Como os transdutores de ultrassom funcionam?

Escrito por diane ursu | Traduzido por wladimir d. uszacki
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Como os transdutores de ultrassom funcionam?
O ultrassom é uma técnica não invasiva para verificar o interior de objetos ou corpos (Handout/Getty Images Sport/Getty Images)

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Transdutores

Um transdutor é um aparelho que converte uma forma de energia em outra. A câmera utilizada para a imagem de ultrassom é um transdutor. Ela converte voltagem em vibrações e vice-versa. As vibrações são ondas de som mecânicas, enquanto a voltagem é energia elétrica potencial. Os transdutores consistem em várias partes que são integradas para produzirem a onda, transmitindo-a para o corpo e capturando os ecos das estruturas corporais.

Cristais

Os cristais são a fonte das ondas mecânicas dos transdutores. A voltagem é aplicada ao cristal, que faz com que o mesmo vibre, uma característica chamada de efeito piezoelétrico. A quantidade de voltagem controla a frequência da vibração, que, por sua vez, produz a frequência desejada da onda sonora. Titanato zirconato de chumbo é um material artificial geralmente usado para os cristais dos transdutores.

Foco

O cristal tem a forma de uma lente circular. A emissão de som é projetada do cristal, tendo igual diâmetro, e gradualmente diminui para metade do diâmetro. Esse é o foco da emissão. Depois do foco, a emissão gradualmente aumenta em diâmetro. Transdutores de ultrassom usam vários cristais para produzir uma imagem em duas dimensões.

Configurações

Usa-se o ultrassom para examinar estruturas específicas, então, o foco natural da emissão não é suficiente para imagens adequadas. O foco deve ser diferente para estruturas com base na sua distância do transdutor. Lentes, elementos curvados e espelhos podem ser usados nos transdutores para aumentar seu foco e não podem ser trocados. O foco eletrônico é controlado pelo ultrassonografista fazendo ajustes nas configurações da máquina. Mudar o foco faz com que o transdutor aplique voltagem a diferentes cristais em tempos diferentes. Essa diferença de tempo muda o foco da emissão.

Impedância acústica

A impedância acústica é determinada pela densidade do material e pela velocidade das ondas sonoras, que são determinadas pelo material por onde elas viajam. Se dois materiais tiverem diferentes impedâncias acústicas, o som refletirá da estrutura, produzindo uma leitura no sonograma. A diferença de impedância acústica determinará quanto som é refletido, e quanto seguirá sendo transmitido pelo corpo. As impedâncias acústicas do cristal e do ar são bem diferentes, então não haverá transmissão de ultrassom além da superfície do transdutor.

Camadas de cristais em série

Para minimizar a impedância acústica entre o cristal e o corpo, várias camadas em série são colocadas entre o cristal e a superfície do transdutor. Muitas camadas são utilizadas, começando com uma com impedância acústica próxima à do cristal, e terminando com uma camada cuja impedância acústica é próxima à impedância da pele. Isso diminui as reflexões e permite que mais som se propaguem pelo corpo.

Gel

Gel de ultrassom é aplicado na pele para remover o ar entre o transdutor e o corpo. Isso elimina a reflexão que seria causada pela diferença de impedância acústica do ar. O gel de ultrassom ajuda na propagação das ondas sonoras no corpo.

Produção da imagem

As ondas de ultrassom refletem dos tecidos. Essas reflexões são chamadas de ecos, e elas voltam através do gel de ultrassom, as camadas correspondentes e o cristal. Do cristal, as ondas de ultrassom são convertidas de energia mecânica para energia potencial elétrica, ou voltagem. Essa energia é enviada ao resto do sistema de ultrassom para a conversão para uma imagem digital.

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