BR112018071660B1 - Sonda ultrassônica e dispositivo de detecção ultrassônica fornecido com a mesma - Google Patents

Sonda ultrassônica e dispositivo de detecção ultrassônica fornecido com a mesma Download PDF

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Abstract

Trata-se de uma sonda ultrassônica (100) e um dispositivo de detecção ultrassônica fornecido com a sonda ultrassônica (100). A sonda ultrassônica (100) inclui: um arranjo de transdutor ultrassônico (110) configurado para transmitir e receber ondas ultrassônicas; um dispositivo de condução (20) disposto na extremidade frontal do arranjo de transdutor ultrassônico (110), e o dispositivo de condução (20) inclui uma câmara de fluido (130, 130') preenchida com fluido (133, 133'). A câmara de fluido (130, 130') tem uma abertura (131, 131') e uma porta de recebimento de energia (132, 132') que estão em comunicação uma com a outra, e a abertura (131, 131') é disposta em uma superfície frontal do dispositivo de condução (20) e coberta por um filme elástico (134); um dispositivo de aplicação de energia (140), conectado à porta de recebimento de energia (132, 132') para aplicar energia ao fluido (133, 133') dentro da câmara de fluido (130, 130') para fazer o filme elástico (134) vibrar de modo a gerar uma onda de cisalhamento. A presente invenção adota um arranjo de transdutor ultrassônico completo (110) para receber o sinal ultrassônico que inclui informações de onda de cisalhamento, não é necessário compensar o sinal ultrassônico obtido em virtude de interpolação e formação de feixe e similares, aprimorando adicionalmente, assim, a conveniência e a precisão da medição, alcançando, assim, uma boa qualidade de imageamento, uma quantidade pequena de processamento de (...).

Description

CAMPO DA TÉCNICA
[001] A presente invenção refere-se ao campo de tecnologias de detecção ultrassônica e, em particular, a uma sonda ultrassônica e um dispositivo de detecção ultrassônica fornecido com a sonda ultrassônica.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] A elastografia instantânea é uma técnica de diagnóstico não invasiva em desenvolvimento rápido que utiliza vibração mecânica para gerar uma onda de cisalhamento de baixa frequência dentro de um tecido e utiliza as ondas ultrassônicas para rastrear a propagação da onda de cisalhamento dentro do tecido, calcula informações relacionadas como a elasticidade e a atenuação do tecido através de parâmetros de medição da onda de cisalhamento. Atualmente, a elastografia instantânea é principalmente aplicada no campo de detecção não invasiva de fibrose de fígado, fígados gordurosos e similares.
[003] Em um dispositivo de elastografia instantânea existente, tipicamente, uma coluna de vibração passa através de um centro de uma sonda ultrassônica de modo B e um arranjo de transdutor ultrassônico de uma sonda ultrassônica de modo B. O dispositivo de elastografia instantânea utiliza a vibração da coluna de vibração para gerar uma onda de cisalhamento, e utiliza o arranjo de transdutor ultrassônico ao redor da coluna de vibração para adquirir informações de detecção da onda de cisalhamento e adquire informações como a elasticidade e uma estrutura anatômica do tecido através de processamento. Entretanto, o monitoramento da onda de cisalhamento por tal dispositivo de elastografia instantânea é realizada apenas pelo arranjo de transdutor ultrassônico ao redor da coluna de vibração. As informações monitoradas contêm tanto deslocamentos longitudinais quanto deslocamentos laterais, e o processamento é complicado. Embora a deficiência do arranjo de transdutor ultrassônico possa ser compensada em virtude de interpolação e formação de feixe e similares, a qualidade e a precisão de imageamento ainda serão afetadas e a quantidade de processamento de dados será aumentada.
SUMÁRIO
[004] A fim de, pelo menos parcialmente, solucionar os problemas existentes na técnica anterior, a presente invenção fornece uma lente acústica, uma sonda ultrassônica fornecida com a lente acústica e um dispositivo de detecção ultrassônica fornecido com a sonda ultrassônica.
[005] Uma sonda ultrassônica de acordo com um aspecto da presente invenção inclui: um arranjo de transdutor ultrassônico configurado para transmitir e receber ondas ultrassônicas; um dispositivo de condução disposto a uma extremidade frontal do arranjo de transdutor ultrassônico, em que o dispositivo de condução inclui uma câmara de fluido preenchida com fluido, e a câmara de fluido tem uma abertura e uma porta de recebimento de energia que estão em comunicação uma com a outra, a abertura é disposta em uma superfície frontal do dispositivo de condução e coberta por um filme elástico; e um dispositivo de aplicação de energia conectado à porta de recebimento de energia e configurado para aplicar energia ao fluido dentro da câmara de fluido para fazer o filme elástico vibrar de modo a gerar uma onda de cisalhamento.
[006] Preferencialmente, o fluido é líquido.
[007] Preferencialmente, a câmara de fluido é um formato de coluna.
[008] Preferencialmente, a abertura é de um formato de círculo ou uma tira.
[009] Preferencialmente, o dispositivo de aplicação de energia inclui um dispositivo de geração de energia e um dispositivo de transferência de energia, e o dispositivo de transferência de energia é conectado entre o dispositivo de geração de energia e a porta de recebimento de energia.
[010] Preferencialmente, o dispositivo de geração de energia inclui um ou mais dentre um motor de passo, um vibrador linear e uma bomba de velocidade variável.
[011] Preferencialmente, a câmara de fluido é adaptada ao formato do arranjo de transdutor ultrassônico, e a câmara de fluido é conectada a uma extremidade frontal do arranjo de transdutor ultrassônico.
[012] Preferencialmente, o dispositivo de condução inclui adicionalmente uma lente acústica, em que a lente acústica é conectada à extremidade frontal do arranjo de transdutor ultrassônico e a câmara de fluido é disposta na lente acústica.
[013] Preferencialmente, uma porção do arranjo de transdutor ultrassônico correspondente a uma projeção da câmara de fluido é conectada a uma primeira porta, e outra porção do arranjo de transdutor ultrassônico é conectado a uma segunda porta, a primeira porta é configurada para elastografia instantânea, e a primeira porta e a segunda porta são configuradas para imageamento ultrassônico.
[014] Um dispositivo de detecção ultrassônica de acordo com outro aspecto da presente invenção inclui: uma unidade de acionamento conectada ao dispositivo de aplicação de energia da sonda ultrassônica para acionar o dispositivo de aplicação de energia; uma unidade ultrassônica conectada ao arranjo de transdutor ultrassônico da sonda ultrassônica para controlar o arranjo de transdutor ultrassônico para transmitir e receber ondas ultrassônicas; e uma unidade de elastografia conectada ao arranjo de transdutor ultrassônico para receber e processar um primeiro sinal elétrico que contém informações de onda de cisalhamento para realizar elastografia instantânea.
[015] Preferencialmente, a unidade de elastografia é conectada a uma porção do arranjo de transdutor ultrassônico correspondente à projeção da câmara de fluido.
[016] Preferencialmente, é caracterizada pelo fato de que a unidade ultrassônica é adicionalmente configurada para realizar imageamento ultrassônico de acordo com um segundo sinal elétrico recebido a partir do arranjo de transdutor ultrassônico.
[017] Preferencialmente, o dispositivo de processamento inclui adicionalmente uma unidade de processamento integrada que é conectada à unidade de elastografia e à unidade ultrassônica de modo a integrar resultados de processamento da unidade de elastografia e da unidade ultrassônica.
[018] Preferencialmente, a unidade de processamento integrada é adicionalmente conectada à unidade de acionamento para controlar a unidade de acionamento.
[019] Preferencialmente, o dispositivo de detecção ultrassônica inclui adicionalmente um aparelho de exibição que é conectado ao dispositivo de processamento.
[020] A sonda ultrassônica fornecida pela presente invenção adota um arranjo de transdutor ultrassônico completo para receber o sinal ultrassônico que inclui as informações de onda de cisalhamento, portanto, é desnecessário para compensar o sinal ultrassônico obtido em virtude da interpolação e formação de feixe e similares, aprimorando adicionalmente, portanto, a conveniência e a precisão da medição e reduzindo a dificuldade de processamento. Portanto, pode ser visto que o dispositivo de detecção ultrassônica com o uso da sonda ultrassônica tem muitas vantagens, por exemplo, boa qualidade de imageamento, pequena quantidade de processamento de dados e alta velocidade de detecção. Adicionalmente, o mesmo suporta tanto a função da elastografia instantânea e a função combinada do imageamento ultrassônico tradicional (incluindo imageamento tradicional e imageamento de fluxo sanguíneo) e a elastografia instantânea.
[021] Uma série de conceitos de uma forma simplificada foram introduzidos no sumário da invenção, que será descrito em maiores detalhes na seção de descrição detalhada de modalidades. Esse sumário da invenção não é destinado a limitar os recursos essenciais e recursos técnicos necessários da solução técnica reivindicada, nem a determinar o escopo de proteção da solução técnica reivindicada.
[022] As vantagens e os recursos da presente invenção serão descritos em detalhes abaixo com referência aos desenhos anexos.
BREVE DESCRIÇÃO DE DESENHOS
[023] Os seguintes desenhos da presente invenção são incorporados no presente documento como parte da presente invenção para entender a presente invenção. Os desenhos modalidades ilustram da invenção e a descrição dos mesmos para explicar os princípios da invenção. Nos desenhos: A Figura 1 é uma vista em corte de uma sonda ultrassônica de acordo com uma modalidade da presente invenção; A Figura 2 é uma vista de topo de uma sonda ultrassônica de acordo com uma modalidade da presente invenção; A Figura 3 é uma vista em corte de uma sonda ultrassônica de acordo com outra modalidade da presente invenção; A Figura 4 é um diagrama de blocos esquemático de um dispositivo de detecção ultrassônica de acordo com uma modalidade da presente invenção; e A Figura 5 é um diagrama de blocos esquemático de um dispositivo de detecção ultrassônica de acordo com outra modalidade da presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES
[024] Inúmeros detalhes são fornecidos na seguinte descrição, de modo que a presente invenção possa ser minuciosamente entendida. Entretanto, aqueles versados na técnica irão observar que a seguinte descrição meramente ilustra de modo exemplificativo modalidades preferenciais da presente invenção, e a presente invenção pode ser praticada sem um ou mais dentre esses detalhes. Adicionalmente, alguns recursos técnicos que são bem conhecidos na técnica são descritos em detalhes para evitar confusão com a presente invenção.
[025] Uma sonda ultrassônica é fornecida, de acordo com um aspecto da presente invenção. A Figura 1 e a Figura 2 respectivamente mostram uma vista em corte e uma vista de topo de uma sonda ultrassônica de acordo com uma modalidade da presente invenção. A Figura 3 mostra uma vista em corte de uma sonda ultrassônica de acordo com outra modalidade da presente invenção. A sonda ultrassônica fornecida pela presente invenção será descrita em detalhes com referência às Figuras 1 a 3. Conforme mostrado nas Figuras 1 a 3, a sonda ultrassônica 100 inclui um arranjo de transdutor ultrassônico 110, um dispositivo de condução 20 e um dispositivo de aplicação de energia 140.
[026] O arranjo de transdutor ultrassônico 110 é configurado para transmitir e receber as ondas ultrassônicas. O arranjo de transdutor ultrassônico 110 realiza conversão elétrico-acústico no sinal transmitido para transmitir um sinal ultrassônico para um tecido, recebe o sinal de eco ultrassônico refletido pelo tecido e realiza conversão acústico-elétrico para gerar um sinal recebido. O sinal recebido pode incluir informações de onda de cisalhamento. Opcionalmente, o sinal recebido também pode incluir informações de tecido. As informações de tecido podem incluir informações como informações anatômicas e/ou informações de fluxo sanguíneo do tecido para o uso no imageamento ultrassônico tradicional (no presente documento, chamado de imageamento ultrassônico). A imagem ultrassônica inclui uma imagem ultrassônica bidimensional adquirida com base nas informações anatômicas e/ou imagem de fluxo sanguíneo do tecido adquirido com base nas informações de fluxo sanguíneo e similares. Em uma modalidade, o arranjo de transdutor ultrassônico 110 pode ser qualquer um ou mais dentre um transdutor ultrassônico de arranjo linear, um transdutor ultrassônico de arranjo convexo, um transdutor ultrassônico de arranjo faseado e um transdutor ultrassônico bidimensional (2D). O arranjo de transdutor ultrassônico 110 pode ser configurado para monitorar a onda de cisalhamento, entretanto, opcionalmente, o arranjo de transdutor ultrassônico 110 também pode ser configurado para imageamento tradicional ou imageamento de fluxo sanguíneo quando adequadamente configurado.
[027] O dispositivo de condução 20 é disposto na extremidade frontal do arranjo de transdutor ultrassônico 110. O dispositivo de condução 20 inclui uma câmara de fluido 130 preenchido com fluido. A câmara de fluido 130 é configurada para ser preenchida com fluido 133. O fluido 133 é principalmente configurado para transferir energia, especialmente vibração (que será descrita em detalhes abaixo) e, portanto, o termo "fluido" mencionado, na presente invenção, é destinado a cobrir todas as substâncias capazes de transferir energia (especialmente vibração). Em geral, o fluido 133 inclui gás ou líquido. Visto que a câmara de fluido 130 é disposta na trajetória de transferência da energia ultrassônica e a velocidade de atenuação de energia ultrassônica é mais rápido no gás do que no líquido, é preferencial que o fluido seja líquido. Em uma modalidade preferencial, o fluido 133 é água.
[028] A câmara de fluido 130 tem uma abertura 131 e uma porta de recebimento de energia 132, e a abertura 131 e a porta de recebimento de energia 132 estão em comunicação uma com a outra. A abertura 131 é disposta na superfície frontal do dispositivo de condução 20 (isto é, a superfície superior mostrada na Figura 1 A superfície frontal do dispositivo de condução 20 se refere à superfície do dispositivo de condução 20 que está em contato com uma superfície de corpo de um ser humano ou um animal. A abertura 131 é coberta por um filme elástico 134. O filme elástico 134 pode ser um filme produzido a partir de vários materiais elásticos. A porta de recebimento de energia 132 está em comunicação com a abertura 131. A porta de recebimento de energia 132 é configurada para receber energia. A energia recebida pela porta de recebimento de energia 132 alcança o filme elástico 134 após ser transferida por meio do fluido na câmara de fluido 130, faz com que o filme elástico 134 vibre e gere uma onda de cisalhamento, e as ondas ultrassônicas são utilizadas para rastrear a propagação da onda de cisalhamento dentro do tecido, de modo a realizar a elastografia instantânea e adquirir informações de elasticidade e informações de atenuação do tecido. A estrutura e a posição da porta de recebimento de energia 132 não são limitadas pelas Figuras anexas. A porta de recebimento de energia 132 é configurada para ser conectada ao dispositivo de aplicação de energia 140 para receber a energia fornecida pelo dispositivo de aplicação de energia 140. A estrutura da porta de recebimento de energia 132 pode ser projetada para ser adaptada à extremidade de saída de energia do dispositivo de aplicação de energia 140. A porta de recebimento de energia 132 pode ser disposta em qualquer posição como lados, o fundo ou o topo da câmara de fluido 130, desde que funcione. A porta de recebimento de energia 132 pode incluir uma extensão 132a para transferir a energia fornecida pelo dispositivo de aplicação de energia 140 para o fluido dentro da câmara de fluido 130. Aqueles versados na técnica podem entender que, a porta de recebimento de energia 132 pode não incluir a extensão 132a em alguns casos, por exemplo, quando a câmara de fluido 130 é disposta perto da borda do dispositivo de condução 20 ou a dimensão lateral (isto é, a direção horizontal mostrada na Figura 1) da câmara de fluido 130 é relativamente grande. Adicionalmente, a extremidade de saída de energia do dispositivo de aplicação de energia 140 também pode ser projetada para ser estendida para dentro do dispositivo de condução 20, nesse caso, a porta de recebimento de energia 132 também pode não incluir a extensão 132a. Entretanto, a extremidade de saída de energia do dispositivo de aplicação de energia 140 que é estendida para dentro do dispositivo de condução 20 pode fazer com que as ondas ultrassônicas transmitidas e recebidas pelo arranjo de transdutor ultrassônico 110 encontrem o meio gasoso enquanto se propagam no dispositivo de condução 20 e, atenuando, assim, a energia das ondas ultrassônicas.
[029] O dispositivo de aplicação de energia 140 é conectado à porta de recebimento de energia 132 para aplicar energia ao fluido 133 dentro da câmara de fluido 130. A energia é transferida para o filme elástico 134 por meio do fluido 133, de modo que o filme elástico 134 vibre e gere uma onda de cisalhamento. A onda de cisalhamento se propaga a partir da superfície de corpo para o interior do tecido para causar uma deformação minúscula do tecido biológico por meio de forças externas ou internas. Após a onda de cisalhamento ser transmitida, ondas ultrassônicas são transmitidas pelo arranjo de transdutor ultrassônico 110, as ondas ultrassônicas são utilizadas para rastrear a propagação da onda de cisalhamento dentro do tecido, de modo que os parâmetros da onda de cisalhamento sejam medidos e informações adicionais relacionadas, como a elasticidade e a atenuação do tecido, são calculadas. Como exemplo, a frequência de onda de cisalhamento pode variar de 10 Hz a 1.000 Hz. A amplitude da onda de cisalhamento pode variar de 0,2 mm a 5 mm.
[030] A sonda ultrassônica fornecida pela presente invenção adota um arranjo de transdutor ultrassônico completo para receber o sinal ultrassônico que inclui as informações de onda de cisalhamento, portanto, é desnecessário para compensar o sinal ultrassônico obtido em virtude da interpolação e formação de feixe e similares, aprimorando adicionalmente, portanto, a conveniência e a precisão da medição e reduzindo a dificuldade de processamento. Portanto, pode ser observado que o dispositivo de detecção ultrassônica com o uso da sonda ultrassônica tem muitas vantagens, por exemplo, boa qualidade de imageamento, pequena quantidade de processamento de dados e alta velocidade de detecção. Adicionalmente, o mesmo suporta tanto a função da elastografia instantânea e a função combinada do imageamento ultrassônico tradicional (incluindo imageamento tradicional e imageamento de fluxo sanguíneo) e a elastografia instantânea.
[031] Em uma modalidade conforme mostrada nas Figuras 1 a 2, o dispositivo de condução 20 pode incluir adicionalmente uma lente acústica 120 além da câmara de fluido 130. A lente acústica 120 é conectada à extremidade frontal do arranjo de transdutor ultrassônico 110. A câmara de fluido 130 é disposta na lente acústica 120. A lente acústica 120 pode circundar a câmara de fluido 130 a partir das superfícies de lado e de fundo da câmara de fluido 130 conforme mostrado na Figura 1. Em outras modalidades que não são mostradas, a lente acústica 120 pode circundar a câmara de fluido 130 apenas a partir das superfícies laterais da câmara de fluido 130. Nesse caso, a superfície de fundo da câmara de fluido 130 está em contato com o arranjo de transdutor ultrassônico 110. A abertura 131 da câmara de fluido 130 é disposta na superfície frontal da lente acústica 120. Quando em uso, a lente acústica 120 está em contato com a superfície de corpo do ser humano ou animal. Para aumentar a sensibilidade de detecção, ou seja, para aumentar a pressão sonora na área medida, uma lente acústica de focalização pode ser usada. A lente acústica 120 pode ser produzida a partir de qualquer material permeável ao som, como borrachas de silicone , borrachas vulcanizadas à temperatura ambiente e borrachas vulcanizadas à temperatura alta. A câmara de fluido 130 pode ter vários formatos em vez de ser limitada aos formatos mostrados nos desenhos. Ou seja, as câmaras de fluido 130 de vários formatos que têm capacidade para alcançar as funções mencionadas acima são todas abrangidas pelo escopo de proteção da presente invenção. Adicionalmente, embora apenas uma câmara de fluido 130 seja mostrada nas Figuras 1 a 2, a lente acústica 120 pode ser fornecida com uma pluralidade de câmaras de fluido. Exemplificativamente, a pluralidade de câmaras de fluido pode ser disposta em uma linha reta na lente acústica 120 ou ser dispostas em uma forma de matriz bidimensional na lente acústica 120. A pluralidade de câmaras de fluido pode ser disposta de qualquer outra maneira adequada na lente acústica 120 conforme desejado e/ou necessário.
[032] Em outra modalidade, conforme mostrado na Figura 3, uma câmara de fluido 130’ é conectada a uma extremidade frontal de um arranjo de transdutor ultrassônico 110. Nessa modalidade, uma lente acústica é omitida. A câmara de fluido 130' é adaptada ao formato do arranjo de transdutor ultrassônico 110. Uma abertura 131' da câmara de fluido 130' é disposta na superfície frontal da câmara de fluido 130'. Quando em uso, a superfície frontal da câmara de fluido 130' está em contato com a superfície de corpo do ser humano ou animal. A abertura 131' pode ser disposta em toda a superfície frontal da câmara de fluido 130' ou em uma porção da superfície frontal. A porta de recebimento de energia 132' está em comunicação com a abertura 131'. A porta de recebimento de energia 132 é conectada ao dispositivo de aplicação de energia 140 para receber a energia fornecida pelo dispositivo de aplicação de energia 140. Nessa modalidade, as mesmas referências numéricas são usadas para denotar componentes que são iguais ou similares àqueles da modalidade anterior, e componentes iguais ou similares não serão descritos em maiores detalhes no presente documento.
[033] Em várias modalidades descritas acima, preferencialmente, as câmaras de fluido 130 e 130’ podem ser em um formato de coluna. A coluna tem um corte transversal consistente ao longo da direção de propagação das ondas ultrassônicas, e o corte transversal do cilindro pode ser circular, semicircular, poligonal etc. Através do fornecimento das câmaras de fluido 130 e 130' de um formato de coluna, por um lado, a perda de energia devido à colisão com as paredes laterais das câmaras de fluido 130 e 130' durante a transferência de energia pode ser evitada; por outro lado, a dificuldade de cálculo aumentada no imageamento devido ao fato de que as ondas ultrassônicas ou a vibração é refletida ou refratada por paredes laterais das câmaras de fluido 130 e 130' durante a transferência pode ser evitada.
[034] A sonda ultrassônica do dispositivo de elastografia instantânea atual é principalmente configurada para detectar informações de elasticidade, informações de atenuação e similares do fígado, e a sonda ultrassônica é principalmente colocada na superfície do espaço intercostal quando funciona, e os tamanhos das aberturas 131 e 131’ da câmara de fluido 130 são tipicamente projetados para serem relativamente pequenos. Em uma modalidade preferencial, as aberturas 131 e 131’ da câmara de fluido 130 podem ser circulares de modo a realizar medições pontuais na área de detecção. Em outra modalidade preferencial, as aberturas 131 e 131’ da câmara de fluido 130 podem ser em um formato de tira para realizar uma medição plana adequada para a detecção intercostal.
[035] Opcionalmente, conforme mostrado na Figura 1 e na Figura 3, o dispositivo de aplicação de energia 140 pode incluir um dispositivo de geração de energia 141 e um dispositivo de transferência de energia 142. O dispositivo de transferência de energia 142 é conectado entre o dispositivo de geração de energia 141 e as portas de recebimento de energia 132 e 132'. Em uma modalidade, o dispositivo de geração de energia 141 pode incluir um ou mais dentre um motor de passo, um vibrador linear e uma bomba de velocidade variável. Em uma modalidade, o dispositivo de geração de energia 141 é configurado para gerar vibrações de baixa frequência que são transferidas através do dispositivo de transferência de energia 142 para o fluido dentro das câmaras de fluido 130 e 130’. O dispositivo de geração de energia 141 pode ser montado dentro de um alojamento (não mostrado) da sonda ultrassônica 100, ou ser disposto fora do alojamento da sonda ultrassônica 100, desde que a energia possa ser emitida para as portas de recebimento de energia 132 e 132 ‘ através do dispositivo de transferência de energia 142. Uma forma direta ou indireta de transferência de energia pode ser adotada pelo dispositivo de transferência de energia 142 para transferir a vibração gerada pelo dispositivo de geração de energia 141 para o fluido 133 e 133 ‘. O dispositivo de transferência de energia 142 é hermeticamente conectado às portas de recebimento de energia 132 e 132'. O dispositivo de transferência de energia 142 pode ser uma ligação mecânica em qualquer forma, desde que a energia emitida pelo dispositivo de geração de energia 141 possa ser transferida para o fluido 133 e 133 ‘.
[036] A sonda ultrassônica mencionada acima fornecida pela presente invenção pode ser configurada para elastografia instantânea, e também pode ser configurada para elastografia instantânea de imagem guiada. A elastografia instantânea com base em guia de imagem combina as funções de elastografia instantânea com as funções de imageamento ultrassônico tradicional (isto é, imageamento ultrassônico). A elastografia instantânea é usada para obter informações como elasticidade e atenuação de um tecido. O imageamento ultrassônico é usado para obter informações como uma estrutura anatômica de um tecido, velocidade de fluido interno etc. As informações de estrutura anatômica obtidas desempenham um papel de guia na medição de informações de elasticidade relacionadas. Durante o uso real, o imageamento ultrassônico pode ser utilizado primeiro para obter uma imagem ultrassônica bidimensional de um tecido biológico em tempo real movendo-se a sonda ultrassônica de modo a auxiliar e guiar a sonda ultrassônica para realizar o posicionamento preciso no tecido de acordo com exigências reais; então, comutar para a elastografia instantânea para a detecção de elasticidade. O imageamento ultrassônico e a elastografia instantânea também podem ser realizados simultaneamente como necessário e/ou desejado.
[037] No caso em que a sonda ultrassônica combina a função de elastografia instantânea com a função de imageamento ultrassônico tradicional, para a modalidade mostrada nas Figuras 1 a 2, a porção 110a do arranjo de transdutor ultrassônico 110 correspondente à projeção da câmara de fluido 133 é configurada para receber o sinal ultrassônico incluindo informações de onda de cisalhamento, e o sinal ultrassônico é configurado para elastografia instantânea; e todo o arranjo de transdutor ultrassônico 110 pode ser configurado para receber o sinal de ultrassom contendo informações anatômicas e/ou informações de fluxo sanguíneo, e o sinal ultrassônico é configurado para o imageamento ultrassônico. A porção 110 do arranjo de transdutor ultrassônico 110 correspondente à projeção da câmara de fluido 133 é conectada à primeira porta 151. Outra porção 110b do arranjo de transdutor ultrassônico 110 é conectada à segunda porta 152. Dessa forma, a primeira porta 151 pode ser configurada para a elastografia instantânea; e a primeira porta 151 e a segunda porta 152 podem ser configuradas para o imageamento ultrassônico. A implementação e a aplicação das funções d e elastografia instantânea e imageamento ultrassônico serão descritas em detalhes posteriormente. A sonda ultrassônica da modalidade preferencial inclui tanto as funções de uma sonda de imageamento ultrassônico tradicional quanto, mais importante, as funções de elastografia instantânea, o que possibilita a medição de tecido elasticidade. É desnecessário comutar entre duas sondas durante o uso, o que é muito conveniente para o operador.
[038] No caso em que a sonda ultrassônica integra as funções tanto da elastografia instantânea quanto do imageamento ultrassônico tradicional, para a modalidade mostrada na Figura 3, a primeira porta e a segunda porta podem não ser distinguidas, ou seja, a porta conectada a cada parte do arranjo de transdutor ultrassônico 110 pode ser configurada tanto para elastografia instantânea quanto para imageamento ultrassônico.
[039] De acordo com outro aspecto da presente invenção, um dispositivo de detecção ultrassônica também é fornecido. A Figura 4 ilustra um diagrama de blocos esquemático de um dispositivo de detecção ultrassônica de acordo com uma modalidade da presente invenção. Como mostrado na Figura 4, o dispositivo de detecção ultrassônica inclui uma sonda ultrassônica 100 e um dispositivo de processamento 200.
[040] A sonda ultrassônica 100 pode ter qualquer uma dentre as estruturas mencionadas acima, e a estrutura da sonda ultrassônica 100 não será descrita em maiores detalhes no presente documento visando a simplicidade. Apenas a sonda ultrassônica 100 mostrada nas Figuras 1 a 2 é tomada como um exemplo para ilustrar o princípio do dispositivo de detecção ultrassônica na Figura 4. Entretanto, aqueles versados na técnica irão entender que o dispositivo de detecção ultrassônica também pode adotar a sonda ultrassônica mostrada na Figura 3.
[041] O dispositivo de processamento 200 pode incluir uma unidade de acionamento 210, uma unidade ultrassônica 220 e uma unidade de elastografia 230.
[042] A unidade de acionamento 210 é conectada ao dispositivo de aplicação de energia 140 da sonda ultrassônica 100 para acionar o dispositivo de aplicação de energia 140. A unidade de acionamento 210 aciona o dispositivo de aplicação de energia 140 para pressurizar o fluido na câmara de fluido 130 para acionar o filme elástico da câmara de fluido 130 para vibrar de modo a gerar a onda de cisalhamento.
[043] A unidade ultrassônica 220 é conectada ao arranjo de transdutor ultrassônico 110 da sonda ultrassônica 100 para controlar o arranjo de transdutor ultrassônico 110 para transmitir e receber ondas ultrassônicas. Após a unidade de acionamento 210 acionar a sonda ultrassônica 100 para transmitir a onda de cisalhamento, a unidade ultrassônica 220 aciona o arranjo de transdutor ultrassônico 110 para transmitir as ondas ultrassônicas para dentro do tecido biológico de acordo com os parâmetros de imageamento carregados. As ondas ultrassônicas podem rastrear a propagação da onda de cisalhamento dentro do tecido, e o arranjo de transdutor ultrassônico 110 recebe um primeiro sinal ultrassônico refletido (isto é, eco ultrassônico) que inclui informações de onda de cisalhamento. O arranjo de transdutor ultrassônico 110 converte o primeiro sinal ultrassônico em um primeiro sinal elétrico que contém as informações de onda de cisalhamento. Em uma modalidade específica, a unidade ultrassônica 220 pode incluir um módulo de transmissão ultrassônico, um módulo de recebimento ultrassônico e um circuito de comutação de transmissão- recebimento. Em que o módulo de transmissão ultrassônico é configurado para controlar o arranjo de transdutor ultrassônico 110 para transmitir o sinal ultrassônico; o módulo de recebimento ultrassônico é configurado para controlar o arranjo de transdutor ultrassônico 110 para receber o sinal de eco ultrassônico; e o circuito de comutação de transmissão-recebimento é configurado para isolar a alta tensão.
[044] A unidade de elastografia 230 é conectada ao arranjo de transdutor ultrassônico 110 da sonda ultrassônica 100 de modo a receber o primeiro sinal elétrico que contém as informações de onda de cisalhamento e a processar o primeiro sinal elétrico para a elastografia instantânea. A elastografia instantânea é usada para obter informações de elasticidade e/ou informações de atenuação, e similares, do tecido.
[045] Preferencialmente, a unidade de elastografia 230 é conectada a uma porção do arranjo de transdutor ultrassônico 110 correspondente à projeção da câmara de fluido 130 (por exemplo, 110a na Figura 1). Opcionalmente, a unidade de elastografia 230 também pode ser conectada a todo o arranjo de transdutor ultrassônico 110 ou a qualquer outra parte do arranjo de transdutor ultrassônico 110, de modo a receber o primeiro sinal elétrico que contém as informações de onda de cisalhamento. Entretanto, na modalidade preferencial (isto é, em que a unidade de elastografia 230 é conectada a 110a), o primeiro sinal ultrassônico recebido através de 110a inclui informações relacionadas à onda de cisalhamento propagação e as informações de elasticidade, as informações de atenuação, e similares, do tecido podem ser obtidas processando-se o primeiro sinal ultrassônico sem as exigências de processamento complexo como interpolação ou formação de feixe. Pode ser entendido que, na modalidade mostrada na Figura 3, visto que o formato do arranjo de transdutor ultrassônico 110 e o da câmara de fluido 130 são adaptados um ao outro, a unidade de elastografia 230 também pode ser conectada aos arranjos de transdutor ultrassônico inteiros 110, de modo a receber o primeiro sinal elétrico a partir de todo o arranjo de transdutor ultrassônico 110. E, obviamente, de modo opcional, a unidade de elastografia 230 também pode ser conectada a apenas uma porção do arranjo de transdutor ultrassônico 110.
[046] No dispositivo de detecção ultrassônica fornecido pela presente invenção, um arranjo de transdutor ultrassônico completo é configurado para receber um sinal ultrassônico incluindo informações de onda de cisalhamento, que não exige nenhuma compensação para o sinal ultrassônico obtido por interpolação, formação de feixe etc., aprimorando, assim, a conveniência e a precisão de medição de um tecido e reduzindo a dificuldade de processamento. Pode ser observado que o dispositivo de detecção ultrassônica tem muitas vantagens como boa qualidade de imageamento, pequena quantidade de processamento de dados e velocidade de detecção rápida.
[047] Em uma modalidade preferencial, a unidade ultrassônica 220 é adicionalmente configurada para realizar o imageamento ultrassônico com base em um segundo sinal elétrico recebido a partir do arranjo de transdutor ultrassônico 110. O arranjo de transdutor ultrassônico 110 transmite ondas ultrassônicas configuradas para o imageamento ultrassônico tradicional para dentro do tecido e recebe um segundo sinal ultrassônico refletido (isto é, o eco ultrassônico). O segundo sinal ultrassônico inclui informações anatômicas de tecido e/ou informações de fluxo sanguíneo de um tecido. O arranjo de transdutor ultrassônico 110 converte o segundo sinal ultrassônico em um segundo sinal elétrico que é fornecido para a unidade ultrassônica 220 para imageamento ultrassônico. Para o processamento, a função do segundo sinal elétrico da unidade ultrassônica 220 é similar à unidade de imageamento ultrassônico em um dispositivo de imageamento ultrassônico tradicional. O processamento inclui, por exemplo, uma ou mais dentre a formação de feixe, demodulação, compactação, estimativa de fluxo sanguíneo, cálculo de espectro, conversão de DSC e similares. O imageamento ultrassônico é usado para obter informações como anatomia e fluxo sanguíneo do tecido. O dispositivo de detecção ultrassônica da presente modalidade preferencial inclui tanto as funções do imageamento ultrassônico tradicional quanto, mais importante, a função de suportar a elastografia instantânea. É desnecessário comutar entre duas sondas durante o uso, o que é muito conveniente para o operador.
[048] Em uma modalidade preferencial, conforme mostrado na Figura 5, o dispositivo de processamento 200 inclui adicionalmente uma unidade de processamento integrada 240. Exceto por isso, o dispositivo de detecção ultrassônica mostrado na Figura 5 é basicamente o mesmo que o dispositivo de detecção ultrassônica nas modalidades supracitadas, portanto, as mesmas referências numéricas são usadas na Figura 5 para os componentes iguais ou similares, que não serão descritos em maiores detalhes. A unidade de processamento integrada 240 é conectada à unidade de elastografia 230 e à unidade ultrassônica 220. A unidade de processamento integrada 240 pode integrar os resultados de processamento da unidade de elastografia 230 e da unidade ultrassônica 220 para fornecer várias informações de tecido biológico, incluindo elasticidade, atenuação, estrutura anatômica, fluxo sanguíneo, e similares, do tecido. Opcionalmente, a unidade de processamento integrada 240 também pode fornecer à unidade ultrassônica 220 e à unidade de elastografia 230 um parâmetro que controla o imageamento ultrassônico. De modo exemplificativo, a unidade de processamento integrada 240 pode realizar o cálculo de acordo com parâmetros como a velocidade de propagação de onda ultrassônica, espaçamento de elemento de arranjo e a profundidade de detecção, de modo a controlar aspectos do arranjo de transdutor ultrassônico 110 como tempo inicial, tempo de interrupção, largura de pulso e taxa de repetição de pulso através da unidade ultrassônica 220 e da unidade de elastografia 230.
[049] Em uma modalidade preferencial adicional, a unidade de processamento integrada 240 é adicionalmente conectada à unidade de acionamento 210 para controlar a unidade de acionamento 210. Como exemplo, a unidade de processamento integrada 240 pode controlar a amplitude, a frequência e o tempo da vibração gerada pelo dispositivo de aplicação de energia 140 que é acionada pela unidade de acionamento 210.
[050] Em uma modalidade, o dispositivo de detecção ultrassônica inclui adicionalmente um aparelho de exibição 300 conectado ao dispositivo de processamento 200, conforme mostrado nas Figuras 4 a 5. O aparelho de exibição 300 é configurado para exibir uma imagem ultrassônica bidimensional, uma imagem de fluxo sanguíneo e/ou informações de elasticidade, informações de atenuação, e similares, de um tecido. Opcionalmente, o aparelho de exibição 300 pode ser conectado à unidade de processamento integrada 240 para exibir o resultado de processamento calculado pela unidade de processamento integrada 240. Opcionalmente, na modalidade em que o dispositivo de processamento 200 não inclui a unidade de processamento integrada 240, o aparelho de exibição 300 pode ser diretamente conectado à unidade de elastografia 230 e/ou à unidade ultrassônica 220 para exibir diretamente o resultado de processamento da unidade de elastografia 230 e/ou da unidade ultrassônica 220.
[051] A presente invenção foi descrita com referência às modalidades acima, porém, deve ser entendido que as modalidades descritas acima têm o propósito apenas de ilustração e descrição e não se destinam a limitar a presente invenção ao escopo das modalidades descritas. Adicionalmente, aqueles versados na técnica podem entender que a presente invenção não é limitada às modalidades supracitadas, e diversas variações e modificações podem ser realizadas de acordo com os ensinamentos da presente invenção, e todas essas variações e modificações são abrangidas pelo escopo de proteção reivindicado pela invenção. O escopo de proteção da invenção é definido pelas reivindicações anexas e seus equivalentes.

Claims (15)

1. Sonda ultrassónica (100) caracterizada pelo fato de que a sonda ultrassônica (100) compreende: um arranjo de transdutor ultrassônico (110) configurado para transmitir e receber ondas ultrassônicas; um dispositivo de condução (20) disposto em uma extremidade frontal do arranjo de transdutor ultrassônico (110), em que o dispositivo de condução (20) compreende uma câmara de fluido (130, 130’) preenchida com fluido (133, 133’), e a câmara de fluido (130, 130’) tem uma abertura (131, 131’) e uma porta de recebimento de energia (132, 132’) que estão em comunicação uma com a outra, e a abertura (131, 131’) é disposta em uma superfície frontal do dispositivo de condução (20) e coberta por um filme elástico (134); e um dispositivo de aplicação de energia (140), conectado à porta de recebimento de energia (132, 132’) e configurado para aplicar energia ao fluido (133, 133’) dentro da câmara de fluido (130, 130’) para fazer o filme elástico (134) vibrar, de modo a gerar uma onda de cisalhamento.
2. Sonda ultrassônica (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o fluido (133, 133’) é líquido.
3. Sonda ultrassônica (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a câmara de fluido (130, 130’) é de um formato de coluna.
4. Sonda ultrassônica (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a abertura (131, 131’) é de um formato de círculo ou uma tira.
5. Sonda ultrassônica (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de aplicação de energia (140) compreende um dispositivo de geração de energia (141) e um dispositivo de transferência de energia (142), e o dispositivo de transferência de energia (142) é conectado entre o dispositivo de geração de energia (141) e a porta de recebimento de energia (132, 132’).
6. Sonda ultrassônica (100), de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de geração de energia (141) compreende um ou mais dentre um motor de passo, um vibrador linear e uma bomba de velocidade variável.
7. Sonda ultrassônica (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a câmara de fluido (130, 130’) é adaptada ao formato do arranjo de transdutor ultrassônico (110), e a câmara de fluido (130, 130’) é conectada a uma extremidade frontal do arranjo de transdutor ultrassônico (110).
8. Sonda ultrassônica (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de condução (20) compreende adicionalmente uma lente acústica (120), a lente acústica (120) é conectada à extremidade frontal do arranjo de transdutor ultrassônico (110), e a câmara de fluido (130, 130’) é disposta na lente acústica (120).
9. Sonda ultrassônica (100), de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que uma porção (110a) do arranjo de transdutor ultrassônico correspondente a uma projeção da câmara de fluido (130, 130’) é conectada a uma primeira porta (151), e outra porção (110b) do arranjo de transdutor ultrassônico é conectado a uma segunda porta (152), a primeira porta (151) é configurada para elastografia instantânea, e a primeira porta (151) e a segunda porta (152) são configuradas para imageamento ultrassônico.
10. Dispositivo de detecção ultrassónica caracterizado pelo fato de que o dispositivo de detecção ultrassônica compreende: a sonda ultrassônica (100), conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9; e um dispositivo de processamento (200), que compreende: uma unidade de acionamento (210), conectada ao dispositivo de aplicação de energia (140) da sonda ultrassônica (100) para acionar o dispositivo de aplicação de energia (140); uma unidade ultrassônica (220), conectada ao arranjo de transdutor ultrassônico (110) da sonda ultrassônica (100) para controlar o arranjo de transdutor ultrassônico (110) para transmitir e receber ondas ultrassônicas; e uma unidade de elastografia (230), conectada ao arranjo de transdutor ultrassônico (110) para receber e processar um primeiro sinal elétrico que contém informações de onda de cisalhamento para realizar a elastografia instantânea.
11. Dispositivo de detecção ultrassônica, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a unidade de elastografia (230) é conectada a uma porção (110a) do arranjo de transdutor ultrassônico correspondente a uma projeção da câmara de fluido (130, 130’).
12. Dispositivo de detecção ultrassônica, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que: a unidade ultrassônica (220) é adicionalmente configurada para realizar o imageamento ultrassônico de acordo com um segundo sinal elétrico recebido a partir do arranjo de transdutor ultrassônico (110).
13. Dispositivo de detecção ultrassônica, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de processamento (200) compreende adicionalmente uma unidade de processamento integrada (240) que é conectada à unidade de elastografia (230) e à unidade ultrassônica (220), de modo a integrar resultados de processamento da unidade de elastografia (230) e da unidade ultrassônica (220).
14. Dispositivo de detecção ultrassônica, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a unidade de processamento integrada (240) é adicionalmente conectada à unidade de acionamento (210) para controlar a unidade de acionamento (210).
15. Dispositivo de detecção ultrassônica, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de detecção ultrassônica compreende adicionalmente um aparelho de exibição (300) que é conectado ao dispositivo de processamento (200).
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