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Como funciona a ultrassonografia?

Uma interessante demonstração da aplicação da física.

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A utilização do ultrassom para diagnósticos na medicina é uma interessante demonstração da aplicação de conceitos e princípios da física. A ultrassonografia é um dos métodos de diagnóstico por imagem mais versáteis, permitindo a diferenciação de entre órgãos e outras estruturas, lesões, tumores, tecidos anômalos, além de verificar o funcionamento de válvulas cardíacas e o desenvolvimento de fetos. 

 A técnica de ultrassonografia apresenta várias vantagens, pois trata-se de um método não-invasivo, que não utiliza radiação ionizante e que permite a aquisição de imagens em, praticamente, tempo real, possibilitando, inclusive, o estudo do movimento de estruturas corporais.

 Mas o que as ondas de ultrassom têm de tão especial que permitem esse efeito?

Na verdade, o método de ultrassonografia baseia-se na interação de som e tecidos. Uma onda sonora é uma onda mecânica, ou seja, uma onda que transporta energia através da matéria. As características da onda sonora estão relacionadas à sua fonte e ao meio de propagação. Sendo assim, propriedades como pressão, densidade do meio, temperatura e mobilidade das partículas definem o comportamento da onda sonora ao longo de sua propagação.

As frequências utilizadas para o diagnóstico por ultrassom variam entre 1 MHz e 10 MHz e a velocidade de propagação dessas ondas nos tecidos humanos é em torno de 1540 m/s. Assim, o comprimento de onda de um ultrassom com frequência de 1 MHz é de, aproximadamente, 1,5 mm.  É o comprimento de onda que estabelece o limite para o tamanho das menores estruturas que podem ser detectadas.

Frequências maiores têm menores comprimentos de onda e são usadas para uma visualização mais detalhada ou simplesmente para visualização de estruturas menores. Porém, um fator limite, é que ondas com frequências muito elevadas são mais absorvidas pelo corpo. Portanto, é utilizado o ultrassom, porque na faixa audível do som, entre 20 Hz e 20 kHz, não teríamos resolução suficiente para distinguir as diferentes estruturas do corpo humano.

 Bom, agora que já sabemos porque utilizamos as ondas de ultrassom, vamos entender como funciona um aparelho de ultrassonografia!

Durante um exame de ultrassonografia, um breve pulso de ultrassom é emitido por um aparelho constituído por um cristal piezoelétrico. Um pulso elétrico provoca uma deformação mecânica na estrutura desse tipo cristal, que passa a vibrar, originando uma onda mecânica (por exemplo uma onda sonora).

Em contrapartida, uma pressão mecânica (onda sonora) exercida sobre esse tipo de cristal origina uma corrente elétrica. Dessa forma, o pulso de ultrassom enviado através do corpo é parcialmente refletido nas diferentes estruturas do corpo e detectado de volta pelo mesmo aparelho, que transforma a onda sonora em um pulso elétrico que poderá ser visualizado em um monitor de vídeo.

Acesse nosso Estudo Interativo sobre Ondas e os vídeos selecionados no Youtube aqui e aqui.



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