Seminario "Modelado del Campo Acústico y de sus Efectos Térmicos en Medios Homogéneos"
El ultrasonido se ha usado en fisioterapia desde la década de los 50's para tratar problemas músculo-esqueléticos. Sin embargo, a pesar de los años de uso, aún no se conocen completamente los efectos terapéuticos producidos en los tejidos, ni tampoco se han determinado de manera precisa las interrelaciones entre los parámetros ajustables de los equipos y los efectos esperados durante la terapia. Algunos grupos han estudiado la propagación acústica y el calor que ésta genera; sin embargo, en estos análisis generalmente se simplifica la radiación acústica usando modelos ideales de propagación, lo cual impide una adecuada validación de los resultados. El campo acústico producido por transductores ultrasónicos de banda estrecha, como los usados para fisioterapia, nunca ha sido adecuadamente modelado, ya que las idealizaciones del campo acústico difieren considerablemente de los campos medidos.
Para conocer más sobre el comportamiento de la energía ultrasónica en los tejidos biológicos, investigamos la relación entre los patrones de campo acústico, teóricos y medidos, de transductores ultrasónicos y los efectos térmicos producidos por éstos en medios homogéneos con características acústicas equivalentes a los tejidos biológicos (phantoms). Para esto, se realizó el modelado del campo acústico de transductores ultrasónicos de fisioterapia y se validó con campos acústicos medidos de transductores reales. Los modelos de campo acústico obtenidos fueron usados para modelar el calentamiento producido en phantoms homogéneos de músculo. Además, para la validación experimental de estos modelos, se diseñó un equipo de fisioterapia ultrasónica modular y adaptable que permita la adición/eliminación de sus módulos para adecuarlo a las nuestras necesidades durante la experimentación. Esto se propuso debido a que los equipos comerciales tienen una serie de sistemas de control que, aunque buscan la seguridad del paciente, causan conflictos durante pruebas experimentales de laboratorio, ya que agregan lazos de control que modifican la radiación acústica emitida.
En el trabajo de investigación que estamos presentando propusimos dos nuevos procedimientos para modelar del campo acústico de transductores ultrasónicos emitiendo radiación acústica con simetría axial. Nuestra primera propuesta permite la obtención de modelos de campo acústico congruentes con los campos medidos, y que a su vez pueden ser usados para el estudio del calentamiento por ultrasonido en diversos medios. Además, se propuso otro procedimiento alternativo para modelar campos acústicos a partir de la vibración del transductor ultrasónico. Aunque este segundo procedimiento requiere algunos ajustes, los resultados preliminares han sido satisfactorios. Los modelos de campo acústico obtenidos fueron usados para el modelado de los efectos térmicos del ultrasonido en medios homogéneos. Antes de esto, se descartó el uso de modelos ideales de campo acústico como base para modelar los efectos térmicos en los tejidos, ya que demostramos que las distribuciones térmicas modeladas a partir de estas idealizaciones presentan una diferencia de hasta el 26% con respecto a las distribuciones térmicas medidas. El uso de nuestros modelos de campo acústico para modelar los efectos térmicos mejoró estas distribuciones, ya que el error se redujo hasta el 18%. No obstante, nuestra propuesta debe ser afinada considerando algunos factores que pueden influenciar en el resultado, como son, el nivel de acoplamiento transductor/medio, la propagación no-lineal, la potencia de radiación, etc.
Impartido por el Dr. Mario Ibrahín Gutiérrez Velasco.