ES2349832T3 - Transductores piezocompuestos. - Google Patents

Abstract

Un aparato de formación de imágenes por ultrasonidos, que comprende: un dispositivo de formación de imágenes que puede insertarse dentro de un ser vivo y está configurado para formar imágenes del interior del ser vivo, comprendiendo el dispositivo de formación de imágenes un transductor piezocompuesto (106), caracterizado porque el transductor piezocompuesto está configurado para transmitir energía ultrasónica desde una superficie plana y comprende una pluralidad de secciones (201, 301) de material piezocerámico o bien a) entremezcladas con una pluralidad de secciones de material polimérico o bien b) distribuidas en una sección base de material polimérico, en el que cada sección de material piezocerámico tiene un espesor variable en su longitud.

Description

CAMPO DE LA INVENCIÓN

Los sistemas descritos en el presente documento versan acerca de la fabricación, de la implementación y del uso de transductores piezocompuestos en sistemas intravasculares, intracardíacos y sistemas similares de formación de imágenes.

INFORMACIÓN DE LOS ANTECEDENTES

Existen muchas ventajas diagnósticas y terapéuticas en los sistemas médicos de formación de imágenes que forman imágenes del interior de un ser vivo utilizando un dispositivo de formación de imágenes que puede insertarse dentro de un ser vivo. Los ejemplos de tales sistemas incluyen los sistemas de formación de imágenes por ultrasonido intravascular (IVUS), los sistemas de formación de imágenes de ecocardiografía intracardíaca (ICE) y similares. Estos sistemas pueden ser utilizados en muchas aplicaciones, tales como localizar y tratar la acumulación de plaque en las arterias carótidas o coronarias del paciente, formar imágenes de las cámaras del corazón, o los vasos sanguíneos y similares. Típicamente, los transductores utilizados en estos dispositivos de formación de imágenes están formados estrictamente de materiales piezocerámicos. Sin embargo, estos materiales tienen desventajas significativas.

Una desventaja es que, normalmente, los materiales piezocerámicos tienen una impedancia acústica mucho mayor que el entorno circundante. Por ejemplo, en algún caso la impedancia acústica de un transductor piezocerámico es superior a 30 MRayl, mientras que el entorno circundante, tal como la sangre o el tejido blando, es del orden de 1,5 MRayl. Esto tiene como resultado un desacoplamiento significativo de impedancia acústica que normalmente requiere el uso de capas adicionales de adaptación en torno al transductor para reducir la severidad del desacoplamiento. Sin embargo, estas capas de adaptación pueden evitar que el transductor consiga un rendimiento óptimo.

Otra desventaja es que los materiales piezocerámicos tienen un ancho de banda de ultrasonidos y una sensibilidad limitados. El ancho de banda y la sensibilidad del transductor se ven afectados directamente por el coeficiente de acoplamiento electromecánico del material utilizado para fabricar el transductor. En la mayoría de aplicaciones médicas de ultrasonidos, los transductores están fabricados como una placa y utilizan un modo de espesor de funcionamiento. En estas aplicaciones, el coeficiente de acoplamiento electromecánico, kt, es de aproximadamente 0,5. Este coeficiente bajo limita severamente el ancho de banda y la sensibilidad del transductor, lo que tiene como resultado un rendimiento degradado de formación de imágenes.

Además, los materiales piezocerámicos tienden a ser bastante frágiles. Esto puede evitar que el material piezocerámico sea formado o configurado de la manera más óptima. Por ejemplo, la fragilidad de los materiales piezocerámicos puede evitar que el transductor sea formado para enfocar el transductor en un intervalo deseado de profundidades.

El documento US-A-4 572 981 da a conocer un dispositivo como se describe en el preámbulo de la reivindicación 1.

En consecuencia, existe una necesidad de un transductor que sea capaz de superar estas y otras desventajas y que permita un rendimiento mejorado con respecto a los transductores formados estrictamente de materiales piezocerámicos.

RESUMEN

Las realizaciones descritas en el presente documento proporcionan un sistema de formación de imágenes que tiene un dispositivo de formación de imágenes que puede ser insertado, preferentemente, dentro de un ser vivo y configurado para formar imágenes del ser vivo con un transductor piezocompuesto. El transductor piezocompuesto puede estar configurado de cualquier forma según las necesidades de la aplicación. En las realizaciones ejemplares, el transductor piezocompuesto está configurado como un transductor de un único elemento, y configuraciones y tipos de múltiples conjuntos, incluyendo conjuntos lineales, conjuntos en fase, conjuntos unidimensionales, conjuntos bidimensionales, conjuntos que tienen una o más filas con uno o más transductores en cada fila, conjuntos anulares y otros conjuntos. Además, el transductor piezocompuesto puede estar formado de cualquier manera según las necesidades de la aplicación. Preferentemente, el transductor piezocompuesto incluye un material piezocerámico y un material polimérico. El material piezocerámico y el material polimérico pueden estar dispuestos en cualquier configuración según las necesidades de la aplicación.

Serán o se harán evidentes otros sistemas, características y ventajas de la invención para un experto en la técnica tras el análisis de las siguientes figuras y descripción detallada. Se pretende que todos dichos sistemas, características y ventajas adicionales estén incluidos en la presente descripción, estén dentro del alcance de la invención, y estén protegidos por las reivindicaciones adjuntas. También se pretende que la invención no esté limitada a requerir los detalles de las realizaciones ejemplares.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Los detalles de la invención, incluyendo la fabricación, la estructura y la operación, pueden ser deducidos en parte mediante el estudio de las figuras adjuntas, en las que los números similares de referencia hacen referencia a segmentos similares.

La FIG. 1 es una vista esquemática que muestra una realización ejemplar de un dispositivo médico que tiene un transductor piezocompuesto. Las FIGURAS 2-4 son vistas en perspectiva de realizaciones ejemplares de materiales piezocompuestos que tienen diversas configuraciones. Las FIGURAS 5A-C son vistas en perspectiva de realizaciones ejemplares de transductores piezocompuestos configurados como transductores de un único elemento. Las FIGURAS 6A-7B son vistas en perspectiva de realizaciones ejemplares de transductores piezocompuestos configurados como conjuntos de transductores. La FIG. 8 es un gráfico de las características de rendimiento de una realización ejemplar de material piezocompuesto. Las FIGURAS 9A-B son gráficos de la respuesta de impulsos para un transductor piezocerámico y para un transductor piezocompuesto, respectivamente. La FIG. 10 es un diagrama de flujo que muestra un procedimiento ejemplar de fabricación de un transductor piezocompuesto. Las FIGURAS 11-12 son vistas esquemáticas de realizaciones ejemplares de sistemas de formación de imágenes que tienen transductores piezocompuestos. La FIG. 13 es un diagrama de flujo que muestra un procedimiento ejemplar de formación de imágenes con un transductor piezocompuesto.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Los sistemas descritos en el presente documento proporcionan dispositivos de formación de imágenes por ultrasonidos configurados para formar imágenes con materiales piezocompuestos. La FIG. 1 muestra una realización ejemplar de un sistema 100 de formación de imágenes por ultrasonidos que tiene dispositivo médico alargado 102 configurado para ser insertado dentro del cuerpo de un ser vivo. El dispositivo médico alargado 102 incluye un dispositivo 104 de formación de imágenes que tiene un transductor piezocompuesto 106 para formar imágenes del tejido 107 dentro del interior del ser vivo.

Preferentemente, el transductor piezocompuesto 106 está compuesto de un material piezocerámico y de un polímero o de un material polimérico. El uso de un material piezocompuesto permite que el transductor 106 consiga un rendimiento mejorado de formación de imágenes. Por ejemplo, los materiales piezocompuestos tienen una menor impedancia acústica y un mayor coeficiente de acoplamiento electromecánico, kt, que los materiales piezocerámicos por sí solos. Dado que la impedancia acústica es menor, el grado de desacoplamiento de impedancia entre el transductor piezocompuesto 106 y el entorno circundante es menor que en los transductores que solo emplean materiales piezocerámicos. Además, el mayor coeficiente de acoplamiento, kt, permite que se configure el transductor piezocompuesto 106 para que opere un ancho de banda más ancho de energía ultrasónica y/o que opere con una mayor sensibilidad a la energía ultrasónica. A continuación se expondrán con mayor detalle las características de rendimiento del transductor piezocompuesto 106 con respecto a las FIGURAS 8-9B.

El tipo de material piezocerámico utilizado para formar el material piezocompuesto puede incluir piezocerámica de tipo PZT, tal como PZT-5A, PZT-7A, PZT-8 y PZT-5H. El material polimérico utilizado para formar el material piezocompuesto puede incluir la mayoría de tipos de epoxi y similares. Se debe hacer notar que el transductor 106 puede utilizar cualquier material piezocompuesto formado de cualquier tipo adecuado de materiales piezocerámicos y poliméricos y que el transductor 106 no está limitado a materiales piezocompuestos fabricados de un tipo cualquiera de material. Al escoger el material piezocerámico, se deberían considerar la impedancia acústica, la impedancia eléctrica y las propiedades acústicas, entre otras. Al escoger el material polimérico, se deberían considerar las propiedades mecánicas y térmicas, entre otras.

Al manipular la proporción de material piezocerámico con respecto al material polimérico, se pueden ajustar las características de rendimiento de un transductor piezocompuesto 106. Debido a la naturaleza de los materiales constituyentes, el material piezocompuesto está formado, preferentemente, de secciones de material piezocerámico entremezcladas con secciones de material polimérico, aunque también se pueden mezclar los materiales. Las FIGURAS 2A-C son vistas en perspectiva que muestran varias realizaciones ejemplares de un material piezocompuesto 200. En la FIG. 2A, el material piezocompuesto 200 incluye múltiples secciones alargadas 201 de material piezocerámico dispuestas con múltiples secciones alargadas 202 de material polimérico. En esta realización, la superficie 203 del material piezocompuesto 200 es la superficie activa desde la que se transmite y/o se recibe la energía ultrasónica. Las secciones alargadas 201 y 202 están dispuestas de forma que la superficie activa 203, preferentemente, intersecta cada sección alargada 201 y 202. Preferentemente, en esta superficie 203 se expone una porción de cada sección 201 y 202.

En la realización mostrada en la FIG. 2A, cada sección 201 y 202 tiene un espesor 206 en la dirección Z. En esta realización, la anchura 206 es preferentemente uniforme, o no varía, en toda la sección 201 y 202 en la dirección Y. Además, en esta realización, el espesor 206 de cada sección 201 o 202 es el mismo o muy similar, lo que tiene como resultado una relación de volumen del 0,5. Se debe comprender que se puede ajustar la relación de volumen y se pueden configurar las secciones alargadas 201 y 202 de cualquier forma según las necesidades de la aplicación. Por ejemplo, cada sección alargada 201 o 202 puede tener un espesor distinto 206 como se muestra en la FIG. 2B. Además, cada sección alargada 201 y 202 puede tener un espesor variable 206 como se muestra en la FIG. 2C. En esta realización, la proporción de volumen del material piezocerámico con respecto al material polimérico se ajusta, preferentemente, al ajustar el espesor de cada sección 201 con respecto a cada sección

202.

Las FIGURAS 3A-C son vistas en perspectiva que muestran realizaciones ejemplares adicionales del material piezocompuesto 200. En la FIG. 3A, el material piezocompuesto 200 incluye múltiples secciones 301 de material piezocerámico distribuidas en una sección base 302 de material polimérico. En esta realización, Me secciones 301 están configuradas, preferentemente, como columnas que se extienden desde la superficie activa 203 hasta el lado posterior 208. Aunque aquí cada columna 301 tiene un corte transversal cuadrado 304, se debe hacer notar que las columnas pueden estar formadas o configuradas de cualquier manera según las necesidades de la invención. Por ejemplo, las columnas 301 pueden tener un corte transversal redondo, un corte transversal poligonal, un corte transversal rectangular, cualquier combinación de los mismos y otros tipos de cortes transversales.

En esta realización, cada sección 301 tiene un corte transversal 304 de tamaño similar. Sin embargo, se puede ajustar el tamaño o volumen de cada sección 301, y el número total de secciones 301 de cualquier forma según las necesidades de la aplicación. Por ejemplo, cada sección 301 puede tener un corte transversal 304 de espesor variable en su longitud 305, como se muestra en la FIG. 3B. Además, cada sección 301 puede tener un corte transversal 304 de distinto tamaño, como se muestra en la FIG. 3C. Además, las secciones 301 pueden estar distribuidas en la sección base 302 de forma irregular, como se muestra en la FIG. 3D. Se puede utilizar cualquier configuración para ajustar el rendimiento o la fracción volumétrica del transductor piezocompuesto 106. Además, el material piezocerámico y el material polimérico pueden estar dispuestos en cualquier combinación de las realizaciones descritas anteriormente, incluyendo, sin limitación, diversas combinaciones de capas, secciones o columnas, etcétera.

Las realizaciones mostradas en las FIGURAS 2A-C pueden ser descritas como una configuración 2-2, mientras que las realizaciones mostradas en las FIGURAS 3A-D pueden ser descritas como una configuración 1-3. Este procedimiento de descripción describe la estructura del material piezocompuesto 200 en base al número de direcciones en las que se extiende principalmente cada sección del material piezocerámico y del material polimérico. Preferentemente, el procedimiento de descripción utiliza una convención de etiquetado M-N, en la que M es el número de direcciones en las que se extiende principalmente el material piezocerámico y N es el número de direcciones en las que se extiende principalmente el material polimérico.

Por ejemplo, en la FIG. 2A, tanto las secciones alargadas piezocarámicas 201 como las secciones alargadas poliméricas 202 se extienden principalmente en la dirección X-Y. Las secciones alargadas 201 y 202 también se extienden en la dirección Z, pero en comparación con la extensión de las secciones alargadas 201 y 202 en las direcciones X e Y, el grado de extensión en la dirección Z es mucho menor. De forma similar, para la configuración 1-3 mostrada en las FIGURAS 3A-D, las secciones 301 se extienden principalmente en la dirección Y en comparación con las direcciones X y Z. La sección 302 se extiende hasta el mismo punto en cada una de las direcciones X, Y y Z. Por lo tanto, debido a que el material piezocerámico se extiende principalmente en una dirección y el material polimérico se extiende principalmente en tres direcciones, se denomina esta configuración como una configuración 1-3.

Un experto en la técnica reconocerá fácilmente que el material piezocompuesto 200 también puede estar configurado en una configuración 0-3 como se muestra en la FIG. 4. Aquí, las secciones 401 de material piezocerámico están encapsuladas como nodos en la sección polimérica 402. Para mostrar esto, cada sección 401 está representada por una línea de puntos. Debido a que las secciones 401 no se extienden en ninguna dirección de forma sustancial, se puede describir esta configuración como una configuración 0-3. Se debe hacer notar que las secciones 401 pueden tener cualquier forma según las necesidades de la aplicación y no están limitadas a la forma similar a un cubo mostrada aquí.

El transductor piezoeléctrico 106 puede estar configurado como un transductor de un único elemento, un conjunto o cualquier otra configuración deseada. Las FIGURAS 5A-7B muestran múltiples realizaciones ejemplares del transductor 106 en diversas configuraciones de un único elemento y de conjunto. La FIG. 5A muestra una realización ejemplar del transductor piezocompuesto 106 configurado para operar en modo de espesor como una placa 502 de un único elemento. En esta realización, la placa 502 es sustancialmente plana o está aplanada y configurada para transmitir o recibir energía ultrasónica de la superficie 503. Sin embargo, dado que el material piezocompuesto no es tan frágil y es menos resistente a la manipulación física que los transductores fabricados principalmente de materiales piezocompuestos, la placa 502 también puede estar formada o curvada en cualquier número de direcciones y de cualquier manera según la aplicación.

Por ejemplo, en las FIGURAS 5B-C se muestran dos realizaciones ejemplares de la placa 502 que tienen distintas formas. La FIG. 5B muestra una realización ejemplar en la que la placa 502 está formada o curvada de manera convexa y la FIG. 5C muestra una realización ejemplar en la que la placa 502 está formada o curvada de manera cóncava. La conformación de la placa 502 puede, por ejemplo, ajustar el enfoque físico del transductor 106 para permitir la formación de imágenes de diversos alcances distintos de profundidades o de puntos focales. La placa 502 también puede estar formada o prensada para adoptar otras formas simétricas o asimétricas, según se desee.

La porción 504 del borde externo de las realizaciones de la placa 502 mostrada en las FIGURAS 5A-C es redondeada. Se debe hacer notar que la porción 504 del borde externo de la placa 502 puede tener cualquier otra forma deseada. Por ejemplo, la porción 504 del borde externo puede ser sustancialmente oval, asimétrica, simétrica, irregular, poligonal, tal como cuadrada, hexagonal, octagonal, o cualquier combinación de esas formas o cualquier otra forma. El uso del término “sustancialmente” en la anterior frase significa que la porción 504 del borde externo no necesita ser absolutamente oval, asimétrica, simétrica, etc. Por ejemplo, una porción 504 de borde externo sustancialmente cuadrada puede tener esquinas redondeadas entre cada uno de los cuatro lados, etcétera.

Como se ha mencionado anteriormente, el transductor 106 también puede estar configurado como un conjunto. La FIG. 6A muestra una realización ejemplar del transductor 106 configurado como un conjunto 602 lineal, o unidimensional (1D). En esta realización, el conjunto 602 incluye múltiples elementos 604 de transductor dispuestos en una fila. Preferentemente, cada elemento 604 en el conjunto 602 está compuesto de un material piezocompuesto, aunque se pueden utilizar elementos de transductor compuestos de distintos materiales en combinación con uno o más elementos piezocompuestos 604. Preferentemente, cada elemento 604 está acoplado eléctricamente a un sistema de procesamiento de imágenes para procesar datos de imágenes recogidas por cada elemento 604. Se debe hacer notar que el conjunto 602 también puede estar configurado como un único elemento 604 con múltiples electrodos acoplados a lo largo del elemento 604 para operar como un conjunto.

La FIG. 6B muestra otra realización ejemplar del transductor 106 configurado como un conjunto bidimensional (2D) 602. Preferentemente, un conjunto bidimensional 602 incluye M filas 606 de elementos 604, teniendo cada fila M elementos 604 en la misma, en el que M es cualquier número según las necesidades de la aplicación. En la Fig. 6b se muestra el conjunto 602 como que tiene 5 filas 606 con 5 elementos por fila 606. El conjunto 602 puede tener cualquier número de filas 606 y de elementos por fila 606 como se desee. El conjunto 602 también puede estar configurado con números variables de elementos 604 en cada fila 606 si se desea.

La FIG. 6C muestra otra realización ejemplar en la que el conjunto 602 tiene una configuración anular de elementos 604. En esta realización, el conjunto 602 tiene un elemento externo 610 con una abertura 612. Hay configurado un segundo elemento 614 para encajar dentro de la abertura 612. En esta realización, el elemento externo 610 es circular y concéntrico, aunque se debe hacer notar que el conjunto puede estar configurado de cualquier forma según las necesidades de la aplicación. Por ejemplo, el conjunto 602 puede tener más de dos elementos y puede estar dispuesto de forma excéntrica o tener una forma poligonal, una forma oval u otras formas.

De forma similar a las realizaciones presentadas anteriormente con respecto a las FIGURAS 5B-C, el conjunto 602 puede estar formado según las necesidades de la aplicación. La FIG. 7A muestra un conjunto bidimensional 602 que tiene una forma curvada y la FIG. 7B muestra un conjunto anular 602 que tiene una forma cóncava curvada. Aunque no se muestra, cada una de las configuraciones del transductor 106 mostrada en las FIGURAS 5A-7B puede incluir una o más capas de adaptación, si se desea. El uso de capas de adaptación es bien conocido para el experto en la técnica. Se debe hacer notar que las realizaciones ejemplares mostradas en las FIGURAS 5A-7B son realizaciones ejemplares concebidas únicamente para ayudar en la ilustración de las diversas configuraciones del transductor 106. Dado que son posibles un gran número de configuraciones, no se pretende que se describa o se muestre cada forma posible de configuración y, por lo tanto, el transductor piezocompuesto 106 no debería estar limitado a una forma cualquiera o a una configuración descrita o mostrada en el presente documento.

La FIG. 8 muestra un gráfico de las características de rendimiento de una realización ejemplar de material piezocompuesto en una configuración 1-3, específicamente, el coeficiente de acoplamiento para una operación en modo de espesor, kt, la velocidad longitudinal del sonido, V1, y la impedancia acústica Z con respecto a la fracción volumétrica de la cerámica con respecto al polímero. Aquí, se puede ver que el coeficiente de acoplamiento, kt, para el material piezocompuesto se aproxima a 0,7 en el intervalo de fracción volumétrica del 30-60%, mientras que al mismo tiempo la impedancia acústica se encuentra en el intervalo de 12-17 MRayl. Esta es una mejora significativa con respecto a las piezocerámicas solas, que tienen un kt de aproximadamente 0,5 y una impedancia acústica superior a 30 MRayl.

La FIG. 9A muestra gráficos simulados de la respuesta 902 de dominio temporal y de la respuesta 903 de dominio frecuencial de un transductor piezocerámico ejemplar, mientras que la FIG. 9B muestra gráficos simulados de la respuesta 904 de dominio temporal y de la respuesta 905 de dominio frecuencial de una realización ejemplar del transductor piezocompuesto 106. En cada gráfico, el transductor simulado es un transductor de un único elemento que tiene un diámetro de 1,93 milímetros (mm) y una frecuencia central de 9 megahercios (MHz). El transductor 106 simulado en la FIG. 9B tiene una fracción volumétrica del 35%.

En la FIG. 9A, el transductor piezocerámico tiene una longitud de impulso de aproximadamente 3 ciclos en la respuesta 902 de dominio temporal, como se indica mediante el número de oscilaciones en la respuesta 902, y la tensión de cresta a cresta del transductor piezocerámico es de aproximadamente 1,05 voltios. La FIG. 9B demuestra el rendimiento mejorado del transductor piezocompuesto 106. Aquí, el transductor 106 tiene una longitud de impulso de aproximadamente 1,5 ciclos en la respuesta 904 de dominio temporal, como se indica mediante el número de oscilaciones en la respuesta 904, y la tensión de cresta a cresta del transductor 106 es de aproximadamente 1,9 voltios. Además, el transductor piezocompuesto 106 de la FIG. 9B tiene un ancho de banda mucho mayor que el transductor piezocerámico de la FIG. 9A, según se indica mediante una comparación de las respuestas frecuenciales 905 y 903.

Se debe hacer notar que el transductor piezocompuesto 106 puede estar configurado para operar a mayores frecuencias que las mostradas en las FIGURAS 9A-B. Por ejemplo, en algunas aplicaciones ICE, el transductor piezocompuesto 106 puede estar configurado para operar a una frecuencia central de aproximadamente 10 Mhz, mientras que en algunas aplicaciones IVUS, el transductor piezocompuesto 106 puede estar configurado para operar a una frecuencia central en el intervalo de 20-50 Mhz. El transductor piezocompuesto 106 puede estar configurado para operar a cualquier frecuencia según las necesidades de la aplicación y no debería estar limitado a un intervalo cualquiera de frecuencia descrito en el presente documento.

También se proporcionan en el presente documento procedimientos 620 de fabricar un transductor piezocompuesto 106 de un único elemento. Estos procedimientos no son parte de la invención. Los procedimientos 620 pueden incluir tres etapas principales: unir o moldear una capa de adaptación; unir o moldear una capa de refuerzo; y mecanizar el transductor 106 a la forma o las dimensiones deseadas. La FIG. 10 muestra un procedimiento ejemplar 620 de fabricación para un transductor piezocompuesto 106 de un único elemento. Antes de comenzar el procedimiento 620, el material piezocompuesto está proporcionado, preferentemente, en forma de una placa 502 que tiene el espesor deseado, que puede determinar la frecuencia resonante del transductor 106. Preferentemente, la placa 502 también tiene un electrodo dispuesto en los lados frontal y trasero. Debido a que los materiales piezocompuestos tienen impedancias acústicas menores que los materiales piezocerámicos, el uso de capas de adaptación no es muy importante. Sin embargo, puede seguir siendo deseable incluir las capas de adaptación. Por ejemplo, una capa de adaptación que tenga una impedancia acústica de aproximadamente 4-5 MRayl mejorará el acoplamiento acústico entre el material piezocompuesto y el entorno circundante.

Con referencia al procedimiento 620, para formar la capa opcional de adaptación, la placa 502 se acopla en primer lugar a un sustrato, tal como una placa de vidrio, en 622. Entonces, en 623, se puede desgasificar y moldear o unir o acoplar de otra manera el material de la capa de adaptación, tal como un material similar al solgel, sobre la placa 502. En 624, después de que el material de la capa de adaptación ha curado, se puede rectificar o mecanizar la capa de adaptación hasta el espesor deseado. Típicamente, la capa de adaptación tiene un espesor de un cuarto de la longitud de onda de la onda ultrasónica a la frecuencia de trabajo, u operativa.

A continuación, para formar la capa de refuerzo, se gira la placa en 626 y se acopla de nuevo al sustrato. Si se debe enfocar o formar la placa 502, el sustrato tiene, preferentemente, una forma recíproca que puede ser utilizada para estampar la forma deseada sobre la placa

502. En 628, la capa de refuerzo se une o se moldea o se acopla de otra manera sobre la placa

502. La capa de refuerzo está ubicada en la parte trasera de la placa 502 y proporciona un soporte mecánico para el transductor 106 y atenúa toda la energía acústica que se propaga hacia atrás. Preferentemente, el espesor de la capa de refuerzo es adecuado para satisfacer la cantidad deseada de absorción acústica. Un espesor ejemplar para una capa de refuerzo es de 5 mm, aunque se puede utilizar cualquier espesor. Un exceso de capa de refuerzo puede servir como un sustrato protector para un procesamiento mecánico posterior. En 630, se desgasifica y se cura el material de refuerzo. Si se une o se moldea una gran cantidad de material de refuerzo, se puede utilizar un molde para sujetar la placa 502 durante la desgasificación y la curación.

En 632, se procesa mecánicamente o se rectifica la placa 502 para dar a las superficies externas de la capa de adaptación y de la capa de refuerzo la forma deseada. Preferentemente, las superficies externas de la capa de adaptación y de la capa de refuerzo están fabricadas tan paralelas como sea posible. En 634, la placa 502 se acopla al sustrato y se mecaniza a la forma o configuración final deseada. Por ejemplo, se puede mecanizar o troquelar la porción 504 del borde externo a una configuración poligonal. Se debe hacer notar que el procedimiento 620 es un procedimiento ejemplar de fabricación, y que el transductor piezocompuesto 106 no está limitado a ser fabricado únicamente con el procedimiento 620. Se pueden utilizar otros procedimientos, incluyendo, sin limitación, el uso de troquelado, relleno, moldeo de fibras aleatorias, y películas de materiales compuestos. Aunque el procedimiento 620 se aplica a transductores 106 de un único elemento, el transductor piezocompuesto 106 no está limitado a transductores de un único elemento y puede incluir conjuntos de transductor que tienen uno o más elementos de transductor y otras configuraciones de transductor.

También se proporciona en el presente documento un procedimiento ejemplar 640 de formación de imágenes con un transductor piezocompuesto 106. La FIG. 11 muestra una realización ejemplar del dispositivo médico 102 adecuado para ser utilizado con el procedimiento 640. El dispositivo médico 102 puede ser cualquier dispositivo que pueda insertarse dentro de un ser vivo, incluyendo, pero no limitado a un catéter y un endoscopio. En esta realización, el dispositivo médico 102 incluye un miembro tubular alargado flexible 110 con una luz interna 111. El dispositivo 104 de formación de imágenes está acoplado al extremo distal 113 de un eje conductor alargado flexible 112. Preferentemente, la luz interna 111 está configurada para recibir de forma deslizante el eje conductor 112 y permitir que el eje conductor 112 y el dispositivo 104 de formación de imágenes puedan ser configurados como un transductor de un único elemento acoplados de forma comunicativa por medio de una o más líneas 114 de señales a un sistema (no mostrado) de procesamiento de imágenes. Preferentemente, se forman imágenes del interior del ser vivo al girar el eje conductor 112 mientras que se forman imágenes con el transductor piezocompuesto 106.

La FIG. 12 muestra otra realización ejemplar del dispositivo médico 102 adecuado para ser utilizado con el procedimiento 640. En esta realización, el dispositivo médico 102 incluye un miembro tubular alargado flexible 110 con una luz interna 111. El dispositivo 104 de formación de imágenes está acoplado al extremo distal 119 de un miembro alargado flexible 120. Preferentemente, la luz interna 111 está configurada para recibir de forma deslizante el miembro 120 y permitir que el miembro 120 se mueva en su interior. El transductor piezocompuesto 106 puede estar configurado como un conjunto acoplado de forma comunicativa por medio de uno o más líneas 114 de señales a un sistema (no mostrado) de procesamiento de imágenes. Preferentemente, se forman imágenes del interior del ser vivo con el conjunto 106, que puede ser colocado y recolocado al mover el miembro 120 dentro de la luz interna 111. Se debe hacer notar que las realizaciones mostradas en las FIGURAS 11 y 12 son realizaciones ejemplares y no se pretende que limiten el dispositivo médico 102 ni el transductor piezocompuesto 106. Se pueden utilizar otras realizaciones del dispositivo médico 102 con el transductor piezocompuesto 106.

La FIG. 13 muestra un ejemplo de un procedimiento 640 de formación de imágenes, que puede llevarse a cabo con las realizaciones del dispositivo médico 102 similar a los expuestos con respecto a las FIGURAS 11-12. En primer lugar, en 641, se inserta el dispositivo médico 102 dentro de un ser vivo. En 642, se forman imágenes del ser vivo con el transductor piezocompuesto 106. Si el transductor piezocompuesto 106 es un transductor 106 de un único elemento similar al expuesto con respecto a la FIG. 11, la etapa 642 incluye, preferentemente, girar el dispositivo 104 de formación de imágenes dentro de la luz interna 111 mientras se forman imágenes. Si el transductor piezocompuesto 106 es un conjunto similar al expuesto con

5 respecto a la FIG. 12, la etapa 642 se puede llevar a cabo sin girar el dispositivo 104 de formación de imágenes y se puede generar una imagen de una forma según la configuración del conjunto 602, tal como configuraciones unidimensional, bidimensional, lineal o en fase y similares.

A continuación, en 643, el transductor piezocompuesto 106 da salida, preferentemente, a

10 una señal representativa del tejido representado por imágenes al sistema de procesamiento de imágenes. En 644, se puede utilizar el sistema de procesamiento de imágenes para generar una imagen del tejido representado por imágenes en base a la señal sacada. En 645, se puede mostrar la imagen a un usuario. En la descripción anterior, se ha descrito la invención con referencia a realizaciones

15 específicas de la misma. Sin embargo, será evidente que se pueden llevar a cabo diversas modificaciones y cambios a la misma sin alejarse del alcance más amplio de la invención. Por ejemplo, se puede mezclar y emparejar cada característica de una realización con otras características mostradas en otras realizaciones, y se puede cambiar la secuencia de las etapas mostradas en un diagrama de flujo. De forma similar, se pueden incorporar, según se

20 deseen, las características y los tratamientos conocidos para las personas con un nivel normal de dominio de la técnica. Adicional y evidentemente, se pueden sumar o restar características según se desee. En consecuencia, la invención no está restringida, salvo a la luz de las reivindicaciones adjuntas y de sus equivalentes.

Claims (27)

1. Reivindicaciones

   1.

   Un aparato de formación de imágenes por ultrasonidos, que comprende:

   un dispositivo de formación de imágenes que puede insertarse dentro de un ser vivo y está configurado para formar imágenes del interior del ser vivo, comprendiendo el dispositivo de formación de imágenes un transductor piezocompuesto (106), caracterizado porque el transductor piezocompuesto está configurado para transmitir energía ultrasónica desde una superficie plana y comprende una pluralidad de secciones (201, 301) de material piezocerámico o bien a) entremezcladas con una pluralidad de secciones de material polimérico o bien b) distribuidas en una sección base de material polimérico, en el que cada sección de material piezocerámico tiene un espesor variable en su longitud.

2. 2.

   El aparato de la reivindicación 1, en el que el transductor (106) tiene una frecuencia central en un intervalo desde 20 hasta 50 MHz.

3. 3.

   El aparato de la reivindicación 1, en el que el material piezocerámico y el material polimérico están dispuestos en una pluralidad de secciones alargadas.

4. 4.

   El aparato de la reivindicación 3, en el que el material piezocerámico y el material polimérico incluyen una configuración 2-2.

5. 5.

   El aparato de la reivindicación 1, en el que el material piezocerámico está dispuesto como una pluralidad de secciones ubicadas en la sección base del material polimérico.

6. 6.

   El aparato de la reivindicación 5, en el que las secciones (201, 301) de material piezocerámico están configuradas como columnas.

7. 7.

   El aparato de la reivindicación 5, en el que el material piezocerámico y el material polimérico incluyen una configuración 1-3.

8. 8.

   El aparato de la reivindicación 1, en el que el material piezocerámico está dispuesto como una pluralidad de nodos, estando encapsulado al menos un nodo en el material polimérico.

9. 9.

   El aparato de la reivindicación 8, en el que el material piezocerámico y el material polimérico incluyen una configuración 0-3.

10. 10.

    El aparato de la reivindicación 1, en el que el material piezocerámico y el material polimérico están dispuestos en una combinación de configuraciones 2-2 y 1-3.

11. 11.

    El aparato de la reivindicación 1, en el que el transductor tiene una o más capas de adaptación.

12. 12.

    El aparato de la reivindicación 1, en el que el transductor es un transductor (106) de un único elemento.

13. 13.

    El aparato de la reivindicación 12, en el que el transductor (106) de un único elemento está configurado como una placa.

14. 14.

    El aparato de la reivindicación 13, en el que el borde externo de la placa está curvado o es sustancialmente poligonal.

15. 15.

    El aparato de la reivindicación 14, en el que el borde externo de la placa es sustancialmente cuadrado, sustancialmente hexagonal o sustancialmente octogonal.

16. 16.

    El aparato de la reivindicación 13, en el que el borde externo de la placa es parcialmente curvado o parcialmente recto.

17. 17.

    El aparato de la reivindicación 1, en el que el transductor (106) está configurado como un conjunto.

18. 18.

    El aparato de la reivindicación 17, en el que el transductor (106) está acoplado a una pluralidad de electrodos.

19. 19.

    El aparato de la reivindicación 17, en el que el transductor comprende una pluralidad de elementos de transductor.

20. 20.

    El aparato de la reivindicación 19, en el que la pluralidad de elementos de transductor están acoplados entre sí.

21. 21.

    El aparato de la reivindicación 19, en el que la pluralidad de elementos de transductor están dispuestos en una fila.

22. 22.

    El aparato de la reivindicación 21, en el que el conjunto es un conjunto unidimensional.

23. 23.

    El aparato de la reivindicación 19, en el que la pluralidad de elementos de transductor están dispuestos en una pluralidad de filas, comprendiendo cada fila una pluralidad de elementos de transductor.

    5

    10 24. El aparato de la reivindicación 23, en el que la pluralidad de elementos de transductor están dispuestos en M filas, en el que hay ubicados M elementos de transductor en cada fila.
24. 25. El aparato de la reivindicación 23, en el que el conjunto es un conjunto bidimensional.

    15
25. 26. El aparato de la reivindicación 19, en el que el conjunto comprende un primer elemento de transductor que tiene una abertura (612) y un segundo elemento de transductor ubicado dentro de la abertura.

    20 27. El aparato de la reivindicación 19, en el que el conjunto (602) es un conjunto anular.
26. 28. El aparato de la reivindicación 27, en el que los elementos de transductor están dispuestos de forma concéntrica.

    25 29. El aparato de la reivindicación 17, en el que una primera superficie del conjunto está configurada para transmitir energía ultrasónica.
27. 30. El aparato de la reivindicación 17, en el que el conjunto es un conjunto lineal.

    30 31. El aparato de la reivindicación 17, en el que el conjunto es un conjunto en fase.