IT201800004779A1 - Wireless Doppler device for biomedical applications. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE INDUSTRIALE DAL TITOLO: "Dispositivo wireless Doppler per applicazioni biomedicali" DESCRIPTION OF THE INDUSTRIAL INVENTION TITLE: "Wireless Doppler device for biomedical applications"
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione si riferisce in generale alle tecniche di monitoraggio basate su ecografia Doppler. The present invention relates in general to Doppler ultrasound-based monitoring techniques.
L’ecografia è una delle tecniche più diffuse e versatili in grado di formare immagini acustiche, ovvero immagini ottenute utilizzando radiazioni acustiche, e più precisamente ultrasuoni. Tali radiazioni, al pari dei raggi X, hanno la capacità di penetrare i corpi opachi alla luce permettendo di visualizzare la morfologia interna delle strutture anatomiche. Ultrasound is one of the most widespread and versatile techniques capable of forming acoustic images, or images obtained using acoustic radiation, and more precisely ultrasound. Such radiations, like X-rays, have the ability to penetrate opaque bodies to light, allowing the internal morphology of anatomical structures to be visualized.
L'ecografia Doppler (ecodoppler) è una tecnica utilizzata in medicina per lo studio anatomofunzionale dei vasi sanguigni (arteriosi e venosi). Doppler ultrasound (ecodoppler) is a technique used in medicine for the anatomofunctional study of blood vessels (arterial and venous).
Essa si basa sull'effetto Doppler, principio di funzionamento di molte tecniche ecografiche in cui è necessario esplorare tessuti biologici in movimento (flussimetria Doppler, ecocardiografia, etc). Nel fenomeno della riflessione di un’onda da parte di un mezzo in quiete la frequenza dell’onda riflessa è la stessa di quella incidente. Quando, invece, la parte riflettente, o diffondente, è in movimento, essa determina una frequenza dell’onda acustica riflessa diversa rispetto a quella incidente. Di norma, le sonde doppler portabili si basano sul funzionamento manuale, cioè la rilevazione è corretta analogicamente in via del tutto manuale dal personale medico o paramedico impiegato nello svolgimento dell’esame. L’operatore applica sul tessuto biologico da esaminare la sonda Doppler la quale, nel caso di un esame flussimetrico finalizzato alla esplorazione della presenza/assenza di flusso sanguigno, rileva il movimento del flusso ematico all’interno di arterie/vene intratessutali di calibro compatibile e trasferisce l’informazione di presenza di flusso attraverso un segnale sonoro amplificato, secondo le caratteristiche acustiche, di “pulsazione arteriosa o venosa” all’operatore. It is based on the Doppler effect, the operating principle of many ultrasound techniques in which it is necessary to explore biological tissues in motion (Doppler flowmetry, echocardiography, etc.). In the phenomenon of the reflection of a wave by a medium at rest, the frequency of the reflected wave is the same as the incident one. When, on the other hand, the reflecting or diffusing part is in motion, it determines a frequency of the reflected acoustic wave that is different from the incident one. As a rule, portable doppler probes are based on manual operation, that is, the detection is analogically corrected completely manually by the medical or paramedical staff employed in carrying out the examination. The operator applies the Doppler probe on the biological tissue to be examined which, in the case of a flowmeter examination aimed at exploring the presence / absence of blood flow, detects the movement of the blood flow inside the intratessutal arteries / veins of compatible caliber and it transfers the information of the presence of flow through an amplified sound signal, according to the acoustic characteristics, of "arterial or venous pulsation" to the operator.
Il monitoraggio postoperatorio di lembi microchirurgici trapiantati può prevedere la rilevazione della flussimetria sanguigna a cadenza oraria nelle prime 24 ore, ogni 2 ore nelle successive 48 ore, e ogni 3 ore fino alla 5a giornata postoperatoria. L’iterazione della procedura di monitoraggio postoperatoria implica il coinvolgimento continuo di personale medico e paramedico impiegato nella rilevazione del flusso ematico del lembo con costi onerosi per l’espletamento del processo. Inoltre, l’errore “umano” causato da rilevazioni imprecise nel timing o dall’errato posizionamento della sonda potrebbero condurre a un mancato o tardivo avviso del medico responsabile della procedura, con il rischio di fallimento della stessa in caso di complicanza trombotica postoperatoria, con conseguente necrosi dei tessuti biologici trasferiti. Talvolta, inoltre, il monitoraggio postoperatorio può essere difficilmente eseguibile in quanto le rilevazioni vanno effettuate in distretti anatomici non facilmente raggiungibili e più complicate da gestire come il cavo orale. The postoperative monitoring of transplanted microsurgical flaps can include the detection of blood flow rate on an hourly basis in the first 24 hours, every 2 hours in the following 48 hours, and every 3 hours up to the 5th postoperative day. The iteration of the postoperative monitoring procedure implies the continuous involvement of medical and paramedical staff employed in detecting the blood flow of the flap with high costs for carrying out the process. Furthermore, the "human" error caused by inaccurate detections in timing or incorrect positioning of the probe could lead to a missed or late warning of the doctor responsible for the procedure, with the risk of failure of the same in case of postoperative thrombotic complication, with consequent necrosis of the transferred biological tissues. Furthermore, postoperative monitoring can sometimes be difficult to perform as the measurements must be carried out in anatomical areas that are not easily accessible and more complicated to manage such as the oral cavity.
Uno scopo della presente invenzione è quello di ovviare almeno in parte agli inconvenienti dei sistemi noti. An object of the present invention is to obviate at least in part the drawbacks of the known systems.
In vista di tali scopi, una sonda Doppler di forma cilindrica di diverse dimensioni secondo l’uso applicativo di destinazione, un’unità principale di rilevazione, un server e un dispositivo mobile configurato costituiscono un innovativo sistema per l’esplorazione della morfologia dei tessuti biologici, e, in ecografia Doppler, per l’identificazione e caratteristiche (direzione e velocità) di un flusso di un fluido corporeo di un paziente, comprendente In view of these purposes, a cylindrical-shaped Doppler probe of different sizes according to the intended application use, a main detection unit, a server and a configured mobile device constitute an innovative system for the exploration of the morphology of biological tissues. , and, in Doppler ultrasound, for the identification and characteristics (direction and speed) of a flow of a patient's body fluid, including
una sonda Doppler portabile configurata per essere applicata sul corpo del paziente, in cui detta sonda comprende una matrice di trasduttori, ciascun trasduttore essendo configurato per a portable Doppler probe configured to be applied to the patient's body, wherein said probe comprises an array of transducers, each transducer being configured to
- emettere in esercizio un rispettivo segnale a ultrasuoni di uscita diretto verso il corpo del paziente, - emit a respective ultrasonic output signal directed to the patient's body in operation,
- ricevere un rispettivo segnale a ultrasuoni di ingresso riflesso dal corpo del paziente, e - receiving a respective input ultrasound signal reflected by the patient's body, e
- convertire il segnale a ultrasuoni di ingresso in un segnale di lettura (elettrico), e - converting the ultrasonic input signal into a reading signal (electrical), e
un’unità principale di rilevazione configurata per a main detection unit configured for
- comunicare in maniera wireless con la sonda portabile, e - communicate wirelessly with the portable probe, e
- costruire un’immagine di una superficie biologica riflettente secondo le caratteristiche delle onde ultrasoniche riflesse, - build an image of a reflective biological surface according to the characteristics of the reflected ultrasonic waves,
- individuare un fluido corporeo in movimento e calcolare la sua velocità e la sua direzione sulla base dei segnali di lettura forniti dalla matrice di trasduttori. - identify a body fluid in motion and calculate its speed and direction on the basis of the reading signals provided by the transducer array.
In particolare, il sistema comprende inoltre un server configurato per In particular, the system also includes a server configured for
- comunicare con l’unità principale di rilevazione tramite una rete di collegamenti informatici, e - communicate with the main detection unit via a network of computer links, e
- raccogliere dati identificativi del paziente, della morfologia del tessuto/organo investigato, della direzione e velocità calcolata del fluido corporeo, forniti dall’unità principale di rilevazione, e - collect identification data of the patient, of the morphology of the investigated tissue / organ, of the calculated direction and speed of the body fluid, provided by the main detection unit, and
un dispositivo mobile configurato per a mobile device configured for
- comunicare con il server tramite la rete di collegamenti informatici, e - communicate with the server through the network of computer links, e
- visualizzare informazioni basate sui dati identificativi del paziente, sulla morfologia dell’organo e sui dati della direzione e velocità calcolata del fluido corporeo. - view information based on the patient's identification data, on the morphology of the organ and on the data of the calculated direction and speed of the body fluid.
L’unità principale di rilevazione può inoltre essere configurata per The main detection unit can also be configured for
- comparare la velocità calcolata del fluido corporeo con una soglia prestabilita, e - compare the calculated speed of the body fluid with a predetermined threshold, e
- fornire un segnale di notifica quando la velocità calcolata del fluido corporeo è al disopra o al disotto della soglia prestabilita, e - provide a notification signal when the calculated velocity of the body fluid is above or below the predetermined threshold, and
in cui il dispositivo mobile è configurato per - generare un segnale acustico e/o visivo quando l’unità principale di rilevazione fornisce un segnale di notifica. in which the mobile device is configured to - generate an acoustic and / or visual signal when the main detection unit provides a notification signal.
Il sistema secondo l’invenzione permette di comunicare autonomamente o “a comando” i valori rilevati dalla sonda Doppler senza l’intervento umano. I valori rilevati vengono inviati al server e possono essere consultati da dispositivo mobile o da applicazione web. È altresì possibile attivare la rilevazione dei valori del paziente da remoto su specifica necessità. The system according to the invention allows the values detected by the Doppler probe to be communicated autonomously or "on command" without human intervention. The measured values are sent to the server and can be consulted from a mobile device or web application. It is also possible to activate the detection of patient values remotely on specific needs.
L’automazione del processo porta pertanto due vantaggi: rilevazioni frequenti e non impegnative da parte del personale medico/infermieristico del reparto ospedaliero, e un monitoraggio continuo in tempo reale in grado di avvertire il medico nel caso di problemi esistenti o incombenti per il paziente su dispositivi mobili registrati e su pannello web di amministrazione. The automation of the process therefore brings two advantages: frequent and non-binding surveys by the medical / nursing staff of the hospital ward, and a continuous monitoring in real time able to warn the doctor in the event of existing or impending problems for the patient on registered mobile devices and on the web administration panel.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del sistema secondo l’invenzione diverranno più chiari con la seguente descrizione dettagliata di una forma di attuazione del trovato, fatta con riferimento al disegno allegato, fornito a titolo puramente illustrativo e non limitativo, che rappresenta uno schema di architettura di un sistema per il monitoraggio in ecografia Doppler di un flusso di un fluido corporeo di un paziente. Further characteristics and advantages of the system according to the invention will become clearer with the following detailed description of an embodiment of the invention, made with reference to the attached drawing, provided purely for illustrative and non-limiting purposes, which represents an architectural scheme of a system for Doppler ultrasound monitoring of a patient's body fluid flow.
Nel disegno, con 10 è indicata una sonda Doppler portabile configurata per essere applicata sul corpo di un paziente, ad esempio mediante un bendaggio. La sonda 10 comprende una matrice di trasduttori 11. Ciascun trasduttore è configurato per - emettere in esercizio un rispettivo segnale a ultrasuoni di uscita diretto verso il corpo del paziente, In the drawing, 10 indicates a portable Doppler probe configured to be applied to a patient's body, for example by means of a bandage. The probe 10 comprises a matrix of transducers 11. Each transducer is configured to - output a respective ultrasonic output signal directed towards the patient's body,
- ricevere un rispettivo segnale a ultrasuoni di ingresso riflesso dal corpo del paziente, e - receiving a respective input ultrasound signal reflected by the patient's body, e
- convertire il segnale a ultrasuoni di ingresso in un segnale di lettura. - converting the ultrasonic input signal into a reading signal.
La sonda 10 comprende inoltre un’alimentazione 12, in particolare una batteria ricaricabile, e un’antenna 13 per connessioni wireless. The probe 10 also includes a power supply 12, in particular a rechargeable battery, and an antenna 13 for wireless connections.
Con 20 è indicata un’unità principale di rilevazione, che deve essere posizionata nelle vicinanze del paziente e della sonda 10, in particolare nella stessa stanza. L’unità principale di rilevazione 20 è configurata per comunicare in maniera wireless con la sonda portabile 10, attraverso un’antenna 21. L’unità principale di rilevazione 20 è inoltre configurata per calcolare la direzione e velocità del fluido corporeo sulla base dei segnali di lettura forniti dalla matrice di trasduttori 11. A tal fine l’unità principale di rilevazione 20 può essere dotata di sistema operativo collocato su hard-disk e software realizzato per permettere la decodifica del segnale ricevuto dalla sonda 10. 20 indicates a main detection unit, which must be positioned in the vicinity of the patient and the probe 10, in particular in the same room. The main detection unit 20 is configured to communicate wirelessly with the portable probe 10, through an antenna 21. The main detection unit 20 is also configured to calculate the direction and speed of the body fluid based on the signals of readings provided by the array of transducers 11. For this purpose the main detection unit 20 can be equipped with an operating system located on a hard-disk and software designed to allow the decoding of the signal received by the probe 10.
L’unità principale di rilevazione 20 è dotata di mezzi di connessione 22 per consentire una connettività wired e/o wireless con una rete di collegamenti informatici 23, ad esempio Internet. L’unità principale di rilevazione 20 è inoltre collegata a una sorgente di alimentazione esterna. The main detection unit 20 is equipped with connection means 22 to allow wired and / or wireless connectivity with a network of computer connections 23, for example the Internet. The main detection unit 20 is also connected to an external power source.
Con 30 è indicato un server, ad esempio un server in cloud. Il server 30 è configurato per comunicare con l’unità principale di rilevazione 20 tramite la rete di collegamenti informatici 23. Il server 30 è inoltre configurato per raccogliere dati identificativi del paziente, dati sulla morfologia dei tessuti, e dati della direzione e velocità calcolata del fluido corporeo, forniti dall’unità principale di rilevazione 20. A tal fine, il server 30 comprende un application server 31 e un server di immagazzinamento dati 32. 30 indicates a server, for example a cloud server. The server 30 is configured to communicate with the main detection unit 20 via the network of computer links 23. The server 30 is also configured to collect patient identification data, data on the morphology of the tissues, and data of the direction and speed calculated of the body fluid, provided by the main detection unit 20. For this purpose, the server 30 comprises an application server 31 and a data storage server 32.
Con 40 sono indicati dispositivi mobili. Ciascun dispositivo mobile 40 è configurato per 40 indicates mobile devices. Each mobile device 40 is configured for
- comunicare con il server 30 tramite la rete di collegamenti informatici 23, e - communicating with the server 30 via the network of computer links 23, e
- visualizzare informazioni basate sui dati identificativi del paziente e sui dati della velocità calcolata del fluido corporeo. - display information based on the patient's identification data and on the data of the calculated speed of the body fluid.
A tal fine, il dispositivo mobile può essere ad esempio dotato di un’applicazione web. Il server 30 provvede quindi alla raccolta dei dati di tutti i pazienti della struttura ospedaliera interessata e all’invio regolare dei dati all’applicazione del dispositivo mobile 40. To this end, the mobile device can, for example, be equipped with a web application. The server 30 then collects the data of all the patients of the hospital concerned and sends the data regularly to the application of the mobile device 40.
L’unità principale di rilevazione 20 può essere inoltre configurata per The main detection unit 20 can also be configured for
- comparare la velocità calcolata del fluido corporeo con una soglia prestabilita, e - compare the calculated speed of the body fluid with a predetermined threshold, e
- fornire un segnale di notifica quando la velocità calcolata del fluido corporeo è al disopra o al disotto della soglia prestabilita. - providing a notification signal when the calculated velocity of the body fluid is above or below the predetermined threshold.
In questo caso, ciascun dispositivo mobile 40 può essere configurato per In this case, each mobile device 40 can be configured for
- generare un segnale acustico o visivo, ad esempio una notifica push, quando l’unità principale di rilevazione 20 fornisce un segnale di notifica. L’applicazione per dispositivo mobile si preoccupa quindi di avvisare con allarmi prestabiliti e altri sistemi di notifica il medico qualora il paziente abbia delle complicazioni rilevate. - generate an acoustic or visual signal, for example a push notification, when the main detection unit 20 provides a notification signal. The mobile device application therefore takes care of alerting the doctor with pre-established alarms and other notification systems if the patient has any complications detected.
La configurazione della sonda Doppler 10 sopra descritta è in grado di effettuare rilevazioni a matrice di punti. Tale caratteristica, a differenza dei sensori utilizzati in altre soluzioni note, rende il sistema in grado di “leggere” la flussimetria anche in caso di posizionamento della sonda non perfettamente trasversale rispetto al flusso ematico. A dispetto dei Doppler tradizionali, che impiegano il personale medico e paramedico nella rilevazione flussimetrica, il quale orienta la sonda Doppler nella corretta angolazione rispetto al flusso ematico al fine di ricevere il segnale sonoro di presenza di flusso, la sonda Doppler 10 sopra descritta viene collocata su un’area del tessuto interessato in cui è rilevabile la presenza di flusso. Il principio di funzionamento a matrice di punti permette la lettura della flussimetria senza la necessità di un orientamento ortogonale al flusso ematico da monitorare, e anche in caso di leggero spostamento della sonda. Questa metodologia di rilevazione si basa sui principi di funzionamento dei sistemi radar. The configuration of the Doppler probe 10 described above is capable of performing dot matrix detections. This characteristic, unlike the sensors used in other known solutions, makes the system capable of “reading” the flowmetry even in the case of positioning the probe that is not perfectly transverse to the blood flow. In spite of traditional Dopplers, which employ medical and paramedical personnel in flowmeter detection, which orientates the Doppler probe at the correct angle with respect to the blood flow in order to receive the sound signal of the presence of flow, the Doppler 10 probe described above is placed on an area of the affected tissue where the presence of flow is detectable. The dot matrix operating principle allows the flowmeter reading without the need for an orthogonal orientation to the blood flow to be monitored, and even in case of slight displacement of the probe. This detection methodology is based on the operating principles of radar systems.
La soluzione sopra descritta permette di programmare le rilevazioni flussimetriche e di avvisare il medico in tempo reale nel caso occorrano complicazioni post-operatorie. Inoltre, è possibile analizzare il grafico delle letture sul dispositivo mobile e sull'applicazione web così da monitorare le condizioni dei tessuti, ad esempio nel caso di tessuti trapiantati. The solution described above makes it possible to program the flow meter readings and to alert the doctor in real time in the event of post-operative complications. Furthermore, it is possible to analyze the graph of the readings on the mobile device and on the web application in order to monitor the condition of the tissues, for example in the case of transplanted tissues.
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019207441A1 (en) | 2019-10-31 |
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