Efectos Biológicos y Consideraciones de Seguridad en Ultrasonido
Efectos Biológicos y Consideraciones de Seguridad en Ultrasonido
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<strong>Efectos</strong> <strong>Biológicos</strong> y <strong>Consi<strong>de</strong>raciones</strong> <strong>de</strong> <strong>Seguridad</strong> <strong>en</strong> <strong>Ultrasonido</strong><br />
<strong>Efectos</strong> <strong>Biológicos</strong> y <strong>Consi<strong>de</strong>raciones</strong> <strong>de</strong><br />
<strong>Seguridad</strong> <strong>en</strong> <strong>Ultrasonido</strong><br />
Resum<strong>en</strong>- Los equipos médicos basados <strong>en</strong> ultrasonido<br />
pres<strong>en</strong>tan una gran aceptación <strong>en</strong> varias aplicaciones médicas,<br />
sin embargo <strong>en</strong> nuestro medio no existe una clara reglam<strong>en</strong>tación<br />
para garantizar la a<strong>de</strong>cuada operación <strong>de</strong> los equipos <strong>de</strong><br />
diagnóstico médico por ultrasonido. Entonces, este artículo<br />
pres<strong>en</strong>ta una simple metodología <strong>de</strong> medida para evaluar la<br />
salida acústica <strong>de</strong> estos equipos, lo cual permite garantizar las<br />
consi<strong>de</strong>raciones <strong>de</strong> seguridad <strong>en</strong> la aplicación <strong>de</strong>l ultrasonido y<br />
evitar que se pres<strong>en</strong>t<strong>en</strong> <strong>en</strong> un futuro posibles efectos biológicos<br />
<strong>de</strong>bido a la exposición acústica a la que se v<strong>en</strong> expuestos los<br />
paci<strong>en</strong>tes o usuarios. En este caso, el sistema <strong>de</strong> medida permite<br />
garantizar los niveles <strong>de</strong> pot<strong>en</strong>cia acústica admisibles o<br />
establecidos por los estándares, así como los procedimi<strong>en</strong>tos <strong>de</strong><br />
medida para garantizar un uso seguro <strong>de</strong> estos equipos.<br />
Palabras claves: <strong>Ultrasonido</strong>, efectos biológicos, salida acústica,<br />
FDA.<br />
D<br />
I. INTRODUCION<br />
ebido a que los equipos médicos por ultrasonido son<br />
ampliam<strong>en</strong>te utilizados <strong>en</strong> aplicaciones médicas tales<br />
como tratami<strong>en</strong>to y diagnóstico, existe una alta<br />
preocupación por la seguridad a la exposición <strong>de</strong>l campo<br />
acústico, particularm<strong>en</strong>te relacionada con la exposición <strong>de</strong>l<br />
feto. Esta preocupación ha conducido a realizar nuevas<br />
investigaciones sobre los posibles efectos biológicos que<br />
pue<strong>de</strong>n ser causados por el ultrasonido y a nuevos esfuerzos<br />
para <strong>de</strong>sarrollar procedimi<strong>en</strong>tos confiables para medir la salida<br />
acústica <strong>de</strong> equipos <strong>de</strong> diagnóstico médico por ultrasonido [1].<br />
T<strong>en</strong>i<strong>en</strong>do <strong>en</strong> cu<strong>en</strong>ta lo anterior, se <strong>de</strong>b<strong>en</strong> aplicar nuevas<br />
metodologías <strong>de</strong> prueba para caracterizar transductores y<br />
evaluar la salida acústica <strong>de</strong> equipos <strong>de</strong> diagnóstico médico<br />
por ultrasonido. La implem<strong>en</strong>tación <strong>de</strong> nuevas metodologías<br />
<strong>de</strong> medida son llevadas a cabo por los fabricantes, los cuales<br />
están obligados a evaluar sus equipos antes <strong>de</strong> ser<br />
comercializados.<br />
Inicialm<strong>en</strong>te, <strong>en</strong> este trabajo se <strong>de</strong>scrib<strong>en</strong> las variables<br />
físicas implicadas <strong>en</strong> la medida <strong>de</strong> la salida acústica y las<br />
iteraciones <strong>de</strong>l ultrasonido con la materia; posteriorm<strong>en</strong>te, se<br />
<strong>de</strong>scribe el procedimi<strong>en</strong>to <strong>de</strong> medida y el cálculo <strong>de</strong> la<br />
dim<strong>en</strong>sión <strong>de</strong>l haz <strong>de</strong>l campo acústico. Finalm<strong>en</strong>te, se<br />
pres<strong>en</strong>tan los resultados experim<strong>en</strong>tales <strong>de</strong> acuerdo con los<br />
procedimi<strong>en</strong>tos <strong>de</strong> la FDA.<br />
1<br />
Esta con el Programa <strong>de</strong> Bioing<strong>en</strong>iería, Universidad <strong>de</strong> Antioquia, Me<strong>de</strong>llín,<br />
Colombia, (pepar@u<strong>de</strong>a.edu.co)<br />
2<br />
Esta con la Escuela <strong>de</strong> Ing<strong>en</strong>iería Eléctrica y Electrónica, Universidad <strong>de</strong>l<br />
Valle, Cali, Colombia, ( jvelasco@eiee.univalle.edu.co)<br />
P. P. Riascos 1 , J. Velasco-Medina 2<br />
II. DIAGNOSTICO MEDICO POR ULTRASONIDO<br />
Hasta el mom<strong>en</strong>to no se han confirmado efectos biológicos<br />
<strong>de</strong>bido a la exposición e int<strong>en</strong>sidad acústica <strong>en</strong> operarios y<br />
paci<strong>en</strong>tes cuando se usan equipos <strong>de</strong> ultrasonido para<br />
tratami<strong>en</strong>to y diagnostico. Sin embargo, existe la posibilidad<br />
<strong>de</strong> que efectos biológicos puedan ser i<strong>de</strong>ntificados <strong>en</strong> el<br />
futuro, <strong>en</strong>tonces un uso pru<strong>de</strong>nte <strong>de</strong> los equipos <strong>de</strong> ultrasonido<br />
podría reducir la posibilidad que efectos biológicos se<br />
pres<strong>en</strong>t<strong>en</strong> <strong>en</strong> un futuro.<br />
Exposiciones a niveles <strong>de</strong> int<strong>en</strong>sidad y rangos difer<strong>en</strong>tes a<br />
los comúnm<strong>en</strong>te usados <strong>en</strong> diagnóstico, evi<strong>de</strong>ncian efectos<br />
biológicos tales como reducción <strong>de</strong>l peso <strong>en</strong> el feto, daños <strong>en</strong><br />
los tejidos, alteración <strong>de</strong> los rangos mitóticos y problemas <strong>de</strong><br />
retrazo <strong>en</strong> la comunicación [2].<br />
Estos efectos biológicos son producidos por efectos<br />
térmicos, los cuales son reflejados por una elevación <strong>de</strong> la<br />
temperatura <strong>en</strong> los tejidos durante una exposición a un campo<br />
acústico y efectos mecánicos reflejados por problemas <strong>de</strong><br />
cavitación <strong>en</strong> la parte expuesta.<br />
El efecto <strong>de</strong> cavitación <strong>en</strong> una exposición acústica es<br />
observado como una oscilación <strong>de</strong> pequeñas burbujas <strong>de</strong> gas<br />
que aum<strong>en</strong>tan <strong>en</strong> tamaño y <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> un tiempo explotan<br />
produci<strong>en</strong>do daños <strong>en</strong> los tejidos u órganos.<br />
III. PARAMETROS A EVALUAR<br />
Exist<strong>en</strong> varios modos <strong>en</strong> los cuales una onda es propagada,<br />
<strong>en</strong>tre los cuales t<strong>en</strong>emos: longitudinal, superficial y<br />
transversal. En aplicaciones médicas por ultrasonido, el modo<br />
<strong>de</strong> propagación empleado es el longitudinal, y la velocidad <strong>de</strong><br />
propagación <strong>de</strong>p<strong>en</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong>l medio <strong>de</strong> propagación <strong>de</strong> la onda.<br />
Una onda al propagarse <strong>en</strong> un medio es at<strong>en</strong>uada y su<br />
at<strong>en</strong>uación se refleja <strong>en</strong> una pérdida <strong>de</strong> <strong>en</strong>ergía y por<br />
consigui<strong>en</strong>te, <strong>en</strong> una absorción <strong>de</strong> <strong>en</strong>ergía o un cal<strong>en</strong>tami<strong>en</strong>to<br />
<strong>en</strong> el medio <strong>de</strong> propagación. Entonces, t<strong>en</strong>i<strong>en</strong>do <strong>en</strong> cu<strong>en</strong>ta lo<br />
anterior, es muy importante evaluar la pot<strong>en</strong>cia e int<strong>en</strong>sidad<br />
acústica emitida por un equipo <strong>de</strong> ultrasonido. En la Figura 1<br />
se muestra una forma <strong>de</strong> onda típica usada <strong>en</strong> el modo <strong>de</strong><br />
operación B-modo.<br />
Adicionalm<strong>en</strong>te, la longitud <strong>de</strong> onda y el ancho <strong>de</strong>l haz<br />
(“beam”) son parámetros que <strong>de</strong>b<strong>en</strong> ser consi<strong>de</strong>rados. La<br />
longitud <strong>de</strong> onda <strong>en</strong> ultrasonido repres<strong>en</strong>ta la resolución axial<br />
<strong>de</strong> la imag<strong>en</strong> <strong>en</strong> un equipo <strong>de</strong> diagnóstico médico (ultrasound<br />
imaging), y el ancho <strong>de</strong>l haz <strong>de</strong>termina la resolución lateral <strong>de</strong><br />
los equipos <strong>de</strong> diagnóstico médico.<br />
1
t<br />
p +<br />
Duración <strong>de</strong>l pulso<br />
p +<br />
Período<br />
(a)<br />
Frecu<strong>en</strong>cia = 1/ T<br />
p- (b)<br />
Figura 1. a) Onda <strong>de</strong> ultrasonido con baja pot<strong>en</strong>cia <strong>de</strong><br />
salida. b) Onda <strong>de</strong> ultrasonido con alta pot<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> salida<br />
Es importante t<strong>en</strong>er <strong>en</strong> cu<strong>en</strong>ta que existe una <strong>de</strong>p<strong>en</strong><strong>de</strong>ncia<br />
temporal y espacial <strong>en</strong> la propagación <strong>de</strong> una onda <strong>de</strong><br />
ultrasonido, la cual <strong>de</strong>be ser consi<strong>de</strong>rada para la<br />
<strong>de</strong>terminación <strong>de</strong> los parámetros acústicos.<br />
Las int<strong>en</strong>sida<strong>de</strong>s pico-espacial, pulso-promedio y temporalpromedio<br />
<strong>de</strong>p<strong>en</strong><strong>de</strong>n <strong>de</strong> la magnitud <strong>de</strong>l pulso, la duración <strong>de</strong>l<br />
pulso y el periodo <strong>de</strong> la onda <strong>de</strong> presión, mi<strong>en</strong>tras que la<br />
<strong>de</strong>p<strong>en</strong><strong>de</strong>ncia espacial es repres<strong>en</strong>tada por todas las<br />
contribuciones <strong>de</strong> las int<strong>en</strong>sida<strong>de</strong>s <strong>de</strong>l campo acústico a lo<br />
largo y ancho <strong>de</strong>l eje acústico (longitudinal y transversal). En<br />
la Figura 2 se muestra la <strong>de</strong>p<strong>en</strong><strong>de</strong>ncia espacial.<br />
Todos los parámetros involucrados <strong>en</strong> una onda acústica<br />
propagada a través <strong>de</strong> un medio como el agua o el tejido<br />
humano interactúan con la materia g<strong>en</strong>erando efectos<br />
mecánicos (cavitación) y térmicos. Un campo acústico<br />
sufici<strong>en</strong>tem<strong>en</strong>te int<strong>en</strong>so y prolongado es capaz <strong>de</strong> producir<br />
efectos cuantificables <strong>en</strong> el tejido. El efecto pue<strong>de</strong> ser<br />
reflejado <strong>en</strong> un increm<strong>en</strong>to <strong>de</strong> la temperatura o <strong>en</strong> una<br />
completa <strong>de</strong>strucción <strong>de</strong>l tejido <strong>de</strong>p<strong>en</strong>di<strong>en</strong>do <strong>de</strong> la int<strong>en</strong>sidad<br />
<strong>de</strong>l campo acústico. Entonces, es importante consi<strong>de</strong>rar todos<br />
los parámetros involucrados <strong>en</strong> la medida <strong>de</strong> la salida acústica<br />
<strong>de</strong> los equipos <strong>de</strong> diagnóstico médico por ultrasonido.<br />
IV. PROCEDIMIENTO DE MEDIDA<br />
El estándar AIUM/NEMA establece una serie <strong>de</strong> pasos que<br />
<strong>de</strong>b<strong>en</strong> ser t<strong>en</strong>idos <strong>en</strong> cu<strong>en</strong>ta para medir la salida acústica, tales<br />
como la precisión <strong>de</strong> la señal medida, la alineación <strong>de</strong>l<br />
transductor-s<strong>en</strong>sor, y el cálculo <strong>de</strong>l haz <strong>de</strong>l campo acústico<br />
tanto axial como transversal. En la Figura 3 se muestra un<br />
diagrama <strong>de</strong> bloques <strong>de</strong>l sistema <strong>de</strong> medida, el cual está<br />
conformado por un computador, un sistema <strong>de</strong><br />
<strong>Efectos</strong> <strong>Biológicos</strong> y <strong>Consi<strong>de</strong>raciones</strong> <strong>de</strong> <strong>Seguridad</strong> <strong>en</strong> <strong>Ultrasonido</strong><br />
posicionami<strong>en</strong>to <strong>de</strong>l s<strong>en</strong>sor "hydrofone" con tres grados <strong>de</strong><br />
libertad (plano X, Y, Z), un controlador <strong>de</strong> motores <strong>de</strong> paso, y<br />
un osciloscopio digital para la captura <strong>de</strong> la forma <strong>de</strong> onda <strong>de</strong><br />
la int<strong>en</strong>sidad <strong>de</strong>l campo acústico.<br />
Dirección <strong>de</strong>l haz<br />
acústico<br />
Transductor<br />
Int<strong>en</strong>sidad relativa<br />
Int<strong>en</strong>sidad (mW/cm ) 2<br />
0<br />
1<br />
0.5<br />
Pico espacial<br />
(a)<br />
Espacial<br />
Promedio<br />
Distancia (cm)<br />
Distancia (cm)<br />
(b)<br />
Figura 2. Repres<strong>en</strong>tación axial y transversal <strong>de</strong>l haz<br />
acústico: a) Pico-espacial, b) Espacial promedio<br />
Controlador<br />
Motor paso apaso<br />
Oscilloscopio<br />
Digital<br />
Trigger<br />
Equipo <strong>de</strong><br />
<strong>Ultrasonido</strong><br />
Computador<br />
X<br />
Y<br />
Z<br />
Control <strong>de</strong> Bus IEEE-488<br />
PVDF Hydrophone<br />
Accionami<strong>en</strong>to para<br />
motores <strong>de</strong> paso y<br />
Posicionami<strong>en</strong>to <strong>de</strong>l<br />
hydrophone<br />
Transductor <strong>de</strong> <strong>Ultrasonido</strong><br />
Tanque con agua<br />
Figura 3. Diagrama <strong>de</strong> bloques <strong>de</strong>l sistema <strong>de</strong> medida<br />
El éxito <strong>de</strong>l procedimi<strong>en</strong>to <strong>de</strong> medida <strong>de</strong>p<strong>en</strong><strong>de</strong><br />
principalm<strong>en</strong>te <strong>de</strong> la adquisición <strong>de</strong> la onda <strong>de</strong> presión, puesto<br />
que a partir <strong>de</strong> ella calculamos todos los parámetros acústicos<br />
requeridos. En la adquisición juega un papel importante la<br />
alineación <strong>de</strong>l transductor-s<strong>en</strong>sor, y la medida <strong>de</strong> la señal <strong>de</strong><br />
presión <strong>en</strong> el osciloscopio.<br />
2
En la adquisición <strong>de</strong> la onda <strong>de</strong> presión, para este tipo <strong>de</strong><br />
equipos, la amplitud y la forma <strong>de</strong> la señal son parámetros<br />
importantes para la medida. Por esta razón, se <strong>de</strong>be garantizar<br />
que la amplitud y la forma <strong>de</strong> la señal <strong>de</strong> la onda <strong>de</strong> presión<br />
sean registradas correctam<strong>en</strong>te.<br />
Para calcular las características longitudinales y<br />
transversales <strong>de</strong>l haz <strong>de</strong>l campo acústico, una distribución<br />
espacial <strong>de</strong> la int<strong>en</strong>sidad <strong>de</strong>l campo acústico es construida a<br />
partir <strong>de</strong> la medida <strong>de</strong> la salida acústica para cada<br />
<strong>de</strong>splazami<strong>en</strong>to <strong>de</strong>l s<strong>en</strong>sor <strong>en</strong> la dirección longitudinal y<br />
transversal <strong>de</strong>l eje acústico <strong>de</strong>l transductor. Adicionalm<strong>en</strong>te,<br />
con esta información se pue<strong>de</strong> calcular la pot<strong>en</strong>cia acústica<br />
g<strong>en</strong>erada por el transductor.<br />
La exactitud total <strong>de</strong> la medida <strong>de</strong> la salida acústica <strong>de</strong> un<br />
transductor que funciona <strong>en</strong> modo continuo es evaluada<br />
consi<strong>de</strong>rando las incertidumbres aleatorias y sistemáticas. Las<br />
incertidumbres aleatorias son <strong>de</strong>terminadas a partir <strong>de</strong> la<br />
medida <strong>de</strong> varias muestras y las incertidumbres sistemáticas<br />
son <strong>de</strong>terminadas analizando las fu<strong>en</strong>tes <strong>de</strong> error <strong>en</strong> el<br />
procedimi<strong>en</strong>to <strong>de</strong> medida. Un método practico para<br />
<strong>de</strong>terminar la incertidumbre <strong>en</strong> las medidas es el especificado<br />
por el Servicio Nacional <strong>de</strong> Acreditación y Medidas <strong>de</strong> USA,<br />
el cual ti<strong>en</strong>e <strong>en</strong> cu<strong>en</strong>ta las incertidumbres aleatorias y<br />
sistemáticas, y son calculadas para alcanzar un nivel <strong>de</strong><br />
exactitud <strong>de</strong>l 95%.<br />
V. INFORMACION A REPORTAR<br />
Con el objetivo <strong>de</strong> obt<strong>en</strong>er la certificación por parte <strong>de</strong> la<br />
FDA, los fabricantes <strong>de</strong> equipos <strong>de</strong> diagnostico medico por<br />
ultrasonido <strong>de</strong>b<strong>en</strong> pres<strong>en</strong>tar un informe sobre los niveles <strong>de</strong> la<br />
salida acústica <strong>de</strong> estos equipos, y la metodología usada para<br />
medir la onda <strong>de</strong> presión, reconstruir el campo acústico, y<br />
calcular los parámetros <strong>de</strong>l campo acústico. En este caso, las<br />
int<strong>en</strong>sida<strong>de</strong>s acústicas son comparadas con las int<strong>en</strong>sida<strong>de</strong>s<br />
admisibles por las normas.<br />
En el caso <strong>de</strong> los usuarios finales, es <strong>de</strong>cir, los hospitales y<br />
c<strong>en</strong>tros <strong>de</strong> salud, lo i<strong>de</strong>al sería disponer <strong>de</strong> un sistema <strong>de</strong><br />
medida con el fin <strong>de</strong> realizar pruebas periódicas para verificar<br />
si sus equipos están operando <strong>de</strong>ntro <strong>de</strong> los márg<strong>en</strong>es<br />
admisibles, y así garantizar las condiciones <strong>de</strong> seguridad para<br />
empleados y paci<strong>en</strong>tes expuestos a la int<strong>en</strong>sidad acústica.<br />
En el reporte que los fabricantes <strong>en</strong>tregan a la FDA se<br />
incluye la sigui<strong>en</strong>te información: Una <strong>de</strong>scripción <strong>de</strong>tallada <strong>de</strong><br />
la configuración <strong>de</strong>l sistema <strong>de</strong> medida y la metodología <strong>de</strong><br />
test empleada para medir la salida acústica, el tipo <strong>de</strong>l s<strong>en</strong>sor<br />
empleado, la tabla <strong>de</strong> calibración <strong>de</strong> los s<strong>en</strong>sores, las<br />
incertidumbres involucradas <strong>en</strong> el procedimi<strong>en</strong>to <strong>de</strong> medida, y<br />
un análisis estadístico para calcular el máximo nivel admisible<br />
<strong>de</strong> int<strong>en</strong>sidad acústica para un nivel <strong>de</strong> exactitud <strong>de</strong>l 95%. En<br />
la Tabla 1 se pres<strong>en</strong>tan los valores (“in situ”) <strong>de</strong> algunos<br />
parámetros <strong>de</strong>l campo acústico <strong>de</strong> un equipo <strong>de</strong> diagnostico<br />
médico <strong>en</strong> modo continuo. Entre los parámetros calculados se<br />
<strong>en</strong>cu<strong>en</strong>tran: el índice mecánico (MI), la int<strong>en</strong>sidad espacial<br />
pico-temporal promedio (Ispta), la int<strong>en</strong>sidad espacial pulso<br />
promedio (Isppa). También, esta tabla pres<strong>en</strong>ta la presión<br />
acústica (pr.3), el valor <strong>de</strong> pot<strong>en</strong>cia acústica (W0), la<br />
frecu<strong>en</strong>cia <strong>de</strong>l transductor (fc), la distancia focal (Zsp), la<br />
dim<strong>en</strong>sión <strong>de</strong>l haz acústico (x-6 , y-6), y la dim<strong>en</strong>sión <strong>de</strong>l haz<br />
<strong>Efectos</strong> <strong>Biológicos</strong> y <strong>Consi<strong>de</strong>raciones</strong> <strong>de</strong> <strong>Seguridad</strong> <strong>en</strong> <strong>Ultrasonido</strong><br />
<strong>de</strong>l campo acústico al <strong>en</strong>trar <strong>en</strong> un medio <strong>de</strong> transmisión<br />
(EBD).<br />
Tabla 1. Parámetros <strong>de</strong>l campo acústico<br />
Reporte <strong>de</strong> parámetros acústicos<br />
Mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong>l transductor: GP 3.0Mhz SN-72441<br />
Modo <strong>de</strong> operación: DOPPLER CW<br />
Aplicación: Cardíaca<br />
Int<strong>en</strong>sidad acústica MI ISPTA.3<br />
(W/cm 2 )<br />
3<br />
ISPPA.3<br />
(W/cm 2 )<br />
Máximo valor global 0.068 176.8<br />
Pr.3 MPA 0.074<br />
W0 mW 43.85 43.85<br />
fc MHz 2.03 2.03 2.03<br />
Zsp cm 3.75 3.75 3.75<br />
Beam x-6 cm 0.399 0.399<br />
y-6 cm 0.389 0.389<br />
PD uS<br />
PRF Hz 1.2<br />
EBD AZ cm 1.2<br />
Ele cm<br />
Adicionalm<strong>en</strong>te, para cada transductor y equipo, las Figuras<br />
4 y 5 muestran las gráficas que <strong>de</strong>b<strong>en</strong> ser incluidas <strong>en</strong> el<br />
reporte a la FDA para la certificación. En las gráficas se<br />
ilustra la onda <strong>de</strong> presión, la integral <strong>de</strong> la onda <strong>de</strong> presión que<br />
repres<strong>en</strong>ta la máxima <strong>en</strong>ergía <strong>de</strong> la onda acústica, un análisis<br />
espectral <strong>de</strong> la onda <strong>de</strong> presión, y la distribución <strong>de</strong>l campo<br />
acústico a lo largo <strong>de</strong> los ejes longitudinal y transversal.<br />
VI. CONCLUSIONES<br />
Un método simple para caracterizar transductores <strong>de</strong><br />
ultrasonido y medir la salida acústica <strong>de</strong> los equipos <strong>de</strong><br />
diagnóstico médico por ultrasonido es pres<strong>en</strong>tado <strong>en</strong> este<br />
trabajo. En este caso, el método es implem<strong>en</strong>tado usando un<br />
sistema <strong>de</strong> medida controlado por computador y un<br />
procedimi<strong>en</strong>to <strong>de</strong> medida confiable, el cual es específicam<strong>en</strong>te<br />
<strong>de</strong>sarrollado <strong>de</strong> acuerdo a los requerimi<strong>en</strong>tos <strong>de</strong> la FDA.<br />
Este método fue ori<strong>en</strong>tado para mejorar el procedimi<strong>en</strong>to <strong>de</strong><br />
medida, es <strong>de</strong>cir, la alineación <strong>en</strong>tre el s<strong>en</strong>sor <strong>de</strong> medida<br />
“hydrophone” y el transductor, el sistema <strong>de</strong> micro<br />
posicionami<strong>en</strong>to <strong>de</strong>l “hydrophone”, y la adquisición y el<br />
procesami<strong>en</strong>to <strong>de</strong> la onda <strong>de</strong> presión. En este caso, se<br />
increm<strong>en</strong>ta la velocidad, exactitud y confiabilidad <strong>de</strong> la<br />
medida <strong>de</strong> la señal acústica.<br />
Para llevar a cabo estas tareas, varios programas fueron<br />
escritos <strong>en</strong> el l<strong>en</strong>guaje <strong>de</strong> programación gráfica “LabView”,<br />
los cuales son usados para controlar y programar el micro-<br />
posicionami<strong>en</strong>to <strong>de</strong>l “hydrophone”, medir la onda <strong>de</strong> presión,<br />
reconstruir el campo acústico, y calcular los parámetros<br />
relevantes <strong>de</strong>l campo acústico.
(Voltios)<br />
PII (µJ/cm ) 2<br />
dB<br />
0.2<br />
0.1<br />
0.0<br />
-0.1<br />
-0.2<br />
70.0<br />
60.0<br />
50.0<br />
40.0<br />
30.0<br />
20.0<br />
10.0<br />
0.0<br />
-20.0<br />
-40.0<br />
-60.0<br />
-80.0<br />
-<br />
100.0<br />
-<br />
120.0<br />
-<br />
140.0<br />
-<br />
160.0<br />
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0<br />
(a)<br />
0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0<br />
(b)<br />
(µS)<br />
0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5<br />
30.0<br />
30.0<br />
(µS)<br />
20.0<br />
(Mhz)<br />
Figura 4. a) Forma <strong>de</strong> onda <strong>de</strong> presión, b) Integral <strong>de</strong> la<br />
int<strong>en</strong>sidad <strong>de</strong>l pulso PII, c) Análisis espectral <strong>de</strong> la onda <strong>de</strong><br />
presión<br />
(c)<br />
VII. REFERENCIAS<br />
[1] M. D. Laurel, “Safety Consi<strong>de</strong>ration for Diagnostic<br />
Ultrasound”, Report: American Institute of Ultrasound in<br />
Medicine, 1991.<br />
[2] S. B. Barnett, G. Kossoff , “Safety of Diagnostic<br />
Ultrasound”, Parth<strong>en</strong>on P, NY 1998.<br />
[3] R. C. Preston, D.R. Bacon, and R.A. Smith, “Calibration<br />
of Medical Ultrasound Equipm<strong>en</strong>t Procedures and<br />
Accurrace Assessm<strong>en</strong>t”, IEEE Transactions on Ultrasonic<br />
Ferroelectrics and Frequ<strong>en</strong>cy Control, Vol. 35, No. 2, pp.<br />
110-121, 1988.<br />
[4] “Hydrophone Calibration Techniques Used by NTR<br />
Systems, Inc”, Internal Docum<strong>en</strong>t, Sep 10, 1997.<br />
[5] M.C. Ziskin and P.A. Lewin, “Ultrasonic Exposimetry”,<br />
CRC Press, 1993.<br />
<strong>Efectos</strong> <strong>Biológicos</strong> y <strong>Consi<strong>de</strong>raciones</strong> <strong>de</strong> <strong>Seguridad</strong> <strong>en</strong> <strong>Ultrasonido</strong><br />
PII (µJ/cm )<br />
2<br />
PII (µJ/cm )<br />
2<br />
PII (J/cm )<br />
2<br />
70.0<br />
60.0<br />
50.0<br />
40.0<br />
30.0<br />
20.0<br />
10.0<br />
0.0<br />
70.0<br />
60.0<br />
50.0<br />
40.0<br />
30.0<br />
20.0<br />
10.0<br />
0.0<br />
-1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8<br />
Eje X (mm)<br />
-1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8<br />
64.0E-5<br />
50.0E-5<br />
40.0E-5<br />
30.0 E-5<br />
2.0.0E5<br />
10.0E-5<br />
28.1E-6<br />
(a)<br />
(b)<br />
1.0<br />
Eje Y (mm)<br />
0. 10 20 30 40 50 60 70 80 90<br />
(c)<br />
99<br />
Eje Z (mm)<br />
Figura 5. Caracterización <strong>de</strong>l campo acústico<br />
<strong>en</strong> la dirección a) X, b) Y, y c) Z<br />
[6] “510 (k) Gui<strong>de</strong> for Measuring and Reporting Acoustic<br />
Output of Diagnostic Ultrasound Medical Devices”,<br />
Report: C<strong>en</strong>ter for Devices and Radiological Health,<br />
1997.<br />
[7] P. P. Riascos, “An Automatic System for Characterizing<br />
Ultrasound Transducers and Measuring the Acoustic<br />
Output of Medical Diagnostic Ultrasound Equipm<strong>en</strong>t”,<br />
Tesis <strong>de</strong> maestría <strong>en</strong> Automática, Escuela <strong>de</strong> Ing<strong>en</strong>iería<br />
Eléctrica y Electrónica, Universidad <strong>de</strong>l Valle, Cali,<br />
Colombia, Abril 2001.<br />
[8] S.S. Corbett III, “The Influ<strong>en</strong>ce of Non-Linear Fields on<br />
Miniature Hydrophone Calibrations Using the Planar<br />
Scanning Technique”, IEEE Transaction on Ultrasonic<br />
Ferroelectrics and Frequ<strong>en</strong>cy Control, Vol. 35, no 2, pp.<br />
162-167, 1998.<br />
1.0<br />
4