ES2575537T3 - Procedimiento para la determinación simultánea de posición y velocidad de objetos - Google Patents

Procedimiento para la determinación simultánea de posición y velocidad de objetos Download PDF

Info

Publication number
ES2575537T3
ES2575537T3 ES10153336.2T ES10153336T ES2575537T3 ES 2575537 T3 ES2575537 T3 ES 2575537T3 ES 10153336 T ES10153336 T ES 10153336T ES 2575537 T3 ES2575537 T3 ES 2575537T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
signal
evaluation
speed
echo
determination
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES10153336.2T
Other languages
English (en)
Inventor
Miroslaw Wrobel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Application granted granted Critical
Publication of ES2575537T3 publication Critical patent/ES2575537T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/50—Systems of measurement, based on relative movement of the target
    • G01S15/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G01S15/586—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of continuous unmodulated waves, amplitude-, frequency-, or phase-modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/06—Measuring blood flow
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A61B8/0833—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/12—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves in body cavities or body tracts, e.g. by using catheters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G01S13/583—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of continuous unmodulated waves, amplitude-, frequency-, or phase-modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets
    • G01S13/584—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of continuous unmodulated waves, amplitude-, frequency-, or phase-modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets adapted for simultaneous range and velocity measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8979—Combined Doppler and pulse-echo imaging systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/895—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques characterised by the transmitted frequency spectrum

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

Procedimiento para la determinación simultánea de posición y velocidad de objetos (16), comprendiendo los pasos: - producción simultánea de una primera señal (10) para la determinación de la velocidad y de una segunda señal (11) para la determinación de la posición, - mezcla (12) de la primera señal con la segunda señal, dando lugar a una señal mixta y emisión posterior de la señal mixta mediante un emisor (14) en dirección de un objeto, de manera que la señal mixta es reflejada al menos en parte en el objeto y se recibe como señal de eco, - evaluación de la señal de eco, caracterizado porque la evaluación comprende: - realización de una evaluación de la velocidad de la señal de eco teniéndose en cuenta la primera señal (10) y el efecto Doppler, obteniéndose como un resultado de esta evaluación de la velocidad una información de la velocidad del objeto, - realización de una evaluación de la posición de la señal de eco teniéndose en cuenta la segunda señal (11), obteniéndose como un resultado de esta evaluación de la posición una información de posición del objeto; correlacionándose la señal de eco con la segunda señal para la determinación de la posición.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
DESCRIPCION
Procedimiento para la determinacion simultanea de posicion y velocidad de objetos La invencion se refiere a un procedimiento segun la reivindicacion 1.
Los procedimientos para la determinacion de la velocidad y de la posicion de medios u objetos que se mueven se conocen en el estado de la tecnica. De esta manera se determinan en el ambito de las ondas electromagneticas con sistemas de radar por ejemplo, la posicion y la velocidad de aviones en el sector de la aviacion y ademas de ello, se determinan en el campo de la medicina, la profundidad de objetos y vasos sangumeos, asf como la velocidad de caudal de sangre fluente mediante ondas ultrasonicas.
El documento WO 02/086537 A1 y el documento WO 2005/098471 A2 describen procedimientos para la determinacion simultanea de posicion y velocidad de objetos mediante la produccion de una senal y la evaluacion de la senal de eco reflejada en el objeto.
Tambien se conocen sin embargo, enfoques para la determinacion de la velocidad y la determinacion de la posicion simultaneas, pero estos estan sujetos a notables lfmites en lo que se refiere a la resolucion y a la mensurabilidad de la velocidad. Para una resolucion mejorada es necesario no obstante por ejemplo, en el procedimiento de ultrasonidos PW medico, mantener los paquetes de ondas emitidos, lo mas reducidos posibles (el lfmite de resolucion se corresponde con la mitad del paquete de ondas). Esto conduce no obstante por su parte, a una detectabilidad empeorada del desplazamiento de onda, motivada por el efecto Doppler, y con ello a un empeoramiento de la determinacion de la velocidad.
Ademas de ello se conoce por ejemplo, el procedimiento de ultrasonido CW para una determinacion relativamente exacta de la velocidad de flujo. No permite no obstante, ninguna deduccion sobre la profundidad del flujo.
Es desventajoso igualmente, que al emitirse pulsos, por ejemplo, durante el procedimiento de ultrasonidos PW, o por ejemplo, al combinarse diferentes procedimientos, ha de esperarse respectivamente hasta que todos los ecos que siguen a los pulsos emitidos han remitido para poder garantizar una determinacion inequvoca de profundidad o posicion del origen del eco.
Como consecuencia es necesario hasta ahora, esperar un tiempo de espera entre la reduccion de diferentes pulsos de medicion, lo cual prolonga el tiempo total de la medicion, o renunciar a exactitud durante la determinacion de la profundidad o posicion o durante la determinacion de la velocidad del medio fluente.
Ademas de ello, por el momento no puede determinarse al determinarse al mismo tiempo la velocidad y la posicion mediante por ejemplo el procedimiento de ultrasonido PW pulsado, la velocidad del medio fluyente de manera continua, sino solo de manera distanciada temporalmente a intervalos, debido a lo cual no es posible por lo tanto en los periodos de pausa un seguimiento del desarrollo de la velocidad.
Estos problemas y desventajas se dan tanto en el ambito ultrasonico, como tambien en el ambito de ondas electromagneticas.
Estas limitaciones son desventajosas sobre todo en el ambito del posicionamiento de acceso en vasos sangumeos o en el caso de la puncion pericardica. El acceso sirve en primer lugar para la medicion de la presion sangumea continua intravascular, para la extraccion de sangre para analisis de laboratorio y de gasometna arterial y para la insercion de instrumentos (por ejemplo, en el caso de exploraciones de cateteres cardiacos).
El empuje hacia delante de un alambre grna de un cateter se produce habitualmente mediante fluoroscopia, para poder seguir la posicion del alambre. En este caso el paciente esta sujeto no obstante, a una exposicion a radiacion. A continuacion, se retira la canula de puncion mediante la fijacion del alambre grna. En este caso ha de comprimirse el vaso sangumeo en el punto de puncion y ha de tenerse en cuenta estrictamente, que la posicion del alambre se mantenga sin cambios. Dependiendo del calibre del cateter a introducir (o del dren o de la valvula) ha de ensancharse anteriormente mediante dilatador, el canal de puncion, para facilitar la insercion. Despues de ello, la valvula o el cateter se empujan hacia delante a traves del alambre hasta su posicion objetivo. Mientras tanto es ventajoso, controlar tanto la velocidad de flujo de la sangre, como tambien la posicion del alambre, al mismo tiempo, para evitar por ejemplo, un colapso del vaso sangumeo.
En el estado de la tecnica no se conoce ningun procedimiento que posibilite al mismo tiempo el control de la velocidad del flujo de la sangre, asf como la posicion del alambre grna o tambien del vaso sangumeo mediante ultrasonido.
Es por lo tanto tarea de la presente invencion, proponer un procedimiento para la determinacion simultanea de posicion y velocidad de objetos, el cual ofrezca una mejor resolucion, requiera un esfuerzo constructivo mas reducido y posibilite una medicion simultanea tanto de velocidad como tambien de posicion.
Esta tarea se soluciona mediante la presente invencion segun la ensenanza de la reivindicacion principal.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Son objeto de las reivindicaciones secundarias formas de realizacion ventajosas de la invencion.
Segun la invencion se superan las desventajas debido a que el procedimiento para la determinacion simultanea de posicion y velocidad de objetos comprende los siguientes pasos:
- produccion simultanea de una primera senal para la determinacion de la velocidad y de una segunda senal para la determinacion de la posicion,
- mezcla de la primera senal con la segunda senal dando lugar a una senal mixta y emision posterior de la senal mixta mediante un emisor en direccion de un objeto, de manera que la senal mixta es reflejada al menos parcialmente en el objeto y recibida como senal de eco,
- evaluacion de la senal de eco.
La produccion de las senales puede producirse por ejemplo, mediante generadores de senal o similares, generandose las senales de manera preferida por separado. En este caso puede tratarse en el caso de la primera senal (indicada en lo sucesivo tambien como senal de velocidad) por ejemplo, de una senal CW y tratarse en el caso de la segunda senal (indicada en lo sucesivo tambien como senal de posicion) por ejemplo, de una senal modulada favorable en terminos de correlacion.
Entonces se mezclan primeramente la senal de velocidad y la senal de posicion dando lugar a una senal mixta, y entonces se emite la senal mixta a traves de un emisor en direccion hacia un objeto a examinar.
En este caso las senales pueden trasladarse por ejemplo tras su produccion y eventualmente procesamiento, a un elemento de mezcla, el cual procesa la senal de velocidad y la senal de posicion dando lugar a una senal mixta, y despues de ello, esta senal mixta se acopla a traves de un emisor al medio de transmision. En este caso se produce una mezcla de la senal de velocidad y de la senal de posicion ya antes de la emision.
Frente a una variante tambien posible con dos emisores diferentes para la emision separada de la senal de velocidad o de la senal de posicion sin una mezcla anterior, el procedimiento requiere un esfuerzo constructivo menor, dado que en este ejemplo, puede renunciarse a un emisor. Ademas de ello, puede aumentarse ademas de ello la exactitud, dado que pueden evitarse diferencias de marcha debido a emisores separados o su incoherencia espacial.
Debido a la emision de una senal mixta, la cual contiene la informacion tanto de la primera senal como tambien de la segunda senal, puede posibilitarse una determinacion simultanea tanto de la velocidad como tambien de la posicion. Dado que ambas senales, la primera senal y la segunda senal, llegan al mismo tiempo - y no separadas en el tiempo- al objeto.
Debido a la emision mezclada simultanea tanto de la senal de velocidad como tambien de la senal de posicion, como senal mixta, pueden determinarse tambien dos magnitudes ffsicas, por ejemplo, velocidad y posicion, al mismo tiempo de manera continua. De esta manera pueden evitarse tiempos muertos durante la determinacion de magnitudes ffsicas.
Entonces se emite la senal mixta a traves de un medio de transmision (por ejemplo, materia conductora de ondas sonoras, aire o en el caso de las ondas electromagneticas tambien un vado) en direccion hacia el objeto a examinar.
La evaluacion comprende segun la invencion una realizacion de una evaluacion de la velocidad de la senal de eco teniendo en cuenta la primera senal y el efecto Doppler, obteniendose como un resultado de esta evaluacion de la velocidad una informacion de la velocidad del objeto.
En este caso puede evaluarse por ejemplo durante la evaluacion de la velocidad, la senal de eco teniendose en cuenta la senal de velocidad y el efecto Doppler. Al tenerse en cuenta la senal de velocidad durante la evaluacion de la senal de eco y del efecto Doppler, el contenido de informacion de la senal de velocidad puede aislarse de la senal de eco, en este caso influirse mediante operaciones matematicas en la exactitud y resolucion y obtenerse como resultado de esta evaluacion de la velocidad una informacion de la velocidad del objeto.
Segun la invencion, la evaluacion comprende ademas de ello, una realizacion de una evaluacion de la posicion de la senal de eco teniendose en cuenta la segunda senal, obteniendose como un resultado de esta evaluacion de la posicion, una informacion de la posicion del objeto.
Al llevarse a cabo la evaluacion de la posicion de la senal de eco, puede tenerse en cuenta por ejemplo la senal de posicion y con ello aislarse el contenido de informacion de la senal de posicion de la senal de eco, pudiendo influirse en este caso mediante operaciones matematicas en la exactitud y en la resolucion. Como resultado de esta evaluacion de la posicion se obtiene una informacion de posicion del objeto.
La senal de eco se somete de esta manera a evaluaciones, para acceder a las magnitudes ffsicas. De esta manera pueden obtenerse las dos informaciones, la informacion sobre la velocidad y la informacion sobre la posicion, de manera simultanea y continua.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
En una forma de realizacion preferida, el procedimiento comprende ademas de ello, una recepcion continua de una senal de eco reflejada por el objeto.
El ambito de utilizacion del procedimiento es cualquiera en lo que se refiere al ambito de la senal. En una forma de realizacion preferida, las senales pueden estar conformadas en forma de ondas ultrasonicas, y en otra forma de realizacion preferida las senales pueden estar conformadas en forma de ondas electromagneticas.
En otra forma de realizacion preferida, la primera senal es una senal favorable en terminos del efecto Doppler, es decir, se adecua bien para determinar el desplazamiento de la frecuencia.
En otra forma de realizacion preferida la segunda senal es de un tipo de senal favorable en la posicion en el sentido de deteccion de patron, es decir, se adecua bien para reconocer de nuevo patrones en el caso de evaluaciones.
La forma de las senales utilizadas es basicamente cualquiera. En otra forma de realizacion preferida, la segunda senal presenta una frecuencia constante y se emite a intervalos. De esta manera la senal de posicion es facil de generar y debido a la emision a intervalos se imprime un patron a la senal, mediante el cual es posible por ejemplo, mediante la observacion de la duracion del eco, una deduccion de la posicion del objeto.
La forma en lo que se refiere al desarrollo de la senal de posicion es basicamente cualquiera. Ha resultado ser ventajoso, cuando la segunda senal sigue a una funcion correlacionable matematicamente, para reforzar la posibilidad de resolucion mejorada representada abajo. Cuanto mejor es la correlacion, mejor puede ser tambien la resolucion durante la determinacion de la posicion.
En otra forma de realizacion ventajosa, la segunda senal presenta una frecuencia (FM) modulada temporalmente. De esta manera se imprime a la senal de posicion igualmente un patron, mediante el cual es posible tambien una conclusion sobre las duraciones del eco y con ello de la posicion del objeto.
En otra forma de realizacion ventajosa, la senal mixta sigue por ejemplo, a una senal lisa en el sentido matematico. Esto ofrece ventajas particularmente en el ambito ultrasonico, dado que debido a ello pueden evitarse demoras de consulta en por ejemplo, generadores de ultrasonidos piezoelectricos.
Al elegirse la senal de velocidad, ha resultado ser ventajoso emitir la senal de manera continua con una frecuencia constante no modificada, para poder medir bien con ella el desplazamiento Doppler. La frecuencia de la senal de velocidad no debena solaparse en este caso con la o las frecuencia(s) en la senal de posicion.
En otra forma de realizacion preferida, la evaluacion de la posicion comprende un filtrado de la senal de eco en lo que se refiere a la frecuencia de la segunda senal. De esta manera puede mejorarse la evaluacion que le sigue por ejemplo, mediante un ruido menor.
En otra forma de realizacion preferida, la evaluacion de la posicion comprende un analisis del desplazamiento de Doppler y/o de la duracion del eco. En este caso la senal de eco eventualmente filtrada anteriormente se somete a un analisis. Este analisis puede comprender entre otros, o bien la observacion del desplazamiento de Doppler o de la duracion del eco o ambas cosas.
En otra forma de realizacion preferida, la evaluacion de la posicion comprende una correlacion de la senal de eco con la segunda senal, y a continuacion, se lleva a cabo un analisis de la duracion del eco.
Mediante el valor de la correlacion puede influirse de manera decisiva en la resolucion con referencia a la determinacion de la posicion y mejorarse esta de esta manera notablemente. Alternativamente a la correlacion, puede utilizarse la convolucion o tambien otro metodo para la determinacion del patron.
En una forma de realizacion preferida, el procedimiento descrito se utiliza para el control de la colocacion del acceso en vasos sangumeos y/o para la puncion pericardica.
En otra forma de realizacion preferida, el procedimiento descrito se utiliza para la determinacion de la velocidad del flujo de sangre y la posicion de vasos sangumeos.
En los dibujos se representan varias formas de realizacion de la invencion y se explican a continuacion a modo de ejemplo.
Muestran:
La Fig. 1
La Fig. 2
La Fig. 3
una senal de velocidad con frecuencia constante segun una primera forma de realizacion;
una senal de posicion emitida a intervalos con frecuencia constante segun una primera forma de realizacion;
una senal mixta a partir de la senal de velocidad segun la Fig. 1 y la senal de posicion segun la Fig.
2;
5
10
15
20
25
30
35
40
45
La
Fig. 4
La
Fig. 5
La
Fig. 6
La
Fig. 7
La
Fig. 8
La
Fig. 9
La
Fig. 10
La
Fig. 11
una senal de eco recibida tras la emision de la senal mixta segun la Fig. 3;
una senal de eco filtrada segun la Fig. 4 en relacion con la frecuencia de la senal de velocidad segun la Fig. 1;
una senal de eco filtrada segun la Fig. 4 segun la frecuencia de la senal de posicion segun la Fig.
2;
una senal de eco filtrada segun la Fig. 4 correlacionada con la senal de posicion segun la Fig. 2;
una senal de velocidad con frecuencia constante segun una segunda forma de realizacion;
una senal de posicion con frecuencia modulada segun una segunda forma de realizacion;
una funcion de modulacion a modo de ejemplo de la modulacion de frecuencia de la senal de posicion segun la Fig. 9;
una senal mixta a partir de la senal de velocidad segun la Fig. 8 y la senal de posicion segun la Fig.
9;
La Fig. 12 una senal de eco obtenida tras la emision de la senal mixta segun la Fig. 11;
La Fig. 13 una senal de eco segun la Fig. 12 correlacionada con la senal de posicion segun la Fig. 9;
La Fig. 14 la estructura esquematica de un dispositivo para llevar a cabo el proceso de medicion;
La Fig. 15 una representacion de posicion aplicada durante el tiempo teniendose en cuenta la senal
correlacionada parecida a la de la Fig. 13, llamado modo M;
La Fig. 16 una representacion de la velocidad de flujo de la sangre con proporcion de partfculas, llamado
Doppler.
La Fig. 1 muestra una senal de velocidad con frecuencia constante, por ejemplo, dos megahercios. Esta senal se corresponde en principio con la senal de introduccion en el caso de una medicion de ultrasonidos CW Doppler unica. Esta senal se produce constantemente de manera continua con frecuencia que se mantiene igual.
La Fig. 2 muestra una senal de posicion igualmente con frecuencia constante, que se produce de manera alterna con tiempos de pausa. La frecuencia se encuentra en este caso por ejemplo, en cuatro megahercios. De manera parecida a como en el procedimiento de medicion de ultrasonido PW, con esta senal se producen y se emiten pulsos, por ejemplo, pulsos de una longitud de 2 ps. Mediante el tiempo hasta la deteccion de ecos en un pulso, puede concluirse el punto de reflexion, de esta manera la profundidad. Es problematico, que para una buena resolucion se requieren paquetes de ondas cortos, los cuales contienen por su parte una cantidad reducida de ondas. Debido a ello empeora no obstante en el caso de procedimientos de ultrasonido PW convencionales la exactitud de la medicion de la velocidad por el efecto Doppler.
La Fig. 3 muestra una senal mixta a partir de la senal de velocidad segun la Fig. 1 y la senal de posicion segun la Fig. 2. En este caso se mezclan en los rangos de tiempo t-i, t2 y t3 respectivamente un pulso segun la senal de posicion de la Fig. 2 a la senal de velocidad de la Fig. 1. La operacion matematica de la mezcla es basicamente cualquiera.
En principio el procedimiento se corresponde en este punto con la realizacion al mismo tiempo tanto de una medicion de ultrasonido CW como tambien de una medicion de ultrasonido PW.
La senal mixta se emite a traves de un emisor en direccion hacia el objeto a evaluar o del medio a evaluar. Desde allf se refleja la senal mixta y se recibe la senal de eco.
La senal de eco recibida se representa en la Fig. 4.
La Fig. 5 muestra la senal de eco filtrada a 2 megahercios de la Fig. 4. 2 megahercios se corresponden concretamente con exactamente la frecuencia de la senal de velocidad de la Fig. 1, a traves de la que ha de determinarse la velocidad. Esta senal de eco filtrada se compara entonces con la senal de velocidad emitida de la Fig. 1 y se somete a un analisis FFT, para acceder a traves de los cambios de frecuencia y del efecto Doppler a la velocidad a determinar (vease la representacion de la Fig. 16). De esta manera se determina la velocidad de manera continua sin interrupciones. En el caso de este procedimiento no existen tiempos muertos con respecto a los cuales se mantiene desconocida la velocidad.
La Fig. 6 muestra la senal de eco filtrada de la Fig. 4 a la frecuencia de la senal de posicion de la Fig. 2, en este caso 4 megahercios. Pueden reconocerse aqrn tres paquetes de eco 4, 5 y 6. Mediante los tiempos de eco t4, t5 y ta es posible la deduccion de la posicion o la profundidad del objeto o del medio reflectante.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Ademas de ello, podnan sacarse a partir de las informaciones de Doppler obtenidas en los paquetes de eco 4, 5 y 6 conclusiones sobre las velocidades en los puntos de reflexion, en el diagnostico medico podna representarse la senal como Doppler de tejido. Esto conlleva no obstante, las desventajas mencionadas, de que la resolucion es muy reducida y que la medicion queda sometida a diversos espacios de tiempo muerto.
Independientemente de que esta evaluacion de Doppler se produzca o no debido a esta senal, se obtiene en cada caso la informacion sobre velocidad con alta exactitud a partir de la senal segun la Fig. 5 y ademas de ello, la informacion sobre la posicion a partir de la senal segun la Fig. 6. De esta manera pueden obtenerse de manera continua ambas magnitudes con una medicion.
Ademas de ello, puede verse tambien una exactitud moderada de la determinacion de la posicion debido a esta senal, porque los paquetes de eco 4, 5 y 6 presentan una determinada anchura. Esta anchura es dependiente particularmente de la longitud de los paquetes de ondas emitidos con la senal 2 segun la Fig. 2.
La Fig. 7 muestra la senal de eco de la Fig. 4 correlacionada con la senal de posicion de la Fig. 2.
Puede verse el parecido de esta senal con la senal filtrada de la Fig. 6. No obstante, en el caso de esta senal correlacionada ya no podra realizarse ninguna evaluacion de Doppler. Debido a la velocidad determinada no obstante con una alta exactitud, esto es relativamente poco cntico.
La conclusion sobre la profundidad del lugar de reflexion puede obtenerse a partir de esta senal, de la misma manera que en la senal filtrada de la Fig. 6. Los paquetes de eco 7, 8 y 9 son reconocibles no obstante, como mas estrechos que los paquetes de eco 4, 5 y 6 de la senal filtrada de la Fig. 6. De esta manera, la resolucion ya se ha mejorado durante la determinacion de la profundidad o de la posicion del lugar de reflexion o del medio/objeto debido a la correlacion durante la evaluacion.
La Fig. 8 muestra una senal de velocidad segun una segunda forma de realizacion con frecuencia constante de en este caso por ejemplo, 8 megahercios. La senal se produce y se emite de manera continua sin interrupciones con esta frecuencia.
La Fig. 9 muestra una senal de posicion segun la segunda forma de realizacion. La senal puede producirse y emitirse de manera continua sin interrupciones, pero tambien puede producirse o emitirse a intervalos temporales de manera alterna con una pausa.
En este ejemplo la senal de posicion esta modulada en frecuencia con inicialmente dos megahercios aumentando linealmente a cuatro megahercios y descendiendo entonces de nuevo linealmente a dos megahercios. Tras la produccion de una rampa de frecuencia de este tipo se desconecta primeramente la senal durante un tiempo de pausa y despues de ello vuelve a producirse o emitirse durante la duracion de la rampa de frecuencia.
La Fig. 10 muestra la funcion de modulacion de frecuencia de la senal de posicion de la Fig. 9. En este caso, puede reconocerse el aumento lineal de inicialmente dos megahercios a cuatro megahercios y hacia el final de la rampa una cafda a dos megahercios. Basicamente la seleccion de la funcion de modulacion es cualquiera. Pueden establecerse barreras por ejemplo, mediante indicaciones mecanicas en relacion con demoras de reaccion en el caso de generadores de cristales piezoelectricos, lo cual no obstante, no sena problematico en el caso de la produccion de ondas electromagneticas.
Es particularmente ventajoso cuando la modulacion de la frecuencia imprime a la senal de posicion una identificacion inequvoca. Esto tiene como resultado una buena resolucion tras la correlacion.
La Fig. 11 muestra una senal mixta a partir de la senal de velocidad segun la Fig. 8 y la senal de posicion segun la Fig. 9. Esta senal mixta se traslada entonces a un emisor, para poder ser emitida como en el caso de la primera forma de realizacion tambien en direccion hacia el medio/objeto a examinar.
La Fig. 12 muestra la senal de eco reflejada tras la emision de la senal mixta segun la Fig. 11 por el medio/objeto.
La evaluacion mediante desplazamiento Doppler puede producirse en esta senal —igual que en el caso de la senal de la Fig. 4 - eventualmente tras el filtrado a la frecuencia de la senal de la Fig. 8, para poder acceder a la velocidad del medio/objeto.
La Fig. 3 muestra la senal de eco de la Fig. 12 correlacionada con la senal de posicion de la Fig. 9.
La evaluacion de la posicion/profundidad se produce en esta senal durante la duracion de los paquetes de eco, como en la senal de la Fig. 7 de la primera forma de realizacion.
Puede reconocerse claramente la anchura de banda mas reducida de los paquetes de eco reflejados en comparacion con la senal de las Figs. 6 y 7. De esta manera, la resolucion y con ello la calidad de la determinacion de la posicion, estan notablemente mejoradas en esta forma de realizacion. Puede reconocerse claramente aqrn tambien una separacion de solo 2 pulsos en el rango de 0 a aproximadamente 250 y en el rango de alrededor de 1500, que en el caso de las Figs. 6 y 7 aun no pueden separarse.
5
10
15
20
25
30
35
40
La resolucion es dependiente del valor de la correlacion, por lo tanto de la claridad de la identificacion en la senal de posicion. Cuanto mejor este correlacionada la senal de posicion, mejor sera tambien la resolucion en esta senal.
La Fig. 14 muestra la estructura de un dispositivo, con el que puede llevarse a cabo el proceso de medicion de la presente invencion. El generador de la senal de velocidad 10, por ejemplo un generador de senal CW, produce una senal con frecuencia constante de ocho megahercios segun la Fig. 8. El generador de senal de posicion 11, por ejemplo un generador de senal FM, produce una senal de posicion con una frecuencia modulada de dos a cuatro megahercios segun la Fig. 9. Ambas senales se mezclan en un elemento de mezcla 12 y se conducen tras una amplificacion en el amplificador 13 a un emisor 14.
El emisor 14 emite las ondas sonoras 15 en direccion del medio/objeto 16 a examinar, en el cual las ondas sonoras 15 experimentan una reflexion. Las ondas sonoras 17 reflejadas acceden entonces a un receptor 18, el cual conduce la senal de eco recibida tras una amplificacion en el amplificador 19 a la evaluacion.
La evaluacion de la velocidad se produce teniendose en cuenta la senal de velocidad (producida por el generador de senal 10) en un mezclador 20, y la informacion de velocidad obtenida se traslada a un elemento de representacion 21.
La evaluacion de la posicion se produce teniendose en cuenta la senal de posicion producida por el generador de senal de posicion 11 en un correlador 22 o similar. En el presente ejemplo, la evaluacion de la posicion se produce entre otros mediante una correlacion cruzada con la senal de posicion. A partir de la senal resultante puede deducirse, como se ha descrito arriba, la informacion de la posicion.
La Fig. 15 muestra una posibilidad de representacion que se basa en una senal parecida a la de la Fig. 13. En la evaluacion de por ejemplo, vasos sangumeos pulsantes, esta pulsacion se hace visible debido a la modificacion de las duraciones de los paquetes de eco. La duracion de los paquetes de eco, y con ello la informacion de la posicion de los puntos de reflexion, como por ejemplo, las paredes de los vasos, puede aplicarse con una claridad de imagen provista durante el tiempo y representarse en un llamado modo M. De esta manera, la persona tratante obtiene en el ambito de la tecnica medica una informacion continua sobre la anchura de los vasos o profundidad/posicion.
En la Fig. 16 se muestra otra representacion de la informacion de velocidad obtenida a partir de la evaluacion de la velocidad. En este caso se obtiene la informacion de la velocidad por ejemplo, tras llevarse a cabo una transformacion de Fourier como proporcion real e imaginaria y se representa como aplicada durante el tiempo. En este ejemplo, la lmea negra reproduce la cantidad de las partmulas y el sombreado las velocidades de las partmulas.
Con la presente invencion puede representarse por lo tanto de manera simultanea sin tiempos muertos, tanto la informacion de la velocidad, como tambien la informacion de la posicion. De esta manera puede verse cuantas partmulas son como de rapidas y a que profundidad ha de suponerse este flujo. Es posible incluso una asignacion del flujo a diferentes vasos sangumeos, cuando en el campo de medicion se encuentran por ejemplo, varios vasos sangumeos.
Resultan de esta manera ventajas particulares en el ambito de los examenes de cateter reforzados por ultrasonidos. Es posible no obstante con la presente invencion, representar al mismo tiempo las condiciones del flujo de sangre imperantes en los vasos sangumeos en el campo de medicion, asf como informaciones sobre la posicion de un alambre grna. De esta manera, la persona tratante obtiene de manera continua informaciones sobre las proporciones de flujo alrededor de la punta del cateter y al mismo tiempo la posicion del cateter y puede reconocer debido a ello con suficiente antelacion, un colapso, por ejemplo, debido al reconocimiento del patron de curva del flujo y/o de la determinacion del numero de Reynolds y hacerle frente.

Claims (15)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para la determinacion simultanea de posicion y velocidad de objetos (16), comprendiendo los pasos:
    - produccion simultanea de una primera senal (10) para la determinacion de la velocidad y de una segunda senal (11) para la determinacion de la posicion,
    - mezcla (12) de la primera senal con la segunda senal, dando lugar a una senal mixta y emision posterior de la senal mixta mediante un emisor (14) en direccion de un objeto, de manera que la senal mixta es reflejada al menos en parte en el objeto y se recibe como senal de eco,
    - evaluacion de la senal de eco,
    caracterizado porque la evaluacion comprende:
    - realizacion de una evaluacion de la velocidad de la senal de eco teniendose en cuenta la primera senal (10) y el efecto Doppler, obteniendose como un resultado de esta evaluacion de la velocidad una informacion de la velocidad del objeto,
    - realizacion de una evaluacion de la posicion de la senal de eco teniendose en cuenta la segunda senal (11), obteniendose como un resultado de esta evaluacion de la posicion una informacion de posicion del objeto; correlacionandose la senal de eco con la segunda senal para la determinacion de la posicion.
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, comprendiendo el procedimiento ademas una recepcion continua de una senal de eco reflejada por el objeto.
  3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, estando conformadas las senales en forma de ondas ultrasonicas.
  4. 4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3, estando conformadas las senales en forma de ondas electromagneticas.
  5. 5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4, siendo la primera senal una senal favorable en terminos del efecto Doppler.
  6. 6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, siendo la segunda senal de un tipo de senal favorablemente situado en el sentido del reconocimiento de patron.
  7. 7. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 6, presentando la segunda senal una frecuencia constante y emitiendose a intervalos.
  8. 8. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 7, siguiendo la segunda senal una funcion correlacionable matematicamente.
  9. 9. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 8, presentando la segunda senal una frecuencia modulada temporalmente FM.
  10. 10. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 9, siguiendo la senal mixta una funcion lisa en el sentido matematico.
  11. 11. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 10, comprendiendo la evaluacion de la posicion un filtrado de la senal de eco en relacion con la frecuencia de la segunda senal.
  12. 12. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 11, comprendiendo la evaluacion de la posicion un analisis del desplazamiento de Doppler y/o de la duracion del eco.
  13. 13. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 12, comprendiendo la evaluacion de la posicion una correlacion de la senal de eco con la segunda senal y llevandose a cabo a continuacion un analisis de la duracion del eco.
  14. 14. Uso del procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 13 para el control de la colocacion de acceso en vasos sangumeos y/o para la puncion pericardica.
  15. 15. Uso del procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 13 para la determinacion de velocidad de flujo de sangre y posicion de vasos sangumeos.
ES10153336.2T 2009-03-13 2010-02-11 Procedimiento para la determinación simultánea de posición y velocidad de objetos Active ES2575537T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009012821 2009-03-13
DE102009012821A DE102009012821A1 (de) 2009-03-13 2009-03-13 Verfahren zur simultanen Bestimmung von Position und Geschwindigkeit von Objekten

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2575537T3 true ES2575537T3 (es) 2016-06-29

Family

ID=42244355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES10153336.2T Active ES2575537T3 (es) 2009-03-13 2010-02-11 Procedimiento para la determinación simultánea de posición y velocidad de objetos

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20100234732A1 (es)
EP (1) EP2228013B1 (es)
DE (1) DE102009012821A1 (es)
ES (1) ES2575537T3 (es)
PL (1) PL2228013T3 (es)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI482613B (zh) 2011-12-27 2015-05-01 Ind Tech Res Inst 訊號分析方法、超音波影像分析方法以及超音波成像系統

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3414159A1 (de) * 1984-04-14 1985-10-24 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Radargeraet
SE516726C2 (sv) * 2001-04-02 2002-02-19 Saab Ab Metod och signalsändtagare för fjärrinmätning medelst repetitiv sonderingssignal samt gruppantennsystem innefattande signalsändtagare
SE0101174L (sv) * 2001-04-02 2002-02-19 Saab Ab Metod och signalsändtagare för brusmodulerad fjärrinmätning samt gruppantennsystem innefattande signalsändtagare
US7244234B2 (en) * 2003-11-11 2007-07-17 Soma Development Llc Ultrasound guided probe device and method of using same
DK1735637T3 (en) * 2004-04-05 2019-04-29 Weibel Scient A/S System and method for radar detection of an object.
US8038622B2 (en) * 2007-08-03 2011-10-18 Innoscion, Llc Wired and wireless remotely controlled ultrasonic transducer and imaging apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
EP2228013B1 (de) 2016-04-13
DE102009012821A1 (de) 2010-09-16
US20100234732A1 (en) 2010-09-16
EP2228013A1 (de) 2010-09-15
PL2228013T3 (pl) 2016-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10588595B2 (en) Object-pose-based initialization of an ultrasound beamformer
JP5771758B2 (ja) 超音波診断装置
Christensen-Jeffries et al. 3-D in vitro acoustic super-resolution and super-resolved velocity mapping using microbubbles
JP6219835B2 (ja) 超音波イメージングにおけるスペクトル拡散符号化波形
US10835202B2 (en) System and method for analyzing tissue using shear waves
JPH0653117B2 (ja) 超音波血流量自動測定装置
US11134917B2 (en) Imaging system and method of determining a translation speed of a catheter
JPH0467977B2 (es)
EP1273267A3 (en) Ultrasonic diagnostic apparatus
EP2550919A1 (en) Ultrasound system and method for correcting doppler angle
JPS6247537B2 (es)
ES2575537T3 (es) Procedimiento para la determinación simultánea de posición y velocidad de objetos
CN110292400A (zh) 一种基于超声血流检测引导的经鼻蝶垂体瘤定位装置
CN112739271A (zh) 用于增加物体可视性的设备和系统
JP2003230560A (ja) 超音波画像診断装置
US8192364B2 (en) Method for assessing vascular disease by quantitatively measuring vaso vasorum
ES2391268T3 (es) Procedimiento y sonda para evaluar de manera no invasiva una duración del recorrido o una velocidad de ultrasonidos a lo largo de una interfase, principalmente ósea
JPH0556974A (ja) 超音波診断装置
JP4909132B2 (ja) 光トモグラフィ装置
JPH08280677A (ja) 超音波による骨の診断方法および装置
Strandness Jr History of ultrasonic duplex scanning
US20210275835A1 (en) Device for inducing exfoliation of cells and/or tissue fragments for enhanced cytopathologic cell collection
US11291464B2 (en) System and method for detecting and aligning acoustic beam in situ to a target using wide-beam, low frequency (<1 MHz) ultrasound
JP2009039354A (ja) 超音波診断装置
EP1898794A2 (en) Method and apparatus for use with doppler measurements in medical applications