transdutores são feitos de materiais piezoelétricos.
Certos cristais naturais como o quartzo e a turmalina são piezoelétricos. Outros tornam-se artificialmente como o sulfato
de lítio, o titanato de bário e o titanato de zirconato de chumbo (PZT).
Cada transdutor possui uma freqüência de ressonância natural, tal que quanto menor a espessura do cristal, maior será
sua freqüência de vibração.
O mesmo transdutor que emite o sinal ultrassônico funciona como detector. Dependendo da aplicação, o elemento
piezoelétrico é quem determina a freqüência de operação do transdutor. Em geral os transdutores são acondicionados em
um suporte plástico para lhes dar proteção mecânica e elétrica. Na superfície por onde emergem, as ondas ultra-sônicas
tem uma camada especial para permitir o perfeito acoplamento acústico e também para dar proteção ao elemento
piezoelétrico.
Os transdutores podem ser classificados, de acordo com o tipo de imagem produzida, em: setoriais, lineares ou convexos.
Os transdutores setoriais podem ser eletrônicos ou mecânicos. Os lineares e os convexos são eletrônicos. Os setoriais e
os convexos dão origem a feixes sonoros divergentes, com campos de imagem em forma de cunha. Os lineares produzem
um feixe sonoro de linhas paralelas, dando origem a um campo de imagem retangular.
Terminologia da imagem ultrassonográfica
A terminologia utilizada para descrever o exame ultra-sonográfico é conseqüência da interação do som com os tecidos.
Desta forma, para descrever a intensidade dos ecos na imagem (interação do som com os tecidos), ou sua ecogenicidade,
são empregados vários termos.
 Hiperecogênico, hiperecóico ou hiperecóide – são termos sinônimos que se referem às estruturas que
interagem com o som refletindo intensamente e produzindo ecos brilhantes na tela, em cor branca (os ecos são
de alta densidade). As interfaces acústicas entre órgãos, osso, gás, cálculos, tecido conjuntivo e mineralizado são
exemplos de imagens hiperecogênicas;
 Hipoecogênico, hipoecóico ou hipoecóide – são sinônimos que se referem às estruturas que interagem com o
som produzindo ecos esparsos (baixa intensidade). Tem um tipo intermediário de reflexão e transmissão dos ecos
e variam na escala de cinza, do mais claro ao mais escuro. São encontrados em diversos tipos tissulares como
linfonodos, útero, ovários, adrenais e outros. Utiliza-se também o termo hipoecogênico referindo-se à estrutura de
menor ecogenicidade quando duas ecogenicidades distintas são comparadas;
 Anecogênico, anecóico ou anecóide – Esses termos sinônimos definem a ausência completa de ecos ou a
completa transmissão do som. As estruturas com essa ecogenicidade aparecem na tela com coloração escura. A
vesícula repleta, a bexiga e os cistos são os principais exemplos.
Formação da imagem ultrassonográfica
Os equipamentos de ultrassonografia diagnóstica possuem uma unidade básica denominada transdutor (ou sonda). Este
elemento básico converte uma forma de energia em outra. Por meio da passagem da corrente elétrica, os cristais situados
no transdutor de ultra-som vibram produzindo ondas sonoras de uma determinada freqüência. Essas ondas caminham em
velocidade constante pelo corpo do paciente, sofrendo atenuação por meio das propriedades físicas de reflexão, absorção
e espalhamento.
O princípio pulso-eco refere-se a emissão de um pulso curto de ultrassom pelo transdutor. Na medida em que este pulso
atravessa os tecidos, ele é parcialmente refletido pelas interfaces de volta ao transdutor. Em geral 1% da energia sonora
incidente é refletida e o restante continua sua trajetória através dos tecidos. O equipamento guarda o tempo gasto entre a
emissão do pulso e a recepção do eco, transformando-o em distância percorrida, na representação do eco na tela, já
estando calibrado para uma velocidade fixa de 1540m/s. Assim, quanto maior o tempo gasto para receber o eco de uma
interface, mais longe da superfície da imagem ele a coloca. Desta forma, quanto mais longe está a estrutura da superfície
do transdutor, ela aparecerá em situação mais inferior na tela.
Após a emissão de pulsos de ultrassom, eles interagem com os tecidos e os ecos refletidos ou dispersos são transformados
em energia elétrica pelo transdutor e processados eletronicamente pelo equipamento para formação da imagem.
A qualidade do exame ultrassonográfico
Diferentemente do raio X, a ultrassonografia é um exame que é realizado em tempo real. Isso significa que todas as
estruturas têm que ser estudadas enquanto o aparelho está ligado. O registro das imagens (fotos) que são feitas durante
o exame servem apenas para ilustrar o laudo, não podendo nunca servir de base para diagnóstico ou conclusões
posteriores. A realização de maior ou menor número destas fotos, ou até mesmo sua ausência, não influi absolutamente
na qualidade do exame.
A qualidade do exame depende fundamentalmente de três fatores: da imagem obtida, da correta interpretação dos
achados encontrados, da capacidade do ultra-sonografista de transmitir essa informação ao clínico.
 Imagem obtida (qualidade do equipamento + prática do operador) - A imagem obtida depende da qualidade do
equipamento e da prática do operador. Um bom equipamento possibilita a obtenção de boas imagens, desde que
o operador esteja bem familiarizado com seu aparelho e sua calibração.
 Da correta interpretação dos achados encontrados (capacitação técnica do ultra-sonografista) - A correta
interpretação dos dados obtidos também é muito importante. Cabe ao médico especialista interpretar os achados
morfológicos e expor no laudo as patologias que poderiam causar tais alterações morfológicas. A partir de uma
exposição adequada das patologias possíveis, cabe ao clínico decidir qual delas seria a provável causadora dos
sintomas clínicos encontrados.
 Da capacidade do ultra-sonografista de transmitir essa informação ao clínico - É preciso que o laudo seja
claro, completo e conciso, para que nenhuma informação escape ao clínico, seja por mau entendimento, ou
qualquer outro motivo.
Efeitos biológicos do ultrassom
Grande número de pesquisas são realizadas para verificar os efeitos biológicos do ultrassom. Os resultados obtidos até
agora conduzem à suposição de que nenhum efeito biológico substancial tem sido verificado com feixe ultrassônico de
intensidade inferior a 100 mW/cm2.
Os efeitos térmicos do ultrassom são decorrentes da energia absorvida e de sua transformação em calor ao atravessar
o tecido biológico.
O ultra-som causa vibrações mecânicas nos tecidos; as partículas são submetidas a ondas de compressão e rarefação.
Pequenas cavidades formam-se em fluidos durante a fase de rarefação (sucção) e desaparecem na fase de compressão
(pressão). (efeito mecânico)
Os efeitos químicos do ultrassom são resultantes da oxidação, redução e despolimerização. A habilidade do ultra-som
em despolimerizar macro-moléculas como os polissacarídeos, várias proteínas ou o DNA isoladamente tem sido
demonstrada experimentalmente.
END por ultrassom
Assim como uma onda sonora, reflete ao incidir num anteparo, a onda ultra-sônica ao percorrer um meio elástico, refletirá
da mesma forma, ao incidir numa descontinuidade ou falha interna a este meio considerado. Através de aparelhos,
detectamos as reflexões provenientes do interior da peça examinada, localizando e interpretando as descontinuidades.
O ensaio por ultrassom caracteriza-se:
 Pela detecção de defeitos ou descontinuidades internas, presentes nos mais variados tipos ou forma de materiais
ferrosos ou não ferrosos;
 Por visar diminuir o grau de incerteza na utilização de materiais ou peças de responsabilidades.
Vantagens em relação a outros ensaios:
 A localização, avaliação do tamanho e interpretação das descontinuidades encontradas são fatores intrínsecos ao
exame ultra-sônico;
 Alta sensibilidade na detectabilidade de pequenas descontinuidades internas, como trincas devido a tratamento
térmico, fissuras e outros de difícil detecção por ensaio de radiações ionizantes;
 Não requer planos especiais de segurança ou quaisquer acessórios para sua aplicação.
Limitações em relação a outros ensaios:
 Requer grande conhecimento teórico e experiência por parte do inspetor;
 O registro permanente do teste não é facilmente obtido;
 Faixas de espessuras muito finas, constituem uma dificuldade para aplicação do método;
 Requer o preparo da superfície para sua aplicação.
Campos de aplicação do END
 As áreas de caldeiraria e estruturas marítimas, constituindo ferramenta indispensável para garantia da qualidade
em de peças de grandes espessuras e geometria complexa de juntas soldadas;
 Os ensaios são aplicados em aços-carbonos, em menor porcentagem em aços inoxidáveis;
 Materiais não ferrosos são difíceis de serem examinados, e requerem procedimentos especiais.
Tipos de cristais para transdutores
Os cristais acima mencionados são montados sobre uma base de suporte (bloco amortecedor) e junto com os eletrodos e
a carcaça externa constituem o transdutor. Existem quatro tipos usuais de transdutores:
 Reto ou normal;
 Angular;
 Duplo-cristal;
 Phased Array.
Transdutores normais ou retos - São cabeçotes monocristal geradores de ondas longitudinais perpendiculares a
superfície de acoplamento. O transdutor emite um impulso ultra-sônico que atravessa o material a inspecionar e reflete
nas interfaces, originando ecos. Estes ecos retornam ao transdutor e geram, no mesmo, o sinal elétrico correspondente.
Transdutores angulares - A rigor, diferem dos transdutores retos ou normais pelo
fato do cristal formar um determinado ângulo com a superfície do material.
Transdutores duplo-cristal - São utilizados quando se trata de inspecionar ou
medir materiais de reduzida espessura, ou quando se deseja detectar
descontinuidades logo abaixo da superfície do material. Neste caso o cristal
piezelétrico recebe uma “resposta” num espaço de tempo curto após a emissão. Neste
transdutor cada um dos cristais funciona somente como emissor ou somente como receptor,
separados por um material acústico isolante possibilitando uma resposta clara.
Transdutores Phased Array - Os transdutores convencionais dispõem de um único cristal ou no máximo dois, em que o
tempo de excitação do cristal é determinado pelo aparelho de ultra-som, sempre realizado de uma mesma forma. Com o
avanço da tecnologia dos computadores e com materiais piezocompostos para fabricação de novos cristais, desde os
anos 90 é possível num mesmo transdutor operar dezenas de pequenos cristais, cada um ligado à circuitos independentes
capazes de controlar o tempo de excitação de cada um destes cristais. O resultado é a modificação do comportamento do
feixe sônico emitido pelo conjunto de cristais ou pelo transdutor.
Técnicas de inspeção por ultrassom
A inspeção de materiais por ultra-som pode ser efetuada através de três métodos ou técnicas:
 Técnica de Impulso-eco ou Pulso-eco;
 Técnica de Transparência;
 Técnica de imersão.
Técnica de Impulso-Eco ou Pulso-Eco - Somente um transdutor é responsável por emitir e
receber as ondas ultra-sônicas que se propagam no material; O transdutor é acoplado em
somente um lado do material; Pode-se verificar a profundidade da descontinuidade, suas
dimensões, e localização na peça.
Técnica de Transparência - São utilizados dois transdutores separados (nos dois lados da
peça), um transmitindo e outro recebendo as ondas ultra-sônicas; Não se pode determinar a
posição da descontinuidade, sua extensão, ou localização na peça, é somente um ensaio do tipo
passa-não passa que estabelece um critério comparativo de avaliação do sinal recebido com uma
peça sem descontinuidades; Pode ser aplicada para chapas, juntas soldadas, barras.
Técnica de Imersão - É empregado um transdutor de imersão à prova d'água; O transdutor
pode se movimentarem relação a superfície da peça; A peça é colocada dentro de um tanque
com água, propiciando um acoplamento sempre homogêneo.