A história da ultrassonografia é, sem dúvida, uma das mais ricas e fascinantes da medicina diagnóstica. Com raízes na Antiguidade, atravessando guerras mundiais, avanços científicos e chegando à era da imagem em tempo real e 4D, a ultrassonografia transformou a forma como diagnosticamos, tratamos e acompanhamos nossos pacientes.

A evolução da história da ultrassonografia (resumo)

Essa ciência teve início na Grécia, quando Pitágoras, em 570 a.C, inventou o sonômetro, um equipamento que estudava os sons musicais. Daí em diante, houve um hiato de centenas de anos para, apenas em 1686, um novo avanço ser realizado.

Nessa época, Isaac Newton elaborou a primeira teoria matemática da propagação sonora do ar, que seria fundamental para novas descobertas. As descobertas são inúmeras neste momento. Alguns exemplos são como o da microbiologia são desta época também. Agora são as bases matemáticas que nos permitem realizar a construção das máquinas que nos são úteis.

Em 1877, a “Teoria do Som“ foi publicada pela primeira vez, este tratado praticamente inaugurou a física acústica moderna, iniciada por um cientista inglês John William Strutt, também conhecido por Lorde Rayleigh. Esta teoria foi posta em prática Durante a Primeira Guerra Mundial, através da utilização de geradores de sons de baixa frequência facilitava a navegação submarina, permitindo a detecção de icebergs. Este processo promoveu a capacidade de transformar sinais sonoros em sinais gráficos.

A maioria dos pesquisadores e historiadores consideram a descoberta físico francês Pierre Curie de piezo-eletricidade em 1877 como o momento em que o ultrassom foi concebido. Em 1880, os irmãos Curie descobriram o efeito piezelétrico. Este efeito resulta da aplicação de uma pressão mecânica sobre a superfície de certos cristais que são capazes de gerar um potencial elétrico entre superfícies opostas, produzindo som numa frequência superior a 20 KHz, conhecido como ultrassom.

Estes cientistas perceberam também que a aplicação do ultrassom nos cristais resultava na conversão de energia mecânica em eletricidade e quando um pulso de ultrassom é direcionado a uma substância, uma parte deste som é refletida de volta a sua fonte com informações sobre o tipo de estrutura que penetrou.

Durante a Segunda Guerra Mundial, foi aprimorado o estudo da utilidade do ultrassom para fins militares com o desenvolvimento do Sonar para a navegação e determinação da distância pelo som. Também, nesta época foi desenvolvido o Radar ou detecção de distâncias através de ondas de rádio utilizava-se do eco de ondas de rádio para a determinação de distâncias e localização de objetos no ar.

Neste período, iniciam-se o desenvolvimento dos ultrassons para fins não-militares, principalmente na metalurgia que foram considerados precursores dos aparelhos de ultrassonografia utilizados em medicina.

O físico soviético Sergei Sokolov (1928) sugeriu o uso de energia ultra-sônica para fins industriais, incluindo a detecção de falhas em metais, através da emissão de um pulso ultrassônico que, chegando a um objeto, retorna como um eco, cujas características possibilitam determinar a localização, tamanho, velocidade e textura deste objeto. As ondas acústicas podem ser classificadas em infra-sons, sons e ultra-sons.

Na década de 1920 e 1930, o ultrassom foi utilizado para a terapia física, principalmente para membros de equipes da Europa de futebol. Na medicina a utilização de ultrassons iniciou-se na em âmbito terapêutico, de forma empírica em várias áreas, desde o tratamento de artrite reumatoide até tentativas de remissão da Doença de Parkinson em neurocirurgia,

2. Séculos XVIII e XIX

Em 1793, Lazzaro Spallanzani observou que os morcegos, mesmo sem enxergar, desviavam dos obstáculos devido a audição. A partir daí, o sistema sonar e a ecolocalização passaram a ser observados. No ano de 1842, Johann Doppler descreveu o Efeito Doppler, que ainda seria muito usado futuramente, em sua obra “Sobre as Cores da Luz Emitida pelas Estrelas Duplas”. Trinta e cinco anos depois, John William Strutt publicaria a Teoria do Som, que inaugurou a física acústica moderna e foi bastante explorada ao longo da Primeira Guerra Mundial.

Em 1842, editou a obra Sobre as Cores da Luz Emitida pelas Estrelas Duplas (Über das farbige Licht der Doppelsterne), onde descreve o efeito Doppler. Em 1850 foi nomeado diretor do Instituto de Física Experimental da Universidade de Viena. Doppler observou que o comprimento de uma onda sonora produzida por uma fonte em movimento se alterava.

O Efeito Doppler é uma característica observada nas ondas quando emitidas ou refletidas por um objeto que está em movimento com relação ao observador. Foi-lhe atribuído este nome em homenagem a Johann Christian Andreas Doppler, que o descreveu teoricamente pela primeira vez em 1842. A primeira comprovação foi obtida pelo cientista alemão Christoph B. Ballot, em 1845, numa experiência com ondas sonoras

Em ondas eletromagnéticas, este mesmo fenômeno foi descoberto de maneira independente, em 1848, pelo francês Hippolyte Fizeau. Por este motivo, o efeito Doppler também é chamado efeito Doppler-Fizeau. Cada onda emitida está mais próxima da onda anteriormente emitida, logo seu comprimento de onda tem um valor diferente, dependendo do ponto onde se observe a onda. O comprimento de onda observado é maior ou menor conforme sua fonte se afaste ou se aproxime do observador. Se o comprimento de onda variar, a sua frequência varia também.

O efeito Doppler permite medir a velocidade de objetos através da reflexão de ondas emitidas pelo próprio equipamento de medida, que podem ser radares, baseados em radiofrequência, ou lasers, que utilizam frequências luminosas. Sendo muito utilizado para medir a velocidade de automóveis, aviões, bolas de tênis e qualquer outro objeto que cause reflexão, como, na mecânica dos fluidos e na Hidráulica.

Na medicina, um ecocardiograma utiliza este efeito para medir a direção e velocidade do fluxo sanguíneo ou do tecido cardíaco. O ultrassom Doppler é uma forma especial do ultrassom, útil na avaliação do fluxo sanguíneo do útero e vasos fetais. Pode ser mostrado de várias formas: com som audível, com espectro de cores dentro do vaso ou na forma de gráficos que permitem a mensuração na velocidade sanguínea nos tecidos normais.O Doppler contínuo é um método utilizado para determinar se a velocidade do fluxo é muito alta, determina também, a direção do fluxo, porém, não determina a sua localização. Isto, porque, no Doppler contínuo o feixe ultra-sônico é constante, portanto, todos os alvos em movimento dentro do feixe produzem sinais Doppler. Então, não há possibilidade de saber onde estão os alvos individuais e nem determinar se há mais de um alvo em movimento. Para obter imagens ótimas, usam-se transdutores de baixa frequência. Como a velocidade também é uma função da frequência transmitida é muito difícil registrar velocidade baixa com transdutor de baixa frequência. Essa situação é oposta àquela utilizada para obtenção da imagem eco uni ou bi.

O Doppler contínuo tem mais aplicação na obstétrica, precisamente para a ausculta dos batimentos cardíacos fetais e para avaliar o fluxo do sangue nos vasos periféricos. O transdutor tem dois cristais, um dele sendo transmissor e outro receptor, feitas de forma contínua. Tem as vantagens de alcançar todos os movimentos no eixo longitudinal; avaliar o espectro Doppler de análise qualitativa, representar as frequências Doppler e conhecer o perfil de velocidades de determinado fluxo. As análises quantitativas pode medir as frequências sistólicas e diastólicas necessárias para calcular parâmetros circulatórios.

O Doppler pulsátil usa somente um cristal, a emissão do ultrassom fazendo-se em pulsações, entre os intervalos dos pulsações recebendo-se os ecos (os sons refletidos). Trata-se do sistema chamada de Doppler – duplex. Ele facilita muito a análise do fluxo vascular, a seleção do vaso estará feita automaticamente e representada em cores de cinza, não importando em nada a profundidade do vaso. É um método e engenhoso porque exclui, praticamente, ecos emitidos pelas outras estruturas.

Existe um problema de disponibilidade do Doppler pulsátil, enquanto ele está limitado a uma capacidade máxima de detectar velocidades. (a limite de Nyquist). Isto faz que, se uma velocidade sanguínea é elevada, logo a frequência máxima de deslocação excede a metade da frequência de repetição é expressa com polaridade inversa (aliasing), representando-se no lado oposto da linha de base na análise espectral, e, se for associada ao Doppler em cores, pela cor oposta. O Doppler colorido e utilizado para obter informações sobre a velocidade de um determinado fluxo, também, para avaliar a direção e a magnitude dele. A técnica permite avaliar simultaneamente, e no tempo real o sentido de deslocação e a velocidade O Doppler colorido usa uma escala de cores para representar as diferentes velocidades do fluido dentro dos vasos. A possibilidade de mapeamento que resulta pela esta técnica faz ela se tornar superior em relação com as técnicas que representam tudo em várias tonalidades de cinza.

Estes benefícios tem importância principalmente nos primeiros 3 meses de gestação quando os vasos de sangue do feto são tão aproximados que quase não conseguimos distinguir o setor arterial daquele venoso. As “extremidades” cromáticas são representadas pelas cores vermelho (ondas que se aproximam de transdutor) e azul (ondas que se afastam), daqui, as tonalidades diferentes são interpretadas como sendo velocidades diferentes, num sentido ou outro. As turbulências são, então, representadas em cores misturadas.

Século XX

Em 1940, o ultrassom começou a ser utilizado na Medicina Diagnóstica e na localização de tumores. Uma década depois, John Reid e John Wild construíram o transdutor linear, um instrumento do modo B para carcinomas de mama.

No ano de 1957, os médicos Douglas Howry e Dorothy Howry, esposa de Douglas, iniciaram os trabalhos na ultrassonografia diagnóstica ao submergir o paciente em uma banheira d’água para realizar os exames.

Em 1940 visto como uma panaceia, o ultrassom foi utilizado pela primeira vez em medicina diagnóstica por Karl Theodore Dussik em neuropsiquiatria na Universidade de Viena. Dussik tentava localizar tumores e verificar o tamanho dos ventrículos cerebrais através da mensuração da transmissão dos sons pelo crânio.

Alguns heróis do ultrassom incluem John Reid e John Wild (considerado o pai da ultrassonografia em medicina), que, em 1950, construiu uma linear, de mão, instrumento do modo B-para os tumores de mama, e José Holmes, que, em 1951, juntamente com engenheiros Howry e outros, produziram o primeiro 2D B-mode scanner composto linear.

Em 1957, Douglas Howry, médico Americano, e sua esposa também médica, Dorothy Howry, são considerados os pioneiros na utilização da ultrassonografia diagnóstica. Nesta época o paciente tinha que ficar submerso e imóvel dentro de uma banheira com água para a realização do exame. Um procedimento nada prático e que produzia imagens de baixa qualidade e resolução. O método de ultrassonografia utilizado hoje foi desenvolvido ainda nesta década. A banheira de água foi substituída pelo gel de ultrassom, que serve para aumentar e melhorar a superfície de contato entre a pele e o “transdutor” (dispositivo que transforma os impulsos elétricos que chegam através dos fios em som, ou seja, energia elétrica em energia sonora).

Don Baker, Dennis Watkins, e John Reid em 1966 desenvolveram o Doppler pulsado, o que permitiu a detecção de fluxo de sangue a partir de diferentes profundidades no coração. Don Baker também era um membro da equipe de engenharia que desenvolveu mais tarde com Doppler colorido e digitalização duplex. Em tempo real de ultrassom começaram a aparecer no início de 1980. Já na década de 1990, o campo foi um passo adiante com imagens 3D e até 4D que o público poderia interpretar. Hoje, o exame ultrassonográfico acomoda-se confortavelmente ao paciente, onde o transdutor é o responsável por transformar os ecos refletidos pelo interior do corpo humano em sinais que serão decodificados eletronicamente em uma imagem que, por sua vez, será interpretada pelo médico que estiver realizando o exame.

Este método é largamente difundido mundialmente e em praticamente todas as áreas médicas, devido à simplicidade com que é feito, ao seu baixo custo em relação a outros métodos diagnósticos e, principalmente, por ser inócuo e não promove alterações secundárias à sua aplicação. O ultrassom é um exame que pode utilizado na área preventiva, para diagnosticar lesões no organismo ou para controlar lesões que estejam sendo tratados na clínica, na cirurgia ou com outros métodos.

Em 1961, Richard Siemens Soldner, Walter Krause e colaboradores desenvolveram o sistema que deu origem ao Vidoson, um mecanismo para ver o feto ainda no ventre. Quatro anos após, foram lançados os primeiros equipamentos de ultrassom modo B, com imagens em tempo real. No ano seguinte, a ultrassonografia se popularizou nos Estados Unidos e Japão, além de conquistar a Europa.

Em 1967, Dennis Watkins, Don Baker e John Reid apresentaram os sistemas de Doppler pulsado, que auxiliou na detecção de fluxo de sangue no coração. Dois anos depois, foi realizado o primeiro Congresso Mundial de Diagnóstico por Ultrassom em Medicina, na cidade de Viena. Desde então, as evoluções aumentaram exponencialmente. Em 1970, foi lançado o primeiro equipamento para ecocardio com modo 2d e modo M. Três anos após, o Vidoson chegava ao Brasil para contribuir no pré-natal de várias mulheres. Já em 1974, surgia o ultrassom do Doppler pulsado.

No ano de 1978, apareceram os primeiros produtos com conversores digitais para imagens. Com a chegada dos anos 80, o uso do ultrassom apenas se intensificou para quatro anos depois, as primeiras imagens usando Doppler colorido em tempo real fossem apresentadas à Sociedade Radiológica da América do Norte. No mesmo ano, inclusive, foi comercializado o primeiro transdutor transvaginal.

Anos 90 e 2000

Nos anos 90, a tecnologia possibilitou o aumento da qualidade da imagem. O destaque era para as ultrassonografias em 3d e 4d, que permitiam a visualização e avaliação do feto.

A ultrassonografia na medicina do Brasil iniciou-se nos anos de 1970, como um novo campo profissional, ligado principalmente a ultrassonografia obstétrica e os ensinamentos do professor Bonilla. Inicialmente o ultrassom era considerado como uma ferramenta de valor diagnóstico no acompanhamento pré-natal. Sua evolução e penetração no meio médico ampliaram-se a ponto de se constituir praticamente como uma sub-especialidade no campo do diagnóstico por imagem.

A história do pioneirismo e da expansão da ultrassonografia no Brasil deve-se considerar uma investigação histórica rica e complexa para o entendimento da implantação da ultrassonografia brasileira. Nos anos de 1960 e 1980, Políticas públicas produziram efeitos que modelaram direta e indiretamente o quadro referencial tecnológico e de recepção do ultrassom. Definindo assim, o Estado como agente social relevante para a implantação e desenvolvimento da ultrassonografia no Brasil.

Em dezembro de 1973 no Recife/PE o aparelho Vidoson utilizado pelo Dr. Paulo Costa (médico-ginecologista), em seu consultório particular, no Casarão da Rosa e Silva, considerado pioneiro e proprietário do primeiro equipamento de ultrassom utilizado no Brasil, conforme reportagem da época, utilizado em ginecologia e obstetrícia.

Outro dado interessante ocorreu em fevereiro de 1974, onde um programa apresentou reportagem e anunciou que o aparelho Vidoson 635, de propriedade da Maternidade de São Paulo, foi na época, o primeiro equipamento de ultrassom existente no Brasil e o primeiro da América do Sul.

Outro fato histórico importante seriam os investimentos de fábricas de equipamentos de ultrassom financiando viagens e estudos para a classe médica. O que favoreceu em 1974 a implantação do primeiro equipamento de ultrassom no Rio de Janeiro. O grupo médico era composto por professores de obstetrícia da Universidade Federal do Rio de Janeiro.

Ao longo das últimas décadas, no Brasil, o ultrassom tornou-se um equipamento de suma importância para as especialidades médicas, adicional de imagens tridimensionais e com os recursos do efeito Doppler. Permitindo investigações detalhadas e não invasivas que podem ser avaliadas quantitativa e qualitativamente, não só do ponto de vista morfológico, mas também funcional.

Nos anos 2000, a evolução apenas continuou. Dessa década em diante, equipamentos como a Elastografia, a Fotoacústica e a Teleultrassonografia ganharam o mercado, possibilitando desenvolvimentos primordiais na área da saúde e nos diagnósticos. Se você gostou dessa linha do tempo e tem interesse em produtos desse segmento, a US e CIA é especialista em ultrassons e equipamentos para clínicas, hospitais e consultórios.

A Ignos Med oferece formação em ultrassonografia?

Sim. A pós-graduação em Ultrassonografia da Ignos Med é reconhecida por sua abordagem prática e atualizada.

 Referências

1. BRAY, J.P.; LIPSCOMBE, V.J.; WHITE, R.A.S.et al. Ultrasonographic examination of the pharynx and larynx of the normal dog. Veterinary Radiology and Ultrasound. v.39, n.6 , p.566-571, 1998.
2. LANGÉVIN, M.P. Lés ondes ultrasonores. Rev Gen Elect 23:626.
   Firestone, F.AThe supersonic reflectoscope for interior inspection. Met. Progr, 48:505-512, 1945.
3. SEOANE M. P. R, GARCIA D. A. A. FROES T. R. A história da ultrassonografia veterinária em pequenos animais. Archives of Veterinary Science, v.16, n.1, p.54-61, 2011.