ES2908068T3 - Sonda ultrasónica y dispositivo de detección por ultrasonidos dotado de dicha sonda ultrasónica - Google Patents

Sonda ultrasónica y dispositivo de detección por ultrasonidos dotado de dicha sonda ultrasónica Download PDF

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Abstract

Una sonda ultrasónica (100), que comprende: una matriz de transductores ultrasónicos (110), configurada para transmitir y recibir ondas ultrasónicas; un dispositivo conductor (20), dispuesto en un extremo delantero de la matriz de transductores ultrasónicos (110), en el que el dispositivo conductor (20) comprende una cámara de fluido (130, 130') llena de fluido (133, 133'), y la cámara de fluido (130, 130') tiene una abertura (131, 131') y un puerto de recepción de energía (132, 132') que están en comunicación entre sí, y la abertura (131, 131') está dispuesta en una superficie delantera del dispositivo conductor (20) y recubierta por una película elástica (134); y un dispositivo de aplicación de energía (140), conectado al puerto de recepción de energía (132, 132') y configurado para aplicar energía al fluido (133, 133') en el interior de la cámara de fluido (130, 130'), en donde el puerto de recepción de energía está configurado para recibir la energía, la energía recibida por el puerto de recepción de energía alcanza la película elástica después de ser transferida a través del fluido en la cámara de fluido, y hace que la película elástica vibre y genere una onda de cortadura, y las ondas ultrasónicas se utilizan para realizar un seguimiento de la propagación de la onda de cortadura dentro del tejido, para realizar una elastografía instantánea y obtener información de elasticidad y/o información de atenuación del tejido.

Description

DESCRIPCIÓN
Sonda ultrasónica y dispositivo de detección por ultrasonidos dotado de dicha sonda ultrasónica
Sector técnico
La presente invención se refiere al sector de las tecnologías de detección por ultrasonidos y, en particular, a una sonda ultrasónica y a un dispositivo de detección por ultrasonidos dotado de la sonda ultrasónica.
Antecedentes
La elastografía instantánea es una técnica no invasiva de diagnóstico, que se está desarrollando rápidamente, que utiliza vibración mecánica para generar una onda de cortadura de baja frecuencia dentro de un tejido, y que utiliza las ondas ultrasónicas para realizar un seguimiento de la propagación de la onda de cortadura dentro del tejido, calcula información relacionada, tal como la elasticidad, y la atenuación del tejido por medio de parámetros de medición de la onda de cortadura. En la actualidad, la elastografía instantánea se aplica principalmente en el sector de la detección no invasiva de la fibrosis hepática, un hígado graso y similares.
En un dispositivo de elastografía instantánea existente, habitualmente, una columna de vibración pasa a través de un centro de una sonda ultrasónica en modo B y una matriz de transductores ultrasónicos de una sonda ultrasónica en modo B. El dispositivo de elastografía instantánea utiliza la vibración de la columna de vibración para generar una onda de cortadura, y utiliza la matriz de transductores ultrasónicos alrededor de la columna de vibración para obtener información de detección de la onda de cortadura, y obtiene información, tal como la elasticidad y una estructura anatómica del tejido, por medio de un procesamiento. Sin embargo, el control de la onda de cortadura mediante dicho dispositivo de elastografía instantánea solo se realiza mediante el conjunto de transductores ultrasónicos alrededor de la columna de vibración. La información monitorizada contiene tanto desplazamientos longitudinales como desplazamientos laterales, y el procesamiento es complicado. Aunque la deficiencia de la matriz de transductores ultrasónicos puede ser compensada por medio de interpolación y formación de haces y similares, la calidad y la precisión de la formación de imágenes seguirán viéndose afectadas, y la magnitud del procesamiento de datos aumentará.
El documento US20150351642A1 da a conocer un método para realizar un mapeo de la deformación elastográfica de tejidos y placas, que comprende: introducir una porción distal de un catéter en el interior de un cuerpo interior de un paciente; aplicar, desde un palpador en la porción distal, uno de un fluido dirigido o un indentador mecánico, para producir una fuerza de palpación aplicada sobre la superficie a una zona objetivo del cuerpo interior para desplazar mecánicamente el cuerpo interior y causar deformación elastográfica de la zona objetivo de uno o más tejidos y placas superficiales y subsuperficiales; y dirigir y suministrar un haz de OCT (tomografía de coherencia óptica - Optical Coherence Tomography, en inglés), desde un sensor de formación de imágenes de OCT en la porción distal, para la detección de deformación de OCT que incluye la medición de la deformación elastográfica para proporcionar un mapeo elastográfico de la zona objetivo.
El documento WO2008/090504A1 da a conocer un sistema para la detección de movimiento en un cuerpo, que incluye una sonda acústica, un procesador de detección de movimiento, una fuente de tensión variable y un controlador. La sonda acústica incluye un transductor acústico y una lente acústica de refracción variable acoplada al transductor acústico. La lente acústica de refracción variable tiene al menos un par de electrodos, adaptados para ajustar al menos una característica de la lente acústica de refracción variable en respuesta a una tensión seleccionada aplicada a través de los electrodos. El procesador de detección de movimiento está acoplado al transductor acústico y ejecuta un algoritmo para detectar el movimiento de un objeto en respuesta a la energía acústica recibida por el transductor acústico. La fuente de tensión variable aplica tensiones seleccionadas al par de electrodos. El controlador controla la fuente de tensión variable para aplicar las tensiones seleccionadas al par de electrodos.
El documento WO2013/017105A1 da a conocer un sistema de formación de imágenes ultrasónicas para medir la elasticidad de tejidos biológicos, que incluye una sonda, un dispositivo de formación de imágenes ultrasónicas, un dispositivo de control y procesamiento y un dispositivo de visualización, y un método para medir la elasticidad de tejidos biológicos. Mediante la utilización del sistema y el método mencionados anteriormente, la imagen ultrasónica 2D y la información de la elasticidad de los tejidos biológicos pueden ser obtenidas al mismo tiempo, de tal manera que se favorece la precisión del diagnóstico clínico.
Compendio
Con el fin de resolver al menos parcialmente los problemas existentes en el estado de la técnica, la presente invención da a conocer una sonda ultrasónica, según la reivindicación 1, que comprende:
una matriz de transductores ultrasónicos, configurada para transmitir y recibir ondas ultrasónicas; un dispositivo conductor dispuesto en un extremo delantero de la matriz de transductores ultrasónicos, donde el dispositivo conductor incluye una cámara de fluido llena de fluido, y la cámara de fluido tiene una abertura y un puerto de recepción de energía que están en comunicación entre sí, la abertura está dispuesta sobre una superficie delantera del dispositivo conductor y cubierta por una película elástica; y un dispositivo de aplicación de energía, conectado al puerto de recepción de energía y configurado para aplicar energía al fluido en el interior de la cámara de fluido, donde el puerto de recepción de energía está configurado para recibir la energía, la energía recibida por el puerto de recepción de energía llega a la película elástica después de ser transferida a través del fluido en la cámara de fluido, y hace que la película elástica vibre y genere una onda de cortadura, y las ondas ultrasónicas se utilizan para realizar un seguimiento de la propagación de la onda de cortadura dentro del tejido, con el fin de realizar una elastografía instantánea y obtener información acerca de la elasticidad y/o información acerca de la atenuación del tejido.
Preferentemente, el fluido es líquido.
Preferentemente, la cámara de fluido tiene forma de columna.
Preferentemente, la abertura tiene forma de círculo o de franja.
Preferentemente, el dispositivo de aplicación de energía incluye un dispositivo de generación de energía y un dispositivo de transferencia de energía, y el dispositivo de transferencia de energía está conectado entre el dispositivo de generación de energía y el puerto de recepción de energía.
Preferentemente, el dispositivo de generación de energía incluye uno o más de un motor paso a paso, un vibrador lineal y una bomba de velocidad variable.
Preferentemente, la cámara de fluido está adaptada a la forma de la matriz de transductores ultrasónicos, y la cámara de fluido está conectada a un extremo delantero de la matriz de transductores ultrasónicos.
Preferentemente, el dispositivo conductor incluye, además, una lente acústica, la lente acústica está conectada al extremo delantero de la matriz de transductores ultrasónicos y la cámara de fluido está dispuesta en la lente acústica.
Preferentemente, una porción de la matriz de transductores ultrasónicos correspondiente a una proyección de la cámara de fluido está conectada a un primer puerto, y otra porción de la matriz de transductores ultrasónicos está conectada a un segundo puerto, el primer puerto está configurado para elastografía instantánea, y el primer puerto y el segundo puerto están configurados para la formación de imágenes ultrasónicas.
Un dispositivo de detección por ultrasonidos, según la reivindicación 10, comprende: la sonda ultrasónica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9; y un dispositivo de procesamiento, que comprende: una unidad de accionamiento, conectada al dispositivo de aplicación de energía de la sonda ultrasónica para accionar el dispositivo de aplicación de energía; una unidad de ultrasonidos, conectada a la matriz de transductores ultrasónicos de la sonda ultrasónica para controlar la matriz de transductores ultrasónicos, para transmitir y recibir ondas ultrasónicas; y una unidad de elastografía, conectada a la matriz de transductores ultrasónicos, para recibir y procesar una primera señal eléctrica que contiene información de ondas de cortadura para realizar una elastografía instantánea.
Preferentemente, la unidad de elastografía está conectada a una parte de la matriz de transductores ultrasónicos correspondiente a la proyección de la cámara de fluido.
Preferentemente, se caracteriza por que la unidad de ultrasonidos está configurada, además, para realizar imágenes ultrasónicas según una segunda señal eléctrica recibida desde la matriz de transductores ultrasónicos.
Preferentemente, el dispositivo de procesamiento incluye, además, una unidad de procesamiento integrado que está conectada a la unidad de elastografía y la unidad de ultrasonidos para integrar los resultados del procesamiento de la unidad de elastografía y la unidad de ultrasonidos.
Preferentemente, la unidad de procesamiento integrado está conectada, además, a la unidad de accionamiento, para controlar la unidad de accionamiento.
Preferentemente, el dispositivo de detección por ultrasonidos incluye, además, un aparato de visualización, que está conectado al dispositivo de procesamiento.
La sonda ultrasónica dada a conocer por la presente invención adopta una matriz completa de transductores ultrasónicos para recibir la señal ultrasónica que incluye la información de la onda de cortadura, por lo tanto, no es necesario compensar la señal ultrasónica obtenida en virtud de la interpolación y la formación de haz y similares, mejorando, por lo tanto, aún más, la conveniencia y precisión de la medición, y la reducción de la dificultad de procesamiento. Por lo tanto, se puede ver que el dispositivo de detección por ultrasonidos que utiliza la sonda ultrasónica tiene muchas ventajas, por ejemplo, buena calidad de formación de imágenes, pequeña cantidad de procesamiento de datos y alta velocidad de detección. Además, soporta tanto la función de la elastografía instantánea como, opcionalmente, la función combinada de la formación de imágenes ultrasónicas tradicional (incluidas la formación de imágenes tradicional y la formación de imágenes del flujo sanguíneo) y la elastografía instantánea.
Cabe señalar y comprender que se pueden realizar mejoras y modificaciones de la presente invención descritas en detalle a continuación, sin apartarse del alcance de la invención tal como se establece en las reivindicaciones adjuntas.
Las ventajas y características de la presente invención se describirán en detalle a continuación haciendo referencia a los dibujos adjuntos.
Breve descripción de los dibujos
Los siguientes dibujos de la presente invención están incorporados en el presente documento como parte de la presente invención, para comprender la presente invención. Los dibujos ilustran realizaciones de la invención y la descripción de los mismos para explicar los principios de la invención. En los dibujos,
la Fig. 1 es una vista en sección de una sonda ultrasónica, según una realización de la presente invención;
la Fig. 2 es una vista superior de una sonda ultrasónica, según una realización de la presente invención;
la Fig. 3 es una vista, en sección, de una sonda ultrasónica según otra realización de la presente invención;
la Fig.4 es un diagrama de bloques esquemático de un dispositivo de detección por ultrasonidos, según una realización de la presente invención; y
la Fig. 5 es un diagrama de bloques esquemático de un dispositivo de detección por ultrasonidos, según otra realización de la presente invención.
Descripción detallada de realizaciones
En la siguiente descripción se proporcionan numerosos detalles para que la presente invención pueda ser comprendida perfectamente. Sin embargo, los expertos en la técnica apreciarán que la siguiente descripción simplemente ilustra a modo de ejemplo las realizaciones preferentes de la presente invención, y la presente invención puede ser puesta en práctica según las reivindicaciones. Además, algunas características técnicas que son bien conocidas en la técnica no se describen en detalle para evitar confusiones con la presente invención.
Se da a conocer una sonda ultrasónica, según un aspecto de la presente invención. La Fig. 1 y la Fig. 2 muestran respectivamente una vista en sección y una vista desde arriba de una sonda ultrasónica, según una realización de la presente invención. La Fig. 3 muestra una vista en sección de una sonda ultrasónica según otra realización de la presente invención. La sonda ultrasónica dada a conocer por la presente invención se describirá en detalle con referencia a las Figs. 1 a 3. Tal como se muestra en las Figs. 1 a 3, la sonda ultrasónica 100 incluye una matriz de transductores ultrasónicos 110, un dispositivo conductor 20 y un dispositivo de aplicación de energía 140.
La matriz de transductores ultrasónicos 110 está configurada para transmitir y recibir las ondas ultrasónicas. La matriz de transductores ultrasónicos 110 realiza la conversión electroacústica de la señal transmitida para transmitir una señal ultrasónica a un tejido, recibe la señal de eco ultrasónica reflejada por el tejido y realiza la conversión electroacústica para generar una señal recibida. La señal recibida puede incluir información de ondas de cortadura. Opcionalmente, la señal recibida también puede incluir información del tejido. La información del tejido puede incluir información tal como información anatómica y/o información del flujo sanguíneo del tejido, para ser utilizada en la formación de imágenes ultrasónicas tradicional (denominada en el presente documento formación de imágenes ultrasónicas). La imagen ultrasónica incluye una imagen ultrasónica bidimensional obtenida basándose en la información anatómica, y/o una imagen del flujo sanguíneo del tejido obtenida basándose en la información del flujo sanguíneo y similares. En una realización, la matriz de transductores ultrasónicos 110 puede ser uno cualquiera o más de un de un transductor ultrasónico de matriz lineal, un transductor ultrasónico de matriz convexa, un transductor ultrasónico de matriz en fase y un transductor ultrasónico bidimensional (2D). La matriz de transductores ultrasónicos 110 puede ser configurada para monitorizar la onda de cortadura; sin embargo, opcionalmente, la matriz de transductores ultrasónicos 110 también puede ser configurada para la formación de imágenes tradicionales o del flujo sanguíneo cuando es configurada correctamente.
El dispositivo conductor 20 está dispuesto en el extremo delantero de la matriz de transductores ultrasónicos 110. El dispositivo conductor 20 incluye una cámara de fluido 130 llena de fluido. La cámara de fluido 130 está configurada para llenarse con fluido 133. El fluido 133 está configurado, principalmente, para transferir energía, especialmente vibración (lo que se describirá en detalle a continuación) y, por lo tanto, el término “fluido” al que se hace referencia en la presente invención está destinado a cubrir todas las sustancias capaces de transferir energía (especialmente vibración). En general, el fluido 133 incluye gas o líquido. Debido a que la cámara de fluido 130 está dispuesta en la ruta de transferencia de la energía ultrasónica, y a que la velocidad de atenuación de la energía ultrasónica es mayor en gas que en líquido, es preferente que el fluido sea líquido. En una realización preferente, el fluido 133 es agua.
La cámara de fluido 130 tiene una abertura 131 y un puerto de recepción de energía 132, y la abertura 131 y el puerto de recepción de energía 132 están en comunicación entre sí. La abertura 131 está dispuesta en la superficie delantera del dispositivo conductor 20 (es decir, la superficie superior que se muestra en la Fig. 1). La superficie delantera del dispositivo conductor 20 se refiere a la superficie del dispositivo conductor 20 que está en contacto con la superficie del cuerpo de un ser humano o un animal. La abertura 131 está cubierta por una película elástica 134. La película elástica 134 puede ser una película fabricada de diversos materiales elásticos. El puerto de recepción de energía 132 está en comunicación con la abertura 131. El puerto de recepción de energía 132 está configurado para recibir energía.
La energía recibida por el puerto de recepción de energía 132 llega a la película elástica 134 después de ser transferida a través del fluido en la cámara de fluido 130, hace que la película elástica 134 vibre y genere una onda de cortadura, y las ondas ultrasónicas se utilizan para realizar un seguimiento de la propagación de la onda de cortadura dentro del tejido, para realizar una elastografía instantánea y obtener información de elasticidad e información de atenuación del tejido. La estructura y la posición del puerto de recepción de energía 132 no están limitadas por las figuras adjuntas. El puerto de recepción de energía 132 está configurado para ser conectado al dispositivo de aplicación de energía 140, para recibir la energía proporcionada por el dispositivo de aplicación de energía 140. La estructura del puerto de recepción de energía 132 puede ser diseñada para adaptarse al extremo de salida de energía del dispositivo de aplicación de energía 140. El puerto de recepción de energía 132 puede estar dispuesto en cualquier posición, tal como los lados, la parte inferior o la parte superior de la cámara de fluido 130, siempre que funcione. El puerto de recepción de energía 132 puede incluir una extensión 132a para transferir la energía proporcionada por el dispositivo de aplicación de energía 140 al fluido en el interior de la cámara de fluido 130. Los expertos en la técnica pueden comprender que el puerto de recepción de energía 132 puede no incluir la extensión 132a en algunos casos, por ejemplo, cuando la cámara de fluido 130 está dispuesta cerca del borde del dispositivo conductor 20, o la dimensión lateral (es decir, la dirección horizontal mostrada en la Fig. 1) de la cámara de fluido 130, es relativamente grande. Además, el extremo de salida de energía del dispositivo de aplicación de energía 140 también puede estar diseñado para extenderse hacia el dispositivo conductor 20, en este caso, el puerto de recepción de energía 132 también puede no incluir la extensión 132a. Sin embargo, el extremo de salida de energía del dispositivo de aplicación de energía 140 que se extiende hacia el dispositivo conductor 20 puede hacer que las ondas ultrasónicas transmitidas y recibidas por la matriz de transductores ultrasónicos 110 encuentren el medio gaseoso mientras se propagan en el dispositivo conductor 20, atenuando, por lo tanto, la energía de las ondas ultrasónicas.
El dispositivo de aplicación de energía 140 está conectado al puerto de recepción de energía 132 para aplicar energía al fluido 133 en el interior de la cámara de fluido 130. La energía es transferida a la película elástica 134 a través del fluido 133 para que la película elástica 134 vibre y genere una onda de cortadura. La onda de cortadura se propaga desde la superficie del cuerpo hacia el interior del tejido, para causar una pequeña deformación del tejido biológico por medio de fuerzas externas o internas. Después de que se transmite la onda de cortadura, la matriz de transductores ultrasónicos 110 transmite ondas ultrasónicas, las ondas ultrasónicas se utilizan para realizar un seguimiento de la propagación de la onda de cortadura dentro del tejido, de modo que se midan los parámetros de la onda de cortadura, y se calcula otra información relacionada, tal como la elasticidad y la atenuación del tejido. Como ejemplo, la frecuencia de la onda de cortadura puede oscilar entre 10 Hz y 1000 Hz. La amplitud de la onda de cortadura puede estar comprendida entre 0,2 mm y 5 mm.
La sonda ultrasónica dada a conocer por la presente invención adopta una matriz completa de transductores ultrasónicos para recibir la señal ultrasónica que incluye la información de la onda de cortadura, por lo tanto, no es necesario compensar la señal ultrasónica obtenida en virtud de la interpolación y la formación de haz y similares, mejorando de este modo aún más la conveniencia y precisión de la medición, y reduciendo la dificultad de procesamiento. Por lo tanto, se puede ver que el dispositivo de detección por ultrasonidos que utiliza la sonda ultrasónica tiene muchas ventajas, por ejemplo, buena calidad de formación de imágenes, pequeña cantidad de procesamiento de datos y alta velocidad de detección. Además, es compatible tanto con la función de la elastografía instantánea como con la función combinada de la formación de imágenes ultrasónicas tradicional (que incluye la formación de imágenes tradicional y la formación de imágenes del flujo sanguíneo) y la elastografía instantánea.
En una realización, tal como se muestra en las Figs. 1 y 2, el dispositivo conductor 20 puede incluir, además, una lente acústica 120 además de la cámara de fluido 130. La lente acústica 120 está conectada al extremo delantero de la matriz de transductores ultrasónicos 110. La cámara de fluido 130 está dispuesta en la lente acústica 120. La lente acústica 120 puede rodear la cámara de fluido 130 desde las superficies lateral e inferior de la cámara de fluido 130, tal como se muestra en la Fig. 1. En otras realizaciones que no se muestran, la lente acústica 120 puede rodear la cámara de fluido 130 solo desde las superficies laterales de la cámara de fluido 130. En este caso, la superficie inferior de la cámara de fluido 130 está en contacto con la matriz de transductores ultrasónicos 110. La abertura 131 de la cámara de fluido 130 está dispuesta en la superficie delantera de la lente acústica 120. Cuando está en uso, la lente acústica 120 está en contacto con la superficie del cuerpo humano o animal. Para aumentar la sensibilidad de detección, es decir, para aumentar la presión del sonido en la zona medida, se puede utilizar una lente acústica de enfoque. La lente acústica 120 puede estar fabricada de cualquier material permeable al sonido, tal como gomas de silicona, gomas vulcanizadas a temperatura ambiente y gomas vulcanizadas a alta temperatura. La cámara de fluido 130 puede tener diversas formas, en lugar de estar limitada a las formas que se muestran en los dibujos. Es decir, las cámaras de fluido 130 de diversas formas que son capaces de conseguir las funciones mencionadas anteriormente están todas incluidas en el alcance de protección de la presente invención, según las reivindicaciones.
Además, aunque en las Figs. 1 y 2 solo se muestra una cámara de fluido 130, la lente acústica 120 puede estar dotada de una pluralidad de cámaras de fluido. A modo de ejemplo, la pluralidad de cámaras de fluido pueden estar dispuestas en línea recta en la lente acústica 120 o estar dispuestas en forma de matriz bidimensional en la lente acústica 120. La pluralidad de cámaras de fluido pueden estar dispuestas de cualquier otra manera adecuada en la lente acústica 120, según se desee y/o se requiera.
En otra realización, tal como se muestra en la Fig. 3, una cámara de fluido 130’ está conectada a un extremo delantero de una matriz de transductores ultrasónicos 110. En esta realización, se omite una lente acústica. La cámara de fluido 130’ está adaptada a la forma de la matriz de transductores ultrasónicos 110. Una abertura 131’ de la cámara de fluido 130’ está dispuesta en la superficie delantera de la cámara de fluido 130’. Cuando está en uso, la superficie delantera de la cámara de fluido 130’ está en contacto con la superficie del cuerpo humano o animal. La abertura 131’ puede estar dispuesta en toda la superficie delantera de la cámara de fluido 130’ o en una porción de la superficie delantera. El puerto de recepción de energía 132’ está en comunicación con la abertura 131’. El puerto de recepción de energía 132’ está conectado al dispositivo de aplicación de energía 140 para recibir la energía proporcionada por el dispositivo de aplicación de energía 140. En esta realización, se utilizan los mismos números de referencia para indicar componentes que son iguales o similares a los de la realización anterior, y los componentes iguales o similares no se describirán con más detalle en el presente documento.
En varias realizaciones descritas anteriormente, preferentemente, las cámaras de fluido 130 y 130’ pueden tener forma de columna. La columna tiene una sección transversal consistente a lo largo de la dirección de propagación de las ondas ultrasónicas, y la sección transversal del cilindro puede ser circular, semicircular, poligonal, etc. Dotando a las cámaras de fluido 130 y 130’ de una forma de columna, por un lado, se puede evitar la pérdida de energía debida a la colisión con las paredes laterales de las cámaras de fluido 130 y 130’ durante la transferencia de energía; por otro lado, se puede evitar la mayor dificultad de cálculo en la formación de imágenes, debido a que las ondas ultrasónicas o la vibración son reflejadas o refractadas por las paredes laterales de las cámaras de fluido 130 y 130’ durante la transferencia.
La sonda ultrasónica del dispositivo de elastografía instantánea actual está configurada principalmente para detectar información de elasticidad, información de atenuación y similares del hígado, y la sonda ultrasónica se coloca principalmente en la superficie del espacio intercostal cuando funciona, y los tamaños de las aberturas 131 y 131’ de la cámara de fluido 130 están diseñadas, habitualmente, para ser relativamente pequeñas. En una realización preferente, las aberturas 131 y 131’ de la cámara de fluido 130 pueden ser circulares, con el fin de realizar mediciones puntuales en la zona de detección. En otra realización preferente, las aberturas 131 y 131’ de la cámara de fluido 130 pueden tener forma de tira para realizar una medición plana adecuada para la detección intercostal.
Opcionalmente, tal como se muestra en la Fig. 1 y la Fig. 3, el dispositivo de aplicación de energía 140 puede incluir un dispositivo de generación de energía 141 y un dispositivo de transferencia de energía 142. El dispositivo de transferencia de energía 142 está conectado entre el dispositivo de generación de energía 141 y los puertos de recepción de energía 132 y 132’. En una realización, el dispositivo de generación de energía 141 puede incluir uno o más de un motor paso a paso, un vibrador lineal y una bomba de velocidad variable. En una realización, el dispositivo de generación de energía 141 está configurado para generar vibraciones de baja frecuencia que son transferidas a través del dispositivo de transferencia de energía 142 al fluido en el interior de las cámaras de fluido 130 y 130’. El dispositivo de generación de energía 141 puede estar ensamblado dentro de un cuerpo envolvente (no mostrado) de la sonda ultrasónica 100, o estar dispuesto fuera del cuerpo envolvente de la sonda ultrasónica 100 siempre que la energía pueda ser enviada a los puertos de recepción de energía 132 y 132’ a través del dispositivo de transferencia de energía 142. El dispositivo de transferencia de energía 142 puede adoptar una forma directa o indirecta de transferencia de energía para transferir la vibración generada por el dispositivo de generación de energía 141 al fluido 133 y 133’. El dispositivo de transferencia de energía 142 está conectado de manera estanca a los puertos de recepción de energía 132 y 132’. El dispositivo de transferencia de energía 142 puede ser un enlace mecánico de cualquier forma siempre que la energía emitida por el dispositivo de generación de energía 141 pueda ser transferida al fluido 133 y 133’.
La sonda ultrasónica mencionada anteriormente dada a conocer por la presente invención puede ser configurada para elastografía instantánea y también puede ser configurada para elastografía instantánea guiada por imágenes. La elastografía instantánea basada en guía por imágenes combina las funciones de la elastografía instantánea con las funciones de la imagen ultrasónica tradicional (es decir, la imagen ultrasónica). La elastografía instantánea se utiliza para obtener información tal como la elasticidad y la atenuación de un tejido. Las imágenes ultrasónicas se utilizan para obtener información tal como la estructura anatómica de un tejido, la velocidad del fluido interno, etc. La información de la estructura anatómica obtenida realiza una función de guía en la medición de la información relacionada con la elasticidad. En el uso real, las imágenes ultrasónicas se pueden utilizar primero para obtener una imagen ultrasónica bidimensional de un tejido biológico en tiempo real, moviendo la sonda ultrasónica para ayudar y guiar la sonda ultrasónica para realizar un posicionamiento preciso en el tejido según las necesidades reales; a continuación, se cambia a elastografía instantánea para la detección de la elasticidad. La formación de imágenes ultrasónicas y la elastografía instantánea también se pueden realizar simultáneamente según se requiera y/o se desee.
En el caso de que la sonda ultrasónica combine la función de elastografía instantánea con la función de formación de imágenes ultrasónica tradicional, para la realización mostrada en las Figs. 1 y 2, la porción 110a de la matriz de transductores ultrasónicos 110 correspondiente a la proyección de la cámara de fluido 133 está configurada para recibir la señal ultrasónica que incluye información de ondas de cortadura, y la señal ultrasónica está configurada para elastografía instantánea; y la totalidad de la matriz de transductores ultrasónicos 110 puede estar configurada para recibir la señal ultrasónica que contiene información anatómica y/o información del flujo sanguíneo, y la señal ultrasónica está configurada para formación de imágenes ultrasónicas. La porción 110 de la matriz de transductores ultrasónicos 110 correspondiente a la proyección de la cámara de fluido 133 está conectada al primer puerto 151. Otra porción 110b de la matriz de transductores ultrasónicos 110 está conectada al segundo puerto 152. De esta manera, el primer puerto 151 puede ser configurado para elastografía instantánea; y el primer puerto 151 y el segundo puerto 152 pueden ser configurados para formación de imágenes ultrasónicas. La implementación y aplicación de las funciones de elastografía instantánea y la formación de imágenes ultrasónicas se describirán en detalle más adelante. La sonda ultrasónica de la realización preferente incluye tanto las funciones de una sonda de formación de imágenes ultrasónica tradicional como, lo que es más importante, las funciones de elastografía instantánea, lo que permite la medición de la elasticidad del tejido. No es necesario cambiar entre dos sondas cuando están en uso, lo cual es muy conveniente para el operador.
En el caso de que la sonda ultrasónica integre las funciones tanto de la elastografía instantánea como de la formación de imágenes ultrasónica tradicional, para la realización que se muestra en la Fig. 3, el primer puerto y el segundo puerto pueden no distinguirse, es decir, el puerto conectado con cada parte de la matriz de transductores ultrasónicos 110 puede ser configurado tanto para elastografía instantánea como para formación de imágenes ultrasónicas.
Según otro aspecto de la presente invención, también se da a conocer un dispositivo de detección por ultrasonidos. La Fig. 4 ilustra un diagrama de bloques esquemático de un dispositivo de detección por ultrasonidos según una realización de la presente invención. Tal como se muestra en la Fig. 4, el dispositivo de detección por ultrasonidos incluye una sonda ultrasónica 100 y un dispositivo de procesamiento 200.
La sonda ultrasónica 100 puede tener cualquiera de las estructuras mencionadas anteriormente, y la estructura de la sonda ultrasónica 100 no se describirá con más detalle en el presente documento, por sencillez. Solo la sonda ultrasónica 100 mostrada en las Figs. 1 y 2 se toma como ejemplo para ilustrar el principio del dispositivo de detección por ultrasonidos de la Fig. 4. Sin embargo, los expertos en la materia comprenderán que el dispositivo de detección por ultrasonidos también puede adoptar la sonda ultrasónica que se muestra en la Fig. 3.
El dispositivo de procesamiento 200 puede incluir una unidad de accionamiento 210, una unidad de ultrasonidos 220 y una unidad de elastografía 230.
La unidad de accionamiento 210 está conectada al dispositivo de aplicación de energía 140 de la sonda ultrasónica 100 para accionar el dispositivo de aplicación de energía 140. La unidad de accionamiento 210 acciona el dispositivo de aplicación de energía 140 para poner a presión el fluido en la cámara de fluido 130, con el fin de accionar la película elástica de la cámara de fluido 130 para que vibre para generar la onda de cortadura.
La unidad de ultrasonidos 220 está conectada a la matriz de transductores ultrasónicos 110 de la sonda ultrasónica 100 para controlar la matriz de transductores ultrasónicos 110 para transmitir y recibir ondas ultrasónicas. Después de que la unidad de accionamiento 210 acciona la sonda ultrasónica 100 para transmitir la onda de cortadura, la unidad de ultrasonidos 220 acciona la matriz de transductores ultrasónicos 110 para transmitir las ondas ultrasónicas al tejido biológico según los parámetros de formación de imágenes cargados. Las ondas ultrasónicas pueden realizar un seguimiento de la propagación de la onda de cortadura en el interior del tejido, y la matriz de transductores ultrasónicos 110 recibe una primera señal ultrasónica reflejada (es decir, un eco ultrasónico) que incluye información de la onda de cortadura. La matriz de transductores ultrasónicos 110 convierte la primera señal ultrasónica en una primera señal eléctrica que contiene la información de la onda de cortadura. En una realización específica, la unidad de ultrasonidos 220 puede incluir un módulo de transmisión de ultrasonidos, un módulo de recepción de ultrasonidos y un circuito de conmutación de transmisión y recepción. En donde, el módulo de transmisión ultrasónica está configurado para controlar la matriz de transductores ultrasónicos 110 para transmitir la señal ultrasónica; el módulo de recepción ultrasónico está configurado para controlar la matriz de transductores ultrasónicos 110 para recibir la señal de eco ultrasónica; y el circuito de conmutación de transmisión y recepción está configurado para aislar la tensión alta.
La unidad de elastografía 230 está conectada a la matriz de transductores ultrasónicos 110 de la sonda ultrasónica 100 para recibir la primera señal eléctrica que contiene la información de la onda de cortadura y para procesar la primera señal eléctrica para la elastografía instantánea. La elastografía instantánea se utiliza para obtener información de elasticidad y/o información de atenuación y similares, del tejido.
Preferentemente, la unidad de elastografía 230 está conectada a una parte de la matriz de transductores ultrasónicos 110 correspondiente a la proyección de la cámara de fluido 130 (por ejemplo, 110a en la Fig. 1). Opcionalmente, la unidad de elastografía 230 también puede ser conectada a toda la matriz de transductores ultrasónicos 110 o a cualquier otra parte de la matriz de transductores ultrasónicos 110 para recibir la primera señal eléctrica que contiene la información de ondas de cortadura. Sin embargo, en la realización preferente (es decir, donde la unidad de elastografía 230 está conectada a 110a), la primera señal ultrasónica recibida a través de 110a incluye información relacionada con la propagación de la onda de cortadura, e información de elasticidad, información de atenuación y similares, del tejido, puede ser obtenida mediante el procesamiento de la primera señal ultrasónica sin las necesidades de un procesamiento complejo, tal como interpolación o formación de haces. Se puede comprender que, en la realización mostrada en la Fig. 3, puesto que la forma de la matriz de transductores ultrasónicos 110 y la de la cámara de fluido 130 están adaptadas entre sí, la unidad de elastografía 230 también puede ser conectada a la totalidad de las matrices de transductores ultrasónicos 110 para recibir la primera señal eléctrica de la totalidad de la matriz de transductores ultrasónicos 110. Y, por supuesto, opcionalmente, la unidad de elastografía 230 también puede ser conectada solo a una porción de la matriz de transductores ultrasónicos 110.
En el dispositivo de detección por ultrasonidos dado a conocer por la presente invención, una matriz completa de transductores ultrasónicos es configurada para recibir una señal ultrasónica que incluye información de ondas de cortadura, sin necesidad de compensación para la señal ultrasónica obtenida mediante interpolación, formación de haces, etc., lo que mejora la comodidad y la precisión de la medición de un tejido, y reduciendo la dificultad de procesamiento. Se puede ver que el dispositivo de detección por ultrasonidos tiene muchas ventajas, tales como una buena calidad de imagen, una pequeña cantidad de procesamiento de datos y una velocidad de detección rápida.
En una realización preferente, la unidad de ultrasonidos 220 está configurada, además, para realizar una formación de imágenes ultrasónicas basándose en una segunda señal eléctrica recibida de la matriz de transductores ultrasónicos 110. La matriz de transductores ultrasónicos 110 transmite ondas ultrasónicas configuradas para la formación de imágenes ultrasónicas tradicionales en el tejido, y recibe una segunda señal ultrasónica reflejada (es decir, el eco ultrasónico). La segunda señal ultrasónica incluye información anatómica del tejido y/o información del flujo sanguíneo de un tejido. La matriz de transductores ultrasónicos 110 convierte la segunda señal ultrasónica en una segunda señal eléctrica, que es proporcionada a la unidad de ultrasonidos 220 para la formación de imágenes ultrasónicas. Para la función de procesamiento de la segunda señal eléctrica de la unidad de ultrasonidos 220 es similar a la unidad de imágenes ultrasónicas en un dispositivo de imágenes ultrasónicas tradicional. El procesamiento incluye, por ejemplo, uno o más de formación de haz, demodulación, compresión, estimación de flujo sanguíneo, cálculo de espectro, conversión de DSC y similares. La imagen ultrasónica se utiliza para obtener información tal como la anatomía y el flujo sanguíneo del tejido. El dispositivo de detección por ultrasonidos de esta realización preferente incluye tanto las funciones de formación de imágenes ultrasónica tradicional, como, lo que es más importante, la función de soportar la elastografía instantánea. No es necesario cambiar entre dos sondas cuando están en uso, lo cual es muy conveniente para el operador.
En una realización preferente, tal como se muestra en la Fig. 5, el dispositivo de procesamiento 200 incluye, además, una unidad de procesamiento integrado 240. Excepto por esto, el dispositivo de detección por ultrasonidos que se muestra en la Fig. 5 es básicamente el mismo que el dispositivo de detección por ultrasonidos de las realizaciones anteriores, por lo que se utilizan los mismos números de referencia en la Fig. 5 para componentes iguales o similares que no se describirán con más detalle. La unidad de procesamiento integrado 240 está conectada a la unidad de elastografía 230 y a la unidad de ultrasonidos 220. La unidad de procesamiento integrado 240 puede integrar los resultados de procesamiento de la unidad de elastografía 230 y la unidad de ultrasonidos 220 para proporcionar diversa información biológica del tejido, incluida la elasticidad, la atenuación, la Estructura anatómica, el flujo sanguíneo y similares, del tejido. Opcionalmente, la unidad de procesamiento integrado 240 también puede proporcionar a la unidad de ultrasonidos 220 y a la unidad de elastografía 230, control de parámetros de formación de imágenes ultrasónicas. A modo de ejemplo, la unidad de procesamiento integrado 240 puede realizar cálculos según parámetros tales como la velocidad de propagación de ondas ultrasónicas, la separación de los elementos de la matriz y la profundidad de detección, para controlar aspectos de la matriz de transductores ultrasónicos 110, tales como el tiempo de inicio, el tiempo de detención, el ancho del pulso y la profundidad de detección, la tasa de repetición de pulso a través de la unidad de ultrasonidos 220 y la unidad de elastografía 230.
En otra realización preferente, la unidad de procesamiento integrado 240 está conectada, además, a la unidad de accionamiento 210 para controlar la unidad de accionamiento 210. Como ejemplo, la unidad de procesamiento integrado 240 puede controlar la amplitud, la frecuencia y el tiempo de vibración generado por el dispositivo de aplicación de energía 140 que es accionado por la unidad de accionamiento 210.
En una realización, el dispositivo de detección por ultrasonidos incluye, además, un aparato de visualización 300 conectado al dispositivo de procesamiento 200, tal como se muestra en las Figs. 4 y 5. El aparato de visualización 300 está configurado para visualizar una imagen ultrasónica bidimensional, una imagen de flujo sanguíneo y/o información de elasticidad, información de atenuación y similares de un tejido. Opcionalmente, el aparato de visualización 300 puede ser conectado a la unidad de procesamiento integrado 240 para visualizar el resultado del procesamiento calculado por la unidad de procesamiento integrado 240. Opcionalmente, en la realización en la que el dispositivo de procesamiento 200 no incluye la unidad de procesamiento integrado 240, el aparato de visualización 300 puede ser conectado directamente a la unidad de elastografía 230 y/o a la unidad de ultrasonidos 220 para mostrar directamente el resultado del procesamiento de la unidad de elastografía 230 y/o la unidad de ultrasonidos 220.
La presente invención se ha descrito haciendo referencia a las realizaciones anteriores, pero se debe comprender que las realizaciones descritas anteriormente tienen únicamente fines ilustrativos y descriptivos y no pretenden limitar la presente invención al alcance de las realizaciones descritas.
El ámbito de protección de la invención está definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Una sonda ultrasónica (100), que comprende:
una matriz de transductores ultrasónicos (110), configurada para transmitir y recibir ondas ultrasónicas;
un dispositivo conductor (20), dispuesto en un extremo delantero de la matriz de transductores ultrasónicos (110), en el que el dispositivo conductor (20) comprende una cámara de fluido (130, 130’) llena de fluido (133, 133’), y la cámara de fluido (130, 130’) tiene una abertura (131, 131’) y un puerto de recepción de energía (132, 132’) que están en comunicación entre sí, y la abertura (131, 131’) está dispuesta en una superficie delantera del dispositivo conductor (20) y recubierta por una película elástica (134); y
un dispositivo de aplicación de energía (140), conectado al puerto de recepción de energía (132, 132’) y configurado para aplicar energía al fluido (133, 133’) en el interior de la cámara de fluido (130, 130’),
en donde el puerto de recepción de energía está configurado para recibir la energía, la energía recibida por el puerto de recepción de energía alcanza la película elástica después de ser transferida a través del fluido en la cámara de fluido, y hace que la película elástica vibre y genere una onda de cortadura, y las ondas ultrasónicas se utilizan para realizar un seguimiento de la propagación de la onda de cortadura dentro del tejido, para realizar una elastografía instantánea y obtener información de elasticidad y/o información de atenuación del tejido.
2. La sonda ultrasónica (100) según la reivindicación 1, en la que el fluido (133, 133’) es líquido.
3. La sonda ultrasónica (100) según la reivindicación 1, en la que la cámara de fluido (130, 130’) tiene forma de columna.
4. La sonda ultrasónica (100) según la reivindicación 1, en la que la abertura (131, 131 ’) tiene forma de círculo o de franja.
5. La sonda ultrasónica (100) según la reivindicación 1, en la que el dispositivo de aplicación de energía (140) comprende un dispositivo de generación de energía (141) y un dispositivo de transferencia de energía (142), y el dispositivo de transferencia de energía (142) está conectado entre el dispositivo de generación de energía o (141) y el puerto de recepción de energía (132, 132’).
6. La sonda ultrasónica (100), según la reivindicación 5, en la que el dispositivo de generación de energía (141) comprende uno o más de un motor paso a paso, un vibrador lineal y una bomba de velocidad variable.
7. La sonda ultrasónica (100) según la reivindicación 1, en la que la cámara de fluido (130, 130’) está adaptada a la forma de la matriz de transductores ultrasónicos (110), y la cámara de fluido (130, 130’) está conectada a un extremo delantero de la matriz de transductores ultrasónicos (110).
8. La sonda ultrasónica (100) según la reivindicación 1, en la que el dispositivo conductor (20) comprende, además, una lente acústica (120), la lente acústica (120) está conectada al extremo delantero de la matriz de transductores ultrasónicos (110) y la cámara de fluido (130, 130’) está dispuesta en la lente acústica (120).
9. La sonda ultrasónica (100) según la reivindicación 8, en la que una porción (110a) de la matriz de transductores ultrasónicos correspondiente a una proyección de la cámara de fluido (130, 130’) está conectada a un primer puerto (151), y otra porción (110b) del conjunto de transductores ultrasónicos está conectada a un segundo puerto (152), el primer puerto (151) está configurado para elastografía instantánea y el primer puerto (151) y el segundo puerto (152) están configurados para imágenes ultrasónicas.
10. Un dispositivo de detección por ultrasonidos, caracterizado por que el dispositivo de detección por ultrasonidos comprende:
la sonda ultrasónica (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9; y
un dispositivo de procesamiento (200), que comprende:
una unidad de accionamiento (210), conectada al dispositivo de aplicación de energía (140) de la sonda ultrasónica (100) para accionar el dispositivo de aplicación de energía (140);
una unidad de ultrasonidos (220), conectada a la matriz de transductores ultrasónicos (110) de la sonda ultrasónica (100), para controlar la matriz de transductores ultrasónicos (110) para transmitir y recibir ondas ultrasónicas; y una unidad de elastografía (230), conectada a la matriz de transductores ultrasónicos (110) para recibir y procesar una primera señal eléctrica que contiene información de ondas de cortadura para realizar una elastografía instantánea.
11. El dispositivo de detección por ultrasonidos según la reivindicación 10, en el que la unidad de elastografía (230) está conectada a una porción (110a) de la matriz de transductores ultrasónicos correspondiente a una proyección de la cámara de fluido (130, 130’).
12. El dispositivo de detección por ultrasonidos según la reivindicación 10, en el que:
la unidad de ultrasonidos (220) está configurada, además, para realizar la formación de imágenes ultrasónicas según una segunda señal eléctrica recibida desde la matriz de transductores ultrasónicos (110).
13. El dispositivo de detección por ultrasonidos según la reivindicación 12, en el que el dispositivo de procesamiento (200) comprende, además, una unidad de procesamiento integrado (240), que está conectada a la unidad de elastografía (230) y a la unidad de ultrasonidos (220) para integrar los resultados de procesamiento de la unidad de elastografía (230) y la unidad de ultrasonidos (220).
14. El dispositivo de detección por ultrasonidos según la reivindicación 13, en el que la unidad de procesamiento integrada (240) está conectada, además, a la unidad de accionamiento (210) para controlar la unidad de accionamiento (210).
15. El dispositivo de detección por ultrasonidos según la reivindicación 10, en el que el dispositivo de detección por ultrasonidos comprende, además, un aparato de visualización (300), que está conectado al dispositivo de procesamiento (200).
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