Conceitos Gerais

O som é caracterizado por uma onda de energia sonora mecânica que se propaga em um meio com uma determinada freqüência ou vibrações (variações de pressão) e uma velocidade ligeiramente constante em cada meio. A velocidade do som é constante e específica em cada meio, pois é diretamente proporcional a proximidade das moléculas, ou seja, a densidade do meio.

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Logo, sendo a velocidade do som ligeiramente constante nos tecidos moles do corpo humano (1540 m/s) e o seu valor ser obtido pelo produto da freqüência vs o comprimento de onda, sons com uma maior freqüência, terão um menor comprimento de onda. Como a atenuação das ondas sonoras em um meio é dependente da freqüência (aproximadamente 0,75 dB/cm/MHz), a penetração de ondas sonoras de alta freqüência nos tecidos profundos acaba sendo limitada.

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A freqüência das ondas sonoras utilizadas atualmente nos aparelhos de ultrassonografia é muito alta, variando de 2-14 MHz, muito acima da faixa de som que é possível ser captada pelo ouvido humano, entre 20 e 20.000 Hz. Assim, todo som com freqüência abaixo de 20 Hz é considerado um infrassom, enquanto sons com freqüência acima de 20.000 Hz ou 20 KH são denominados de ultrassons.

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A criação de uma imagem digital pelo aparelho de ultrassom ocorre através de 3 etapas: em primeiro lugar existe a produção da onda sonora pelo transdutor, em segundo, a recepção do eco gerado pela reflexão das ondas e por último, a interpretação do eco recebido com a formação da imagem.

COMO É GERADA A ONDA DE ULTRASSOM?

Na superfície do transdutor existe um arranjo de cristais piezo-elétricos que após serem submetidos a um campo elétrico sofrem um processo de distorção e começam a vibrar produzindo pulsos de onda sonora com uma determinada freqüência. Cada pulso consiste de 2 ou 3 ciclos sonoros com uma determinada freqüência, sendo que pulsos com uma freqüência maior possuem um comprimento de pulso menor, melhorando a visualização de estruturas mais superficiais. Além disso, a freqüência entre um pulso e outro precisa fornecer tempo suficiente para que a onda sonora atinja seu alvo e retorne ao transdutor antes que o novo pulso seja gerado.

RECEPÇÃO DO ECO

A onda sonora emitida pelo transdutor é parcialmente refletida pelas camadas formadas por diferentes tecidos do corpo, ou seja, o eco é formado em qualquer lugar onde exista uma interface em que a densidade do corpo muda. O retorno das ondas sonoras faz vibrar novamente os cristais piezo-elétricos do transdutor, que transforma as vibrações em sinais elétricos que se deslocam para o scanner de ultrassom onde serão interpretados para geração da imagem.

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FORMAÇÃO DA IMAGEM

Cada eco recebido pelo transdutor é transformado em um sinal elétrico que é transmitido ao scanner do aparelho de ultrassom, o qual determina três informações: o tempo decorrido desde a transmissão do pulso até a recepção do eco; a partir desse intervalo de tempo, calcula a distância (profundidade) onde o foco se formou, possibilitando uma imagem nítida do eco na dada profundidade; e qual a intensidade do eco. Quando o scanner sonográfico determina essas 3 informações, ele pode alocar cada pixel que compõem a imagem com uma determinada intensidade. Basicamente, a intensidade do eco gerado em uma interface é que irá determinar a cor do pixel correspondente, e essa intensidade será tão intensa quanto maior for a diferença de impedância ou densidade entre os dois meios.

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Portanto, a transformação do sinal recebido em uma imagem pode ser explicada usando-se como analogia uma planilha na qual o transdutor esta localizado acima da primeira linha, ocupando várias colunas. Ele manda pulsos para baixo percorrendo cada coluna da planilha e aguarda o retorno dos ecos. Assim, quanto maior o tempo decorrido para o retorno do eco, mais para baixo na coluna correspondente o sinal se desloca. Além disso, a intensidade do eco é que irá determinar a cor que a célula vai ter: branco para um eco forte, preto para um muito fraco, e graduações de cinza para as intensidades intermediárias. Quando todos os ecos retornam e toda a informação é armazenada na planilha, a imagem está pronta.

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A medida que o feixe de ultrassom atravessa as camadas de tecido em direção a profundidade, a amplitude do sinal original vai sendo atenuada. Essa perda progressiva de energia ocorre devido à absorçãoreflexão e dispersão nas interfaces.
A atenuação da onda sonora através da absorção resulta na formação de calor, sendo essa a principal forma de atenuação em tecidos moles. O grau de atenuação sofrido por determinada onda sonora é diretamente proporcional ao coeficiente de atenuação, o qual é expresso em decibéis por centímetro e é específico para cada tecido. Tecidos como água e sangue possuem coeficiente de atenuação baixos, diferentemente do osso que possui o mais alto coeficiente de atenuação, limitando a transmissão das ondas sonoras. Além disso, como citado anteriormente, o grau de atenuação sofrido por uma onda, também é diretamente proporcional a freqüência da mesma. Isso explica porque ondas sonoras com alta freqüência terão uma menor penetração nos tecidos, enquanto ondas sonoras com baixa freqüência terão maior penetração nos tecidos, já que sofrem menor atenuação. Assim, o coeficiente de atenuação pode ser expresso em unidades de dB/cm/MHz. Nos tecidos ricos em água a constante de atenuação é de 0.75 dB/cm/MHz. Apesar da alta taxa de absorção destes tecidos, uma perda significativa da capacidade de configuração de imagens somente ocorre com freqüências acima de 15 MHz.

Uma das formas de melhorar a imagem formada de forma a compensar a atenuação sofrida nos tecidos é aumentar o chamado “ganho” no aparelho de ultrassom. Como o próprio nome diz, o ganho provoca uma amplificação na intensidade do eco que retorna ao transdutor sem aumentar a intensidade do sinal emitido, gerando assim, um aumento geral no brilho da imagem.
Outra forma de atenuação sofrida pela onda de ultrassom diz respeito ao grau de reflexão gerado na interface entre dois tipos diferentes de tecido, sendo esta tanto maior quanto maior a diferença de impedância entre os dois tecidos. A impedância acústica é a resistência oferecida por um tecido a passagem do ultra-som e é determinada pelo produto da sua densidade pela velocidade de propagação. Assim sendo, nas interfaces entre 2 meios acústicos com grande diferença de impedância a reflexão das ondas sonoras será intensa. Entretanto, na presença de meios com impedâncias muito próximas a reflexão das ondas sonoras estará diminuída pois grande parte destas ondas sofre uma mudança de direção (refração) não retornando ao transdutor.

A intensidade de reflexão ou eco classifica as estruturas com alta reflexão como hiperecóicas, as de baixa reflexão como hipoecóicas e as que não refletem as ondas de ultra-som como anecóicas. Estruturas hiperecóicas refletem mais as ondas sonoras e são representadas por áreas brancas como ossos, tendões e fáscias. Estruturas hipoecóicas são representadas na tela por regiões acinzentadas onde as ondas são atenuadas como nos tecidos ricos em água (nervos, fígado e músculos) e na gordura . Estruturas anecóicas não refletem ondas sonoras conduzindo-as perfeitamente sendo representadas por áreas pretas como nos líquidos (sangue, anestésicos locais e urina).

Nas interfaces entre os tecidos ricos em água e o ar e entre estes tecidos e os ossos as diferenças de impedância acústica são tão amplas que praticamente toda energia emitida é refletida formando imagens hiperecóicas e posteriormente anecóicas chamadas de “sombras acústicas”. Isso explica porque é clinicamente importante a aplicação de gel de condução estéril (um meio de acoplamento acústico) na superfície do transdutor e sobre a região a ser examinada para eliminar quaisquer bolhas de ar entre o transdutor e a superfície da pele, eliminando essa interface que teria uma grande diferença de impedância acústica, caso contrário, a maioria das ondas de ultrassom emitidas seriam refletidas, o que limitaria a penetração nos tecidos.

VARIAÇÃO DA IMPEDÂNCIA ACÚSTICA COM TECIDOS DO CORPO
Tecidos Impedância Acústica (10Rayls)
Ar 0.0004
Pulmão 0.18
Tecido Adiposo 1.34
Fígado 1.65
Sangue 1.65
Rim 1.63
Músculo 1.71
Osso 7.8

O ângulo de inclinação do feixe de ultra-som em relação a estrutura alvo também influencia sua atenuação, pois é um fator determinante da reflexão sofrida pela onda. O ângulo de 90 graus entre o feixe de ultra-som e a estrutura alvo é o ideal para que se tenha a menor atenuação possível (isotropia). De acordo com mudança de angulação ocorre uma progressiva atenuação da imagem da estrutura insonada (anisotropia), pois quando uma onda incide em uma interface com um ângulo inferior a 90 graus, terá como resultado um desvio para longe do transdutor em um ângulo igual ao ângulo de incidência, mas no sentido oposto. Isto explica o porque da dificuldade de visualização da agulha durante a realização de um bloqueio a uma estrutura mais profunda em que a agulha é inserida em um ângulo maior do que 45 graus em relação à superfície da pele.

As estruturas podem ser classificadas de acordo com maneira que refletem as ondas sonoras. Dessa forma, estruturas que possuem superfícies regulares e lisas refletem intensamente a onda transmitida é em uma única direção, dependendo do ângulo de incidência o e são chamadas especulares. São exemplos de refletores especulares: bainhas fasciais, o diafragma e paredes dos grandes vasos. Por outro lado, superfícies irregulares refletem as ondas ultrassonográficas de forma difusa, diminuindo a intensidade do brilho da estrutura, sendo assim chamadas de difusoras. As agulhas de bloqueio exemplificam estruturas refletoras especulares enquanto os nervos periféricos representam estruturas difusoras.

Estas limitações da ultra-sonografia bidimensional motivaram o desenvolvimento da tecnologia para geração de imagens ultra-sonográficas tridimensionais. Estas imagens são geradas pela reconstrução simultânea dos 2 planos ortogonais padrão ( eixos X e Y) somados a dimensão de altura ( eixo Z). A ultra-sonografia tridimensional é capaz de visualizar relações espaciais de toda região anatômica, espessura do nervo e distribuição da solução de anestésico local em todos planos de 360 graus. A principal limitação da ultra-sonografia tridimensional é seu elevado custo de aquisição comparativamente aos equipamentos de tecnologia bidimensional.

Após o processo de reflexão e dispersão, o restante do feixe que incide sobre uma interface é refratado com uma mudança na direção do feixe transmitido, sendo que o grau de mudança ou flexão gerada é dependente da diferença da velocidade do som nos dois meios. Clinicamente, a intensa refração gerada pelo tecido adiposo causa distorção da imagem e é um dos fatores que contribui para algumas das dificuldades encontradas na realização de bloqueios em pacientes obesos.

O efeito Doppler decorre da diferença entre a freqüência recebida e a freqüência emitida gerada pelo movimento de distanciamento ou aproximação da fonte emissora de eco (sangue) em relação à unidade receptora imóvel (transdutor). Se a fonte de eco se move em direção ao receptor (transdutor), a freqüência percebida é interpretada como superior, estabelecendo por convenção a cor vermelha a estrutura. Por outro lado, quando a fonte de eco está se movendo no sentido contrario ao do transdutor, afastando-se dele, a freqüência é percebida como inferior a emitida, atribuindo-se a cor azul a estrutura. Desta forma, é possível medir a velocidade do fluxo sanguíneo do vaso, e quando necessário, diferenciá-lo das estruturas nervosas.
A resolução determina o grau de nitidez da imagem e esta pode ser dividida em 5 tipos: axial, lateral, espacial, temporal e de contraste. A resolução axial representa a capacidade de distinção entre duas estruturas refletoras alinhadas longitudinalmente ao feixe de ultrassom. A resolução lateral representa a capacidade de distinção entre duas estruturas alinhadas transversamente ao feixe de ultra-som. Ambas são diretamente proporcionais à freqüência de ultrassom e juntas originam a resolução espacial. Desta forma, a ultra-sonografia de alta resolução requer freqüências altas de ultrassom obtidas mediante o encurtamento do seu comprimento de onda possibilitando a visualização de estruturas superficiais com alta qualidade de imagem. Nos bloqueios profundos a ultrassonografia de alta resolução não é aplicável sendo necessária a diminuição da freqüência de ultra-som empregada com conseqüente queda na qualidade de imagem das estruturas.

Os transdutores de alta freqüência (10 – 17,5 MHz) visualizam estruturas superficiais com profundidade de até 2 a 3 cm, como o plexo braquial nas vias interescalênica, supraclavicular e axilar. Os transdutores com freqüências intermediarias de 4 a 7 MHz são ideais para estruturas com profundidades de 4 a 5 cm como o nervo isquiático, na fossa poplítea e o plexo braquial na região infraclavicular. Quando se procura identificar estruturas mais profundas como o nervo isquiático na região glútea, o plexo lombar e espaço peridural em adultos, utilizam-se transdutores de baixa freqüência de 2 a 5 MHz.

A resolução temporal expressa o número de quadros gerados num determinado intervalo de tempo sendo capaz de retratar imagens seqüenciais em tempo real. A diminuição desta freqüência de quadros obscurece as imagens de eventos ligados aos movimentos gerando imagens não correspondentes ao momento presente. Desta forma, altas freqüências de quadros gerados são indispensáveis para o rastreamento seguro da agulha de bloqueio e da dispersão da solução de anestésico local. A resolução de contraste distingue a estrutura insonada do meio ao seu redor pela capacidade de gerar diferentes tonalidades de cinza.

Planos de visualização das estruturas nervosas e da agulha de bloqueio

Planos de visualização das estruturas nervosas e da agulha de bloqueio

VISUALIZAÇÃO DE ESTRUTURAS NERVOSAS

A nitidez das imagens geradas das estruturas nervosas é dependente da qualidade do software do equipamento de ultrassom, da frequência do transdutor escolhido, da habilidade do operador para realização e interpretação do exame e dos ajustes realizados no aparelho que maximizam a resolução das imagens.

Os nervos periféricos podem ter formas ovais, triangulares ou arrendondadas e alguns apresentam estas três formas ao longo do seu trajeto. Além disso, podem apresentar características ecogênicas (hipoecóicas ou hiperecóicas) dependentes da localização, do tamanho do nervo, da freqüência do transdutor e da angulação do feixe de ultrassom. As estruturas nervosas podem ser visualizadas em cortes longitudinais ou transversais.

Em um corte longitudinal os nervos periféricos são visualizados como múltiplas áreas hipoecóicas paralelas discontínuas (tecido nervoso) separadas por bandas hiperecóicas (tecido conjuntivo). Ao corte transversal os nervos periféricos são representados como nódulos hipoecóicos (tecido nervoso) circundados por um fundo hiperecóico (tecido conjuntivo) configurando um padrão fascicular ou em “favo de mel”. Entretanto, esta ecotextura fascicular não apresenta uma correlação histológica exata com o exame microscópico, sendo capaz de gerar a imagem de 1/3 dos fascículos existentes.

As possíveis razões aventadas para a ocorrência deste fenômeno seriam: a incapacidade de visualizar os fascículos caso não estejam perpendiculares ao feixe de ultra-som e uma baixa resolução lateral condensando estruturas refletoras adjacentes. Em alguns casos, a estrutura nervosa deve ser visualizada nos dois cortes e ser seguida, distalmente, para que se obtenha sua identificação positiva. Este rastreamento dos nervos periféricos é dificultado por sua alta mobilidade, sendo mais facilmente realizado no corte transversal.

Algumas estruturas, como tendões e pequenos vasos, podem ser confundidas com nervos periféricos. Entretanto, utilizando-se transdutores com freqüências superiores a 10 MHz, observa-se nos tendões um padrão fibrilar, com finas bandas hiperecóicas contínuas (semelhantes a fibrilas) e bandas hipoecóicas (menos proeminentes que nos nervos). O ângulo de inclinação do feixe de ultrassom influencia a ecogenicidade dos nervos periféricos, pois estes são compostos por tecido nervoso (hipoecóico) e tecido conjuntivo como o epineuro e perineuro (hiperecóico).

Quando o feixe está perpendicularmente disposto ao nervo obtem-se a ecogenicidade ideal compondo a imagem de padrão fascicular. Conforme a angulação se altera, a imagem adquire características ambíguas de reflexão das ondas sonoras e tem sua ecogenicidade atenuada (anisotropia). Os pequenos vasos são distinguidos dos pequenos nervos através de sua compressão pelo transdutor e pelo emprego do Doppler colorido ou power Doppler.

Um fator importante para identificação de nervos periféricos do membro superior é sua proximidade com vasos de médio porte como as artérias axilar e subclávia e suas veias que servem como referência para sua localização. No membro inferior os nervos periféricos são mais hiperecóicos e possuem um trajeto mais oblíquo. Além disto, com exceção do nervo femoral, os nervos encontram-se embebidos na musculatura e acompanhados por vasos de pequeno porte dificultando sua visualização. Assim sendo, o contraste de sua hiperecogenicidade com a hipoecogenicidade dos músculos e da gordura ao seu redor e o uso Doppler colorido atuam como elementos facilitadores para sua identificação.

PLANOS DE VISUALIZAÇÃO DA AGULHA DE BLOQUEIO

Os nervos periféricos podem ser visualizados através de cortes longitudinais ou transversais. Contudo, para realização de bloqueios de nervos periféricos é mais adequada a utilização de cortes transversais. Isto se deve à maior facilidade técnica para obtenção e manutenção da imagem durante o bloqueio, a melhor visualização de estruturas adjacentes e a capacidade de avaliar a distribuição do anestésico local ao redor do nervo. Utilizando cortes transversais existem duas técnicas para visualização da posição da agulha em relação ao transdutor. A primeira a ser descrita foi a técnica de alinhamento transversal ao feixe de ultra-som, onde a agulha é introduzida transversalmente ao transdutor, sendo possível apenas a visualização da ponta da agulha e da sua sombra acústica acompanhada do deslocamento dos tecidos durante sua passagem. Muitas vezes são necessárias injeções-teste para auxiliar a visualização da ponta da agulha.

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A segunda é a técnica de alinhamento longitudinal ao feixe de ultra-som que possibilita a visualização da ponta e do corpo da agulha durante sua progressão. Esta técnica requer uma longa curva de aprendizado e maior precisão de movimentos para manter o alinhamento, além de necessitar percorrer uma maior distância entre o local de entrada da agulha e o nervo.

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A escolha do plano de introdução da agulha pode ser influenciada pelas características anatômicas da região de bloqueio. Por exemplo, na região infra-glútea a ausência de estruturas anatômicas nobres adjacentes ao nervo pode tornar menos necessária a visualização integral da agulha durante sua progressão. Entretanto, nos bloqueios supraclaviculares, a técnica de alinhamento longitudinal pode permitir um rastreamento do corpo e da ponta da agulha, possivelmente, diminuindo a morbidade deste bloqueio.

Preparo e otimização do equipamento

Preparo e otimização do equipamento

Os aparelhos de ultrassom são formados pelo conjunto de transdutores, monitor, teclado e processador de imagens. Estes equipamentos possuem comandos para ajustar e otimizar a definição das imagens de acordo com a sua configuração tecnológica, procurando atender à necessidade de cada paciente para formação de uma imagem de qualidade. Os transdutores utilizados para guiar bloqueios nervosos podem ser convexos ou lineares.

Os convexos têm uma maior divergência lateral das ondas emitidas com maior campo de visão. Entretanto convencionalmente apresentam frequências menores de ultrassom resultando em baixa resolução de espacial.

Os lineares são mais comumente utilizados para identificação de estruturas superficiais como nervos, músculos, tendões e vasos por possuírem maior resolução de imagem.

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PREPARO DO TRANSDUTOR PARA BLOQUEIOS SIMPLES 

Para bloqueios com técnica de injeção única os cuidados de assepsia não são tão rigorosos quando na técnica de inserção de cateter para analgesia contínua. O anestesiologista veste apenas luva estéril e cobre o transdutor com adesivo estéril enquanto este é segurado de maneira firme por um assistente. Deve-se tomar o cuidado de manter o adesivo bem esticado e tensionado durante a colocação e alisar a superfície do transdutor de modo a garantir que esteja firmemente aderido e que não existam rugas ou bolhas de ar, o que poderia comprometer a qualidade da imagem.

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PREPARO DO TRANSDUTOR  PARA BLOQUEIOS CONTÍNUOS

Como a inserção de cateter exige uma técnica de assepsia mais rigorosa, o anestesiologista deve estar paramentado com avental e luva estéril e não só o transdutor, como também seu cabo devem estar no interior de um invólucro estéril. Enquanto um assistente segura firmemente o transdutor e aplica gel sobre sua superfície, o anestesiologista prepara uma capa plástica estéril que será usada para cobri-lo. O anestesiologista então envolve o transdutor com a capa e prende-a de forma tensa (evitando a presença de ar entre a superfície de contato do transdutor e a cobertura plástica) com um elástico estéril, enquanto o assistente segura a capa por sua extremidade, desenrolando-a até cobrir todo o cabo.

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OTIMIZAÇÃO DE IMAGEM

No menu de opções do equipamento de ultrassom existem várias modalidades para visualização de diferentes tipos estruturas, obedecendo uma programação pré-estabelecida de características ultrassonográficas capazes de reproduzir a melhor imagem das estruturas desejadas. O modo “pequenas partes” oferece condições ótimas para geração de imagens e para identificação de nervos periféricos e de estruturas superficiais. Esta programação ressalta as características ultrassonográficas das estruturas superficiais favorecendo a visualização das estruturas nervosas. Alguns aparelhos mais modernos já oferecem um modo específico para visualização de nervos periféricos, evidenciando ainda mais suas características ao exame ultrassonográfico. A profundidade das imagens pode ser aumentada para permitir a visualização de uma perspectiva mais ampla da região estudada e, posteriormente, diminuída para dar mais detalhes da dinâmica do bloqueio. O “ganho de imagem” pode ser regulado para intensificar os contrastes da imagem como um todo ou separadamente, em níveis superficiais ou profundos. Assim, o brilho das estruturas adjacentes aos nervos pode ser regulado para sua melhor definição. O ajuste do foco é utilizado para diminuir a dispersão lateral das ondas de ultrassom em determinada profundidade melhorando a resolução lateral da estrutura visualizada. O ajuste do zoom é usado para ampliar os detalhes de uma região da imagem, mas não necessariamente mantém a sua definição. Nos transdutores de banda larga pode-se regular a freqüência de ultrassom, objetivando sempre a maior resolução possível permitida pela profundidade da estrutura nervosa.