BR112017013861B1 - Método para elastrografia de onda de cisalhamento para geração de imagem de um campo de observação em um meio anisotrópico e aparelho de geração de imagem para a implementação do método - Google Patents
Método para elastrografia de onda de cisalhamento para geração de imagem de um campo de observação em um meio anisotrópico e aparelho de geração de imagem para a implementação do método Download PDFInfo
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Abstract
MÉTODO PARA ELASTROGRAFIA DE ONDA DE CISALHAMENTO E APARELHOS PARA GERAÇÃO DE IMAGEM DE MEIO ANISOTRÓPICO. Um método para elastografia de onda de cisalhamento para geração de imagem de um campo de observação (2a) em um meio anisotrópico (2), que compreende uma etapa de aquisição de ultrassom inicial durante a qual os parâmetros físicos iniciais são adquiridos em, pelo menos, uma região de interesse (2c); uma etapa de caracterização espacial durante a qual um conjunto de características espaciais do meio anisotrópico (2) é determinada com base no parâmetro físico inicial; uma sub-etapa de excitação durante a qual uma onda de cisalhamento é gerada no interior do meio anisotrópico (2) com base no referido conjunto de características espaciais; e uma sub-etapa durante a qual a observação da propagação da onda de cisalhamento é observada simultaneamente numa multiplicidade de pontos no campo de observação (2c).
Description
[0001] A presente invenção refere-se a métodos e a aparelhos de formação de imagem usando ondas de cisalhamento, mais precisamente, ao método e aos aparelhos de elastografia de onda de cisalhamento para formação de imagem em meios anisotrópicos.
[0002] A US 7.252.004 descreve um exemplo de um método de elastografia de onda de cisalhamento para formação de uma imagem em um meio viscoelástico. Embora o método da US 7.252.004 ofereça plena satisfação quando o meio viscoelástico é homogêneo, a capacidade de reprodução e a confiabilidade de imagens e medições não são ótimas, quando o meio viscoelástico é um meio anisotrópico contendo fibras.
[0003] De fato, medições e imagens obtidas com elastografia de onda de cisalhamento são computadas a partir do deslocamento e/ou deformação observados de meio viscoelástico submetido a uma onda de cisalhamento.
[0004] Infelizmente, a onda de cisalhamento se propaga diferentemente no movimento axial contendo fibras em comparação com o meio homogêneo uma vez que seus parâmetros de propagação dependem não só das características físicas do meio, mas também do ângulo relativo da frente da onda de cisalhamento com direções das fibras.
[0005] Desse modo, dependendo do ângulo relativo da direção de propagação com direções das fibras, o valor medido dos parâmetros de propagação da onda de cisalhamento pode variar e fornece medições não confiáveis e não reproduzíveis e imagens para a elastografia de onda de cisalhamento.
[0006] A presente invenção, notavelmente, tem por objetivo aperfeiçoar a situação.
[0007] Com essa finalidade, de acordo com a invenção, esse método de elastografia de onda de cisalhamento para formação de imagem em um meio anisotrópico compreende: a) uma etapa inicial de aquisição ultrassônica durante a qual pelo menos um parâmetro físico inicial é adquirido em pelo menos uma região de interesse no meio anisotrópico; b) uma etapa de caracterização espacial durante a qual um conjunto de características espaciais do meio anisotrópico é determinado com base no parâmetro físico inicial; e c) uma etapa de formação de imagem de onda de cisalhamento compreendendo: c1) uma sub-etapa de excitação durante a qual uma onda de cisalhamento é gerada no interior do meio anisotrópico com base no referido conjunto de características espaciais; e c2) uma sub-etapa de observação durante a qual a propagação da referida onda de cisalhamento é observada simultaneamente em uma multiplicidade de pontos no campo de observação.
[0008] Em algumas concretizações, pode-se também usar um ou mais dos seguintes aspectos: - o conjunto de características espaciais do meio anisotrópico compreende pelo menos um dos seguintes: uma direção, ângulo espacial ou posição espacial de aspectos anisotrópicos na pelo menos uma região de interesse e uma direção espacial de excitação preferida na pelo menos uma região de interesse; - o parâmetro físico inicial é uma imagem da pelo menos uma região de interesse no meio anisotrópico adquirido usando uma formação de imagem ultrassônica no modo-B; - a etapa de aquisição ultrassônica inicial compreende uma etapa de formação de imagem de onda de cisalhamento compreendendo: uma sub-etapa de excitação durante a qual uma onda de cisalhamento é gerada no interior do meio anisotrópico com pelo menos uma direção de onda de cisalhamento; e uma sub-etapa de observação durante a qual a propagação da referida onda de cisalhamento é observada simultaneamente em uma multiplicidade de pontos na pelo menos uma região de interesse para adquirir um parâmetro físico inicial; - a etapa de aquisição ultrassônica inicial compreende uma pluralidade de etapas de formação de imagem de onda de cisalhamento associadas com uma pluralidade de direções de onda de cisalhamento e com uma pluralidade de parâmetros físicos iniciais adquiridos em pelo menos uma região de interesse no meio anisotrópico, cada etapa de formação de imagem de onda de cisalhamento da pluralidade de etapas de formação de imagem de onda de cisalhamento compreendendo uma sub-etapa de excitação durante a qual uma onda de cisalhamento é gerada no interior do meio anisotrópico com uma direção de onda de cisalhamento associada da pluralidade de direções de onda de cisalhamento e uma sub-etapa de observação durante a qual a propagação da referida onda de cisalhamento é observada simultaneamente em uma multiplicidade de pontos na pelo menos uma região de interesse para adquirir um parâmetro físico inicial associado da pluralidade de parâmetros físicos iniciais; - os referidos parâmetros físicos iniciais são imagens da região de interesse no meio anisotrópico adquirido usando a formação de imagem de onda de cisalhamento; - os referidos parâmetros físicos iniciais são parâmetros de onda de cisalhamento, adquiridos na pelo menos uma região de interesse, usando a formação de imagem de onda de cisalhamento; - os referidos parâmetros de propagação de onda de cisalhamento são selecionados dentre velocidade de onda de cisalhamento, módulos de cisalhamento μ, módulos de Young E, elasticidade de cisalhamento μ1, viscosidade de cisalhamento μ2; - durante a etapa de aquisição ultrassónica inicial, pelo menos dois parâmetros físicos iniciais são adquiridos, respectivamente associados com pelo menos duas regiões de interesse distintas no meio anisotrópico e, durante a etapa de caracterização espacial, pelo menos dois conjuntos de características espaciais são determinados, respectivamente, com base nos pelo menos dois parâmetros físicos iniciais e associados, respectivamente, com pelo menos duas regiões de interesse distintas no meio anisotrópico e, durante a etapa de formação de imagem de onda de cisalhamento, durante a sub-etapa de excitação, pelo menos duas ondas de cisalhamento são geradas no interior do meio anisotrópico, respectivamente, com base nos pelo menos dois conjuntos de características espaciais e, durante a sub-etapa de observação, a propagação das referidas pelo menos duas ondas de cisalhamento é observada, simultaneamente, em uma multiplicidade de pontos no campo de observação; - a etapa de caracterização espacial compreende a extração de um conjunto de características espaciais através da realização de detecção de aspectos na pelo menos uma imagem do meio anisotrópico adquirido durante a etapa de aquisição ultrassônica inicial; - a etapa de caracterização espacial compreende a comparação dos parâmetros de propagação de onda de cisalhamento da pluralidade de parâmetros de propagação de onda de cisalhamento adquiridos durante a etapa de aquisição ultrassônica inicial para determinar uma direção espacial de excitação preferida no meio anisotrópico; - a etapa de caracterização espacial compreende a exibição de uma imagem do meio anisotrópico adquirida durante a etapa de aquisição ultrassônica inicial para um usuário usando um dispositivo de exibição conectado a uma unidade central de processamento, o referido usuário indicando características espaciais do meio anisotrópico usando um dispositivo de entrada conectado à referida unidade central de processamento; - o referido usuário indica características espaciais do meio anisotrópico através da movimentação, usando o referido dispositivo de entrada, uma posição de uma linha virtual exibida acima da referida imagem do meio anisotrópico no referido dispositivo de exibição, a referida linha sendo indicativa de uma característica espacial do meio anisotrópico; - o referido usuário indica características espaciais por meio de medição, na referida imagem do meio anisotrópico exibida no dispositivo de exibição, um valor numérico de uma característica espacial do meio anisotrópico usando instrumentos de medição de ângulo proporcionadas por um sistema de ultrassom, o referido usuário, então, introduzindo o referido valor numérico na unidade central de processamento usando o dispositivo de entrada; - a onda de cisalhamento é gerada através da emissão de pelo menos uma onda de ultrassom focalizada no meio anisotrópico, usando um conjunto de transdutores controlados pela unidade central de processamento, a localização dos pontos focais das referidas ondas de ultrassom focalizadas e a sincronização das referidas ondas de ultrassom focalizadas sendo determinadas pela unidade central de processamento com base no conjunto de características espaciais do meio anisotrópico; - a localização dos pontos focais e a sincronização da pluralidade de ondas de ultrassom focalizadas, gerando a onda de cisalhamento, são determinados, de modo que uma frente de onda da referida onda de cisalhamento é substancialmente perpendicular a pelo menos um de: uma direção de recursos anisotrópicos no meio anisotrópico e uma direção espacial de excitação preferida no meio anisotrópico; - a localização dos pontos focais e a sincronização da pluralidade de ondas de ultrassom focalizadas, gerando a onda de cisalhamento, são determinados, de modo que uma direção de propagação da referida onda de cisalhamento é substancialmente alinhada com pelo menos uma de: uma direção de recursos anisotrópicos no meio anisotrópico e uma direção espacial de excitação preferida no meio anisotrópico; - a sub-etapa de observação compreende as operações de: c2-1) fazer um arranjo de transdutores que são controlados independentemente um do outro emitir no meio anisotrópico uma sucessão de ondas de ultrassom com cobertura espacial e sincronização adaptada de modo que as referidas ondas de ultrassom exibam pelo menos sobreposição espacial e temporal parcial com a onda de cisalhamento que se propaga no campo de observação; e c2-2) fazer com que sinais sonoros recebidos do meio anisotrópico sejam detectados e registrados em tempo real pelo referido arranjo de transdutores, os referido sinais compreendendo ecos gerados pelas ondas de ultrassom interagindo com dispersores no referido meio anisotrópico; a etapa de formação de imagem de onda de cisalhamento c) ainda compreendendo pelo menos uma sub-etapa de processamento c3) durante a qual: c3-1) os sinais sonoros recebidos sucessivamente do meio anisotrópico durante operação c2—2) são processados a fim de determinar imagens de propagação sucessivas da onda de cisalhamento; e c3-2) pelo menos um parâmetro de movimento do meio anisotrópico é determinado em diferentes pontos do campo de observação; - durante a etapa de aquisição ultrassônica inicial, uma onda de cisalhamento se propagando ao longo de pelo menos duas direções de onda de cisalhamento é gerada dentro do meio anisotrópico, e durante a sub-etapa de processamento, sinais sonoros recebidos do meio anisotrópico são filtrados de acordo com as pelo menos duas direções de onda de cisalhamento para determinar o referido pelo menos um parâmetro físico inicial; - o referido parâmetro de movimento é um deslocamento do meio anisotrópico; - na referida operação c2-1), as referidas ondas de compressão de ultrassom não focalizadas são emitidas em uma taxa de pelo menos 300 disparos por segundo; - a onda de ultrassom focalizada emitida durante sub- etapa de excitação apresenta uma frequência f que fica na faixa de 0,1 MHz a 100 MHz, e é emitida por uma duração de k/f segundos, onde k é um inteiro que fica na faixa de 50 a 5000 e f é expresso em Hz; - a onda de ultrassom focalizada, emitida durante a sub-etapa de excitação apresenta uma frequência que fica na faixa de 0,5 MHz a 15 MHz e é emitida durante uma sucessão de períodos de emissão separados por períodos de repouso, os períodos de emissão seguindo um ao outro em uma taxa que fica na faixa de 10 a 1000 emissões por segundo; - a onda de ultrassom focalizada emitida durante a sub- etapa de excitação cl) é uma combinação linear de dois sinais monocromáticos tendo respectivas frequências fl e f2, de modo que 20 Hz < | fl - f2 | < 1000 Hz; - a onda de ultrassom focalizada emitida durante a sub- etapa de excitação é focalizada simultaneamente em uma pluralidade de pontos focais; - a sub-etapa de processamento de imagem é seguida por uma sub-etapa de mapeamento durante a qual, com base na variação no parâmetro de movimento ao longo do tempo, pelo menos um parâmetro de propagação de onda de cisalhamento é calculado em pelo menos alguns pontos do campo de observação para determinar um mapa do referido parâmetro de propagação no campo de observação; - o parâmetro de propagação da onda de cisalhamento que é calculado durante a sub-etapa de mapeamento é selecionado a partir da velocidade da onda de cisalhamento, módulo de cisalhamento, módulo de Young, atenuação da onda de cisalhamento, elasticidade de cisalhamento, viscosidade de cisalhamento, tempo de relaxamento mecânico e o inverso da tensão local; - as sub-etapas são repetidas sucessivamente ao mesmo tempo em que emitem uma pluralidade diferente de ondas de ultrassom focalizadas durante sub-etapas de excitação sucessivas e, em seguida, combinando os mapas obtidos durante as sub-etapas de mapeamento sucessivas para calcular um mapa de combinação do campo de observação; - as etapas b) e c) são reiteradas pelo menos uma vez, um mapa de um parâmetro de propagação no campo de observação adquirido durante a etapa c) na iteração n sendo usado como parâmetro físico inicial para a etapa b) na iteração n + 1.
[0009] A invenção também tem como objeto, um aparelho de formação de imagem para implementar um método de elastografia de onda de cisalhamento como detalhado acima para formação de imagem de um campo de observação em um meio anisotrópico, o aparelho que compreende um arranjo de transdutores controlados independentemente um do outro por pelo menos uma unidade central eletrônica adaptada para: - adquirir pelo menos um parâmetro físico inicial em pelo menos uma região de interesse no meio anisotrópico; - determinar um conjunto de características espaciais do meio anisotrópico com base no parâmetro físico inicial; - fazer com que uma onda de cisalhamento seja gerada no interior do meio anisotrópico com base nesse conjunto de características espaciais; e - para observar a propagação da referida onda de cisalhamento, simultaneamente em uma multiplicidade de pontos no campo de observação.
[0010] Com esses recursos, as características da onda de cisalhamento e, em particular, a frente da onda e a direção de propagação da onda de cisalhamento podem ser determinadas com base nas características espaciais do meio anisotrópico. Isso melhora fortemente a qualidade, confiabilidade e capacidade de reprodução das imagens e medições obtidas por elastografia de ondas de cisalhamento e formação de imagem
[0011] Outras características e vantagens da invenção aparecem a partir da descrição detalhada seguinte de uma concretização do mesmo, dada a título de exemplo não limitativo e com referência aos desenhos anexos.
[0012] Nos desenhos: - A Figura 1 é uma vista esquemática de um dispositivo de formação de imagem de onda de cisalhamento em uma concretização da invenção; - As Figuras 2a, 2b e 2c são vistas esquemáticas de várias ondas de cisalhamento geradas em um meio anisotrópico por diferentes pluralidades de ondas de ultrassom focalizadas.
[0013] O aparelho 1 mostrado na figura 1 é adaptado para formação de imagem de um campo de observação 2a em um meio anisotrópico 2.
[0014] O meio anisotrópico 2 contém recursos anisotrópicos 3 que apresentam direções de extensão espacial identificável 3a. Os recursos anisotrópicos 3 podem ser, por exemplo, fibras, interfaces de tecido ou tecidos anisotrópicos, vasos, nervos, constituintes anisotrópicos, tais como células ou organelas alongadas e, mais geralmente, qualquer constituinte espacialmente orientado de um tecido, em particular um tecido vivo.
[0015] O meio anisotrópico 2 pode, por exemplo, ser uma parte de um paciente vivo que contém músculos ou tendões. Esses tecidos contêm recursos anisotrópicos 3 na forma de fibras 3, por exemplo, fascículos musculares rodeados de perimísio ou arranjos de fibras de colágeno nos tendões, ligamentos e fáscia. Essas fibras 3 são direções de extensão espacial identificáveis presentes e fortemente anisotrópicas 3a, tornando o meio 2 anisotrópico. Algumas fibras 3 também podem ser agrupadas em feixes de fibras geralmente estendendo-se ao longo das direções paralelas 3a.
[0016] Mais precisamente, o aparelho 1 é utilizado para realizar a elastografia das ondas de cisalhamento do meio anisotrópico 2 para obter uma imagem ou uma medida dos parâmetros de propagação da onda de cisalhamento no campo de observação 2a.
[0017] Uma medida ou imagem de elastografia da onda de cisalhamento convencional é realizada por: - tendo uma onda de cisalhamento mecânica 14 se propaga através do meio anisotrópico 2, em particular através do campo de observação 2a; e - observando a propagação desta onda de cisalhamento 14 no campo de observação 2a através da reflexão de ondas ultrassônicas nos dispersores 2b que refletem as ondas de ultrassom e são naturalmente contidas em tecidos biológicos.
[0018] As partículas 2b podem ser constituídas por qualquer não uniformidade no meio anisotrópico 2, por exemplo, partículas de colágeno ou, mais geralmente, qualquer não homogeneidade com uma densidade que difere para a densidade do meio circundante.
[0019] As medidas e imagens de elastografia da onda de cisalhamento são então processadas com base no deslocamento observado e/ ou na deformação dos tecidos quando penetrados pela onda de cisalhamento.
[0020] Como já mencionado, a onda de cisalhamento se propaga de forma diferente em meios anisotrópicos em comparação com meios homogêneos.
[0021] Em particular, a propagação da onda de cisalhamento depende não apenas das características físicas do meio 2, mas também do ângulo da frente da onda de cisalhamento, ou da direção de propagação da onda de cisalhamento 14a, com direções favoritas 3a no meio anisotrópico 2.
[0022] Consequentemente, dependendo, por exemplo, do ângulo relativo da direção de propagação da onda de cisalhamento 14a com características anisotrópicas 3, o valor medido dos parâmetros de propagação da onda de cisalhamento 14 pode variar, dando, assim, medidas e imagens de elastografia da onda de cisalhamento não confiáveis e não reproduzíveis.
[0023] A estrutura e o modo de operação geral de uma etapa de imagem de onda de cisalhamento c) tal como o realizado pelo aparelho 1 já foram descritos em detalhes no documento US-B2-7 252 004 e serão trazidos de volta, resumidamente daqui em diante.
[0024] O aparelho 1 pode incluir, por exemplo: - um arranjo de transdutores de ultrassom 4, por exemplo, uma matriz linear tipicamente incluindo n transdutores ultrassônicos T1-Tn justapostos ao longo de um eixo como já é conhecido em sondas ecográficas tradicionais (a matriz 4 é então adaptada para realizar uma imagem bidimensional (2D) do campo de observação , mas o arranjo 4 também pode ser uma matriz bidimensional adaptada para realizar uma imagem em 3D do campo de observação); o número n dos transdutores é superior a 1, por exemplo, algumas dezenas (por exemplo, 100 a 300); os transdutores T1-Tn distribuem pulsos de onda de ultrassom, cujos pulsos são do tipo comumente usado na ecografia, por exemplo, com uma frequência no intervalo de 0,5 MHz a 100 MHz, e de preferência na faixa de 0,5 MHz a 15 MHz, por exemplo, sendo cerca de 2,5 MHz; - um compartimento eletrônico 5 que controla o arranjo do transdutores 4 e que adquire sinais a partir daí; - um microcomputador 6 para controlar o compartimento eletrônico 5 e visualizar imagens de ultrassom obtidas a partir do compartimento eletrônico, o referido computador 6 incluindo uma unidade de exibição 6a, por exemplo, uma tela e dispositivos de entrada 6b, como um teclado, um mouse ou outras interfaces de usuário.
[0025] O compartimento eletrônico 5 e o microcomputador 6 serão aqui referidos como o sistema de controle do aparelho 1. Esse sistema de controle pode ser constituído por mais de dois dispositivos, ou por um único dispositivo eletrônico que pode cumprir todas as funcionalidades do compartimento eletrônico 5 e do microcomputador 6.
[0026] O compartimento eletrônico 5 pode incluir, por exemplo: - n conversores analógicos/ digitais 7 (E1-En) conectados individualmente aos n transdutores (T1-Tn) do arranjo de transdutores 4; - n memórias de armazenamento temporário 8 (M1-Mn), respectivamente, conectadas aos n conversores de analógico/ digital 7; - uma unidade central de processamento 9 (CPU) que se comunica com as memórias de armazenamento temporário (buffer) 8 e o microcomputador 6; - um processador de sinal digital 11 (DSP) ligado à unidade central de processamento 9; - uma memória 10 (MEM) conectada à unidade central de processamento 8.
[0027] Os transdutores T1-Tn são controlados independentemente uns dos outros pela unidade central de processamento 9. Os transdutores T1-Tn podem assim emitir seletivamente: - uma onda de ultrassom não focalizada; - ou uma onda de ultrassom focalizada que é focalizada em um ou mais pontos do campo de observação 2a.
[0028] A expressão "onda de ultrassom não focalizada", como entendida aqui, significa qualquer onda não focalizada que ilumina todo o campo de observação 2a, por exemplo: - uma onda de compressão de ultrassom que é "plana" (isto é, uma onda cuja frente de onda é retilínea no plano X, Y) ou qualquer outro tipo de onda não focalizada; - uma onda gerada pela emissão de sinais sonoros aleatórios pelos vários transdutores T1-Tn; - uma onda divergente, por exemplo, ondas esféricas; - uma onda focalizada simultaneamente em vários pontos focais; - ondas de foco fraco (conhecidas como focalização de transmissão "gorda": relação distância focal/ Abertura > 2,5); - ou, mais geralmente, qualquer tipo de ondas de transmissão que não corresponda à focalização convencional usando uma única localização focal e uma relação Distância focal/ Abertura < 2.5.
[0029] Durante o funcionamento do aparelho 1, o arranjo de transdutores 4 é colocado em contato com o meio anisotrópico 2, por exemplo, com a pele de um paciente.
[0030] O modo de operação do aparelho 1 é controlado pelo sistema de controle, isto é, a unidade central de processamento 9 e/ou o computador 6, que são programados para este modo de operação. Estes dois dispositivos serão chamados a seguir de o sistema de controle do aparelho 1 (é claro, o sistema de controle pode ser diferente do exemplo particular aqui descrito e, em particular, pode ser constituído por um único dispositivo eletrônico como lembrado antes ou por mais de dois dispositivos eletrônicos).
[0031] A operação do aparelho 1 para realizar imagens de onda de cisalhamento será agora descrita em relação com a etapa de formação de imagem de onda de cisalhamento c), mas também se aplica a concretizações da etapa de aquisição ultrassônica inicial a) em que os parâmetros físicos iniciais são adquiridos por formação de imagem de onda de cisalhamento ou elastografia como descrito em mais detalhes a seguir.
[0032] O sistema de controle 6, 9 do aparelho 1 é programado para realizar diversas sub-etapas em sucessão, começando com uma sub-etapa de excitação cl) durante a qual o sistema de controle 6, 9 faz com que uma onda de cisalhamento 14 seja gerada no campo de observação 2a fazendo com que pelo menos uma onda de ultrassom focalizada 13, focalizada em um ponto focal 13a do meio anisotrópico 2, seja emitida pelo arranjo 4 (essa onda focalizada 13 pode ser emitida por todos ou por parte dos transdutores T1-Tn).
[0033] Em particular e como será detalhado abaixo, as ondas de ultrassom focalizadas 13 emitidas durante a sub- etapa de excitação c1) podem ser focalizadas em uma pluralidade de pontos 13a simultaneamente ou em momentos diferentes, de modo que a onda de cisalhamento 14 como gerada apresenta uma forma de onda desejada.
[0034] Assim, é possível gerar uma onda de cisalhamento 14 que é plana ou, pelo contrário, uma onda de cisalhamento que é focalizada) e ilumina as zonas desejadas no campo de observação 2a do meio anisotrópico 2.
[0035] Em particular, a onda de cisalhamento 14 pode apresentar uma frente de onda de cisalhamento e uma direção de onda de cisalhamento 14a que pode ser controlada pela posição dos pontos focais 13a e a sincronização da emissão das ondas de ultrassom focalizadas 13.
[0036] Com referência à figura 2a, uma onda de cisalhamento específica 14 pode assim ser gerada pela emissão de várias ondas de ultrassom focalizadas 13, simultaneamente ou dentro de um curto período de tempo, as referidas ondas de ultrassom 13 tendo pontos focais 13a alinhados ao longo de uma linha no meio anisotrópico 2.
[0037] A onda de cisalhamento resultante 14 tem uma frente de onda de cisalhamento que é substancialmente paralela à linha de alinhamento dos pontos focais 13a e uma direção de propagação 14a que é substancialmente perpendicular à referida linha.
[0038] Com referência à figura 2b, uma onda de cisalhamento específica 14 é ilustrada que é gerada pela emissão de várias ondas de ultrassom focalizadas 13 com um período de tempo mais longo que separa cada emissão, as referidas ondas de ultrassom 13 tendo pontos focais 13a alinhados ao longo de uma linha no meio anisotrópico 2.
[0039] A onda de cisalhamento resultante 14 tem uma frente de onda de cisalhamento com um ângulo mais elevado em relação à linha de alinhamento dos pontos focais 13a do que a onda de cisalhamento acima ilustrada na Figura 2a.
[0040] Com referência agora à figura 2c, é ilustrada outra onda de cisalhamento específica 14 que é gerada pela emissão de várias ondas de ultrassom focalizadas 13 tendo pontos focais 13a alinhados ao longo de uma linha diferente no meio anisotrópico 2, a referida linha sendo inclinada relativamente a uma direção vertical perpendicular ao arranjo 4.
[0041] As Figuras 2a, 2b e 2c ilustram, assim, algumas das várias ondas de cisalhamento 14, que podem ser geradas pelo sistema de controle 6, 9 do aparelho 1, variando a posição dos pontos focais 13a das ondas de ultrassom focalizadas 13 e a sincronização da emissão das ondas de ultrassom focalizadas 13.
[0042] Outros tipos de onda de cisalhamento 14 também podem ser gerados, por exemplo, variando a posição dos pontos focais 13a das ondas de ultrassom focalizadas 13 e a sincronização da emissão das ondas de ultrassom focalizadas 13, o sistema de controle 6, 9 do aparelho 1 pode gerar uma onda de cisalhamento 14 propagando-se ao longo de duas ou mais direções de onda de cisalhamento. Por "duas direções de onda de cisalhamento", entende-se que as ditas direções de onda de cisalhamento não são colineares.
[0043] A onda de ultrassom focalizada emitida durante a sub-etapa de excitação cl) pode ser uma onda monocromática de frequência f situada na faixa de 0,5 MHz a l5 MHz, por exemplo, sendo igual a cerca de 2,5 MHz, que é emitida durante uma duração de k/f segundos, onde k é um número inteiro situado na faixa de 50 a 5000 (por exemplo, sendo cerca de 500) e f é expresso em Hz. Tal onda pode ser possivelmente emitida durante uma sucessão de períodos de emissão separados por períodos de repouso, os períodos de emissão seguindo um ao outro a uma taxa no intervalo de 5 a l000 emissões por segundo.
[0044] Em uma variante, a onda de ultrassom focalizada emitida durante a sub-etapa de excitação c1) é uma combinação linear (em particular, uma soma) de dois sinais monocromáticos das respectivas frequências f1 e f2 de modo que 20 Hz ^| f1 - f2 | < 1000 Hz, produzindo, assim, uma onda modulada em amplitude com uma frequência de modulação |f1 - f2|.
[0045] O aparelho 1 executa, então, uma sub-etapa de observação c2) durante a qual a propagação da onda de cisalhamento 14 é observada simultaneamente em uma multiplicidade de pontos do campo de observação 2a), esta etapa de observação compreendendo as seguintes operações: c2-1) o sistema de controle 6, 9 faz com que a matriz 4 emita no meio anisotrópico uma sucessão de ondas de compressão de ultrassom não focalizadas (essas ondas não focalizadas podem ser emitidas por todo ou parte dos transdutores T1-Tn) a uma taxa de pelo menos, 300 disparos por segundo, por exemplo, pelo menos 500 disparos/s (a focalização e a sincronização da onda de ultrassom focalizada na etapa a) e a sincronização das referidas ondas de ultrassom não focalizadas são adaptadas de modo que pelo menos algumas das referidas ondas de ultrassom não focalizadas atingem o campo de observação durante a propagação da onda de cisalhamento através do campo de observação); c2-2) o sistema de controle 6, 9 faz com que o arranjo 4 detecte sinais sonoros recebidos do meio anisotrópico 2 (essa detecção pode ser realizada por todos ou por parte dos transdutores da matriz 4), os referidos sinais compreendendo ecos gerados pela onda de compressão de ultrassom não focalizada que interage com os dispersores 2b no campo de observação, esses ecos correspondem (direta ou indiretamente) a imagens sucessivas do deslocamento do meio anisotrópico 2; os sinais detectados são gravados em tempo real nas memórias de armazenamento temporário M1-Mn;
[0046] O aparelho 1 executa então pelo menos uma sub- etapa de processamento c3) durante a qual: c3-1) o sistema de controle 6, 9 processa os sinais sonoros sucessivos recebidos do meio anisotrópico 2 durante a operação c2-2) para determinar imagens sucessivas de propagação; e c3-2) o sistema de controle 6, 9 determina pelo menos um parâmetro de movimento para o meio anisotrópico 2 em vários pontos no campo de observação 2a.
[0047] Deve ser notado que a operação acima c3-1) poderia ser omitida: mais geralmente, o método da invenção não requer a determinação de imagens de propagação, e o sistema de controle 6, 9 pode determinar o referido parâmetro de movimento por qualquer outro meio.
[0048] Durante a operação c2-1), que pode durar, por exemplo, 0,1 a 180 s, é possível emitir ondas de compressão de ultrassom não focalizadas em uma taxa situada na faixa de 500 a 10000 disparos por segundo, e, de preferência, na faixa de 1000 a 5000 disparos por segundo (com esta taxa sendo limitada pelo tempo de deslocamento de ir e vir para a onda de compressão através do corpo do paciente 2: é necessário que todos os ecos gerados pela onda de compressão tenham sido recebidos pela sonda 6 antes que uma nova onda de compressão seja enviada).
[0049] Na concretização em que a onda de cisalhamento, emitida durante a etapa de aquisição ultrassônico inicial, se propaga ao longo de duas ou mais direções de onda de cisalhamento, os sinais sonoros recebidos do meio anisotrópico podem ser filtrados, durante a sub- etapa de processamento, de acordo com as referidas direções da onda de cisalhamento para determinar o referido parâmetro físico inicial.
[0050] Em uma concretização, os sinais sonoros recebidos a partir do meio anisotrópico são filtrados para determinar dois ou mais parâmetros físicos iniciais, respectivamente, associados às duas ou mais direções das ondas de cisalhamento.
[0051] Tal operação de filtragem pode ser, por exemplo, uma filtragem temporal ou espacial dos sinais sonoros sucessivos recebidos do meio anisotrópico 2 durante a operação c2-2) ou dos parâmetros de movimento determinados durante a operação c3-2).
[0052] Cada onda de compressão de ultrassom não focalizada se propaga através do corpo do paciente 2 a uma velocidade de propagação muito maior que a das ondas de cisalhamento (por exemplo, cerca de 1500 m/s no corpo humano) e interage com as partículas refletivas 2b, gerando ecos ou outros distúrbios análogos no sinal que são conhecidos em si mesmos sob o nome de "ruído speckle" no campo da ecografia.
[0053] O ruído speckle é captado pelos transdutores T1- Tn durante a sub-etapa b2), após cada disparo de uma onda de compressão de ultrassom não focalizada. O sinal sij(t) como capturado dessa maneira por cada transdutor Ti após o disparo No. j é inicialmente amostrado em alta frequência (por exemplo, 30 MHz a 100 MHz) e digitalizado (por exemplo, em 12 bits) em tempo real pelo conversor analógico/ digital Ei correspondente ao transdutor Ti.
[0054] O sinal sij(t) conforme amostrado e digitalizado dessa maneira é, então, armazenado, igualmente em tempo real, na memória de armazenamento temporário Mi correspondente ao transdutor Ti.
[0055] A título de exemplo, cada memória Mi pode apresentar uma capacidade de cerca de 128 megabytes (MB) e contém todos os sinais sij(t) recebidos sucessivamente para os disparos j = 1 a p.
[0056] No tempo diferido, depois de terem sido armazenados todos os sinais sij(t) correspondentes à mesma propagação de uma onda de cisalhamento, a unidade central 9 processa esses sinais (ou os processa por outro circuito como um circuito de soma ou o computador 6 pode processar os próprios sinais) usando uma etapa de formação de caminho convencional correspondente à sub-etapa c1).
[0057] Isso gera sinais Sj(x, y) correspondentes à imagem do campo de observação após o disparo No. j.
[0058] Por exemplo, é possível determinar um sinal Sj(t) pela seguinte fórmula:
Onde: - Sij é o Sinal bruto percebido pelo tranSdutor No. i apóS a onda de compreSSão de ultraSSom No. j; - t(x, y) é o tempo tomado pela onda de compreSSão de ultraSSom para atingir o ponto do campo de obServação com coordenadaS (x, y), com t = 0 no início do diSparo No. j; - di(x, y) é a diStância entre o ponto do campo de obServação com coordenadaS (x, y) e tranSdutor No. i, ou uma aproximação com a referida diStância; - V é a velocidade média de propagação daS ondaS de compreSSão de ultraSSom no meio viScoeláStico Sob obServação; e - ai(x, y) é um coeficiente de ponderação tendo em conta as relações de apodização (na prática, em vários casos, é possível supor que ai(x, y) = 1).
[0059] A fórmula acima aplica-se mutatis mutandis quando o campo de observação é tridimensional (com uma matriz bidimensional de transdutores), com coordenadas espaciais (x, y) sendo substituídas por (x, y, z).
[0060] Após a etapa de formação de caminho opcional, a unidade central 9 armazena na memória central M, os sinais de imagem Sj(x, y) (ou Sj(x) se a imagem fosse apenas em 1 dimensão, ou Sj(x, y, z) no caso de uma imagem 3D), cada uma correspondendo ao disparo No.j. Esses sinais também podem ser armazenados no computador 6 se o próprio computador executar o processamento da imagem.
[0061] Essas imagens são então processadas em tempo diferido na operação c3-2) por correlação e vantajosamente por correlação cruzada tanto em pares, quanto preferencialmente com uma imagem de referência, conforme explicado em US-B2-7 252 004.
[0062] A correlação cruzada acima mencionada pode ser realizada, por exemplo, no processador de sinais digitais 11, ou pode ser programada na unidade central 9 ou no computador 6.
[0063] Durante este processo de correlação cruzada, a função de correlação cruzada <Sj(x, y), Sj + 1(x, y)> é maximizada para determinar o deslocamento ao qual cada partícula 2b que deu origem a um eco de ultrassom foi submetida.
[0064] Exemplos desses cálculos de correlação cruzada são dados em US-B2-7 252 004.
[0065] Isso produz um conjunto de vetores de deslocamento u (r, t) gerados pelas ondas de cisalhamento em cada posição r do campo de observação 2a do meio anisotrópico 2 sob o efeito da onda de cisalhamento (esses vetores de deslocamento podem ser opcionalmente reduzidos a um único componente no exemplo aqui descrito).
[0066] Este conjunto de vetores de deslocamento é armazenado na memória M ou no computador 6 e pode ser exibido, por exemplo, em particular por meio da tela 4a do computador, sob a forma de uma imagem em câmera lenta na qual os valores dos deslocamentos são ilustrados por um parâmetro óptico, como um nível de cinza ou um nível de cor.
[0067] As diferenças de propagação da onda de cisalhamento entre zonas com características diferentes no meio anisotrópico 2 podem assim ser vistas claramente.
[0068] A imagem em movimento da propagação da onda de cisalhamento também pode ser superposta em uma imagem ecográfica convencional, que também pode ser gerada pelo aparelho 1 descrito acima.
[0069] Além disso, também é possível calcular, em vez de deslocamentos, as deformações do meio anisotrópico 2 para cada um dos pontos no campo de observação 2a, isto é, vetores cujos componentes são as derivadas dos vetores de deslocamento, respectivamente, em relação às variáveis espaciais (coordenadas X e Y no exemplo descrito). Esses vetores de deformação podem ser usados como os vetores de deslocamento para visualizar claramente a propagação da onda de cisalhamento na forma de uma imagem em movimento e também apresentam a vantagem de eliminar os deslocamentos do arranjo de transdutores 4 em relação ao corpo de um paciente sob observação.
[0070] A partir dos campos de deslocamento ou de deformação, o computador 6 (ou mais geralmente o sistema de controle 6, 9) pode, vantajosamente, prosseguir com uma sub- etapa de criação de mapa c4) durante a qual, com base na maneira como o parâmetro de movimento (deslocamento ou deformação) varia ao longo do tempo no campo de observação X, Y (ou X, Y, Z com uma matriz bidimensional de transdutores), calcula pelo menos um parâmetro de propagação da onda de cisalhamento, em certos pontos (pelo menos 1 ponto) no campo de observação 2a como selecionado pelo usuário atuando no computador 6, ou então em todo o campo de observação 2a.
[0071] O parâmetro de propagação da onda de cisalhamento que é calculado durante a sub-etapa de criação de mapa c4) é selecionado, por exemplo, entre: o módulo de cisalhamento μ, ou o módulo de Young E = 3μ, ou a velocidade de propagação cs de ondas de cisalhamento
a densidade dos tecidos), ou a elasticidade de cisalhamento μ1, como explicado em mais detalhes em US-B2- 7 252 004, ou o inverso da tensão local. Esse parâmetro de propagação é representativo da elasticidade do meio anisotrópico que constitui o campo de observação 2a.
[0072] Este parâmetro de propagação pode ser calculado, por exemplo, pelo computador 6, repetidamente em vários instantes diferentes, várias vezes por segundo (por exemplo, a uma taxa de pelo menos 5 vezes por segundo, por exemplo, pelo menos 10 vezes por segundo).
[0073] Preliminar para a etapa de formação de imagem de onda de cisalhamento c), o aparelho 1 executa várias etapas que agora serão detalhadas.
[0074] Durante uma etapa inicial de formação de imagem a), pelo menos um parâmetro físico inicial é adquirido para pelo menos uma região de interesse 2c no meio anisotrópico 2.
[0075] Em uma primeira concretização, o parâmetro físico inicial é adquirido usando formação de imagem ultrassônica do modo-B. O parâmetro físico inicial pode ser, em particular, uma imagem da região de interesse 2c no meio anisotrópico 2.
[0076] Com esta finalidade, o sistema de controle 6, 9 pode realizar uma imagem de ultrassom de modo B convencional do campo de observação 2a usando o arranjo de transdutores 4 em uma maneira de ultrassom padrão. A formação de imagem de ultrassom padrão consiste em uma insonificação do meio com uma onda cilíndrica que se concentra em um determinado ponto. Usando os ecos retrodifundidos desta única insonificação, uma linha completa da imagem é calculada usando um processo dinâmico de formação de feixe de recepção.
[0077] Em uma segunda concretização da invenção, o parâmetro físico inicial é adquirido utilizando elastografia ou formação de imagem de onda de cisalhamento.
[0078] Nesta segunda concretização, o parâmetro físico inicial pode ser um parâmetro de propagação da onda de cisalhamento ou uma imagem obtida por formação de imagem de ondas de cisalhamento.
[0079] O sistema de controle 6, 9 pode, em particular, adquirir a imagem executando uma elastografia ou formação de imagem de onda de cisalhamento semelhante à etapa c) de formação de imagem de onda de cisalhamento descrita aqui antes.
[0080] Assim, a etapa de aquisição de ultrassom inicial pode compreender uma etapa de formação de imagem de onda de cisalhamento que compreende: al) uma sub-etapa de excitação durante a qual uma onda de cisalhamento é gerada dentro do meio anisotrópico com uma direção de onda de cisalhamento; e a2) uma sub-etapa de observação durante a qual a propagação da referida onda de cisalhamento é observada simultaneamente em uma multiplicidade de pontos na pelo menos uma região de interesse para adquirir um parâmetro físico inicial.
[0081] Vantajosamente, a etapa de formação de imagem inicial a), pode compreender a aquisição de vários parâmetros físicos iniciais, cada um compreendendo a etapa al) e a etapa a2).
[0082] Assim, vários parâmetros de propagação da onda de cisalhamento podem ser medidos em um ou vários pontos de interesse 2b ou dentro da região de interesse 2c do meio anisotrópico.
[0083] Várias imagens da região de interesse do meio anisotrópico também podem ser adquiridas.
[0084] Os parâmetros de propagação da onda de cisalhamento podem, por exemplo, ser selecionados a partir da velocidade da onda de cisalhamento, módulo de cisalhamento μ, módulo de Young E, elasticidade de cisalhamento μ1, viscosidade de cisalhamento μ2.
[0085] Então, em uma etapa de caracterização espacial b), um conjunto de características espaciais da região de interesse no meio anisotrópico são determinadas com base no parâmetro físico inicial ou na pluralidade de parâmetros físicos iniciais.
[0086] O conjunto de características espaciais pode, por exemplo, compreender a direção dos recursos anisotrópicos 3 ou o ângulo espacial dos recursos anisotrópicos 3 com um plano ou linha de referência, tal como a direção de extensão da disposição do transdutor 4, por exemplo, o ângulo espacial da direção das fibras 3a com a direção de extensão do arranjo de transdutores 4. O conjunto de características espaciais também pode compreender a posição espacial ou a localização dos recursos anisotrópicos 3 no meio anisotrópico 2, em particular, a posição espacial dos referidos recursos anisotrópicos na formação de imagens bidimensionais (2D) ou tridimensionais (3D) da região de interesse. O conjunto de características espaciais também pode compreender uma direção espacial de excitação preferida na região de interesse.
[0087] Vantajosamente, em uma primeira concretização da invenção, os parâmetros físicos iniciais são imagens em modo B ou ondas de cisalhamento e a etapa de caracterização espacial b) pode ser realizada automaticamente. Em particular, a etapa b) pode assim compreender a extração de um conjunto de características espaciais através da realização de detecção de características em pelo menos uma imagem do campo de observação no meio anisotrópico adquirido durante a etapa de aquisição ultrassônica inicial.
[0088] Em uma variante desta primeira concretização da invenção, a etapa de caracterização espacial b) pode ser realizada manualmente.
[0089] Para este fim, uma imagem de modo B ou onda de cisalhamento pode ser exibida no dispositivo de exibição 6a para ser vista por um usuário, por exemplo, um médico ou um operador que usa o aparelho 1.
[0090] O referido usuário pode, então, indicar características espaciais das fibras 3 utilizando os dispositivos de entrada 6b ligados à referida unidade central de processamento 6, 9.
[0091] Em uma primeira variante da invenção, o usuário indica características espaciais das fibras 3 movendo a posição de uma linha virtual exibida acima da imagem do meio anisotrópico no referido dispositivo de exibição, sendo a referida linha indicativa de uma direção de fibras. O usuário pode, por exemplo, mover a referida linha usando os dispositivos de entrada 6b, por exemplo, o mouse e o teclado.
[0092] Em outra variante, o usuário mede um valor numérico de um ângulo espacial de fibras na imagem do meio anisotrópico exibido no dispositivo de exibição. O usuário pode realizar esta medida usando, por exemplo, ferramentas de medição de ângulo convencionais fornecidas em todos os sistemas de ultrassom padrão.
[0093] O usuário pode, então, inserir o valor numérico medido na unidade central de processamento usando o dispositivo de entrada para indicar características espaciais das fibras 3.
[0094] Em uma terceira concretização da invenção, os parâmetros físicos iniciais são os parâmetros de propagação da onda de cisalhamento e a etapa de caracterização espacial b) também pode ser realizada automaticamente da seguinte forma.
[0095] Nesta concretização, a etapa a) de aquisição de ultrassom inicial pode compreender vantajosamente uma pluralidade de etapas de formação de imagem de onda de cisalhamento associadas a uma pluralidade de direções das ondas de cisalhamento e com uma pluralidade de parâmetros físicos iniciais adquiridos em pelo menos uma região de interesse no campo de observação no meio anisotrópico.
[0096] Mais precisamente, cada etapa de formação de imagem de onda de cisalhamento é realizada substancialmente como descrito aqui anteriormente em relação à etapa c) de formação de imagem de onda de cisalhamento. Assim, cada etapa de formação de imagem de onda de cisalhamento compreende primeiro uma sub-etapa de excitação a1) durante a qual uma onda de cisalhamento é gerada dentro do meio anisotrópico com uma direção de onda de cisalhamento associada da pluralidade de direções de onda de cisalhamento. Assim, são geradas várias ondas de cisalhamento com diferentes direções de onda de cisalhamento.
[0097] Cada etapa de formação de imagem de ondas de cisalhamento compreende ainda uma sub-etapa de observação a2) durante a qual a propagação da onda de cisalhamento é observada simultaneamente em uma multiplicidade de pontos no campo de observação para adquirir um parâmetro físico inicial associado, sendo vantajosamente um parâmetro de propagação da onda de cisalhamento nesta concretização.
[0098] Seguindo esta etapa de aquisição ultrassônica inicial a), a etapa de caracterização espacial b) compreende então uma comparação dos parâmetros de propagação da onda de cisalhamento adquiridos em conjunto para determinar uma direção espacial de excitação preferida no meio anisotrópico.
[0099] Por exemplo, quando os parâmetros de propagação de onda de cisalhamento adquiridos são velocidades de onda de cisalhamento, o valor mais alto da velocidade de onda de cisalhamento adquirida entre a velocidade de onda de cisalhamento adquirida pela pluralidade pode ser vantajosamente correlacionado com uma direção de onda de cisalhamento de excitação com o melhor alinhamento com os recursos anisotrópicos 3 entre a pluralidade de direções de onda de cisalhamento de excitação empregadas durante a etapa de aquisição ultrassônica inicial a). Assim, é possível determinar uma direção espacial de excitação preferida no meio anisotrópico 2.
[0100] As etapas a) e b) também podem ser realizadas para dois ou mais pontos de interesse e duas ou mais regiões de interesse. Isso pode ser vantajoso, por exemplo, quando o campo de observação do meio anisotrópico apresenta várias regiões com propriedades espaciais distintas. Por exemplo, uma primeira região do campo de observação pode conter fibras orientadas ao longo de uma primeira direção enquanto uma segunda região do campo de observação pode conter vasos orientados ao longo de uma segunda direção.
[0101] Neste caso, é vantajoso definir uma primeira e uma segunda regiões de interesse distintas, respectivamente, compreendidas na primeira e na segunda regiões do campo de observação.
[0102] O conjunto de características espaciais do meio anisotrópico determinado na etapa b) pode então compreender um primeiro conjunto de características espaciais associadas à primeira região de interesse e um segundo conjunto de características espaciais associadas à segunda região de interesse.
[0103] Mais de duas regiões de interesse podem ser definidas dependendo do meio anisotrópico 2.
[0104] Quando o conjunto de características espaciais foi determinado, o sistema de controle 6, 9 do aparelho 1 pode, então, gerar uma onda de cisalhamento 14 adaptada às características espaciais do meio anisotrópico 2, variando a posição dos pontos focais 13a das ondas de ultrassom focalizadas 13 e a sincronização de emissão das ondas de ultrassom focalizadas 13, como detalhado aqui acima em relação à sub-etapa c1).
[0105] Em particular, o sistema de controle 6, 9 do aparelho 1 pode, então, gerar uma onda de cisalhamento cuja direção de propagação é substancialmente alinhada com as direções de extensão espacial 3a dos recursos anisotrópicos 3.
[0106] O sistema de controle 6, 9 do aparelho 1 também pode gerar uma onda de cisalhamento cuja frente de onda de cisalhamento é substancialmente perpendicular às direções de extensão espacial 3a dos recursos anisotrópicos 3.
[0107] Quando mais de duas regiões de interesse são definidas, as características espaciais da onda de cisalhamento, em particular as direções de propagação da onda de cisalhamento, podem, então, ser adaptadas para cada região de interesse. Assim, pode ser gerada uma onda de cisalhamento tendo pelo menos duas direções de propagação. Essa onda de cisalhamento é, por exemplo, uma onda esférica e, em particular, pode ser uma onda que não é uma onda plana, mas uma onda complexa.
[0108] Alternativamente, várias ondas de cisalhamento podem ser emitidas cada uma sendo gerada com base em características espaciais associadas a uma região de interesse.
[0109] A etapa de caracterização espacial b) e a etapa de formação de imagem da onda de cisalhamento c) também podem ser reiteradas para refinar ainda mais o conjunto de características espaciais.
[0110] Uma imagem obtida durante a etapa c) da iteração n, por exemplo, um mapa de um parâmetro de propagação determinado por uma sub-etapa c4) de criação de mapa), pode, então, ser usada como parâmetro físico inicial para a etapa b) na iteração n + 1.
[0111] Deve ser notado que o método da invenção pode ainda incluir uma etapa de rastreamento ou sub-etapa para rastrear deformações e deslocamento do meio anisotrópico 2 (em particular de recursos anisotrópicos 3) de modo que as medições do parâmetro ultrassônico sejam feitas em um mesmo local dentro do meio anisotrópico 2.
[0112] Além disso, a imagem de onda de cisalhamento como descrito acima pode ser acoplada com a imagem de ultrassom convencional fornecida em tempo real pelo mesmo aparelho.
Claims (29)
1. Método para elastografia de onda de cisalhamento para geração de imagem de um campo de observação (2a) em um meio anisotrópico (2), o método caracterizado pelo fato de que compreende: a) uma etapa de aquisição de ultrassom inicial durante a qual, pelo menos, um parâmetro físico inicial é adquirido em, pelo menos, uma região de interesse (2c) no meio anisotrópico (2); b) uma etapa de caracterização espacial durante a qual um conjunto de características espaciais do meio anisotrópico (2) é determinada com base no parâmetro físico inicial, o referido conjunto de características espaciais compreendendo uma direção ou um ângulo espacial de características anisotrópicas (3) em pelo menos uma região de interesse (2c); e c) uma etapa de geração de imagem de onda de cisalhamento que compreende: c1) uma sub-etapa de excitação durante a qual uma onda de cisalhamento (14) é gerada no interior do meio anisotrópico (2) com base no referido conjunto de características espaciais; e c2) uma sub-etapa de observação durante a qual a propagação da referida onda de cisalhamento (14) é observada simultaneamente numa multiplicidade de pontos no campo de observação (2a).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de características espaciais do meio anisotrópico (2) compreende ainda: uma direção espacial de excitação preferida em pelo menos uma região de interesse (2c).
3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que o parâmetro físico inicial é uma imagem de, pelo menos, uma região de interesse (2c) no meio anisotrópico (2) adquirida utilizando geração de imagem de ultrassom de modo B.
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que etapa de aquisição de ultrassom inicial compreende uma etapa de geração de imagem da onda de cisalhamento que compreende: a1) uma sub-etapa de excitação durante a qual uma onda de cisalhamento é gerada no interior do meio anisotrópico (2) com pelo menos uma direção da onda de cisalhamento; e a2) uma sub-etapa de observação durante a qual a propagação da referida onda de cisalhamento é observada simultaneamente numa multiplicidade de pontos na pelo menos uma região de interesse (2c) para adquirir um parâmetro físico inicial.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a etapa de aquisição de ultrassom inicial compreende uma pluralidade de etapas de geração de imagem de onda de cisalhamento associada com uma pluralidade de instruções de onda de cisalhamento e com uma pluralidade de parâmetros físicos iniciais adquiridos em, pelo menos, uma região de interesse no meio anisotrópico, cada etapa de geração de imagem de onda de cisalhamento da pluralidade de etapas de geração de imagem de onda de cisalhamento compreendendo: a1) uma sub-etapa de excitação durante a qual uma onda de cisalhamento é gerada no interior do meio anisotrópico (2) com uma direção de onda de cisalhamento associada da pluralidade de instruções de onda de cisalhamento; e a2) uma sub-etapa de observação durante a qual a propagação da referida onda de cisalhamento é observada simultaneamente numa multiplicidade de pontos na pelo menos uma região de interesse (2c) para adquirir um parâmetro físico inicial associado da pluralidade de parâmetros físicos iniciais.
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 e 5, caracterizado pelo fato de que os referidos parâmetros físicos iniciais são imagens da região de interesse (2c) no meio anisotrópico (2) adquiridos utilizando geração de imagem de onda de cisalhamento.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 e 5, caracterizado pelo fato de que os referidos parâmetros físicos iniciais são parâmetros de propagação da onda de cisalhamento, adquiridos na, pelo menos, uma região de interesse (2c), usando geração de imagens de onda de cisalhamento.
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os ditos parâmetros de propagação da onda de cisalhamento são selecionados entre a velocidade de onda de cisalhamento, módulo de cisalhamento μ, módulo de Young E, elasticidade de cisalhamento μ1, viscosidade de cisalhamento μ2.
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que, durante a etapa de aquisição de ultrassom inicial a), pelo menos dois parâmetros físicos iniciais são adquiridos, respectivamente associados a pelo menos duas regiões distintas de interesse (2c) no meio anisotrópico (2); em que durante a etapa de caracterização espacial b), pelo menos dois conjuntos de características espaciais são determinadas, respectivamente com base em, pelo menos, dois parâmetros físicos iniciais e, respectivamente associado a, pelo menos, duas regiões distintas de interesse (2c) no meio anisotrópico (2), e em que durante a etapa c) de geração de imagem da onda de cisalhamento, durante a sub-etapa de excitação cl), pelo menos duas ondas de cisalhamento (14) são geradas no interior do meio anisotrópico (2), respectivamente com base em, pelo menos, dois conjuntos de características espaciais; e durante a sub-etapa de observação c2), a propagação da referida pelo menos duas ondas de cisalhamento (14) é observada simultaneamente numa multiplicidade de pontos no campo de observação (2a).
10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de caracterização espacial b) compreende a extração de um conjunto de características espaciais através da realização de detecção de características em pelo menos uma imagem do meio anisotrópico (2) adquirido durante a etapa de aquisição de ultrassom inicial a).
11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de caracterização espacial b) compreende a exibição de uma imagem do meio anisotrópico (2) adquirida durante a etapa inicial de aquisição de ultrassom a) para um usuário utilizando um dispositivo de exibição (6a) ligado a uma unidade central de processamento (6), o dito usuário indicando as características espaciais do meio anisotrópico utilizando um dispositivo de entrada (6b) ligado à referida unidade central de processamento (6).
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o referido usuário indica as características espaciais do meio anisotrópico (2) através da movimentação, utilizando o referido dispositivo de entrada (6b), uma posição de uma linha virtual exibida acima da referida imagem do meio anisotrópico (2) no referido dispositivo de visualização (6a), a dita linha sendo indicativa de uma característica espacial do meio anisotrópico.
13. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o referido usuário indica características espaciais através da medição, na referida imagem do meio anisotrópico (2) exibida no dispositivo de exibição (6a), um valor numérico de uma característica espacial do meio anisotrópico (2) utilizando ferramentas de medição de ângulo convencionais fornecidas por um sistema de ultrassom, o referido usuário, em seguida, introduzindo o referido valor numérico na unidade central de processamento (6) utilizando o dispositivo de entrada (6b).
14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a onda de cisalhamento (14) é gerada através da emissão de pelo menos uma onda de ultrassom focada no meio anisotrópico (2), utilizando uma matriz de transdutores controlados pela unidade de processamento central (6), a localização dos pontos focais (13a) das ditas ondas de ultrassom focadas e a temporização das ditas ondas de ultrassom focadas sendo determinadas pela unidade de processamento central (6) sobre a base do conjunto de características espaciais do meio anisotrópico (2).
15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a localização dos pontos focais (13a) e o tempo da pluralidade de ondas de ultrassom focadas gerando a onda de cisalhamento (14) são determinadas de modo que uma frente de onda da dita onda de cisalhamento (14) é substancialmente perpendicular a, pelo menos, um dos seguintes: uma direção de características anisotrópicas (3) no meio anisotrópico (2) e uma direção espacial de excitação preferida no meio anisotrópico (2).
16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a localização dos pontos focais (13a) e o tempo da pluralidade de ondas de ultrassom focadas gerando a onda de cisalhamento (14) são determinadas de modo que uma direção de propagação das referidas ondas de cisalhamento (14) está substancialmente alinhada com, pelo menos, um dos seguintes: uma direção de características anisotrópicas (3) no meio anisotrópico (2) e uma direção espacial de excitação preferida no meio anisotrópico (2).
17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que a sub- etapa de observação c2) compreende as operações de: c2-l) causar uma matriz de transdutores (4) que são controlados de forma independente um do outro, para emitir para o meio anisotrópico (2) uma sucessão de ondas de ultrassom com cobertura espacial e temporização adaptada de modo que as referidas ondas de ultrassom exibam pelo menos sobreposição parcial espacial e temporal com a propagação da onda de cisalhamento (14) no campo de observação (2a); e C2-2) fazer com que os sinais de som recebidos a partir do meio anisotrópico (2) sejam detectados e gravados em tempo real pelo referido conjunto de transdutores (4), os referidos sinais compreendendo ecos gerados pelas ondas de ultrassom que interagem com dispersores (2b) no referido meio anisotrópico (2), a etapa de geração de imagem de onda de cisalhamento c) compreende ainda pelo menos uma sub-etapa de processamento c3) durante a qual: c3-l) os sinais de som recebidos sucessivamente a partir do meio anisotrópico (2) durante a operação C2-2) são processados a fim de determinar as imagens sucessivas de propagação da onda de cisalhamento (14); e c3-2) pelo menos, um parâmetro de movimento do meio anisotrópico é determinado em diferentes pontos do campo de observação (2a).
18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que durante a etapa de aquisição de ultrassom inicial, uma propagação de ondas cisalhamento ao longo de pelo menos duas direções de onda de cisalhamento é gerada no interior do meio anisotrópico (2), e durante a sub-etapa de processamento, sinais de som recebidos a partir do meio anisotrópico são filtrados de acordo com as pelo menos duas direções de onda de cisalhamento para determinar o dito pelo menos um parâmetro físico inicial.
19. Método, de acordo com a reivindicação 17 ou reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o dito parâmetro de movimento é um deslocamento do meio anisotrópico (2).
20. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 19, caracterizado pelo fato de que na referida operação c2-l), as referidas ondas de ultrassom de compressão desfocadas são emitidas em um ritmo de, pelo menos, 300 disparos por segundo.
21. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 20, caracterizado pelo fato de que a onda de ultrassom focada emitida durante a sub-etapa de excitação cl) apresenta uma frequência f que se encontra na gama de 0,1 MHz a 100 MHz, e é emitida por um período de k/f segundo, onde k é um número inteiro incluído na gama de 50 a 5000 e f é expressa em Hz.
22. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 21, caracterizado pelo fato de que a onda de ultrassom focada emitida durante a sub-etapa de excitação cl) apresenta uma frequência que se encontra na gama de 0,5 MHz a 15 MHz, e é emitida durante uma sucessão de períodos de emissão separados por períodos de repouso, os períodos de emissão seguintes um do outro a uma taxa que se encontra na gama de 10 a 1000 de emissões por segundo.
23. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 17 a 22, caracterizado pelo fato de que a onda de ultrassom focada emitida durante a sub-etapa de excitação c1) é uma combinação linear (em particular, uma soma) de dois sinais monocromáticos tendo as respectivas frequências fl e f2 tal que 20 Hz <| fl -f2 | <1000 Hz.
24. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações l7 a 23, caracterizado pelo fato de que uma onda de ultrassom focada emitida durante a sub-etapa de excitação cl) é focada simultaneamente sobre uma pluralidade de pontos focais.
25. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações l7 a 24, caracterizado pelo fato de que a sub-etapa de processamento de imagem c3) é seguida por uma sub-etapa de mapeamento c4) durante a qual, com base na variação do parâmetro de movimento ao longo do tempo, pelo menos um parâmetro de propagação de ondas de cisalhamento é calculado a, pelo menos, alguns pontos do campo de observação (2a), a fim de determinar um mapa do referido parâmetro de propagação no campo de observação (2a).
26. Método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o parâmetro de propagação da onda de cisalhamento que é calculado durante a sub-etapa de mapeamento c4) é selecionado a partir de velocidade de cisalhamento de onda, módulo de cisalhamento, módulo de Young, atenuação da onda de cisalhamento, elasticidade de cisalhamento, viscosidade de cisalhamento, tempo de relaxação mecânico e o inverso da tensão local.
27. Método, de acordo com a reivindicação 25 ou 26, caracterizado pelo fato de que as sub-etapas cl) a c4) são repetidas sucessivamente, enquanto emitem diferentes pluralidades de ondas de ultrassom focalizadas durante sucessivas sub-etapas de excitação cl) e, em seguida, combinam os mapas obtidos durante as sucessivas sub-etapas de mapeamento c4) a fim de calcular um mapa de combinação do campo de observação (2a).
28. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 27, caracterizado pelo fato de que as etapas b) e c) são repetidas pelo menos uma vez, um mapa de um parâmetro de propagação no campo de observação (2a) adquirido durante a etapa c) na iteração n sendo usado como parâmetro físico inicial para a etapa b) na iteração n + 1.
29. Aparelho de geração de imagem para a implementação de um método para elastografia de onda de cisalhamento, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 28, para geração de imagem de um campo de observação (2a) em um meio anisotrópico (2), o aparelho sendo caracterizado pelo fato de que compreende uma matriz de transdutores (4) que são controlados de forma independente um do outro por, pelo menos, uma unidade central eletrônica (6) adaptada para: - adquirir, pelo menos, um parâmetro físico inicial em pelo menos uma região de interesse (2c) no meio anisotrópico (2); - determinar um conjunto de características espaciais do meio anisotrópico (2) sobre a base do parâmetro físico inicial, o referido conjunto de características espaciais compreendendo uma direção ou um ângulo espacial de características anisotrópicas (3) em pelo menos uma região de interesse (2c); - fazer com que uma onda de cisalhamento (14) seja gerada no interior do meio anisotrópico (2) com base no referido conjunto de características espaciais; e - observar a propagação da dita onda de cisalhamento (14), simultaneamente, a uma multiplicidade de pontos no campo de observação (2c).
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