IT202000003877A1 - Sistema per analizzare lo stato di un tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo
?Sistema per analizzare lo stato di un tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo?
Campo tecnico dell?invenzione
La presente invenzione riguarda in generale l?analisi di tessuti biologici del corpo umano o animale.
Pi? in particolare, la presente invenzione ? relativa all?analisi di un tessuto muscolare scheletrico e/o di un tessuto connettivo, al fine di determinare la presenza di una possibile lesione o di una patologia del tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo, oppure al fine di determinare le caratteristiche del tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo, come ad esempio la valutazione della percentuale di massa magra e massa grassa in una porzione anatomica che comprende il tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo.
Tecnica nota
? noto l?utilizzo di due principali tipi di apparecchiature per effettuare l?analisi del tessuto muscolare scheletrico e del tessuto connettivo, al fine di determinare le caratteristiche del tessuto muscolare scheletrico o connettivo oppure per determinare la presenza di possibili lesioni o degenerazioni.
Queste principali apparecchiature utilizzano campi magnetici ed onde meccaniche alle frequenze degli ultrasuoni.
Per esempio, la risonanza magnetica nucleare (RMN) utilizza campi magnetici esterni intensi e permette l?individuazione anche di tessuti non minerali, quali muscoli, tendini, cartilagini, ecc.
Per quanto riguarda l?impiego di onde meccaniche, ? noto l?utilizzo di ultrasuoni nelle metodologie ecografiche.
Nelle modalit? descritte sopra si richiede la presenza di personale medico e tecnico ben addestrato.
L?utilizzo di apparecchiature per RMN ? possibile solo in strutture mediche attrezzate, come un ospedale o una clinica.
In molti casi ? tuttavia necessario poter rilevare la presenza di una lesione o di una degenerazione dei tessuti anche in contesti non ospedalieri.
In questi casi si rende necessario l?utilizzo di strumenti di misura di facile impiego anche da parte di personale non specializzato; una caratteristica di particolare importanza consiste nella possibilit? da parte dell?apparecchiatura in esame di essere trasportabile o, addirittura, indossabile (?wearable?).
Nei casi sopra descritti le apparecchiature per RMN risultano inutilizzabili a causa della mancata portabilit? ed indossabilit?.
Inoltre, l?utilizzo di strumenti tipo RNM in ambito veterinario implica ulteriori problematiche, in quanto l?animale necessita di essere immobilizzato dal personale o sedato durante l?analisi; la sedazione ? un?operazione rischiosa per l?animale stesso.
Per quanto riguarda apparecchiature finalizzate alla valutazione massa grassa e magra, esse trovano largo impiego nel campo del fitness e della fisioterapia.
Tuttavia le apparecchiature note sono particolarmente costose e forniscono una visione media globale, non specifica: questo risulta essere un punto critico per gli atleti che hanno necessit? di allenare parti specifiche del proprio corpo in maniera mirata, per ottenere un risultato agonistico.
Anche in campo fisioterapico, si rende sovente necessario un intervento mirato ad una porzione specifica del corpo.
Le soluzioni note che utilizzano tecnologie acustiche in un intervallo di frequenze diverse dagli ultrasuoni si ? ad oggi focalizzata unicamente sulla possibilit? di realizzazione di sistemi di analisi dei tessuti minerali, che forniscono un?informazione tipicamente generica sulla presenza di una lesione nell?area esaminata, senza fornire alcuna informazione sullo stato di ogni singola porzione del tessuto analizzato (come ad es. tessuti muscolare e connettivo).
In altre parole, non viene indicata la possibilit? di eseguire una mappatura delle condizioni di ogni singola porzione del tessuto biologico in esame in senso pi? lato.
Il documento US 7976468 B2 descrive un sistema per l?analisi generica dei tessuti biologici detti molli mediante onde acustiche, attraverso una configurazione che consente un?analisi dello stato generale di un tessuto, senza per? permettere la localizzazione spaziale dell?eventuale lesione o della caratteristica fisica del tessuto: inoltre il sistema di US 7976468 non consente una mappatura spaziale della lesione o delle caratteristiche fisiche della porzione di tessuto biologico preso in considerazione.
Breve sommario dell?invenzione
La presente invenzione riguarda un sistema per analizzare lo stato di un tessuto muscolare scheletrico e/o di un tessuto connettivo di una porzione anatomica di un corpo umano o animale come definito nella annessa rivendicazione 1 e da sue forme di realizzazione preferite descritte nelle rivendicazioni dipendenti da 2 a 11.
L?idea di base ? quella di utilizzare la propagazione delle onde acustiche nella porzione anatomica in esame per identificare la presenza di una alterazione della struttura dei tessuti indicativa della presenza di una possibile lesione o di una possibile patologia del tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo della porzione anatomica considerata.
La Richiedente ha percepito che il sistema di analisi in accordo con la presente invenzione ha i seguenti vantaggi:
? L?invenzione non utilizza radiazioni nocive, come per esempio i raggi X. L?invenzione pu? essere quindi utilizzata quando l?impiego di raggi X non ? consigliabile, come nei casi di donne in gravidanza, oppure in cui sarebbe richiesto un monitoraggio frequente dello stato di avanzamento di una patologia o guarigione.
? Il sistema dell?invenzione ? leggero, portatile e quindi pu? essere trasportato anche in ambienti esterni ad ospedali; il sistema dell?invenzione pu? essere inoltre utilizzato nei casi di assistenza domiciliare.
? Rispetto alla tecnica nota, l?invenzione presenta una bassa sensibilit? ai disturbi acustici e alle vibrazioni provenienti da un ambiente esterno (tipico di molte situazioni d?emergenza) ed una maggiore sensibilit? all?onda meccanica trasmessa attraverso i tessuti; grazie a queste caratteristiche l?invenzione presenta una maggiore precisione ed affidabilit? di individuazione di una eventuale alterazione del tessuto e/o determinazione specifica del rapporto massa grassa/massa muscolare; ? L?esame per mezzo del sistema dell?invenzione ? semplice e rapido.
? Rispetto alla tecnica nota, l?invenzione permette di distinguere differenti tessuti o componenti e di determinarne le possibili caratteristiche e/o alterazioni. L?invenzione pu? essere pertanto applicata, per esempio, per il monitoraggio della modificazione delle patologie muscolari e del tessuto connettivo nel caso di attivit? fisioterapiche e nell?analisi del rapporto massa grassa / massa muscolare nel caso di normale allenamento in palestra o di modificazione delle condizioni dei tessuti nel caso di attivit? fisica in generale.
? Il sistema dell?invenzione risulta essere notevolmente pi? economico di un?apparecchiatura ecografica o per RMN e, rispetto alla tecnica nota, il suo funzionamento non richiede l?utilizzo di materiale di consumo o un elevato dispendio energetico.
? Rispetto alla tecnica nota, il funzionamento del sistema dell?invenzione ? semplice e non richiede un addestramento specifico, il sistema dell?invenzione pu? essere utilizzato anche da personale non specializzato in medicina ed inoltre il sistema consente in alcuni casi particolari l?auto-analisi della possibile alterazione.
? Rispetto alla tecnica nota, l?invenzione pu? fornire una visualizzazione con componenti tridimensionali fluttuante in aria della parte anatomica analizzata.
? L?invenzione permette la messa a punto di protocolli diagnostici migliorati nel caso di medicina veterinaria.
L?invenzione opera un?analisi delle propriet? fisico-meccaniche del tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo compreso nella porzione anatomica, atta a valutare lo stato dei tessuti stessi in una determinata zona; ad esempio, la presenza di una lesione nei tessuti analizzati, rispetto ad una condizione di normalit?, viene messa in evidenza da una brusca variazione delle propriet? fisiche nei punti dello spazio interessati dalla lesione.
Le propriet? fisico-meccaniche del tessuto facente parte della porzione anatomica comprendono modulo di Young, modulo di compressibilit? e impedenza.
L?invenzione permette di ottenere una mappatura delle propriet? meccaniche dei tessuti costituenti la porzione anatomica, nello spazio occupato dalla porzione stessa, in base alla valutazione dei tempi di trasmissione, di risposta elastica, di ritardo nel mezzo di propagazione e dei valori registrati di impedenza differenziale; tali valori sono funzione delle diverse frequenze, ampiezze e fasi delle onde meccaniche utilizzate e del segnale corrispondente all?interferenza delle varie onde acustiche di eccitazione emesse.
In altre parole, i dati raccolti per mezzo di opportuni trasduttori elettro-meccanici vengono elaborati in modo da evidenziare possibili discontinuit? o valori anomali in regioni particolari del suddetto spazio fisico e consentire la ricostruzione dei dati punto a punto della porzione di tessuto analizzata.
I dati elaborati possono poi essere rappresentati in forma di immagine digitalizzata, che pu? poi essere visualizzata mediante un dispositivo volumetrico aperto a campo di luce dedicato alla visualizzazione di immagini o flussi d?immagini 3D fluttuanti e stereoscopiche.
Forma oggetto della presente invenzione anche un dispositivo volumetrico aperto a campo di luce di visualizzazione di immagini o flussi di immagini 3D fluttuanti e stereoscopiche come definito nella annessa rivendicazione 11 e da una sua forma di realizzazione preferita descritta nella rivendicazione dipendente 12.
Forma oggetto della presente invenzione anche un metodo per analizzare lo stato del tessuto muscolare scheletrico e/o del tessuto connettivo di una porzione anatomica di un corpo umano o animale, in cui il metodo di analisi ? definito nella annessa rivendicazione 13 e nelle forme di realizzazione preferite descritte nelle rivendicazioni dipendenti 14 e 15.
Breve descrizione dei disegni
Ulteriori caratteristiche ed i vantaggi dell?invenzione risulteranno dalla descrizione che segue di una forma di realizzazione preferita e di sue varianti fornita a titolo esemplificativo con riferimento ai disegni allegati, in cui:
- la Figura 1 mostra uno schema a blocchi di un sistema per analizzare lo stato di un tessuto muscolare scheletrico e del tessuto connettivo di una porzione anatomica secondo una forma di realizzazione dell?invenzione;
- la Figura 2 mostra una vista in sezione della porzione anatomica di Figura 1 presa in corrispondenza della posizione di quattro eccitatori acustico-meccanici del sistema di analisi;
- la Figura 3 mostra una vista in sezione della porzione anatomica di Figura 1 presa in corrispondenza della posizione di quattro trasduttori elettro-meccanici del sistema di analisi;
- le Figure 4-7 mostrano un dispositivo volumetrico aperto a campo di luce comprendente il sistema per analizzare lo stato di un tessuto muscolare scheletrico e connettivo della Figura 1.
Descrizione dettagliata dell?invenzione
Si osservi che nella descrizione seguente blocchi, componenti o moduli identici o analoghi sono indicati nelle figure con gli stessi riferimenti numerici, anche se sono mostrati in differenti forme di realizzazione dell?invenzione.
Ai fini della spiegazione dell?invenzione si considerano di seguito un tessuto muscolare scheletrico ed un tessuto connettivo di una porzione anatomica di un corpo umano o animale.
Con il termine ?tessuto connettivo? si intende un tessuto scelto fra: - tessuto cartilagineo;
- tessuto adiposo;
- tessuto connettivo denso (fibroso o elastico, fra cui tendini);
- tessuto connettivo lasso (fibroso, reticolare, elastico);
- tessuto trofico.
L?invenzione permette di analizzare e rilevare la presenza ad esempio di possibili lesioni a muscoli, legamenti e tendini.
Con riferimento alla Figura 1, viene mostrato un sistema 51 in grado di analizzare lo stato di un tessuto muscolare scheletrico e connettivo di una porzione anatomica di un corpo umano o animale e di rilevarne le caratteristiche ed eventualmente la presenza di possibili alterazioni o lesioni.
Inoltre, ai fini della spiegazione dell?invenzione, si considera una porzione anatomica 9 di un arto, ad esempio il braccio, in cui ? presente un?alterazione di un tessuto, ad esempio una lesione del bicipite.
Detta porzione anatomica 9 ha una lunghezza L e comprende, oltre al tessuto muscolare e connettivo 9-2, un osso interno 9-1, ovvero l?omero.
Si consideri in Figura 1 una terna di assi cartesiani (X, Y, Z) definiti nel seguente modo:
- asse X: ? la direzione in cui la porzione anatomica 9 (e quindi anche il tessuto 9-2) ha uno sviluppo longitudinale prevalente;
- asse Y: ? la direzione perpendicolare all?asse X, in cui il tessuto muscolare e connettivo 9-2 ha uno sviluppo trasversale avente una estensione inferiore rispetto allo sviluppo longitudinale;
- asse Z: ? perpendicolare al piano cartesiano (X, Y) formato dagli assi X e Y, in cui il tessuto muscolare e connettivo 9-2 ha uno sviluppo trasversale avente una estensione inferiore rispetto allo sviluppo longitudinale;
- l?origine degli assi cartesiani ? posizionata ad una prima estremit? della parte anatomica 9;
- piano (X, Y): coincide con il piano in cui ? rappresentata la Figura 1; - piano (Z, Y) a X=0: ? una sezione della porzione anatomica 9 ad una sua prima estremit?;
- piano (Z, Y) a X=L: ? una sezione della porzione anatomica 9 ad una sua seconda estremit?.
Il sistema di analisi tessuti 51 comprende:
- una schiera (array) di eccitatori acustico-meccanici composta ad esempio da un primo eccitatore acustico-meccanico 2-1, un secondo eccitatore acustico-meccanico 2-2, un terzo eccitatore acustico-meccanico 2-3 ed un quarto eccitatore acustico-meccanico 2-4;
- una schiera (array) di trasduttori elettro-meccanici composta ad esempio da un primo trasduttore elettro-meccanico 3-1, un secondo trasduttore elettro-meccanico 3-2, un terzo trasduttore elettromeccanico 3-3 ed un quarto trasduttore elettro-meccanico 3-4;
- una unit? di elaborazione 4;
- una pluralit? di amplificatori uguale al numero di eccitatori acusticomeccanici, composta in questo esempio da un primo amplificatore 5-1, un secondo amplificatore 5-2, un terzo amplificatore 5-3 ed un quarto amplificatore 5.4;
- una pluralit? di pre-amplificatori uguale al numero di trasduttori elettro-meccanici, composta in questo esempio da un primo preamplificatore 6-1, un secondo pre-amplificatore 6-2, un terzo preamplificatore 6-3 ed un quarto pre-amplificatore 6-4;
- una pluralit? di filtri passa-basso uguale al numero dei preamplificatori, composta in questo esempio da un primo filtro passabasso 7-1, un secondo filtro passa-basso 7-2, un terzo filtro passabasso 7-3 ed un quarto filtro passa-basso 7-4;
- un ricetrasmettitore 8 di segnali senza fili a corta distanza.
Con il termine ?eccitatore acustico-meccanico? si intende un dispositivo in grado di generare un?onda meccanica, in particolare di tipo acustico, ovvero con frequenza nella banda audio compresa fra 20 Hz e 20 Khz (che pu? essere percepita anche dall?uomo) e/o con frequenze degli infrasuoni (cio? frequenza minore di 20 Hz).
Ai fini della spiegazione dell?invenzione si considera una schiera composta da quattro eccitatori acustico-meccanici 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 ed una schiera composta da quattro trasduttori elettro-meccanici 3-1, 3-2, 3-3, 3-4, ma il sistema di analisi 51 pu? includere almeno due eccitatori acustico-meccanici ed almeno due trasduttori elettro-meccanici, oppure il sistema di analisi 51 pu? includere un numero maggiore di quattro eccitatori acustico-meccanici e maggiore di quattro trasduttori elettromeccanici.
In particolare, il primo, secondo, terzo, quarto eccitatore acusticomeccanico 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 sono dispositivi in grado di convertire un rispettivo segnale elettrico in una corrispondente vibrazione acusticomeccanica, come ad esempio eccitatori magneto-dinamici.
Pi? in particolare, la Figura 2 mostra la posizione dei quattro eccitatori acustico-meccanici 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 posizionati in un piano (Z, Y) formato da una sezione della porzione anatomica 9 alla distanza X=0, mentre la Figura 3 mostra la posizione dei quattro trasduttori elettromeccanici 3-1, 3-2, 3-3, 3-4 posizionati in un piano (Z, Y) formato da una sezione della porzione anatomica 9 alla distanza X=L, in cui L ? la lunghezza della porzione anatomica 9 da analizzare.
La schiera composta dai quattro eccitatori acustico-meccanici 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 ? collegata ad una prima estremit? (X=0) del tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2 da analizzare, mentre la schiera composta dai quattro trasduttori elettro-meccanici 3-1, 3-2, 3-3, 3-4 ? collegata ad una seconda estremit? (X=L) del tessuto muscolare e connettivo 9-2 da analizzare, come mostrato schematicamente in Figura 1.
Inoltre la distanza L fra la schiera dei quattro eccitatori acusticomeccanici 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 e la schiera dei quattro trasduttori elettromeccanici 3-1, 3-2, 3-3, 3-4 ? tale da comprendere al suo interno la porzione del tessuto 9-2 che si intende esaminare.
In particolare, i quattro eccitatori acustico-meccanici 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 sono accoppiati meccanicamente alla porzione anatomica 9 in corrispondenza della posizione X=0 (prima estremit? della porzione anatomica 9) e sono posizionati opportunamente nel piano (Z, Y) formato da una prima sezione della porzione anatomica 9 a X=0.
Vantaggiosamente, i quattro eccitatori acustico-meccanici 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 sono posizionati nel piano (Z, Y) alla distanza X=0 (prima estremit? della porzione anatomica 9) in modo simmetrico ed equidistanziato rispetto all?asse X; per esempio, due eccitatori acusticomeccanici (per esempio, 2-1 e 2-2) sono posizionati sull?asse Z e gli altri due eccitatori acustico-meccanici (per esempio, 2-3 e 2-4) sono posizionati sull?asse Y, come mostrato in Figura 2.
Il primo eccitatore acustico-meccanico 2-1 ? meccanicamente accoppiato alla prima estremit? della porzione anatomica 9 ed ? posizionato esternamente ad essa, ovvero il primo eccitatore acusticomeccanico 2-1 ? posizionato sulla pelle in corrispondenza dalla prima estremit?.
Il primo eccitatore acustico-meccanico 2-1 ha la funzione di generare una prima onda acustico-meccanica e di immetterla all?interno della porzione anatomica 9, generando quindi una prima vibrazione che si propaga attraverso almeno parte del tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2.
Preferibilmente, l?intensit? della prima onda acustico-meccanica generata ? controllata in funzione del valore di un primo segnale di controllo S1_c (per esempio, una tensione elettrica), pertanto il primo eccitatore acustico-meccanico 2-1 ? di tipo elettro-magnetico.
Il secondo eccitatore acustico-meccanico 2-2 ? meccanicamente accoppiato alla prima estremit? della porzione anatomica 9 ed ? posizionato esternamente ad essa, ovvero il secondo eccitatore acusticomeccanico 2-2 ? posizionato sulla pelle in corrispondenza dalla prima estremit?.
Il secondo eccitatore acustico-meccanico 2-2 ha la funzione di generare una seconda onda acustico-meccanica e di immetterla all?interno della porzione anatomica 9, generando quindi una seconda vibrazione che si propaga attraverso almeno parte del tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2.
Preferibilmente, l?intensit? della seconda onda acustico-meccanica generata ? controllata in funzione del valore di un secondo segnale di controllo S2_c (per esempio, una tensione elettrica), pertanto il secondo eccitatore acustico-meccanico 2-2 ? di tipo elettro-magnetico.
Il terzo eccitatore acustico-meccanico 2-3 ? meccanicamente accoppiato alla prima estremit? della porzione anatomica 9 ed ? posizionato esternamente ad essa, ovvero il terzo eccitatore acusticomeccanico 2-3 ? posizionato sulla pelle in corrispondenza dalla prima estremit?.
Il terzo eccitatore acustico-meccanico 2-3 ha la funzione di generare una terza onda acustico-meccanica e di immetterla all?interno della porzione anatomica 9, generando quindi una terza vibrazione che si propaga attraverso almeno parte del tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2.
Preferibilmente, l?intensit? della terza onda acustico-meccanica generata ? controllata in funzione del valore di un terzo segnale di controllo S3_c (per esempio, una tensione elettrica), pertanto il terzo eccitatore acustico-meccanico 2-3 ? di tipo elettro-magnetico.
Il quarto eccitatore acustico-meccanico 2-4 ? meccanicamente accoppiato alla prima estremit? della porzione anatomica 9 ed ? posizionato esternamente ad essa, ovvero il quarto eccitatore acusticomeccanico 2-4 ? posizionato sulla pelle in corrispondenza dalla prima estremit?.
Il quarto eccitatore acustico-meccanico 2-4 ha la funzione di generare una quarta onda acustico-meccanica e di immetterla all?interno della porzione anatomica 9, generando quindi una quarta vibrazione che si propaga attraverso almeno parte del tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2.
Preferibilmente, l?intensit? della quarta onda acustico-meccanica generata ? controllata in funzione del valore di un quarto segnale di controllo S4_c (per esempio, una tensione elettrica), pertanto il quarto eccitatore acustico-meccanico 2-4 ? di tipo elettro-magnetico.
I quattro eccitatori acustico-meccanico 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 sono pilotati rispettivamente per mezzo di quattro segnali di controllo S1_c, S2_c, S3_c e S4_c, i quali sono ad esempio segnali di tipo sinusoidale con una opportuna frequenza, fase ed ampiezza tali da massimizzare la stimolazione meccanica in un particolare punto del tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2 da analizzare.
Pertanto le onde mecaniche che si propagano attraverso il tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2 nella direzione trasversale della porzione anatomica 9 sono tali da stimolare meccanicamente un particolare punto del tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2: l?onda acustico-meccanica generata da detto particolare punto del tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2 si propaga quindi lungo la porzione anatomica 9 nella direzione dello sviluppo prevalente longitudinale di tale porzione, fino a raggiungere la schiera dei quattro trasduttori elettromeccanici 3-1, 3-2, 3-3, 3-4.
In particolare, per mezzo di un opportuno sfasamento temporale fra i quattro segnali di controllo S1_c, S2_c, S3_c e S4_c di tipo sinusoidale, ? possibile ottenere una interferenza costruttiva (cio? massima stimolazione meccanica) fra le onde meccaniche generate in un particolare punto del tessuto muscolare scheletrico e connettivo da analizzare 9-2.
Si osservi che ? possibile posizionare i quattro eccitatori 2-1, 2-2, 2-2, 2-3 anche in posizione non simmetriche ed equidistanziate, ad esempio nel caso in cui non sia possibile applicarli ai lati opposti nella direzione dello sviluppo trasversale Z, Y della porzione anatomica 9.
Vantaggiosamente, il primo, secondo, terzo, quarto segnale di controllo S1_c, S2_c, S3_c, S4_c hanno un andamento sostanzialmente sinusoidale o cosinusoidale con uguale frequenza compresa nella banda audio fra 20 Hz e 20 Khz o compresa nelle frequenze degli infrasuoni, al fine di massimizzare la stimolazione meccanica nel tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2 in un particolare punto.
Inoltre la differenza di fase relativa fra il primo, secondo, terzo, quarto segnale di controllo S1_c, S2_c, S3_c, S4_c pu? variare tra 0 e 360 gradi, con una precisione di 0.1 gradi.
Inoltre la differenza di ampiezza relativa fra il primo, secondo, terzo, quarto segnale di controllo S1_c, S2_c, S3_c, S4_c pu? variare fra 0% e 100%, con una precisione di 0,1%.
Vantaggiosamente, i valori di fase e/o ampiezza e/o frequenza e/o durata dei segnale di controllo S1_c, S2_c, S3_c, S4_csono variati in maniera automatica per mezzo dell?unit? di elaborazione 4, in modo da realizzare una scansione dei vari punti del tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo in esame.
Posizionando opportunamente il primo, secondo, terzo e quarto eccitatore 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, viene massimizzata la stimolazione di tipo meccanico in un particolare punto del tessuto muscolare e connettivo 9-2 da analizzare, consentendo quindi una efficace propagazione dell?onda meccanica, ovvero delle vibrazioni, all?interno del tessuto.
Si osservi che l?invenzione ? applicabile anche al caso in cui i quattro segnali di controllo S1_c, S2_c, S3_c, S4_c non sono di tipo sinusoidale (ovvero segnali ad una sola frequenza), ma ? applicabile anche al caso in cui i quattro segnali di controllo S1_c, S2_c, S3_c, S4_c sono segnali che occupano una banda di frequenza stretta, come ad esempio un segnale spettrale complesso composto dalla sovrapposizione di due (o pi?) segnali sinusoidali con rispettive frequenze f1, f2, f3 ? fn fra di loro diverse e aventi valori fra di loro vicini, tipicamente compresi nella banda audio fra 20 Hz e 20 KHz (come ad esempio f1= 1 KHz, f2=1.1 KHz, f3= 1.2 KHz) e/o compresi nelle frequenze degli infra-suoni.
Il primo, secondo, terzo, quarto trasduttore elettro-meccanico 3-1, 3-2, 3-3, 3-4 sono dispositivi in grado di convertire una vibrazione acustico-meccanica in un segnale elettrico analogico o digitale, come ad esempio microfoni e accelerometri (ad esempio, di tipo MEMS).
La schiera composta dai quattro trasduttori elettro-meccanici 3-1, 3-2, 3-3, 3-4 ? collegata ad una seconda estremit? (X=L) del tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2 da analizzare, come mostrato schematicamente in Fig.1, in modo che la distanza L fra la schiera dei quattro eccitatori 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 e la schiera dei quattro trasduttori 3-1, 3-2, 3-3, 3-4 comprenda al suo interno la porzione del tessuto muscolare e connettivo 9-2 da analizzare, in cui detta porzione pu? anche comprendere un?area interessata da una possibile lesione.
In particolare, i quattro trasduttori elettro-meccanici 3-1, 3-2, 3-3, 3-4 sono accoppiati meccanicamente alla porzione anatomica 9 in corrispondenza della posizione X=L (seconda estremit? della porzione anatomica 9) e sono posizionati opportunamente nel piano (Z, Y) formato da una seconda sezione della porzione anatomica 9 a X=L.
Vantaggiosamente, i quattro trasduttori elettro-meccanici 3-1, 3-2, 3-3, 3-4 sono posizionati nel piano (Z, Y) alla distanza X=L in modo simmetrico ed equidistanziato rispetto all?asse X; per esempio, due trasduttori elettro-meccanici (per esempio, 3-1 e 3-2) sono posizionati sull?asse Z e gli altri due trasduttori elettro-meccanici (per esempio, 3-3 e 3-4) sono posizionati sull?asse Y, come mostrato in Figura 3.
Il primo trasduttore elettro-meccanico 3-1 ? meccanicamente accoppiato alla seconda estremit? della porzione anatomica 9 ed ? posizionato esternamente ad essa, ovvero il primo trasduttore elettromeccanico 3-1 ? posizionato sulla pelle in corrispondenza della seconda estremit?.
In particolare, il primo trasduttore elettro-meccanico 3-1 ? posizionato ad una determinata distanza L dalla schiera dei quattro eccitatori acustico-meccanico 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 lungo lo sviluppo longitudinale prevalente della porzione anatomica 9, in cui detta distanza L ? scelta in modo da comprendere al suo interno la porzione dell?area interessata dalla possibile lesione che si intende rilevare.
Il primo trasduttore elettro-meccanico 3-1 ha la funzione di rilevare una prima onda acustico-meccanica derivata dalla interferenza delle onde meccaniche emesse dai quattro eccitatori 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, in cui detta prima onda acustico-meccanica si ? propagata nel tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2 da analizzare lungo la direzione di sviluppo longitudinale verso il primo trasduttore elettro-meccanico 3-1, generando quindi un primo segnale di rilevazione S1_d che ? funzione della intensit? della prima onda acustico-meccanica rilevata.
Il secondo trasduttore elettro-meccanico 3-2 ? meccanicamente accoppiato alla seconda estremit? della porzione anatomica 9 ed ? posizionato esternamente ad essa, ovvero il secondo trasduttore elettromeccanico 3-2 ? posizionato sulla pelle in corrispondenza della seconda estremit?.
In particolare, il secondo trasduttore elettro-meccanico 3-2 ? posizionato alla distanza L dalla schiera dei quattro eccitatori acusticomeccanico 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 lungo lo sviluppo longitudinale prevalente della porzione anatomica 9.
Il secondo trasduttore elettro-meccanico 3-2 ha la funzione di rilevare una seconda onda acustico-meccanica derivata dalla interferenza delle onde meccaniche emesse dai quattro eccitatori 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, in cui detta seconda onda acustico-meccanica si ? propagata nel tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2 da analizzare lungo la direzione di sviluppo longitudinale verso il secondo trasduttore elettro-meccanico 3-2, generando quindi un secondo segnale di rilevazione S2_d che ? funzione della intensit? della seconda onda acustico-meccanica rilevata.
Il terzo trasduttore elettro-meccanico 3-3 ? meccanicamente accoppiato alla seconda estremit? della porzione anatomica 9 ed ? posizionato esternamente ad essa, ovvero il terzo trasduttore elettromeccanico 3-3 ? posizionato sulla pelle in corrispondenza della seconda estremit?.
In particolare, il terzo trasduttore elettro-meccanico 3-3 ? posizionato alla distanza L dalla schiera dei quattro eccitatori acusticomeccanico 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 lungo lo sviluppo longitudinale prevalente della porzione anatomica 9.
Il terzo trasduttore elettro-meccanico 3-3 ha la funzione di rilevare una terza onda acustico-meccanica derivata dalla interferenza delle onde meccaniche emesse dai quattro eccitatori 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, in cui detta terza onda acustico-meccanica si ? propagata nel tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2 da analizzare lungo la direzione di sviluppo longitudinale verso il terzo trasduttore elettro-meccanico 3-3, generando quindi un terzo segnale di rilevazione S3_d che ? funzione della intensit? della terza onda acustico-meccanica rilevata.
Il quarto trasduttore elettro-meccanico 3-4 ? meccanicamente accoppiato alla seconda estremit? della porzione anatomica 9 ed ? posizionato esternamente ad essa, ovvero il quarto trasduttore elettromeccanico 3-4 ? posizionato sulla pelle in corrispondenza della seconda estremit?.
In particolare, il quarto trasduttore elettro-meccanico 3-4 ? posizionato alla distanza L dalla schiera dei quattro eccitatori acusticomeccanico 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 lungo lo sviluppo longitudinale prevalente della porzione anatomica 9.
Il quarto trasduttore elettro-meccanico 3-4 ha la funzione di rilevare una quarta onda meccanica derivata dalla interferenza delle onde meccaniche emesse dai quattro eccitatori 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, in cui detta seconda onda acustico-meccanica si ? propagata nel tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2 da analizzare, lungo la direzione di sviluppo longitudinale verso il quarto trasduttore elettro-meccanico 3-4, generando quindi un quarto segnale di rilevazione S4_d che ? funzione della intensit? della quarta onda acustico-meccanica rilevata.
I quattro trasduttori elettro-meccanici 3-1, 3-2, 3-3, 3-4 sono ad esempio di tipo elettro-magnetico e ciascuno pu? essere realizzato con il componente E-12041808 venduto da Soberton Inc. (USA).
Considerando il caso in cui i quattro segnali di controllo S1_c, S2_c, S3_c, S4_c sono di tipo sinusoidale con uguale frequenza compresa nella banda audio fra 20 Hz e 20 Khz o compresa nelle frequenze degli infrasuoni e supponendo che il tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2 abbia un comportamento lineare, le vibrazioni che si propagano nella direzione trasversale della porzione anatomica 9 generano il primo, il secondo, il terzo ed il quarto segnale di rilevazione S1_d, S2_d S3_d S4_d anch?essi sinusoidali con uguale frequenza e sfasati di un angolo relativo fra di loro compreso fra 0 gradi (escluso) e 360 gradi (escluso), e con una ampiezza relativa compresa tra 0% e 100%.
L?unit? di elaborazione del sistema 51 analizza i valori della fase e dell'ampiezza dei quattro segnali di rilevazione S1_d, S2_d S3_d S4_d, in funzione dei quali l?unit? di elaborazione del sistema di analisi 51 genera informazioni rappresentative dello stato del tessuto muscolare e connettivo 9-2 in esame.
La posizione simmetrica ed equidistanziata del primo, secondo, terzo e quarto trasduttore elettro-meccanico 3-1, 3-2, 3-3, 3-4 consente di ottenere una maggiore efficienza di ricezione delle vibrazioni trasmesse nel tessuto di interesse 9-2, una minore sensibilit? alle vibrazioni non trasmesse dal tessuto di interesse 9-2 ed una minore sensibilit? alle onde acustiche trasmesse attraverso l?aria dell?ambiente circostante la porzione anatomica 9.
Si osservi che ? possibile posizionare il primo, il secondo, il terzo ed il quarto trasduttore elettro-meccanico 3-1, 3-2, 3-3, 3-4 anche in posizione non simmetrica ed equidistanziata, ad esempio nel caso in cui non sia possibile applicarli ai lati opposti nella direzione dello sviluppo trasversale Z, Y della porzione anatomica 9.
Preferibilmente, gli eccitatori acustico-meccanici 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 sono alloggiati in opportuni contenitori (ad esempio di stoffa o di materiale plastico) atti a trasmettere la vibrazione; questi contenitori vengono inseriti (tramite passanti) in fasce che sono avvolte sulla pelle intorno alla porzione anatomica da esaminare; per esempio, nel caso della porzione anatomica 9, le fasce hanno una forma circolare e formano un anello appoggiato a contatto con la pelle attorno alla porzione anatomica 9.
Questo ha il vantaggio di consentire di far scorrere agevolmente gli eccitatori acustico-meccanici 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 lungo la fascia, in modo da posizionarli correttamente.
Vantaggiosamente, gli eccitatori acustico-meccanici 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 vengono ruotati attorno ad un asse definito dalla direzione di sviluppo prevalente della porzione anatomica da analizzare.
Le precedenti considerazioni relative agli eccitatori acusticomeccanici 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 sono applicabili in modo analogo ai trasduttori elettro-meccanici 3-1, 3-2, 3-3, 3-4, ovvero anch'essi sono appoggiati a contatto con la pelle per mezzo di una fascia che avvolge la porzione anatomica 9 ed inoltre possono scorrere e ruotare.
In particolare, la fascia degli eccitatori acustico-meccanici 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 ? posta ad una certa distanza L dalla fascia dei trasduttori elettromeccanici 3-1, 3-2, 3-3, 3-4, in modo che la porzione anatomica da analizzare 9-2 sia compresa all?interno di detta distanza.
L?unit? di elaborazione 4 comprende:
- un primo terminale d?ingresso atto a ricevere il primo segnale di rilevazione filtrato S1_d_f;
- un secondo terminale d?ingresso atto a ricevere il secondo segnale di rilevazione filtrato S2_d_f;
- un terzo terminale d?ingresso atto a ricevere il terzo segnale di rilevazione filtrato S3_d_f;
- un quarto terminale d?ingresso atto a ricevere il quarto segnale di rilevazione filtrato S4_d_f;
- un convertitore analogico-digitale configurato per campionare il primo, secondo, terzo, quarto segnale di rilevazione filtrato S1_d_f, S2_d_f, S3_d_f, S4_d_f ed effettuare una conversione da analogico a digitale dei segnali di rilevazione filtrati S1_d_f, S2_d_f, S3_d_f, S4_d_f;
- un primo terminale d?uscita atto a generare il primo segnale di attivazione S1_a;
- un secondo terminale d?uscita atto a generare il secondo segnale di attivazione S2_a;
- un terzo terminale d?uscita atto a generare il terzo segnale di attivazione S3_a;
- un quarto terminale d?uscita atto a generare il quarto segnale di attivazione S4_a;
- un quinto terminale d?uscita atto a generare un segnale di analisi S_an;
- un terminale d?ingresso/uscita atto a trasmettere/ricevere un segnale dati d?ingresso/uscita S_rx_tx.
L?unit? di elaborazione 4 ha la funzione di generare il segnale di analisi S_an rappresentativo di una stima della presenza o assenza di una alterazione del tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2, come ad esempio un trauma nella struttura del tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2.
L?unit? di elaborazione 4 ? ad esempio un micro-processore che esegue un opportuno programma software.
Alternativamente, l?unit? di elaborazione 4 consiste in un microcontrollore o un dispositivo elettronico programmabile (FPGA).
In particolare, l?unit? di elaborazione 4 ? configurata per generare il primo, secondo, terzo, quarto segnale di attivazione S1_a, S2_a, S3_a, S4_s, i quali hanno un andamento di tipo sinusoidale con uguale frequenza compresa nella banda audio fra 20 Hz e 20 Khz (o compresa nelle frequenze degli infrasuoni) ed hanno un opportuno sfasamento temporale che permette di ottenere una interferenza costruttiva (cio? massima stimolazione meccanica) fra le onde acustiche generate in un particolare punto del tessuto muscolare scheletrico e connettivo da analizzare 9-2.
Vantaggiosamente, l?unit? di elaborazione 4 ? configurata per generare i quattro segnali di attivazione S1_a, S2_a, S3_a, S4_s aventi una stessa frequenza, al fine di massimizzare la stimolazione meccanica nel tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2 in un punto particolare del suo sviluppo trasversale, analogamente a quanto illustrato in precedenza per i quattro segnali di controllo S1_c, S2_c, S3_c_ S4_c.
Vantaggiosamente, l?unit? di elaborazione 4 ? configurata per generare i quattro segnali di attivazione S1_a, S2_a, S3_a, S4_s aventi una differenza di fase relativa che varia tra 0 e 360 gradi, con una precisione di 0.1 gradi; di conseguenza, i quattro segnali di controllo S1_c, S2_c, S3_c_ S4_c hanno una differenza di fase relativa che varia tra 0 e 360 gradi.
Inoltre l?unit? di elaborazione 4 ? configurata per generare i quattro segnali di attivazione S1_a, S2_a, S3_a, S4_s aventi una differenza di ampiezza relativa che varia fra 0% e 100%, con una precisione di 0,1%; di conseguenza, i quattro segnali di controllo S1_c, S2_c, S3_c_ S4_c hanno una differenza di ampiezza relativa che varia fra 0% e 100%.
Preferibilmente, l?unit? di elaborazione 4 ? configurata per variare il valore della frequenza del segnale sinusoidale dei quattro segnali di attivazione S1_a, S2_a, S3_a, S4_a, in cui detto valore pu? essere compreso fra 20 Hz e 20 KHz e/o pu? essere compreso nelle frequenze degli infrasuoni (cio? frequenze minore di 20 Hz); di conseguenza, viene variato allo stesso modo il valore della frequenza del segnale sinusoidale dei quattro segnali di controllo S1_c, S2_c, S3_c, S4_c in ingresso ai quattro eccitatori acustico-meccanici 2-1, 2-2, 2-3, 2-4.
Inoltre l?unit? di elaborazione 4 ? configurata per ricevere un primo segnale filtrato S1_d_f, un secondo segnale filtrato S2_d_f, un terzo segnale filtrato S3_d_f, un quarto segnale filtrato S4_d_f ed ? configurata per campionare ed elaborare il primo, secondo, terzo, quarto segnale filtrato S1_d_f, S2_d_f, S3_d_f, S4_d_f.
L?unit? di elaborazione 4 ? configurata per effettuare una elaborazione dei quattro segnali filtrati S1_d_f, S2_d_f, S3_d_f, S4_d_f e per genera, in funzione di essi, il segnale di analisi S_an rappresentativo della stima della presenza o assenza di una alterazione del tessuto 9-2, come ad esempio un trauma nella struttura del tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2.
In particolare, nel caso in cui i quattro segnali di controllo S1_c, S2_c, S3_c, S4_c siano di tipo sinusoidale con uguale frequenza compresa nella banda audio fra 20 Hz e 20 Khz (o compresa nelle frequenze degli infrasuoni) e supponendo che il tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo 9-2 abbia un comportamento lineare, i quattro segnali di rilevazione S1_d, S2_d, S3_d, S4_d sono anch?essi sinusoidali con uguale frequenza, di conseguenza anche i quattro segnali filtrati S1_d_f, S2_d_f, S3_d_f, S4_d sono sinusoidali con uguale frequenza: in questo caso l?unit? di elaborazione 4 ? configurata per calcolare le differenze di fase relative fra almeno due coppie di segnali selezionati fra i quattro segnali filtrati S1_d_f, S2_d_f, S3_d_f, S4_d, quindi l?unit? di elaborazione 4 ? configurata per generare, in funzione di dette differenze di fase relative, il segnale di analisi S_an rappresentativo della stima della presenza o assenza di una alterazione della struttura del tessuto muscolo scheletrico e connettivo 9-2.
Secondo un primo esempio, l?unit? di elaborazione calcola le seguenti differenze di fase:
- differenza di fase relativa fra il primo segnale filtrato S1_d_f ed il terzo segnale filtrato S3_d_f;
- differenza di fase relativa fra il terzo segnale filtrato S3_d_f ed il secondo segnale filtrato S2_d_f;
- differenza di fase relativa fra il secondo segnale filtrato S2_d_f ed il quarto segnale filtrato S4_d_f;
- differenza di fase relativa fra il quarto segnale filtrato S4_d_f ed il primo segnale filtrato S1_d_f.
In base ad un secondo esempio, l?unit? di elaborazione calcola le seguenti differenze di fase:
- differenza di fase relativa fra il primo segnale filtrato S1_d_f ed il secondo segnale filtrato S2_d_f;
- differenza di fase relativa fra il terzo segnale filtrato S3_d_f ed il quarto segnale filtrato S4_d_f.
Alternativamente, l?unit? di elaborazione ? configurata per calcolare le differenze di ampiezza relative fra almeno due coppie di segnali selezionati fra i quattro segnali filtrati S1_d_f, S2_d_f, S3_d_f, S4_d, quindi l?unit? di elaborazione 4 ? configurata per generare, in funzione di dette differenze di ampiezza relative, il segnale di analisi S_an rappresentativo della stima della presenza o assenza di una alterazione della struttura del tessuto muscolo scheletrico e connettivo 9-2.
Alternativamente, l?unit? di elaborazione ? configurata per calcolare le differenze di tempo di propagazione fra almeno due coppie di segnali selezionati fra i quattro segnali filtrati S1_d_f, S2_d_f, S3_d_f, S4_d, quindi l?unit? di elaborazione 4 ? configurata per generare, in funzione di dette differenze di propagazione, il segnale di analisi S_an rappresentativo della stima della presenza o assenza di una alterazione della struttura del tessuto muscolo scheletrico e connettivo 9-2.
Vantaggiosamente, nel caso in cui i quattro segnali di controllo S1_c, S2_c, S3_c, S4_c siano di tipo sinusoidale con uguale frequenza compresa nella banda audio fra 20 Hz e 20 Khz (o compresa nelle frequenze degli infrasuoni) e supponendo che il tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo 9-2 abbia un comportamento lineare, l?unit? di elaborazione 4 ? configurata per calcolare le differenze di fase relative fra almeno due coppie di segnali selezionati fra i quattro segnali filtrati S1_d_f, S2_d_f, S3_d_f, S4_d e le differenze di ampiezza relative fra almeno due coppie di segnali selezionati fra i quattro segnali filtrati S1_d_f, S2_d_f, S3_d_f, S4_d, quindi l?unit? di elaborazione 4 ? configurata per generare, in funzione di dette differenze di fase ed ampiezza relative, il segnale di analisi S_an rappresentativo della stima della presenza o assenza di una alterazione della struttura del tessuto muscolo scheletrico e connettivo 9-2.
Vantaggiosamente, l?unit? di elaborazione 4 ? configurata per variare la fase relativa fra il primo, secondo, terzo, quarto segnale di attivazione S1_a, S2_a, S3_a, S4_a e/o variare l?ampiezza relativa fra il primo, secondo, terzo, quarto segnale di attivazione S1_a, S2_a, S3_a, S4_a, al fine di tenere in considerazione la posizione del primo, secondo, terzo, quarto eccitatore 2-1, 2-2, 2-3, 2-4: questo consente di controllare opportunamente l?intensit? della vibrazione trasmessa nel tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2 e quindi rilevata dal primo e/o secondo e/o terzo e/o quarto trasduttore 3-1, 3-2, 3-3, 3-4, nel caso particolare in cui non sia possibile posizionare gli eccitatori 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 in modo simmetrico ed equidistanziato.
Pi? in generale, il sistema di analisi 51 permette di analizzare diversi tipi di tessuti, modificando opportunamente le caratteristiche delle onde acustico-meccaniche utilizzate, per mezzo di una variazione opportuna della frequenza e dello spettro dei segnali di attivazione S1_a, S2_a, S3_a, S4_a (e analoga variazione dei segnali di controllo S1_c, S2_c, S3_c, S4_c).
Preferibilmente, l?unit? di elaborazione 4 ? configurata per trasmettere i dati campionati ad una unit? esterna che effettua una analisi dettagliata del tessuto muscolare e/o connettivo 9-2 con eventuale mappatura spaziale, che ? possibile visualizzare mediante i sistemi di ricostruzione di immagini.
Preferibilmente, il sistema di analisi 51 ? tale da avere due modalit? di funzionamento:
- una modalit? di calibrazione, in cui viene effettuata la variazione dinamica della fase e/o ampiezza relativa fra il primo, secondo, terzo, quarto segnale di attivazione S1_a, S2_a, S3_a, S4_a come sopra illustrato, al fine di trovare il valore migliore della differenza di fase e/o ampiezza relativa che consente di ottenere una propagazione ottimale delle vibrazioni nel tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2 ed una rilevazione migliore al primo e/o secondo e/o terzo e/o quarto trasduttore 3-1, 3-2, 3-3, 3-4 delle vibrazioni che si sono propagate nel tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2;
- una successiva modalit? di normale funzionamento, in cui viene effettuata la stima della alterazione della struttura del tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2, come sopra illustrato.
Preferibilmente, l?unit? di elaborazione 4 effettua un filtraggio digitale del primo, secondo, terzo, quarto segnale filtrato S1_d_f, S2_d_f, S3_d_f, S4_d_f campionato, che massimizza la componente sincrona con i segnali di attivazione S1_a, S2_a S3_a, S4_a e minimizza le componenti asincrone rilevate dall?ambiente circostante dal sistema di analisi 51.
Vantaggiosamente, i quattro segnali filtrati S1_d_f, S2_d_f, S3_d_f, S4_d_f vengono campionati (per mezzo di un convertitore analogico/digitale interno oppure esterno all?unit? di elaborazione 4) con una frequenza di campionamento sincrona con la frequenza dei segnali di controllo S1_c, S2_c, S3_c, S4_c di tipo sinusiodale che pilotano i quattro eccitatori 2-1, 2-2, 2-3, 2-4.
Preferibilmente, l?unit? di elaborazione 4 ? configurata per convertire il segnale di analisi S_an in un?immagine digitalizzata IMAGE_S_an rappresentativa della stima della presenza o assenza dell?alterazione del tessuto muscolare scheletrico e del tessuto connettivo, in particolare connettivo propriamente detto, cartilagineo e adiposo nella porzione anatomica 9.
L?utilizzo di un trasduttore elettro-magnetico massimizza la vibrazione trasmessa meccanicamente rispetto alla generazione acustica in aria sia in trasmissione che in ricezione e l?utilizzo di un eccitatore al posto di un microfono evita l?accoppiamento diretto tra il trasmettitore ed il ricevitore attraverso la propagazione di onde sonore in aria.
Il sistema risulta quindi meno sensibile ai disturbi di tipo acustico provenienti dall?ambiente esterno.
Viene utilizzata una tecnica interferenziale di stimolazione in trasmissione, cio? quattro e/o pi? eccitatori sono alimentati con una opportuna frequenza, fase ed ampiezza.
Gli eccitatori generano una stimolazione meccanica massima in un particolare punto del tessuto muscolare e connettivo 9-2 che si desidera analizzare; in questo modo si otterr? la massima sollecitazione vibrazionale nel punto considerato.
Viceversa, la componente acustica che verr? trasmessa dalla porzione di tessuto che non ? di interesse tender? ad essere molto pi? bassa e permetter? di ottenere una maggiore selettivit? nella stimolazione meccanica del tessuto di interesse, minori vibrazioni trasmesse nella parte non di interesse e minore generazione acustica in aria da parte degli eccitatori.
L?utilizzo in ricezione di quattro trasduttori elettromeccanici consente una maggior efficienza nella ricezione delle vibrazioni trasmesse dal tessuto di interesse, una minor sensibilit? alle componenti vibrazionali non trasmesse dalla parte di interesse e una minore sensibilit? alla componente acustica trasmessa attraverso l?aria.
Le due coppie di segnali provenienti dai quattro trasduttori-ricevitori 3-1, 3-2, 3-3, 3-4 verranno elaborati in modo da determinare le differenze di fase relative.
Il ricetrasmettitore 8 comprende un terminale d?ingresso/uscita collegato con il terminale d?uscita/ingresso dell?unit? di elaborazione.
Il ricetrasmettitore 8 ha la funzione di trasmettere un segnale senza fili a corta distanza S_r, in funzione del segnale dati S_rx_tx trasmesso dall?unit? di elaborazione 4.
Il ricetrasmettitore 8 ha inoltre la funzione di ricevere il segnale senza fili a corta distanza S_r e di inoltrarlo sul segnale dati S_rx_tx verso l?unit? di elaborazione 4.
Il segnale senza fili a corta distanza S_r pu? essere ad esempio di tipo Bluetooth o WiFi.
Alternativamente, il ricetrasmettitore 8 ? di tipo USB e quindi genera un segnale S_r di tipo cablato.
Il primo amplificatore 5-1 comprende un terminale d?ingresso atto a ricevere il primo segnale di attivazione S1_a e comprende un terminale d?uscita atto a generare il primo segnale di controllo S1_c.
Il primo amplificatore 5-1 ha la funzione di amplificare il primo segnale di attivazione S1_a, generando da questo il primo segnale di controllo S1_c.
Il secondo amplificatore 5-2 comprende un terminale d?ingresso atto a ricevere il secondo segnale di attivazione S2_a e comprende un terminale d?uscita atto a generare il secondo segnale di controllo S2_c.
Il secondo amplificatore 5-2 ha la funzione di amplificare il secondo segnale di attivazione S2_a, generando da questo il secondo segnale di controllo S2_c.
Il terzo amplificatore 5-3 comprende un terminale d?ingresso atto a ricevere il terzo segnale di attivazione S3_a e comprende un terminale d?uscita atto a generare il terzo segnale di controllo S3_c.
Il terzo amplificatore 5-3 ha la funzione di amplificare il terzo segnale di attivazione S3_a, generando da questo il terzo segnale di controllo S3_c.
Il quarto amplificatore 5-4 comprende un terminale d?ingresso atto a ricevere il quarto segnale di attivazione S4_a e comprende un terminale d?uscita atto a generare il quarto segnale di controllo S4_c.
Il quarto amplificatore 5-4 ha la funzione di amplificare il quarto segnale di attivazione S4_a, generando da questo il quarto segnale di controllo S4_c.
Il primo, secondo, terzo, quarto amplificatore 5-1, 5-2, 5-3, 5-4 sono ad esempio amplificatori in classe AB.
Il primo pre-amplificatore 6-1 comprende un terminale d?ingresso atto a ricevere il primo segnale di rilevazione S1_d e comprende un terminale d?uscita atto a generare un primo segnale di rilevazione amplificato S1_d_a, ottenuto per mezzo di una amplificazione del primo segnale di rilevazione S1_d.
Il secondo pre-amplificatore 6-2 comprende un terminale d?ingresso atto a ricevere il secondo segnale di rilevazione S2_d e comprende un terminale d?uscita atto a generare un secondo segnale di rilevazione amplificato S2_d_a, ottenuto per mezzo di una amplificazione del secondo segnale di rilevazione S2_d.
Il terzo pre-amplificatore 6-3 comprende un terminale d?ingresso atto a ricevere il terzo segnale di rilevazione S3_d e comprende un terminale d?uscita atto a generare un terzo segnale di rilevazione amplificato S3_d_a, ottenuto per mezzo di una amplificazione del terzo segnale di rilevazione S3_d.
Il quarto pre-amplificatore 6-4 comprende un terminale d?ingresso atto a ricevere il quarto segnale di rilevazione S4_d e comprende un terminale d?uscita atto a generare un quarto segnale di rilevazione amplificato S4_d_a, ottenuto per mezzo di una amplificazione del quarto segnale di rilevazione S4_d.
Preferibilmente, il primo, secondo, terzo, quarto pre-amplificatore 6-1, 6-2, 6-3, 6-4 hanno un guadagno che ? variabile fra almeno 4 valori.
Il primo filtro passa-basso 7-1 comprende un terminale d?ingresso atto a ricevere il primo segnale di rilevazione amplificato S1_d_a e comprende un terminale d?uscita atto a generare un primo segnale di rilevazione filtrato S1_d_f, ottenuto per mezzo di un filtraggio di tipo passabasso (nella banda compresa fra 20 Hz e 20 KHz e/o infrasuoni) del primo segnale di rilevazione amplificato S1_d_a, al fine di eliminare i disturbi rilevati dal sistema 51.
Il secondo filtro passa-basso 7-2 comprende un terminale d?ingresso atto a ricevere il secondo segnale di rilevazione amplificato S1_d_a e comprende un terminale d?uscita atto a generare un secondo segnale di rilevazione filtrato S2_d_f, ottenuto per mezzo di un filtraggio di tipo passa-basso (nella banda compresa fra 20 Hz e 20 KHz e/o infrasuoni) del secondo segnale di rilevazione amplificato S2_d_a, al fine di eliminare i disturbi rilevati dal sistema 51.
Il terzo filtro passa-basso 7-3 comprende un terminale d?ingresso atto a ricevere il terzo segnale di rilevazione amplificato S3_d_a e comprende un terminale d?uscita atto a generare un terzo segnale di rilevazione filtrato S3_d_f, ottenuto per mezzo di un filtraggio di tipo passabasso (nella banda compresa fra 20 Hz e 20 KHz e/o infrasuoni) del terzo segnale di rilevazione amplificato S3_d_a, al fine di eliminare i disturbi rilevati dal sistema 51.
Il quarto filtro passa-basso 7-4 comprende un terminale d?ingresso atto a ricevere il quarto segnale di rilevazione amplificato S4_d_a e comprende un terminale d?uscita atto a generare un quarto segnale di rilevazione filtrato S4_d_f, ottenuto per mezzo di un filtraggio di tipo passabasso (nella banda compresa fra 20 Hz e 20 KHz e/o infrasuoni) del quarto segnale di rilevazione amplificato S4_d_a, al fine di eliminare i disturbi rilevati dal sistema 51.
Vantaggiosamente, il primo, secondo, terzo, quarto segnale di controllo S1_c, S2_c, S3_c, S4_c sono segnali aventi una durata limitata nel tempo, come ad esempio:
- ciascuno del primo, secondo, terzo, quarto segnale di controllo S1_c, S2_c, S3_c, S4_c ? uno o pi? impulsi, ciascuno di breve durata (ad esempio, qualche millisecondo);
- ciascuno del primo, secondo, terzo, quarto segnale di controllo S1_c, S2_c, S3_c, S4_c ? una serie finita di cicli di un segnale sinusoidale o cosinusoidale (ad esempio, la serie ha una durata di qualche millisecondo).
Considerando il caso in cui il primo, secondo, terzo, quarto segnale di controllo S1_c, S2_c, S3_c, S4_c sono rispettivi impulsi di breve durata, la schiera dei quattro eccitatori elettro-meccanici 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 pu? essere utilizzata anche come ricevitore di onde acustico-meccaniche: in questo caso ciascuno dei quattro eccitatori acustico-meccanici 2-1, 2-2, 23, 2-4 pu? essere rapidamente commutato in modo da funzionare in ricezione al termine della generazione del rispettivo impulso e rilevare componenti delle onde acustiche che vengono riflesse nel tessuto muscolo scheletrico e/o connettivo 9-2: questo consente di ottenere ulteriori informazioni per determinare la caratteristica di propagazione nel tessuto muscolare e connettivo 9-2 per mezzo dell?analisi delle componenti riflesse delle onde acustiche (in aggiunta alle componenti propagate di tali onde acustiche), integrando cos? in maniera complementare l?informazione ottenuta dai trasduttori elettro-meccanici 3-1, 3-2, 3-3, 3-4 che invece ricevono la componente trasmessa del tessuto muscolare e/o connettivo 9-2.
Questo tipo di funzionamento in ricezione dei quattro eccitatori elettro-meccanici 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 ? possibile nel caso in cui essi siano di tipo magneto-dinamici, in quanto il loro funzionamento ? reversibile: quando un eccitatore magneto-dinamico ? sottoposto ad una vibrazione meccanica, esso genera una corrente elettrica avente un valore proporzionale alla intensit? della vibrazione meccanica rilevata.
Pertanto nel caso in cui il primo, secondo, terzo, quarto segnale di controllo S1_c, S2_c, S3_c, S4_c siano rispettivi impulsi di breve durata, subito dopo la fine di un impulso viene commutato in ricezione l?eccitatore corrispondente all?impulso considerato, mentre l?amplificatore viene utilizzato come un pre-amplificatore.
Pi? in particolare, i quattro eccitatori-ricevitori elettro-meccanici 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 sono tali da generare i quattro segnali di controllo S1_c, S2_c, S3_c, S4_c che trasportano ulteriormente la rispettiva componente riflessa delle onde acustiche, quindi i quattro amplificatori 5-1, 5-2, 5-3, 5-4 sono tali da ricevere i quattro segnali di controllo S1_c, S2_c, S3_c, S4_c e generare da questi i quattro segnali di attivazione S1_a, S2_a, S3_a, S4_a che trasportano la rispettiva componente riflessa delle onde meccaniche.
L?unit? di elaborazione 4 ? configurata per ricevere i quattro segnali amplificati S1_a, S2_a, S3_a, S4_a che trasportano la rispettiva componente riflessa delle onde acustiche, quindi l?unit? di elaborazione 4 ? configurata per generare il segnale di analisi S_an indicativo della presenza o assenza di una alterazione del tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2, prendendo in considerazione sia i quattro segnali di rilevazione filtrati S1_d_f, S2_d_f, S3_d_f, S4_d_f che trasportano la componente propagata delle onde meccaniche, sia i quattro segnali di attivazione S1_a, S2_a, S3_a, S4_a che trasportano la rispettiva componente riflessa delle onde meccaniche.
Vantaggiosamente, il primo, secondo, terzo, quarto eccitatore 2-1, 2-2, 2-3, 2-4 vengono attivati in maniera sequenziale in modo da generare un segnale di eccitazione complessivo del tessuto 9-2 che ? variabile nello spazio, migliorando cos? l?analisi e la ricostruzione spaziale del tessuto 9-2 effettuata dall?unit? di elaborazione 4.
Preferibilmente, il sistema di analisi 51 ? collegato ad un dispositivo elettronico 10 per mezzo del ricetrasmettitore 8 configurato per trasmettere e ricevere il segnale senza fili a corta distanza S_r (per esempio, di tipo Bluetooth o WiFi).
Per mezzo del dispositivo elettronico 10 ? possibile controllare e visualizzare l?analisi del tessuto muscolare scheletrico e connettivo 9-2.
Il dispositivo elettronico 10 pu? essere di tipo mobile (ad esempio uno smartphone, un tablet, un personal computer portatile) oppure di tipo fisso (ad esempio, un personal computer fisso).
Preferibilmente, il sistema di analisi 51 comprende ulteriormente un accelerometro e/o un giroscopio a tre assi collegati con l?unit? di elaborazione, al fine di rilevare lo spostamento e la posizione della porzione anatomica, come ad esempio un arto.
Forma oggetto della presente invenzione anche un metodo per elaborare informazioni relative allo stato di un tessuto di una porzione anatomica di un corpo umano o animale.
Il metodo di elaborazione comprende i passi di:
a) posizionare una pluralit? (cio? una schiera) di eccitatori acusticomeccanici sulla pelle ad una prima estremit? della porzione anatomica 9 comprendente il tessuto da analizzare;
b) posizionare una pluralit? (cio? una schiera) di trasduttori elettromeccanici sulla pelle ad una seconda estremit? dalla porzione anatomica 9 ad una distanza L dalla prima estremit? che comprende una parte sospetta di una alterazione del tessuto;
c) generare a ciascun eccitatore selezionato dalla pluralit? di eccitatori una rispettiva onda acustico-meccanica, generando cos? una pluralit? di onde acustico-meccaniche;
d) immettere detta pluralit? di onde acustico-meccaniche nel tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo, generando cos? una corrispondente pluralit? di onde acustico-meccaniche che si propagano almeno in parte attraverso il tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo;
e) rilevare, a ciascun trasduttore elettro-meccanico selezionato fra pluralit? di trasduttori elettro-meccanici, una rispettiva onda meccanica che si propaga attraverso almeno parte del tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo ed ? generata per mezzo della interferenza di almeno parte della pluralit? di onde acustico-meccaniche immesse durante la loro propagazione, generando cos? una pluralit? di segnali di rilevazione corrispondente alla pluralit? di trasduttori elettro-meccanici;
f) elaborare la pluralit? di segnali di rilevazione.
Preferibilmente, il metodo di elaborazione ? un metodo di analisi dello stato di un tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo di una porzione anatomica di un corpo umano o animale, il metodo di analisi comprendente ulteriormente il passo g) di rilevare, in funzione della pluralit? di segnali di rilevazione elaborati, una stima della presenza o assenza di una alterazione del tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo.
Preferibilmente, il passo e) comprende generare la pluralit? di segnali di rilevazione (S1_d, S2_d, S3_d, S4_d) aventi una stessa frequenza compresa nella banda audio fra 20 Hz e 20 Khz o compresa nelle frequenze degli infrasuoni, ed il passo f) comprende calcolare una pluralit? di differenze di fase fra almeno parte di coppie di segnali di rilevazione selezionati fra detta pluralit? di segnali di rilevazione.
Preferibilmente, il passo a) comprende posizionare sulla pelle la pluralit? di eccitatori acustico-meccanici in modo simmetrico ed equidistanziati su un piano (Z, Y) definito da una sezione della porzione anatomica alla prima estremit? (X=0), ed il passo b) comprende posizionare sulla pelle la pluralit? di trasduttori elettro-meccanici in modo simmetrico ed equidistanziati su un piano (Z, Y) definito da una sezione della porzione anatomica alla seconda estremit? (X=L).
Il sistema di analisi 51 permette la mappatura dell?intero volume di spazio occupato dalla porzione anatomica 9 di interesse.
La porzione anatomica che si vuole analizzare occupa una regione dello spazio fisico e pu? essere modellizzata utilizzando un sistema di coordinate differente a seconda del tipo di simmetria che meglio approssima quello della porzione anatomica stessa.
Per esempio, un arto sar? descritto da un sistema a simmetria cilindrica, in cui si pu? individuare un asse principale di sviluppo dell?arto e le direzioni ad esso perpendicolari; un cranio da un sistema di coordinate a simmetria sferica o sferoidale, avente centro nel baricentro.
Il tipo di analisi descritto sopra viene applicato ai punti dello spazio seguendo la simmetria approssimata della porzione 9; per esempio nel caso di un arto, gli eccitatori e i rilevatori vengono spostati traslandoli lungo la direzione dell?asse principale e compiendo una rotazione di 360 gradi, per ogni porzione di arto. Il risultato ? l?analisi dell?intero arto.
Ci? assunto ? possibile considerare una porzione anatomica sana come costituita da un materiale composito con propriet? elastiche.
Il dispositivo viene applicato alla porzione anatomica in modo da misurare le varie propriet? fisiche in funzione dello spazio.
Ogni propriet? avr? quindi un valore diverso nel sistema di coordinate considerato. I segnali registrati vengono rielaborati dall?unit? di elaborazione 4.
In particolare, il segnale viene processato attraverso una analisi spettrale di Fourier: trasformata ed anti-trasformata del segnale, a seguito dell?applicazione di un cutoff opportunamente calibrato.
In ogni punto di questa mappatura il dispositivo, per come ? stato configurato, fornir? valori diversi per ogni propriet? in ogni punto dello spazio e per ogni frequenza utilizzata.
Le propriet? di interesse sono le propriet? meccaniche della porzione anatomica fra le quali il modulo di Young, il modulo di compressibilit?, l?impedenza e cos? via.
Tali propriet? varieranno nello spazio da punto a punto e quindi svilupperemo in serie di Taylor ogni propriet?, in particolare lo sviluppo verr? realizzato in funzione delle componenti del campo di forza generato dal dispositivo alle varie frequenze.
Dai vari coefficienti dello sviluppo in serie di Taylor avremo informazioni delle propriet? elastiche del sistema in risposta agli stimoli generati dal dispositivo in funzione delle frequenze utilizzate nei vari punti dello spazio.
Ognuna di queste propriet? si comporta bene dal punto di vista analitico se il tessuto non presenta alterazioni: ? continua, ha una derivata continua etc.
Nel momento in cui sia presente una alterazione del materiale composito, una o pi? delle suddette propriet?, presenter? una variazione nella regione di interesse.
Da questi valori possiamo estrarre una mappatura colorimetrica dello spazio punto a punto. In generale ? sempre possibile attribuire una scala di grigi che descriva i valori della propriet? nel range di valori assunti.
Sar? quindi possibile ottenere una rappresentazione con componenti tridimensionali della porzione anatomica analizzata.
Poich? lo spazio non ? isotropo dovremo anche considerare il gradiente e le derivate superiori.
Una discontinuit? verr? visualizzata come una netta variazione di colore nella regione dello spazio interessata dalla variazione.
Questo tipo di analisi permetter? una mappatura delle zone interessate da una possibile lesione. Tipi diversi di lesioni danno origine a diversi tipi di rappresentazione.
Per esempio, l?impedenza immaginaria sar? legata alla dissipazione energetica in corrispondenza della regione. Mediante la quantificazione delle componenti reale e complessa dell?impedenza fonica in funzione della frequenza dell?onda meccanica e valutata nello spazio fisico analizzato, in particolare la porzione anatomica 9, ? resa possibile la quantificazione della conservazione e dissipazione energetica dell?onda trasmessa. La presenza di un trauma, ovvero una alterazione, nei tessuti analizzati rispetto ad una condizione di normalit? viene messa in evidenza da una variazione delle suddette quantit? fisiche nei punti dello spazio interessati dal trauma.
In base alla valutazione dei tempi di trasmissione e di risposta elastica e di ritardo del mezzo di propagazione, cio? dei tessuti analizzati, e dei valori registrati di impedenza differenziale sar? possibile assegnare al valore numerico vettoriale una scala di grigi o di colore che permetter? la conversione di un segnale oscillante in una immagine con componenti tridimensionali.
Propriet? diverse in funzione delle diverse frequenze utilizzate permettono la mappatura dei diversi tipi di lesioni nei diversi tipi di tessuti.
Una volta ottenute le mappature delle diverse propriet? in funzione dello spazio e delle frequenze utilizzate, ognuna delle quali si concretizza con una rappresentazione grafica della porzione anatomica analizzata 9, si procede alla loro rappresentazione in forma tridimensionale fluttuante nello spazio.
Il dispositivo permette di ottenere una mappatura delle propriet? meccaniche dei diversi tessuti costituenti la porzione anatomica nello spazio occupato dalla porzione stessa, preferibilmente in funzione delle diverse frequenze delle onde meccaniche utilizzate. I dati vengono rielaborati dall?unit? di elaborazione 4 in modo da evidenziare possibili discontinuit? o valori anomali in regioni particolari del suddetto spazio fisico. I dati numerici vengono cos? convertiti in una scala di grigi o di colore, formando conseguentemente immagini della porzione anatomica in analisi, una per ciascuna propriet? fisica di interesse.
In particolare, con riferimento alla Figura 1, l?unit? di elaborazione 4 ? configurata per convertire il segnale di analisi S_an in un?immagine digitalizzata IMAGE_S_an rappresentativa della stima della presenza o assenza dell?alterazione dei tessuti muscolare e connettivo della porzione anatomica 9.
L?unit? di elaborazione 4 ? configurata per eseguire la conversione in funzione delle propriet? fisico-meccaniche Pi dei diversi tessuti compresi nella porzione anatomica 9.
Le propriet? fisico-meccaniche Pi dei diversi tessuti compresi nella porzione anatomica 9, come gi? accennato, comprendono una o pi? tra, almeno, modulo di Young, modulo di compressibilit?, impedenza.
L?invenzione prevede un dispositivo volumetrico aperto a campo di luce per una visualizzazione di immagini o flussi d?immagini 3D fluttuanti e stereoscopiche in cui le immagini fluttuanti sono generate a partire dal segnale di analisi S_an convertito in un?immagine digitalizzata IMAGE_S_an rappresentativa di una stima della presenza o assenza di un?alterazione del tessuto di una porzione anatomica 9.
Lo spazio all?interno della porzione anatomica 9 viene fisicamente tassellato nelle tre dimensioni dello spazio per determinare l?immagine digitalizzata IMAGE_S_an.
Lo spazio viene in altre parole suddiviso in una collezione ordinata di piccoli parallelepipedi ciascuno di dimensioni note, per esempio (?x, ?y, ?z).
Al centro di ciascuno di questi piccoli parallelepipedi le diverse propriet? fisiche vengono campionate; in pratica si attribuisce un valore numerico a ciascuno dei suddetti piccoli parallelepipedi.
Dal punto di vista informatico questi valori vengono raccolti in un array ordinato, in modo che ciascun numero ivi riportato corrisponda in maniera biunivoca ad un punto dello spazio fisico. Il numero dei parallelepipedi sar? determinato dalle dimensioni complessive della porzione anatomica da analizzare con l?aggiunta di margini di vuoto circostanti.
Tre indici interi (i, j, k) permettono di individuare all?interno dell?array il valore della propriet? Pi campionata in un determinato punto dello spazio dal dispositivo.
Una volta ottenuto il campionamento della propriet? Pi in funzione dello spazio e per le diverse frequenze selezionate per l?analisi del/dei tessuti di interesse, sar? possibile operare su tale array calcolandone i gradienti spaziali, l?Hessiano ed eventualmente le derivate superiori.
I valori numerici ottenuti vengono quindi analizzati: si valuta il valore minimo della propriet? Pi_min (e delle sue derivate) ed il valore massimo Pi_max; a questi due estremi si attribuiscono i valori estremi della scala cromatica definita; per esempio (ma non solo) nero a Pi_min e bianco a Pi_max.
Ogni altro valore viene normalizzato all?interno di questo intervallo di valori, avendo quindi un colore (o sfumatura di grigio) corrispondente. Dal punto di vista grafico, si considera ora la tassellazione iniziale e si procede colorando il parallelepipedo del colore corrispondente identificato.
In questo modo si forma un?immagine digitalizzata della porzione anatomica per ciascuna propriet? e alle diverse frequenze impiegate per l?analisi.
Sar? eventualmente possibile effettuare operazioni di elaborazione grafica (ad.es. smoothing) al fine di ottenere un?immagine graficamente migliore.
In particolare, con riferimento alle figure da 4 a 7, il dispositivo volumetrico aperto a campo di visualizzazione di immagini o flussi d?immagini 3D fluttuanti e stereoscopiche comprende:
- mezzi emettitori 1 configurati per trasmettere un fascio principale MB di raggi luminosi R1i rappresentativo di un flusso di immagini bidimensionali B_IMAGES, in prime direzioni principali d1iM;
- il sistema 51 per analizzare lo stato di un tessuto muscolare e connettivo 9-2 secondo quanto precedentemente descritto, configurato per convertire il segnale di analisi S_an nell?immagine digitalizzata IMAGE_S_an rappresentativa di una stima della presenza o assenza di un?alterazione del tessuto della porzione anatomica 9;
in cui il flusso di immagini bidimensionali B_IMAGES comprende una sequenza delle immagini digitalizzate IMAGE_S_an rappresentativa di una stima della presenza o assenza di un?alterazione del tessuto della porzione anatomica 9;
- un sistema di riflessione 50 dotato di una singola apertura di sistema AP, in cui il sistema di riflessione 50 ? accoppiato ai mezzi emettitori 1, e a sua volta comprende:
- primi mezzi di riflessione concavi 10, strutturati come superfici continue prive di fori, predisposti per ricevere almeno il fascio principale MB di raggi luminosi R1i e riflettere almeno il fascio principale MB di raggi luminosi R1i in seconde direzioni principali d2iM ottenute in funzione delle prime direzioni principali d1iM e di una prima conformazione Conf1 degli stessi primi mezzi di riflessione concavi 10;
- secondi mezzi di riflessione concavi 20, strutturati come superfici continue prive di fori, predisposti per ricevere almeno il fascio principale di raggi luminosi R1i lungo le seconde direzioni d2i1M e riflettere almeno il fascio in terze direzioni principali d3i1M ottenute in funzione delle seconde direzioni principali d2i1M e di una seconda conformazione Conf2 degli stessi secondi mezzi di riflessione concavi 20;
- in cui i primi mezzi di riflessione concavi 10 sono montati rispetto ai secondi mezzi di riflessione concavi 20 con concavit? C_10; C_20; tra loro affacciate e coassiali;
- in cui fuochi F1; F2 dei primi mezzi di riflessione concavi 10 e dei secondi mezzi di riflessione concavi 20 giacciono su di una retta che definisce l?asse azimutale A-A del sistema di riflessione 50;
- in cui i primi mezzi di riflessione concavi 10 ed i secondi mezzi di riflessione concavi 20 s?intersecano lungo una curva d?intersezione aperta C_int_AP giacente su di un piano di riferimento P perpendicolare all?asse azimutale A-A del sistema di riflessione 50,
- in cui i primi mezzi di riflessione concavi 10 i secondi mezzi di riflessione concavi 20, intersecandosi lungo la curva di intersezione aperta C_int_AP, determinano una conformazione della singola apertura di sistema AP;
- in cui i primi mezzi di riflessione concavi 10 e i secondi mezzi di riflessione concavi 20 sono strutturati in modo che: almeno il fascio principale di raggi luminosi R1i, riflessi dai secondi mezzi di riflessione concavi 20, esca dal sistema di riflessione 50 lungo le terze direzioni d3i1M attraverso la singola apertura di sistema AP;
? in cui un?immagine IMM generata in funzione del fascio principale di raggi luminosi R1i ? percepita da un osservatore, posto ad una distanza di visione variabile ?h rispetto ai secondi mezzi di riflessione concavi 20, quando l?osservatore guarda verso i secondi mezzi di riflessione concavi 20 lungo due coni visivi CL, CR aventi rispettive direttrici DIR_L, DIR_R;
- in cui la distanza di visione variabile ?h ? variabile tra una prima distanza h1 e una seconda distanza h2 lungo una direzione di riferimento dir_M,
- in cui vertici VL, VR dei due coni CL, CR coincidono con i punti di osservazione ?L, ?R dell?osservatore,
- in cui i coni CL, CR intersecano i secondi mezzi di riflessione concavi 20 lungo rispettive curve distinte KL, KR aventi rispettive aree AL, AR;
- in cui il dispositivo comprende ulteriormente:
un regolatore 30 atto ad impostare la direzione di riferimento dir_M, definita in funzione delle direttrici DIR_L, DIR_R e delle terze direzioni principali d3iM, per determinare una misura di sovrapposizione OVL delle aree AL, AR, con ci? realizzando un effetto di visione dell?immagine IMM come immagine con componenti tridimensionali, fluttuante e stereoscopica in un intorno di un punto di fluttuazione ? per l?osservatore disposto alla distanza di visione variabile ?h.
Preferibilmente, i mezzi emettitori 1 sono configurati per trasmettere il fascio principale MB di raggi luminosi R1i nelle prime direzioni di trasmissione principali d1iM, in cui:
le prime direzioni di trasmissione principali d1iM sono definite in funzione di:
- un punto luminoso P0 nello spazio cartesiano situato sui mezzi emettitori 1 all?interno del sistema di riflessione 50 da cui viene emesso il fascio principale MB
- un?angolazione principale ? del fascio principale MB, uscente dai mezzi mettitori 1, in cui l?angolazione principale ? ? definita rispetto ad un piano di riferimento P su cui giace la curva di intersezione aperta C_INT_AP e la prima e seconda conformazione Conf1; Conf2 sono definite in funzione di:
- una distanza focale f dei mezzi di riflessione concavi 10,20;
- una distanza c tra i primi mezzi di riflessione concavi 10 e i secondi mezzi di riflessione concavi 20.
I vantaggi dell?invenzione sono di seguito riassunti:
?) Il sistema di analisi 51 sopra illustrato permette di avere una bassissima sensibilit? a tutti i disturbi acustici e vibrazionali provenienti da un ambiente esterno.
?) Il sistema di analisi 51 permette di analizzare selettivamente tessuti differenti di porzioni anatomiche umane o animali e loro eventuali lesioni.
?) Il sistema di analisi 51 permette di ottenere una maggiore sensibilit? ai segnali trasmessi dal tessuto di interesse, e quindi una pi? facile e pi? precisa individuazione di una eventuale discontinuit? nella propagazione del segnale indice della presenza di una eventuale lesione del tessuto.
?) Il sistema di analisi 51 permette di visualizzare la porzione anatomica di interesse mediante una ricostruzione con componenti tridimensionali fluttuante in tempo reale.
Claims (15)
- RIVENDICAZIONI 1. Sistema (51) per analizzare lo stato di un tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo (9-2) di una porzione anatomica (9) di un corpo umano o animale, il sistema comprende: - una pluralit? di eccitatori acustico-meccanici (2-1, 2-2, 2-3, 2-4) configurati per: ? generare una corrispondente pluralit? di onde acusticomeccaniche, in funzione di una rispettiva pluralit? di segnali di controllo (S1_c, S2_c, S2_c, S4_c); ? immettere detta pluralit? di onde acustico-meccaniche nel tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo, generando cos? una corrispondente pluralit? di onde acustico-meccaniche che si propagano almeno in parte attraverso il tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo; - una pluralit? di trasduttori elettro-meccanici (3-1, 3-2, 3-3, 3-4), ciascuno trasduttore essendo configurato per generare un rispettivo segnale di rilevazione di una rispettiva onda meccanica che si propaga attraverso almeno parte del tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo ed ? generata per mezzo della interferenza di almeno parte della pluralit? di onde acustico-meccaniche immesse durante la loro propagazione, generando cos? una pluralit? di segnali di rilevazione (S1_d, S2_d, S3_d, S4_d) corrispondenti alla pluralit? di trasduttori elettro-meccanici; - una unit? di elaborazione (4) configurata per: ? generare detta pluralit? di segnali di controllo (S1_c, S2_c, S3_c, S4_c) del funzionamento rispettivamente della pluralit? di eccitatori acustico-meccanici; ? ricevere ed elaborare detta pluralit? di segnali di rilevazione (S1_d, S2_d, S3_d, S4_d) e generare da questi un segnale di analisi (S_an) rappresentativo di una stima della presenza o assenza di una alterazione del tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo.
- 2. Sistema di analisi secondo la rivendicazione 1, in cui l?unit? di elaborazione ? configurata per: - generare la pluralit? di segnali di controllo (S1_c, S2_c, S2_c, S4_c) della pluralit? di eccitatori acustico-meccanici con andamento di tipo sinusoidale, la pluralit? dei segnali di controllo aventi: ? una stessa frequenza compresa nella banda audio fra 20 Hz e 20 Khz o compresa nelle frequenze degli infrasuoni; ? una differenza di fase relativa, fra coppie della pluralit? di segnali di controllo, diversa da zero; - calcolare una pluralit? di differenze di fase fra almeno parte di coppie di segnali di rilevazione selezionati fra detta pluralit? di segnali di rilevazione; - calcolare il segnale di analisi (S_an) in funzione della pluralit? di differenze di fase calcolate.
- 3. Sistema di analisi secondo la rivendicazione 2, in cui l?unit? di elaborazione ? ulteriormente configurata per: - calcolare una pluralit? di differenze di ampiezza fra almeno parte di coppie di segnali di rilevazione selezionati fra detta pluralit? di segnali di rilevazione; - calcolare il segnale di analisi (S_an) in funzione della pluralit? di differenze di fase calcolate ed in funzione della pluralit? di differenze di ampiezza calcolate.
- 4. Sistema di analisi secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui l?unit? di elaborazione ? configurata per: - generare la pluralit? di segnali di controllo (S1_c, S2_c, S2_c, S4_c) con andamento di tipo sinusoidale e uguale frequenza avente un valore compreso fra 20 Hz e 20 Khz o compreso nelle frequenze degli infrasuoni; - variare la frequenza e/o fase e/o durata della pluralit? dei segnali di controllo, in modo da effettuare una scansione di diversi punti del tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo.
- 5. Sistema di analisi secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, in cui almeno uno della pluralit? di eccitatori acusticomeccanici ? configurato per: - funzionare, durante un primo intervallo di tempo, come generatore di una pluralit? di impulsi aventi una durata definita, al fine di generare la rispettiva onda acustico-meccanica; - funzionare, durante un secondo intervallo di tempo, come rilevatore di una rispettiva onda meccanica riflessa dal tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo, in modo da generare almeno un segnale di controllo (S1_c, S2_c, S2_c, S4_c) rappresentativo della rispettiva onda meccanica riflessa rilevata, in cui l?unit? di elaborazione ? ulteriormente configurata per generare il segnale di analisi in funzione della pluralit? di segnali di rilevazione (S1_d, S2_d, S3_d, S4_d) ed in funzione dell?almeno un segnale di controllo (S1_c, S2_c, S2_c, S4_c).
- 6. Sistema di analisi secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, in cui il segnale di analisi ? rappresentativo di una brusca variazione di una propriet? fisica del tessuto alterato, in cui detta propriet? fisica ? selezionata fra impedenza, modulo di Young, modulo di compressibilit?, ritardo di propagazione.
- 7. Sistema di analisi secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, comprendente ulteriormente: - una pluralit? di amplificatori (5-1, 5-2, 5-3, 5-4) interposti fra l?unit? di elaborazione e la pluralit? di eccitatori acustico-meccanici, ciascun amplificatore di detta pluralit? di amplificatori essendo configurato per amplificare il rispettivo segnale di controllo del rispettivo eccitatore acustico-meccanico.
- 8. Sistema di analisi secondo una qualunque delle precedenti rivendicazioni, comprendente ulteriormente: - un ricetrasmettitore collegato con l?unit? di elaborazione e configurato per trasmettere/ricevere un segnale senza fili; - un dispositivo elettronico mobile (10) collegato con il ricetrasmettitore per mezzo del segnale senza fili.
- 9. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l?unit? di elaborazione (4) ? configurata per convertire detto segnale di analisi (S_an) in una immagine digitalizzata (IMAGE_S_an) rappresentativa di detta stima della presenza o assenza di detta alterazione del tessuto della porzione anatomica (9) comprendente il tessuto.
- 10. Sistema secondo la rivendicazione 9, in cui l?unit? di elaborazione (4) ? configurata per eseguire detta conversione in funzione di propriet? fisico-meccaniche (Pi) dei diversi tessuti compresi in detta porzione anatomica (9), in cui dette propriet? fisico-meccaniche (Pi) dei diversi tessuti compresi in detta porzione anatomica (9) comprendono almeno una fra modulo di Young, modulo di compressibilit?, impedenza.
- 11. Dispositivo volumetrico aperto a campo di luce di visualizzazione di immagini o flussi d?immagini 3D fluttuanti e stereoscopiche comprendente: - mezzi emettitori (1) configurati per trasmettere un fascio principale (MB) di raggi luminosi (R1i) rappresentativo di un flusso di immagini bidimensionali (B_IMAGES), in prime direzioni principali (d1iM); - un sistema per analizzare lo stato di un tessuto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10, il sistema essendo configurato per convertire un segnale di analisi (S_an) in un?immagine digitalizzata (IMAGE_S_an) rappresentativa di una stima della presenza o assenza di una alterazione del tessuto di una porzione anatomica (9); in cui detto flusso di immagini bidimensionali (B_IMAGES) comprende una sequenza di dette immagini digitalizzate (IMAGE_S_an), secondo la rivendicazione 9, rappresentativa di una stima della presenza o assenza di una alterazione del tessuto di detta porzione anatomica (9); - un sistema di riflessione (50) dotato di una singola apertura di sistema (AP), in cui detto sistema di riflessione (50) ? accoppiato a detti mezzi emettitori (1), e a sua volta comprende: - primi mezzi di riflessione concavi (10), strutturati come superfici continue prive di fori, predisposti per ricevere almeno detto fascio principale (MB) di raggi luminosi (R1i) e riflettere almeno detto fascio principale (MB) di raggi luminosi (R1i) in seconde direzioni principali (d2iM) ottenute in funzione di dette prime direzioni principali (d1iM) e di una prima conformazione (Conf1) degli stessi primi mezzi di riflessione concavi (10); - secondi mezzi di riflessione concavi (20), strutturati come superfici continue prive di fori, predisposti per ricevere almeno detto fascio principale di raggi luminosi (R1i) lungo dette seconde direzioni (d2i1M) e riflettere almeno detto fascio in terze direzioni principali (d3i1M) ottenute in funzione di dette seconde direzioni principali (d2i1M) e di una seconda conformazione (Conf2) degli stessi secondi mezzi di riflessione concavi (20); in cui detti primi mezzi di riflessione concavi (10) sono montati rispetto a detti secondi mezzi di riflessione concavi (20) con concavit? (C_10; C_20;) tra loro affacciate e coassiali; in cui fuochi (F1; F2) di detti primi mezzi di riflessione concavi (10) e di detti secondi mezzi di riflessione concavi (20) giacciono su di una retta che definisce l?asse azimutale (A-A) del sistema di riflessione (50); in cui detti primi mezzi di riflessione concavi (10) e detti secondi mezzi di riflessione concavi (20) s?intersecano lungo una curva d?intersezione aperta (C_int_AP) giacente su di un piano di riferimento (P) perpendicolare a detto asse azimutale (A-A) del sistema di riflessione (50), in cui detti primi mezzi di riflessione concavi (10) e detti secondi mezzi di riflessione concavi (20), intersecandosi lungo detta curva di intersezione aperta (C_int_AP), determinano una conformazione di detta singola apertura di sistema (AP); in cui detti primi mezzi di riflessione concavi (10) e detti secondi mezzi di riflessione concavi (20) sono strutturati in modo che almeno detto fascio principale di raggi luminosi (R1i), riflessi dai secondi mezzi di riflessione concavi (20), esca da detto sistema di riflessione (50) lungo dette terze direzioni (d3i1M) attraverso detta singola apertura di sistema (AP); in cui un?immagine (IMM) generata in funzione del fascio principale di raggi luminosi (R1i) ? percepita da un osservatore, posto ad una distanza di visione variabile (?h) rispetto a detti secondi mezzi di riflessione concavi (20), quando l?osservatore guarda verso detti secondi mezzi di riflessione concavi (20) lungo due coni visivi (CL, CR) aventi rispettive direttrici (DIR_L, DIR_R); in cui detta distanza di visione variabile (?h) ? variabile tra una prima distanza (h1) e una seconda distanza (h2) lungo una direzione di riferimento (dir_M), in cui vertici (VL, VR) dei due coni (CL, CR) coincidono con i punti di osservazione (?L, ?R) dell?osservatore; in cui detti coni (CL, CR) intersecano detti secondi mezzi di riflessione concavi (20) lungo rispettive curve distinte (KL, KR) aventi rispettive aree (AL, AR); ed in cui il dispositivo comprende ulteriormente un regolatore (30) atto ad impostare detta direzione di riferimento (dir_M), definita in funzione di dette direttrici (DIR_L,DIR_R) e di dette terze direzioni principali (d3iM), per determinare una misura di sovrapposizione (OVL) di dette aree (AL,AR), con ci? realizzando un effetto di visione di detta immagine (IMM) come immagine con componenti tridimensionali, fluttuante e stereoscopica in un intorno di un punto di fluttuazione (?) per detto osservatore disposto a detta distanza di visione variabile (?h).
- 12. Dispositivo volumetrico aperto secondo la rivendicazione 11, in cui detti mezzi emettitori (1) sono configurati per trasmettere detto fascio principale (MB) di raggi luminosi (R1i) in dette prime direzioni di trasmissione principali (d1iM), in cui dette prime direzioni di trasmissione principali (d1iM) sono definite in funzione di: - un punto luminoso (P0) nello spazio cartesiano situato su detti mezzi emettitori (1) all?interno di detto sistema di riflessione (50) da cui viene emesso detto fascio principale (MB); - un?angolazione principale (?) di detto fascio principale (MB), uscente da detti mezzi mettitori (1), in cui l?angolazione principale (?) ? definita rispetto ad un piano di riferimento (P) su cui giace detta curva di intersezione aperta (C_INT_AP); dette prima e seconda conformazione (Conf1; Conf2) essendo definite in funzione di: - una distanza focale (f), di detti mezzi di riflessione concavi (10, 20); - una distanza (c) tra detti primi mezzi di riflessione concavi (10) e detti secondi mezzi di riflessione concavi (20).
- 13. Metodo per elaborare informazioni relative allo stato di un tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo (9-2) di una porzione anatomica di un corpo umano o animale, comprendente i passi di: a) posizionare una pluralit? di eccitatori acustico-meccanici (2-1, 2-2, 2-3, 2-4) sulla pelle ad una prima estremit? della porzione anatomica (9) comprendente il tessuto da analizzare; b) posizionare una pluralit? di trasduttori elettro-meccanici (3-1, 3-2, 3-3, 3-4) sulla pelle ad una seconda estremit? della porzione anatomica ad una distanza (L) dalla prima estremit? che comprende una parte sospetta di una alterazione del tessuto; c) generare, a ciascun eccitatore selezionato dalla pluralit? di eccitatori, una rispettiva onda acustico-meccanica, generando cos? una pluralit? di onde acustico-meccaniche; d) immettere detta pluralit? di onde acustico-meccaniche nel tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo, generando cos? una corrispondente pluralit? di onde acustico-meccaniche che si propagano almeno in parte attraverso il tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo; e) rilevare, a ciascun trasduttore elettro-meccanico selezionato fra la pluralit? di trasduttori elettro-meccanici, una rispettiva onda meccanica che si propaga attraverso almeno parte del tessuto muscolare scheletrico e/o connettivo ed ? generata per mezzo della interferenza di almeno parte della pluralit? di onde acustico-meccaniche immesse durante la loro propagazione, generando cos? una pluralit? di segnali di rilevazione (S1_d, S2_d, S3_d, S4_d) corrispondente alla pluralit? di trasduttori elettro-meccanici; f) elaborare la pluralit? di segnali di rilevazione (S1_d, S2_d, S3_d, S4_d).
- 14. Metodo di elaborazione secondo la rivendicazione 13, in cui: - il passo e) comprende generare la pluralit? di segnali di rilevazione (S1_d, S2_d, S3_d, S4_d) aventi una stessa frequenza compresa nella banda audio fra 20 Hz e 20 Khz o compresa nelle frequenze degli infrasuoni; - il passo f) comprende calcolare una pluralit? di differenze di fase fra almeno parte di coppie di segnali di rilevazione selezionati fra detta pluralit? di segnali di rilevazione.
- 15. Metodo di elaborazione secondo la rivendicazione 13 o 14, in cui il passo a) comprende posizionare sulla pelle la pluralit? di eccitatori acustico-meccanici in modo simmetrico ed equidistanziati su un piano (Z, Y) definito da una sezione della porzione anatomica alla prima estremit? (X=0), ed in cui il passo b) comprende posizionare sulla pelle la pluralit? di trasduttori elettro-meccanici in modo simmetrico ed equidistanziati su un piano (Z, Y) definito da una sezione della porzione anatomica alla seconda estremit? (X=L).
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