1.1. Introducción

Los ultrasonidos (US) no son un invento, si-no un proceso físico natural que puede serprovocado por el hombre. Su aplicación clíni-ca es el resultado de una serie de aconteci-mientos a lo largo de la historia, unidos a laperspicacia médica, la curiosidad y las habili-dades de los pioneros y sus continuadores enel campo de la investigación.

A lo largo de la historia de los US han sidomuchos los grupos de profesionales que loshan estudiado, cuyos esfuerzos han persegui-do el bienestar de los pacientes y la mejor for-mación profesional de los especialistas.

La ecografía se encuentra en constante evo-lución gracias a su mejora tecnológica, permi-tiéndonos realizar, de manera incruenta, estu-dios en tiempo real y de forma dinámica, locual nos garantiza un mejor conocimiento dela zona.

Para una correcta aplicación de los US espreciso conocer las bases físicas sobre las quese asientan. Así, la sonografía, es la represen-tación gráfica del sonido al atravesar un medio.Como ya sabemos, existe una amplia gama desonidos, entre ellos los US, de alta frecuencia(por encima del nivel audible) y baja longitudde onda (dependiente del medio que atravie-sen). De este modo, se conoce la ultrasono-

BASES FÍSICAS Y MORFOLÓGICAS PARA LAINTERPRETACIÓN DE LA IMAGEN ECOGRÁFICAMÚSCULO-ESQUELÉTICA1Jacinto J. Martínez Payá, José Ríos Díaz, Luisa Mª Martínez Pérez, Juan A. Montaño Munuera, Óscar Peña Marín

1.1. Introducción 1.2. Evolución histórica 1.3. Nomenclatura ecográfica 1.4. Composición del ecógrafo 1.5. Tipos de imagen

1.5.1. Imagen anecoica o anecogénica1.5.2. Imagen hipoecoica o

hipoecogénica1.5.3. Imagen hiperecoica o

hiperecogénica1.5.4. Imagen isoecoica o isoecogénica1.5.5. Imagen homogénea1.5.6. Imagen heterogénea

1.6. Artefactos ecográficos1.6.1. Refuerzo acústico posterior1.6.2. Sombra acústica1.6.3. Reverberación1.6.4. Cola de cometa1.6.5. Anisotropía1.6.6. Sombra tangencial

1.6.7. Imagen en espejo1.6.8. Duplicidad de la imagen

1.7. Ecografía normal del sistema músculo-esquelético1.7.1. La piel1.7.2. El tejido celular subcutáneo1.7.3. El músculo1.7.4. El tendón1.7.5. La cápsula articular y el

ligamento1.7.6. La bolsa sinovial1.7.7. El hueso1.7.8. El nervio1.7.9. Las arterias y las venas

1.8. El Efecto Doppler 1.8.1. Doppler color velocidad/

frecuencia1.8.2. Doppler color energía o

angio-Doppler1.9. El futuro ecográfico

grafía como la representación gráfica de losUS. Por último, llega a nosotros el términoecografía como la representación gráfica deaquellos US que al reflexionar (ecos) en los di-ferentes tejidos corporales, en mayor o menormedida según sus características histológicas,son recibidos de nuevo y procesados, dando lu-gar a la imagen ecográfica definitiva (fig. 1.1).

Según el Dr. Pablo Barceló Galíndez, lasimágenes ecográficas se forman al integrar lossonidos en el tiempo que tardan en atravesardistintas densidades, reflejándose en las su-perficies y rebotando de nuevo hacia la sonda.El ecógrafo no puede calcular distancias comosi se tratara de una técnica de imagen conven-cional, sino que calcula tiempos y la veloci-dad del sonido en los distintos tejidos corpo-rales (aproximadamente 1.540 m/s en todoslos tejidos). De este modo se consigue una re-presentación espacial de los órganos atravesa-dos (Jiménez, 2003).

1.2. Evolución histórica

El fisiólogo italiano Lazzaro de Spallanza-ni, nacido en Scandiano (1729-1799), es con-siderado como uno de los fundadores de labiología experimental, dedicando parte de suvida a estudiar el vuelo de los murciélagos. En

1794 observó que los murciélagos, casi cie-gos, se orientaban emitiendo sonidos (20MHz) que los seres humanos eran incapacesde captar, y los empleaban para localizar, re-conocer y rastrear objetos. A estas ondas so-noras las denominó ultrasonidos, por teneruna frecuencia de onda muy superior a los so-nidos percibidos por el oído humano.

Spallanzani, no entendiendo cómo los mur-ciélagos poseían esta capacidad tan asombro-sa de orientación, pidió a sus amigos Jean Se-nebier (1742-1809) y Louis Jurine (1751-1819) que repitieran el experimento y descu-brieron que, al taparles los oídos, sufrían de-sorientaciones.

De este modo, si comparamos al murciéla-go con un ecógrafo, el transductor emite y re-cibe US y obtiene información del medio porel que se transmiten (fig. 1.2).

En la primera mitad del siglo XIX, el físicoy matemático austríaco Christian AndreasDoppler (1803-1853) presentó su trabajo so-bre el Efecto Doppler, observando ciertaspropiedades de la luz en movimiento queeran aplicables a las ondas de los US. Sobrela base de este estudio, los japoneses, cienaños más tarde, desarrollarían lo que hoy co-nocemos como la aplicación del Efecto Dop-pler en US, estudiado más adelante en estemismo capítulo.

4 ANATOMÍA ECOGRÁFICA DEL HOMBRO

Fig. 1.1. Esquema de obtención de la imagen ecográfica. En la ecografía de la derecha obser-vamos una exploración longitudinal del tendón rotuliano (TRO) en su origen en el vértice dela rótula (RO).

En 1880, Pierre y Marie Curie demostra-ron que los cristales de cuarzo eran capacesde convertir una presión mecánica en ener-gía eléctrica. A este fenómeno lo denomina-ron piezoelectricidad. Poco después, en1881, Lippmann G. y Voigt W. observaronque también se producía el fenómeno con-trario, es decir, que el cristal de cuarzo trans-formaba la energía eléctrica en fenómenosmecánicos pues, al hacer pasar una corrien-te alterna a través del cristal, se originabancontracciones y dilataciones en la superficiedel mismo, poniendo de manifiesto que estasvibraciones producían US. Era entonces po-sible la generación y la recepción de los US,principio básico de la sonda o transductorecográfico.

Observando que los US se transmitían me-jor en el medio acuático, tras el hundimientodel Titanic en 1912 (fig. 1.3), se empezó aaplicar la técnica a los sistemas de detecciónbajo el agua. El británico Richardson patentóel primer modelo de sonar (SONAR, SoundNavegation and Randing) para alertar de la si-

tuación de icebergs, un mes después de la ca-tástrofe del Titanic. El modelo fue diseñado yconstruido en Estados Unidos por el canadien-se Reginald A. Fessenden en 1914, sirviendo,además, como herramienta militar durante laPrimera Guerra Mundial (1914-1918) paradetectar submarinos.

En 1915 el ingeniero ruso Constantin Chi-lowsky, junto al eminente médico francés PaulLangévin, desarrollaron un dispositivo de USde alta potencia que sentaría las bases para eldesarrollo del ecocardiograma.

En 1942 Karl Theodore Dussik, neurólogoy psiquiatra por la Universidad de Viena (Aus-tria), fue el primero que empleó los US comométodo diagnóstico en medicina.

Terminada la Segunda Guerra Mundial(1939-1945) comienza el desarrollo de equi-pos diagnósticos en medicina basados en losUS. En la década de 1950 el ecógrafo es acep-tado por las sociedades médicas. El primer ar-tículo publicado en una revista científica deprestigio, Lancet, en 1958, describió la expe-riencia sobre una muestra de 100 sujetos asin-tomáticos y con patología abdominal. En estaépoca los equipos eran de gran tamaño y ocu-paban espacios considerables; como no existíaaún el gel transductor, los pacientes eran su-mergidos en un estanque lleno de agua y de-bían permanecer sin moverse durante la ad-quisición de las imágenes.

Bases físicas y morfológicas para la interpretación de la imagen ecográfica músculo-esquelética 5

Fig. 1.2. Los murciélagos, al igual que lostransductores ecográficos, emiten y recibenultrasonidos, por medio de los cuales obtie-nen información del medio por el que setransmiten.

Fig. 1.3. Imagen del transatlántico Titanic.

En 1965 se incorporan grandes avancescientíficos que mejoran las imágenes produci-das por los equipos ecográficos, como los deWalter Krause y Richard Soldner, quienes di-señaron el Vidoson®, capaz de obtener secuen-cias en tiempo real.

En 1973 George Kossoff y el Dr. WilliamGarret, en Australia, dieron a conocer la utili-dad de la escala de grises en las exploracionesecográficas, aumentando considerablementela información obtenida en cada estudio.

En 1975 David Carpenter y George Kos-soff diseñaron el UI Octoson®, que se con-virtió en el primer instrumento médico ca-paz de proporcionar buenas imágenes de ór-ganos internos o de un feto intrauterino, sinriesgo de irradiación, revolucionando así elcuidado prenatal. La compañía Ausonics co-mercializó esta tecnología en 1976, distribu-yendo alrededor de 250 máquinas por todoel mundo.

En 1974, Watanabe destaca por sus investi-gaciones en ecografía endoluminal o intraca-vitaria (endoanal y endovaginal).

A mediados de los años ochenta se perfec-cionaron los aparatos con imágenes en tiemporeal, y los apasionantes trabajos realizados porBruno D. Fornage provocaron un verdaderoentusiasmo por la ecografía osteoarticular. Sehizo preciso conocer perfectamente la anato-mía normal y patológica del sistema músculo-esquelético (M-E), comprobando de inmedia-to que numerosos artefactos originaban falsospositivos.

A finales de los años ochenta, se produce unrechazo total por la ecografía osteoarticular, loque coincide con el desarrollo de la tomogra-fía computarizada y, sobre todo, de la reso-nancia magnética.

Hoy en día, la excelente resolución espa-cial de los sistemas ecográficos, la apariciónde las sondas de alta frecuencia, la posibili-dad de efectuar exploraciones dinámicas entiempo real, el bajo coste y la inocuidad,constituyen argumentos decisivos en la elec-ción de la ecografía como técnica de estudiodel sistema M-E.

1.3. Nomenclatura ecográfica

Los sonidos, al propagarse a través de unmedio, desencadenan un movimiento oscila-torio cuyos picos reciben el nombre de com-presión (pico superior) y los valles el de rare-facción (pico inferior) (fig. 1.4). Este movi-miento se encuentra ligado a un componentemecánico.

La frecuencia (letra griega ni, ν), es el nú-mero de ciclos por unidad de tiempo y se mi-de en Hertzios (Hz) (fig. 1.4). Para hacernosuna idea, la capacidad de audición del ser hu-mano se encuentra en un intervalo de 20 a20.000 Hz, la voz masculina en 100 a 1.400Hz, y la voz femenina en 150 a 2.500 Hz.

Los US no se encuentran en el intervalo au-dible del ser humano, pero sí en el de otrosanimales como las ballenas, los delfines o lospropios murciélagos. Estos últimos poseenuna capacidad de emisión y, por supuesto, derecepción de sonidos con una frecuencia de50.000 a 200.000 Hz.

La frecuencia de los ultrasonidos emplea-dos en medicina es de 1,5 a 20 MHz (1,5-20millones de Hertzios). En el estudio del siste-ma M-E oscila en torno a 7,5 a 13 MHz, aun-que también son empleadas frecuencias de 5MHz y 20 MHz en exploraciones específicas.

Finalmente, y como dato anecdótico, la má-xima frecuencia del sonido es de 600 MHz.

Por otro lado, la longitud de onda (letragriega lambda, λ), se define como la separa-ción espacial existente entre dos puntos cuyoestado de movimiento es idéntico (compre-sión-compresión; rarefacción-rarefacción)(fig. 1.4). Los US presentan una baja longitudde onda, que puede sufrir cambios debido alas características del tejido por el que setransmitan.

La longitud de onda de los US en el aire esde 0,415 mm, mientras que en el agua es de 4a 17 veces mayor (lo que explica el uso del geltransductor en las exploraciones ecográficas).Esto supone que, a mayor longitud de onda,mayor será la velocidad de propagación delos US.

6 ANATOMÍA ECOGRÁFICA DEL HOMBRO

La resistencia sónica o impedancia acús-tica es la que ofrecen los diferentes tejidos alser atravesados por los US. El tejido óseo es elque ofrece mayor resistencia, no dejando pa-sar los US a su través (fig. 1.5). Por esta razónno es posible conseguir un corte completo deuna extremidad mediante ecografía. Por elcontrario, las estructuras líquidas son las queofrecen menor resistencia y aumentan la velo-cidad de los US a su paso (fig. 1.6).

La impedancia que ofrezcan los tejidos seráel punto de partida de su representación den-tro de la escala de grises en la imagen defini-tiva.

Es imposible el avance de una onda ultrasó-nica sin la existencia de un medio de transmi-sión, lo que lleva consigo la atenuación delhaz del ultrasonido al atravesar un medio. De-bemos tener en cuenta cuatro tipos de atenua-ción:

- La absorción es la conversión de la energíadel sonido en calor (fig. 1.7). Este tipo deatenuación va asociada al componente tér-mico de los US, despreciable en los estudios

Bases físicas y morfológicas para la interpretación de la imagen ecográfica músculo-esquelética 7

Fig. 1.4. Esquema de propagación del sonido: ν. Frecuencia; λ. Longitud de onda; *1. Pico decompresión; *2. Pico de rarefacción.

Fig. 1.5. Exploración longitudinal de la inser-ción del tríceps braquial en el olécranon: FO.Fosa olecraneana; O. Olécranon; P. Piel; TB.Tríceps braquial; TCS. Tejido celular subcutá-neo; TTB. Tendón del tríceps braquial. Los US,al chocar con la cortical del olécranon, muyimpedante, reflexionan e impiden la observa-ción de las estructuras que se encuentran pordebajo. A este fenómeno lo denominaremossombra acústica.

ecográficos por la rapidez con que desapa-rece.

- La reflexión es la clave para la obtención dela imagen ecográfica. Consiste en el cambiode dirección del haz de ultrasonidos en elsentido de su fuente. Será mayor:

1. Cuanto más perpendicular sea la explora-ción con respecto a la estructura a estu-diar;

2. Cuanto mayor sea la diferencia de ecoge-nicidad entre los tejidos atravesados porel haz de ultrasonidos (fig. 1.8).

- La refracción es el cambio de dirección delhaz de ultrasonidos al pasar de un medio aotro, pero no en el sentido de su fuente, locual puede ocasionar un error en la ubica-ción del siguiente punto de ecogenicidad(fig. 1.9).

- La cavitación es el efecto de los US sobreburbujas o cavidades llenas de gas o líquido(fig. 1.10). Sus posibles contraindicacionesson aún una incógnita.

En las exploraciones ecográficas del siste-ma M-E, encontraremos siempre, en mayor o

8 ANATOMÍA ECOGRÁFICA DEL HOMBRO

Fig. 1.6. Exploración longitudinal de la ca-beza medial del gemelo a su paso por elcóndilo femoral: *. Cápsula articular; BS.Bolsa sinovial del gemelo medial; CA. Car-tílago articular condíleo; CF. Cóndilo femo-ral medial; Gmed. Gemelo medial; P. Piel;SM. Semimembranoso; TCS. Tejido celularsubcutáneo. En profundidad al gemelo me-dial observamos la bolsa sinovial del mis-mo, anecoica, que aumenta la velocidad detransmisión de los US al pasar a su través.A este fenómeno lo denominaremos refuer-zo acústico posterior.

Fig. 1.7. Absorción. La energía mecánica de los US, al chocar con el tejido, se convierte enenergía térmica.

menor proporción, los cuatro tipos de atenua-ción, dependiendo de las características de lostejidos que los US deban atravesar. De entre

todos ellos, la reflexión es la más importante,pues gracias a ella obtenemos la imagen eco-gráfica final.

Bases físicas y morfológicas para la interpretación de la imagen ecográfica músculo-esquelética 9

Fig. 1.8. Reflexión. Los US, al chocar con el tejido, reflexionan. A mayor reflexión obtendre-mos una imagen más ecogénica y fiable del tejido.

Fig. 1.9. Refracción. Los US, al atravesar un tejido, cambian de dirección, lo que puede llevarconsigo un error en la correcta localización de las estructuras que se encuentran en profundidad.

La visualización de estructuras superficialessupone que cierta cantidad de haces de US ha-yan sido reflexionados, dando lugar a que lasestructuras que se encuentran en profundidadpierdan ecogenicidad. Para que esto no ocu-rra, los equipos disponen de las curvas de ga-nancia, como método automático o manualde adición o amplificación de ganancia artifi-cial para los ecos que proceden de estructurasmás profundas. Esta prestación es poco em-pleada en el estudio del sistema M-E, ya que,de forma general, se trabaja sobre estructurassuperficiales (fig. 1.11).

En aquellas exploraciones cuya finalidadsea el análisis cuantitativo de la ecogenicidada través de programas de análisis de imagenlas imágenes deberán obtenerse sin manipula-ción de las curvas de ganancia, no alterando lainformación procedente de los tejidos.

1.4. Composición del ecógrafo

El ecógrafo se compone de tres partes prin-cipales: la sonda o transductor, el procesadory el monitor.

El transductor (fundamentado en el efec-to piezoeléctrico) es una de las piezas clave

del ecógrafo. Podríamos decir que su funciónes doble. En primer lugar transforma la ener-gía eléctrica que recibe en energía sonora(generadora de US, a través de cristales decuarzo) para posteriormente volver a captarlos US reflexionados en los diferentes teji-dos, transformándolos en energía eléctricaque, una vez procesada, nos ofrece la imagenecográfica.

Podemos encontrar cuatro modelos princi-pales de transductores:

- El transductor lineal (fig. 1.12) propor-ciona un formato de imagen rectangular.Se emplea para el estudio del sistema M-E(fig. 1.13), la mama, la glándula tiroides,el escroto y los vasos superficiales. Dise-ñado para estudiar estructuras superficia-les, su frecuencia de trabajo es de 7,5 a 13MHz, pese a que en determinadas explora-ciones especiales también trabaje a 5 MHzy 20 MHz.

- El transductor sectorial (fig. 1.14) ofreceuna imagen triangular o en abanico con unabase de inicio de la emisión de los ecos mí-nima. Se emplea en exploraciones cardíacas(fig. 1.15) y abdominales, ya que permiterealizar un abordaje intercostal. Al usarse

10 ANATOMÍA ECOGRÁFICA DEL HOMBRO

Fig. 1.10. Cavitación. Los US, al chocar contra una cavidad llena de gas o líquido, como porejemplo una arteria ateromatosa, pueden ocasionar el despegue de su placa.

Bases físicas y morfológicas para la interpretación de la imagen ecográfica músculo-esquelética 11

Fig. 1.11. Exploraciónlongitudinal del liga-mento cruzado posterior:Gmed. Gemelo medial;LCP. Ligamento cruzadoposterior; SM. Semimem-branoso; P. Piel; TCS. Te-jido celular subcutáneo.El ligamento cruzadoposterior, profundo, dedifícil visualización, pre-cisa el uso de las curvasde ganancia para quepueda apreciarse una pe-queña porción.

Fig. 1.12. Transductor lineal. Exploraciónlongitudinal del tendón común de la muscu-latura epicondílea.

Fig. 1.13. Corte longitudinal del tendón co-mún de la musculatura epicondílea: E. Epi-cóndilo; P. Piel; R. Radio; TCS. Tejido celularsubcutáneo TE. Tendón epicondíleo.

para la exploración de estructuras profundasla frecuencia de trabajo se encuentra entre3,5 y 5 MHz.

- El transductor cónvex (fig. 1.16) tiene unaforma curva, y proporciona una imagen conforma trapezoidal. Se emplea en exploracio-nes abdominales y obstétricas (fig. 1.17). Lafrecuencia de trabajo, al igual que con eltransductor sectorial, es de 3,5 a 5 MHz.

- El transductor intracavitario (fig. 1.18)puede ser lineal o cónvex. Se emplea paraexploraciones endoluminales (fig. 1.19). Lafrecuencia de trabajo es de 5 a 7,5 Mhz.

Como regla básica, debe usarse la frecuen-cia de US más alta que permita acceder hastael nivel de profundidad que nos interesa.

Con la finalidad de aunar criterios respectoa la metodología de exploración, los transduc-tores presentan una marca en uno de los extre-mos que se corresponde con otra situada gene-ralmente en la parte superior izquierda del

12 ANATOMÍA ECOGRÁFICA DEL HOMBRO

Fig. 1.15. Exploración apical del corazón.

Fig. 1.14. Transductor sectorial.

monitor. En un corte longitudinal, lo que seencuentra a la izquierda de la imagen es pro-ximal respecto de la extremidad, y lo que estáa la derecha es distal, por lo que la marca dela sonda se situará hacia arriba.

Por otro lado, en un corte transversal, tantola marca del transductor como la de la imagenecográfica se relacionarán con la parte dere-cha del sujeto, tanto si la exploración se reali-za en el hemicuerpo izquierdo como en el de-recho.

Esta regla normaliza las exploraciones, fa-voreciendo su correcta lectura entre diferentesobservadores.

Teniendo en cuenta que lo que obtenemoscon la ecografía es un corte de una zona con-creta, la parte superior de la imagen se corres-ponderá con la porción más próxima al trans-ductor y por lo tanto la más superficial, mien-tras que la parte inferior lo hará con la másprofunda, que en el estudio del sistema M-Ese relaciona con la cortical del hueso.

Bases físicas y morfológicas para la interpretación de la imagen ecográfica músculo-esquelética 13

Fig. 1.16. Transductor cónvex.

Fig. 1.17. Evaluación ecográfica fetal. Corte sagital.

La unidad de procesamiento es la encargadade recoger la información que le suministra lasonda, transformándola en impulsos eléctricospara posteriormente mostrarnos la imagenecográfica a través del monitor.

1.5. Tipos de imagen

El estudio de las diferentes técnicas de ima-gen lleva consigo el aprendizaje de conceptosy criterios imageneológicos específicos paracada una de las técnicas. De este modo, cuan-do trabajamos con rayos X hablamos de den-sidades, mientras que con la resonancia mag-nética observamos el cuerpo humano a travésde la intensidad de señal que muestran los io-nes de hidrógeno (H+) contenidos en cada unode los tejidos.

Por otro lado, con la ecografía se nos mues-tra la ecogenicidad (capacidad de reflexión yde impedancia acústica) de los tejidos al seratravesados por los US. A mayor ecogenicidad

14 ANATOMÍA ECOGRÁFICA DEL HOMBRO

Fig. 1.19. Evaluación ecográfica, vía endoanal, de la musculatura esfinteriana.

Fig. 1.18. La flecha señala el transductorintracavitario entre una amplia gama desondas.