Capítulo 1. Fundamentos físicos y técnicos

En POCUS, quien formula la pregunta también adquiere e interpreta la imagen. El operador es parte del instrumento: una vista útil depende tanto de la anatomía como de comprender qué señal recibe el equipo, qué información se perdió y qué artefactos pueden simular o revelar enfermedad. Este capítulo reúne la física necesaria para elegir transductor, optimizar la imagen y explorar con seguridad, sin convertir los fundamentos en un tratado de ingeniería [1-4,14].

La onda ultrasónica y su propagación

El ultrasonido es una onda mecánica por encima del límite audible. Los equipos diagnósticos trabajan habitualmente entre 2 y 15 MHz. Su relación esencial es λ = c/f: en tejidos blandos el sistema asume una velocidad cercana a 1.540 m/s, por lo que aumentar la frecuencia acorta la longitud de onda y mejora el detalle axial [1,2].

La contrapartida es la atenuación, pérdida de energía por absorción, dispersión y reflexión. Aumenta con la frecuencia y la distancia: un transductor lineal muestra mejor una vena superficial, pero puede no alcanzar un riñón profundo. La regla práctica es utilizar la frecuencia más alta que todavía penetre hasta el blanco. La ganancia amplifica los ecos recibidos y también el ruido; la información perdida antes de regresar al transductor permanece ausente [3,4].

La velocidad depende del medio, no del transductor. Cada transductor ofrece un rango de frecuencias propio: el operador no elige cualquier valor en MHz, sino el transductor cuya huella y banda permiten alcanzar el blanco, y luego ajusta la frecuencia disponible dentro de esa banda. Las frecuencias altas favorecen el detalle superficial y las bajas, la penetración. Potencia e intensidad describen la energía emitida; aumentarlas no corrige una selección inadecuada y eleva la exposición.

Del cristal a la pantalla

Los cristales piezoeléctricos convierten pulsos eléctricos en ondas y los ecos en señales eléctricas. El equipo calcula la imagen a partir de la amplitud del eco, su tiempo de retorno y la dirección del haz. Para hacerlo supone que el sonido viaja en línea recta, a velocidad uniforme, y que cada eco procede del eje principal. Los tejidos incumplen esos supuestos con frecuencia; de allí nacen la mayoría de los artefactos [1,7].

El transductor emite durante una fracción mínima del ciclo y escucha el resto. La amplitud determina el brillo; el tiempo de ida y vuelta, la profundidad; y el elemento activo, la posición lateral. Si un eco recorrió más distancia de la supuesta, se ubicará demasiado profundo; si provino de un lóbulo lateral, aparecerá falsamente dentro del plano. Este modelo explica por qué optimizar no consiste solo en «hacer más bonita» la imagen.

La pantalla no es una fotografía, sino una reconstrucción. Una imagen técnicamente atractiva puede ser falsa y una dominada por artefactos puede ser diagnóstica, como ocurre en pulmón. Por ello, todo hallazgo dudoso debe buscarse en otro plano y relacionarse con la anatomía esperada.

Interacción del haz con los tejidos

Cuando el haz encuentra una interfaz, parte de su energía se refleja y parte continúa. Una gran diferencia de impedancia genera un eco intenso y poca penetración: aire, hueso y cálculos producen sombra o reverberación. El líquido atenúa poco, suele verse anecoico y genera refuerzo posterior. El gel elimina la interfaz aire-piel que, de otro modo, reflejaría casi toda la energía [1,2].

La impedancia acústica combina densidad y velocidad de propagación. Interfaces de impedancia semejante devuelven poco eco; las muy distintas producen reflectores brillantes. Las superficies grandes actúan como espejos y dependen del ángulo; las pequeñas dispersan señal en muchas direcciones y contribuyen a la textura del parénquima. La refracción cambia la dirección del haz al cruzar medios con velocidades distintas y puede duplicar o desplazar estructuras.

La incidencia también importa. Las superficies especulares, como pleura, diafragma o pared vascular, devuelven mejor el eco cuando el haz es perpendicular; si el corte es tangencial, pueden desaparecer o deformarse.

El transductor: elección y manipulación

El transductor se elige por profundidad, rango de frecuencia, huella y campo de visión, no por el que quedó conectado [1,2].

Transductor	Frecuencia habitual	Usos principales
Lineal	5-15 MHz	Vasos, pleura, partes blandas, músculo, ojo y vía aérea
Convexo	1-8 MHz	Abdomen, pelvis, aorta, pulmón y ventanas profundas
Microconvexo	2-8 MHz	Espacios intercostales estrechos y pediatría
Sectorial	1-5 MHz	Corazón y tórax intercostal; Doppler continuo
Intracavitario	Alta frecuencia	Exploración transvaginal y transrectal

La manipulación se descompone en cuatro movimientos: deslizar, rotar, inclinar o barrer y balancear. El marcador del transductor debe corresponder con el indicador de pantalla. Las convenciones radiológica y ecocardiográfica son válidas, pero el aprendizaje exige mantener una orientación estable y declararla antes de medir.

La huella importa tanto como la frecuencia. Un transductor sectorial penetra entre costillas, pero ofrece menor resolución en el campo superficial; uno lineal define pleura o vasos, aunque su huella amplia dificulta algunas ventanas intercostales. El microconvexo combina una huella pequeña con un campo divergente y resulta útil en pediatría o anatomía estrecha. La elección debe anticipar también si se necesita Doppler espectral, guía de aguja o esterilización compatible.

Los equipos de carro ofrecen más funciones y mejor procesamiento; los portátiles y de bolsillo privilegian disponibilidad. Ningún dispositivo es superior en todas las ventanas. Antes de sustituir un equipo completo, compruebe penetración, Doppler, variedad de transductores, autonomía, archivo e integración con la historia clínica [11,12,17].

Resolución ecográfica

La resolución tiene dimensiones que compiten entre sí:

Componente	Qué la determina	Ajuste útil
Axial	Frecuencia y longitud del pulso	Aumentar frecuencia si la penetración lo permite
Lateral	Anchura del haz y foco	Situar el foco en la estructura de interés
Temporal	Tasa de cuadros	Reducir profundidad, sector, focos y persistencia
Contraste	Ganancia, TGC y rango dinámico	Ajustar grises sin saturar tejidos ni cavidades

La resolución lateral es mejor en la zona focal. La temporal es crítica para corazón, pleura y agujas: ampliar el sector, añadir focos o mantener un cajetín de color grande reduce la tasa de cuadros. Antes de aceptar una imagen borrosa de una estructura móvil, reduzca las tareas simultáneas del equipo [1,3].

Existe además resolución elevacional: el haz tiene espesor y recoge ecos por encima y por debajo del plano aparente. Este efecto puede introducir detritos falsos en una vejiga o un quiste. Cambiar el ángulo, usar otro transductor y confirmar en un plano ortogonal ayuda a reconocerlo. Ningún ajuste maximiza todas las resoluciones a la vez; la optimización debe responder al detalle que se necesita preservar.

Modos de exploración

El modo B representa la amplitud de los ecos en un plano bidimensional. El modo M registra una sola línea a lo largo del tiempo y documenta movimientos rápidos, como deslizamiento pleural, excursión diafragmática o desplazamiento anular [5].

El Doppler pulsado mide velocidades en un volumen de muestra definido, pero presenta aliasing; el continuo registra velocidades altas sin localizar su profundidad. El color muestra dirección y velocidad media; el Doppler de potencia (power Doppler) detecta mejor flujo lento, sin indicar dirección y con mayor sensibilidad al movimiento; el tisular mide velocidades miocárdicas [4,21].

Para medir velocidad, alinee el haz con el flujo: 0° es ideal, por encima de 60° la estimación pierde fiabilidad y a 90° no existe desplazamiento Doppler. En ecocardiografía, la corrección angular no reemplaza una ventana alineada. Ajuste el cajetín, escala y ganancia a la pregunta: una escala alta oculta flujo lento; una baja produce aliasing y la ganancia excesiva hace «sangrar» color fuera del vaso. En Doppler pulsado aumente escala, desplace la línea de base, reduzca profundidad o frecuencia; si la velocidad sigue fuera de rango, use Doppler continuo. Toda cifra exige muestra, ángulo y trazado reproducibles; para ondas venosas ayudan un barrido de 50-66,7 mm/s y ECG simultáneo [16,21].

Optimización sistemática de la imagen

Use una secuencia reproducible:

1. Defina la pregunta y coloque al paciente.
2. Elija transductor y preset según el blanco, su profundidad y la ventana disponible.
3. Ajuste profundidad para incluir la estructura sin campo innecesario.
4. Regule ganancia y TGC: los líquidos deben permanecer negros y las interfaces, definidas.
5. Sitúe el foco en el blanco y reduzca sector o profundidad si necesita más resolución temporal.
6. Active Doppler o mediciones solo cuando respondan la pregunta; etiquete y archive [3,4].

La potencia aumenta energía emitida; la ganancia solo amplifica señal recibida. El rango dinámico alto ofrece más grises para parénquima y el bajo aumenta contraste en vasos o corazón. La persistencia suaviza ruido, pero borra movimientos rápidos. El zoom de escritura mejora muestreo; el de lectura solo agranda píxeles.

El TGC compensa selectivamente la atenuación con la profundidad: corríjalo después de la ganancia general, no antes. Un preset configura simultáneamente frecuencia, filtros, potencia y rango dinámico; elegir uno incorrecto puede ocultar tanto anatomía como artefactos. Si la ventana es mala, cambie posición, respiración, presión o acceso antes de aumentar indiscriminadamente ganancia y potencia.

Armónicos, imagen compuesta y reducción de moteado suelen mejorar contornos, pero también suprimen artefactos. En ecografía pulmonar use el preset correspondiente o desactive esos filtros: allí las líneas A y B forman parte de la semiología [5,6]. Si una vista sigue siendo insuficiente tras optimizarla, no la fuerce hasta convertirla en una conclusión; descríbala como no diagnóstica.

Artefactos: reconocerlos y utilizarlos

Los artefactos más útiles pueden resumirse por su mecanismo:

• Sombra limpia: cálculo, hueso, calcificación o cuerpo extraño muy reflectante.
• Sombra sucia y reverberación: gas o múltiples reflexiones; originan líneas A y pueden simular estructuras.
• Refuerzo posterior: mayor brillo detrás de líquido o una lesión quística.
• Imagen en espejo: duplicación a través de una interfaz intensa, habitual alrededor del diafragma.
• Lóbulos laterales y espesor de corte: ecos falsos dentro de cavidades anecoicas.
• Refracción y efecto tangente: duplicación, desplazamiento o diámetro falsamente pequeño [7-9].

Ante una imagen inesperada, cambie el plano y el ángulo, modifique ganancia o armónicos y busque continuidad anatómica. Una estructura real persiste en dos planos ortogonales; un artefacto suele cambiar o desaparecer. Esta comprobación evita confundir una imagen en espejo con consolidación o una reverberación aórtica con un colgajo intimal [7,8].

También pregunte dónde nace el hallazgo y cómo se mueve con el transductor. Los artefactos de reverberación suelen ser lineales, periódicos y dependientes de una interfaz intensa; la anatomía mantiene continuidad con estructuras vecinas. La sombra limpia favorece un reflector sólido; la sombra «sucia», gas. Ni una regla ni un artefacto son absolutos: la conclusión depende de su mecanismo, su distribución y la concordancia clínica.

Seguridad del paciente y del operador

El ultrasonido no usa radiación ionizante, pero deposita energía. El índice térmico estima calentamiento y el mecánico, efectos no térmicos. Aplique ALARA: mínima potencia y tiempo compatibles con una respuesta útil, especialmente con Doppler, en gestación, pediatría y tejidos sensibles [1,3,4].

ALARA comienza antes de apoyar el transductor: una indicación focal evita exposiciones y hallazgos incidentales innecesarios. Durante el examen, vigile TI y MI, priorice modo B, limite el tiempo de Doppler y no mantenga el haz inmóvil sin necesidad. La ausencia de radiación no transforma una exploración sin propósito en una práctica inocua.

La exploración ocular exige equipo y preset autorizados, protección corneal y límites de salida MI ≤0,23 y TI ≤1,0, además de la normativa y las instrucciones del fabricante [19,20]. La seguridad incluye también indicación apropiada, competencia, higiene, documentación y no retrasar intervenciones vitales [10,15,18].

La ergonomía forma parte de la técnica. Antes de explorar, acerque equipo y paciente, alinee el monitor con la mirada y mantenga hombro relajado, codo próximo al tronco y muñeca neutra. Use agarre de precisión, apoye la mano cuando sea posible e intercale microdescansos. Dolor, hormigueo o entumecimiento exigen modificar la actividad y consultar precozmente [13].

La presión sostenida, el alcance contralateral y la abducción del hombro son riesgos acumulativos. Siempre que sea posible, explore con la mano más próxima al paciente, eleve la cama en vez de encorvarse y distribuya sesiones prolongadas. Una postura correcta también mejora la imagen: estabiliza el transductor y permite movimientos finos con menos fuerza.

Puntos clave

• La imagen es una reconstrucción basada en supuestos; comprenderlos permite reconocer artefactos y pérdida de información.
• Elija la frecuencia más alta que alcance el blanco y una huella adecuada para la ventana.
• La resolución temporal exige reducir profundidad, sector, focos y persistencia en corazón, pleura y procedimientos.
• Otro plano, ALARA y una declaración explícita de calidad completan una adquisición clínicamente utilizable.

Referencias

1. Intensive Care Ultrasound I: Physics, Equipment and Image Quality. Annals of the American Thoracic Society. 2013.
2. Clinical Ultrasound in the Emergency Department. Emergency Medicine Clinics of North America. 2024.
3. Ultrasound Image Optimization: Knobology B-Mode. Ultrasound Int Open. 2020.
4. Optimización de la exploración eco-Doppler mediante la manipulación de los controles del equipo (knobology, primera parte). Angiología. 2023.
5. Basics of Point-of-Care Lung Ultrasonography. N Engl J Med. 2023.
6. How to do lung ultrasound. European Heart Journal – Cardiovascular Imaging. 2021.
7. Common pitfalls in point-of-care ultrasound: a practical guide for emergency and critical care physicians. Crit Ultrasound J. 2016.
8. Ultrasound of the Aorta. Emergency Medicine Clinics of North America. 2024.
9. Soft Tissue and Foreign Body Point-of-Care Ultrasound. Medical Clinics of North America. 2025.
10. Point-of-care ultrasound stewardship. JACEP Open. 2020.
11. Role of point-of-care ultrasound in critical care and emergency medicine: update and future perspective. Clin Exp Emerg Med. 2023.
12. Comparison of 6 handheld ultrasound devices by point-of-care ultrasound experts: a cross-sectional study. Ultrasound J. 2024.
13. Guidelines for the Prevention of Work-Related Musculoskeletal Disorders for Cardiac Sonographers. Journal of the American Society of Echocardiography. 2026.
14. Time to Add a Fifth Pillar to Bedside Physical Examination. JAMA Cardiol. 2018.
15. Update on echocardiography: do we still need a stethoscope? Internal Medicine Journal. 2022.
16. Decoding VExUS: a practical guide for excelling in point-of-care ultrasound assessment of venous congestion. Ultrasound J. 2024.
17. Principles and Practice of Internal Medicine Point-of-Care Ultrasound. Medical Clinics of North America. 2025.
18. The ten commandments of point-of-care ultrasound (POCUS). Can J Emerg Med. 2023.
19. Prudent Clinical Use and Safety of Diagnostic Ultrasound. American Institute of Ultrasound in Medicine Official Statement. Revised 2024.
20. Safety in Diagnostic Ultrasound Educational Activities Using Nonpregnant Participants. American Institute of Ultrasound in Medicine Official Statement. 2020.
21. Principles of Doppler Ultrasonography and Basic Applications for the Clinician. Medical Clinics of North America. 2025;109:217-236. doi:10.1016/j.mcna.2024.07.009.