ITSV20000029A1 - Metodo e macchina per l'acquisizione di immagini ecografiche in presenza di mezzi di contrasto in particolare in campo cardiologico - Google Patents

Description

TESTO DELLA DESCRIZIONE

L'invenzione ha per oggetto un metodo per l'acquisizione di immagini ecografiche in presenza di mezzi di contrasto, in particolare in campo cardiologico comprendente i seguenti passi:

il rilevamento di segnali fisiologici in special modo elettrocardiografici (ECG);

la trasformazione dei detti segnali o parte di essi in impulsi di comando di attivazione di una sonda di scansione ad ultrasuoni, puntata nella zona del cuore, per la sincronizzazione con il ciclo cardiaco della scansione e dell'acquisizione dei segnali di eco;

l'esecuzione dell'acquisizione di immagini in prestabilite fasi del ciclo cardiaco e per tempi limitati, prestabiliti e con intensità degli impulsi ad ultrasuoni prestabilita.

L'elaborazione dei segnali ricevuti e la trasformazione in segnali di comando visualizzabili su un display.

Un problema relativo all'utilizzo dei mezzi di contrasto, consiste nel fatto di limitare l'intensità degli impulsi ad ultrasuoni al fine di evitare la distruzione od il danneggiamento delle microbolle dei mezzi di contrasto.

Tale limitazione di intensità ha come effetto collaterale una riduzione del rapporto segnale rumore e pertanto uno scadimento della qualità d'immagine che, in particolare, nell'indagine cardiologica relativa al movimento della parete ventricolare è di notevole importanza.

Alla riduzione di intensità si oppone anche il fatto che i segnali di riflessione prodotti dalle microbolle dei mezzi di contrasto hanno una frequenza tipica a livello delle frequenze armoniche della frequenza fondamentale dei raggi ultrasonici trasmessi al corpo in esame, in particolare della seconda armonica. Ovviamente l'ampiezza del segnale in seconda armonica è inferiore a quello alla frequenza fondamentale e pertanto per avere intensità sufficienti dei segnali di riflessione alla frequenza della seconda armonica è normalmente necessario aumentare la potenza dei raggi ultrasonici emessi dalla sonda. In mancanza di una sufficiente intensità degli echi riflessi alla frequenza della seconda armonica o di armoniche superiori, il segnale di riflessione alla frequenza fondamentale e dovuto a tessuti con maggiore ecogenicità è infatti comparabile o maggiore del segnale di riflessione in seconda armonica dovuto ai mezzi di contrasto, con la conseguenza che tali segnali di eco relativi ai mezzi di contrasto non possono più venire rilevati, venendo la sonda per così dire "abbagliata" dai segnali alla frequenza fondamentale.

Per ovviare a questo inconveniente sono noti diversi protocolli di scansione che consentono di limitare la distruzione delle microbolle ad una certa quantità prestabilita.

Secondo il documento US 5,735,281, il segnale di comando fornito da un elettrocardiogramma viene utilizzato per identificare la fase del ciclo cardiaco in cui eseguire la scansione. In questo documento, all'inizio di ciascuna fase del ciclo cardiaco, viene eseguita una acquisizione di immagine (cosiddetto frame) con raggi ultrasonici di scansione ad elevata intensità od a piena intensità, mentre a questa prima acquisizione di immagine viené fatta seguire, nell'ambito della fase predefinita di ciascun ciclo cardiaco, una successione di acquisizioni d'immagine con raggi ultrasonici a bassa intensità

Tali successive scansioni/acquisizioni d'immagine a bassa intensità vengono utilizzate per formare una immagine in tempo reale che consente di verificare solamente il corretto posizionamento della sonda. Per i motivi sopra esposti le acquisizioni d'immagine con raggi ultrasonici a bassa intensità non consentono di rilevare segnali utili in seconda armonica per cui non è possibile ad esempio rilevare in tempo reale la presenza dei mezzi di contrasto nella zona in esame , ovvero la coincidenza dell'esecuzione della scansione con la presenza dei mezzi di contrasto nella zona in esame. I mezzi di contrasto necessitano infatti di un certo tempo prima di diffondersi nella zona in esame. Secondo il su citato documento, il raggio di acquisizione ad elevata o massima intensità viene ripetuto per ogni ciclo cardiaco in momenti diversi od in fasi diverse del ciclo stesso che sono definite in base ad una prestabilita legge di variazione che può essere anche statisticamente casuale. L'elaborazione e la visualizzazione delle immagini acquisite ad elevata intensità avviene in un tempo successivo all'acquisizione .

Il documento US 5,957,845 prevede un protocollo di scansione/acquisizione analogo al precedente documento, in cui però la fase del ciclo cardiaco durante la quale viene eseguita la scansione, ovvero l'acquisizione di immagine, ad intensità elevata o massima e la o le successive acquisizioni ad intensità bassa, sono identiche per ciascun ciclo, hanno cioè un collocamento temporale identico ed una durata identica per ciascun ciclo cardiaco.

I suddetti metodi di acquisizione hanno però seri limiti , innanzitutto relativamente alla definizione dell'immagine ottenuta con l'ausilio delle emissioni di raggi ultrasonici a bassa o limitata intensità. I segnali di riflessione non consentono immagini in tempo reale ad elevata definizione, o comunque a definizione tale da essere utilizzabili direttamente a scopo diagnostico, ma sono limitate ad una mera funzione di controllo del corretto orientamento della sonda con riferimento al cuore.

Inoltre per generare immagini ad elevato rapporto segnale rumore richiedono elevati tempi di scansione distribuiti su un notevole numero di cicli cardiaci per l'ottenimento dell'immagine diagnosticamente valida. Non consentono quindi una visualizzazione in tempo reale dell'immagine ecografica derivata dagli echi di riflessione dei segnali ultrasonici emessi ad elevata intensità.

Un ulteriore inconveniente è costituito dal fatto che le immagini acquisite con raggi ultrasonici a bassa intensità non sono adatte a generare echi con sufficiente intensità alla frequenza della seconda armonica o di armoniche superiori. Ciò impedisce di fatto un rilevamento in tempo reale della presenza dei mezzi di contrasto che come noto riflettono in modo non lineare, cioè gli echi prodotti dagli stessi hanno frequenze pari alla seconda armonica della frequenza fondamentale dei raggi ultrasonici di illuminazione o a frequenze di armoniche di ordine superiore. In queste condizioni, cioè in presenza di acquisizioni con raggi a bassa intensità, il segnale di riflessione con frequenze pari a quelle della seconda armonica e quindi relativi ai mezzi di contrasto sono di intensità minore di quelli a frequenza fondamentale e dovuti ai tessuti ecogenici od iperecogenici. Pertanto è chiaro che con acquisizioni ad intensità bassa non è possibile verificare in tempo reale e con la dovuta sicurezza che l'acquisizione ha o sta avendo luogo in coincidenza con la presenza nella zona in esame dei mezzi di contrasto.

Poiché le immagini acquis adintensità elevata o massima dei raggi ultrasonici non sono visualizzabili in tempo reale, e poiché i mezzi di contrasto hanno una breve permanenza nelle zone in esame e/o una attività limitata nel tempo, è probabile che l'acquisizione debba essere ripetuta richiedendo una nuova iniezione di mezzi di contrasto e quindi un ulteriore aggravio dell'invasività dell'esame.

Un ulteriore inconveniente è relativo al fatto che l'acquisizione d'immagine ha luogo senza alcuna particolare attenzione alle caratteristiche od alle ripercussioni fisiologiche delle fasi di ciascun ciclo cardiaco .

L invenzione si basa pertanto sul problema di perfezionare un metodo di acquisizione di immagini ecografiche, non distruttivo o comunque limitatamente distruttivo dei mezzi di contrasto e che consenta la visualizzazione in tempo reale di una immagine ecografica valida dal punto di vista interpretativo/diagnostico, il tutto senza richiedere gravosi adattamenti o modifiche dell'apparecchiatura rispetto ai noti metodi.

L'invenzione consegue i suddetti scopi con un metodo per l'acquisizione di immagini ecografiche del tipo descritto all'inizio, in cui l'acquisizione d'immagine ha luogo nella fase sistolica di ciascun ciclo cardiaco dalla fine della diastole alla fine della sistole, venendo stabilito un certo numero fisso di acquisizioni per unità di tempo ed una intensità dei raggi ultrasonici con un indice meccanico intermedio per la distruzione controllata di una certa percentuale di microbolle dei mezzi di contrasto.

La durata della suddetta fase è relativamente costante anche al variare della frequenza cardiaca ed è di circa 350ms.

Generalmente l'intensità dei raggi ultrasonici emessi dalla sonda è compresa fra un valore massimo ed un valore minimo tali da comportare indici meccanici compresi fra 0.2 a 1.0, preferibilmente 0.3 a 0.6 ad esempio per una sonda 2/4 MHz.

La determinazione dell'indice meccanico per la distruzione controllata delle microbolle dei mezzi di contrasto può venire tarato in base ad una scala empirica stabilita sperimentalmente oppure tali valori sono noti ed indicati dalla ditta che fornisce i mezzi di contrasto.

L'intensità o l'energia dei raggi ultrasonici può essere mantenuta costante o variare in modo prestabilito in modo tale, per cui 1'energia complessiva di irraggiamento nell'ambito di una intera fase del ciclo cardiaco durante la quale viene eseguito il numero prestabilito di acquisizioni d'immagine sia sostanzialmente costante e pari ad un valore medio prestabilito dell'indice meccanico intermedio .

In questo modo è quindi possibile modulare secondo schemi qualsivoglia, ad esempio dell'ambito di ciascuna fase di ciascun ciclo cardiaco in cui ha luogo l'acquisizione, l'intensità delle singole acquisizioni con riferimento al prestabilito numero di acquisizioni per fase di ciclo cardiaco.

Vantaggiosamente, nell'ambito di una fase del ciclo cardiaco prescelta per l'esecuzione del prestabilito numero di acquisizioni, per consentire nelle prime acquisizioni di rilevare sostanzialmente il corretto posizionamento della sonda, un certo numero di prime acquisizioni d'immagini viene realizzato con raggi ultrasonici aventi intensità corrispondenti ad un basso indice meccanico, in particolare al limite inferiore dell'indice meccanico intermedio previsto, l'energia non irradiata durante le dette prime acquisizioni viene ridistribuita sotto forma di un incremento corrispondente di intensità di un certo numero di ultime acquisizioni del prestabilito numero di acquisizioni previsto nella fase del ciclo cardiaco.

In questo modo si ha sempre und distruzione controllata delle microbolle dei mezzi di contrasto, che nell'ambito della fase del ciclo cardiaco durante la quale viene eseguita la serie di acquisizioni resta sostanzialmente costante. In aggiunta però, le prime acquisizioni con raggi ultrasonici ad intensità nella zona od inferiori al limite inferiore della fascia prestabilita di intensità corrispondenti all'indice meccanico intermedio hanno importanza per la localizzazione dell'immagine ottenuta ed il riconoscimento della coincidenza con la presenza dei mezzi di contrasto, mentre le successive acquisizioni con intensità intermedie fra i due limiti della detta fascia di intensità prestabilite corrispondenti ad indici meccanici intermedi e con intensità pari o superiori al detto limite massimo, sono quelle che producono le immagini effettivamente valide a scopo diagnostico .

L'intensità dei raggi ultrasonici nelle singole acquisizioni nell'ambito della medesima fase dello stesso ciclo cardiaco può variare, da un prestabilito minimo ad un corrispondente massimo ed in modo tale da mantenere quindi costante l'energia globale trasmessa sui mezzi di contrasto con il prestabilito numero di acquisizioni d'immagine secondo leggi di distribuzione ed incremento per le singole acquisizioni che possono essere casuali, lineari o non lineari e comunque scelte a piacere a seconda delle esigenze.

Secondo una ulteriore caratteristica, avendo come costante di riferimento l'energia meccanica totale erogata durante la fase di acquisizione comprendente il prestabilito numero di singole acquisizioni per fase del ciclo cardiaco è anche possibile modulare ambedue i parametri e cioè intensità dei raggi ultrasonici di illuminazione per ciascuna acquisizione e numero di acquisizioni per ciascuna fase del ciclo cardiaco in cui le dette acquisizioni vengono eseguite

Il sincronismo con la fase sistolica di ciascun ciclo cardiaco viene ottenuto mediante acquisizione dell'elettrocardiogramma ed utilizzo dell'onda R del detto ciclo. L'acquisizione ha luogo nei 350 ms immediatamente successivi all'onda R e che rappresentano con buona approssimazione la fase sistolica .

Dal punto di vista fisiologico l'acquisizione nella fase sistolica è vantaggioso, poiché nella detta fase sistolica si ha uno schiacciamento delle coronarie con una maggiore attività circolatoria nell'apparato microcircolatorio. In questo caso quindi si ha una maggiore dinamicità della situazione che aggiunge informazione utile al fine di rilevare o monitorare la perfusione. In diastole, invece, il flusso ematico è presente quasi essenzialmente nei grossi vasi.

L'acquisizione di più immagini (frames) mediante scansione con raggi ultrasonici di intensità tale da avere un indice meccanico intermedio e tale da determinare una distruzione controllata delle microbolle dei mezzi di contrasto, consente di stabilire un compromesso fra necessità di sufficiente intensità degli echi alla frequenza della seconda armonica, elevato numero di acquisizioni alla detta intensità e limitata distruzione delle microbolle dei mezzi di contrasto. I vantaggi sono una visione in tempo reale delle immagini e la possibilità di eliminazione degli artefatti grazie a più acquisizioni d'immagine nella stessa fase del ciclo cardiaco.

Il metodo secondo l'invenzione può anche essere eseguito in combinazione con il cosiddetto metodo dello stress-eco. (vedi a proposito...).

In questo caso vengono rilevate immagini ecografiche del cuore sia in condizione di riposo del paziente sia in condizioni di stress ottenute mediante attività motoria oppure per via f

L invenzione prevede degli ulteriori perfezionamenti che sono oggetto delle sottorivendicazioni .

Le caratteristiche dell'invenzione vantaggi da esse derivanti risulteranno meglio dalla seguente descrizione di alcuni esempi esecutivi non limitativi illustrati nei disegni allegati, in cui.

La fig. 1 illustra uno schema a blocchi semplificato della macchina ad ultrasuoni adatta all'attuazione del metodo secondo l'invenzione.

La fig. 2 illustra schematicamente un diagramma ecocardiografico del ciclo cardiaco.

Le figg. 3 e 4 illustrano in combinazione con un ciclo cardiaco diversi esempi di tipologie di acquisizione d'immagine secondo l'invenzione.

Con riferimento alla fig. 1, una macchina ecografica comprende una sonda 1 provvista di trasduttore per l'emissione di raggi ultrasonici e per la ricezione degli echi di riflessione, nonché la trasformazione degli stessi in segnali corrispondenti.

La sonda 1 , ovvero i trasduttori sono comandati da una unità di eccitazione e di formazione del raggio 2 che provvede all'eccitazione dei trasduttori della sonda 1 in emissione ed a controllare la focalizzazione dei detti raggi lungo linee piani e/o volumi di scansione a seconda della tipologia di sonda utilizzata. L'unità 2 di eccitazione e di formazione del raggio emesso è controllata da una unità di comando 4, ad esempio un microprocessore che riceve i segnali in uscita da una unità di elaborazione di segnali fisiologici (ECG) 3 e che trasforma gli stessi con l'ausilio dì un temporizzatore 5 in segnali di comando di attivazione e disattivazione della sonda 1, cioè dell'unità 2 di eccitazione e di formazione del raggio. L'unità di comando 4 è altresì collegata ad una unità 6 di impostazione dell'intensità minima e massima prevista per i raggi ultrasonici emessi dalla sonda 1, del numero di acquisizioni d'immagine per unità di tempo e di controllo dell'energia globale emessa per un prestabilito numero di acquisizioni in successione

Tali valori sono sia impostabili manualmente direttamente, mediante mezzi di impostazione di tipo usuale non illustrati in dettaglio e collegati all'unità 6 oppure possono venire selezionati da una pluralità di combinazioni pre-memorizzate grazie all'uso ad esempio di selettori sia hardware che software di tipo qualsivoglia ad esempio anche del tipo a menù a tendina.

Ovviamente il segnale di sincronismo fornito dall'unità 3 ECG all'unità di comando 4 viene fornito anche all'unità di controllo 7 della ricezione e della elaborazione delle immagini. Anche questa unità 7 è vantaggiosamente del tipo a microprocessore e controlla una unità di ricezione e ricostruzione dei segnali di eco ricevuti indicata con 8, nonché una o più unità di memorizzazione 9 di tipo qualsivoglia ed i mezzi visualizzatori 10, come un monitor, e/o una stampante, e/o simili.

La fig. 2 illustra uno spezzone di tracciato di elettrocardiogramma in cui è riconoscibile il picco della cosiddetta onda R. Le linee TI e T2 indicano i limiti temporali della fase sistolica durante la quale viene eseguita una successione di acquisizioni di immagine. Il numero di acquisizioni d'immagine n è prestabilito e distribuito sulla durata della fase sistolica TI a T2 che ha durata di circa 350 ms.

L'acquisizione delle immagini

sistolica ha una notevole importanza diagnostica, in particolare in combinazione con i mezzi di contrasto che come noto hanno lo scopo appunto di consentire la visualizzazione delle condizioni dei flussi del sangue che di per se è anecogeno e quindi non visualizzabile o poco visualizzabile con le normali tecniche ecografiche .

Durante la fase sistolica si ha uno schiacciamento delle coronarie con una maggiore attività circolatoria nell'apparato microcircolatorio. In questo caso quindi si ha una maggiore dinamicità della situazione che aggiunge informazione utile al fine di rilevare o monitorare la perfusione.-Con riferimento alle fig. 1 e 2, l'invenzione prevede che l'unità di controllo 4 sia programmata o programmabile per l'esecuzione di un numero n di acquisizioni d'immagini nell'ambito del periodo di 350 ms successivo all'impulso di sincronizzazione corrispondente all'onda R dell'elettrocardiogramma. L'intensità dei raggi ultrasonici emessi è controllata dall'unità 6 che mantiene la stessa ad un livello corrispondente ad un indice meccanico intermedio fra quello massimo consentito ed il livello minimo utile. In particolare l'intensità dei raggi ultrasonici è regolata in modo tale, per cui il corrispondente indice meccanico sia compreso fra 0,3 e 0,6, considerando come indice massimo consentito 1,9 per una sonda 2/4 MHz.

L'unità 4 e l'unità 6 possono essere programmate anche in modo diverso.

Le figg. 3 e 4 illustrano diverse tipologie di esecuzione della successione di n acquisizione d'immagini nelle fasi sistoliche.

Il grafico a) illustra ingrandito un ciclo cardiaco e le due rette verticali Tl e T2 gli istanti d'inizio e di fine della fase sistolica durante la guale viene eseguita l'acquisizione.

I grafici b), C), D) e) ed f) illustrano diverse tipologie di esecuzione delle n acquisizioni.

L'esempio è puramente indicativo e dallo stesso non è possibile derivare informazioni quantitative, ma solo informazioni di principio.

In questo caso, nell'intervallo fra Tl e T2 vengono eseguite 8 acquisizioni d'immagini. Le linee orizzontali I inf. I sup. indicano il limite inferiore e quello superiore della fascia in cui l'intensità dei raggi ultrasonici corrisponde agli indici meccanici compresi fra 0,3 e 0,6.

I max. indica il valore d'intensità massimo consentito e corrispondente all'indice meccanico massimo consentito.

Con riferimento al grafico a), durante la fase sistolica (Tl, T2) vengono eseguite otto acquisizioni Al, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8 tutte alla stessa intensità corrispondente ad un indice meccanico intermedio e compreso nella fascia definita da I inf. ed I sup. L'intensità dei raggi ultrasonici è tale da causare unna rottura od un decadimento percentuale prestabilito e controllato delle microbolle dei mezzi di contrasto, ma sufficiente al fine di avere segnali di eco alla seconda armonica di livello accettabile per una discriminazione degli stessi dai segnali di eco alla frequenza fondamentale e per la visualizzazione di immagini diagnosticamente valide.

Secondo una variante esecutiva del metodo secondo l'invenzione, l'intensità dei raggi ultrasonici per ciascuna delle n, in questo caso otto acquisizioni può variare. La variazione può avere luogo in modo tale per cui per ciascuna acquisizione le intensità dei relativi raggi ultrasonici variano solamente nell'ambito della fascia prestabilita e compresa fra I inf. Ed I sup. oppure in modo tale per cui le intensità possano anche superare e/od essere al di sotto di uno o di ambedue i suddetti limiti definiti da I inf. ed I sup..

In questo caso, al fine di avere sempre una distruzione controllata delle microbolle è possibile mantenere come valori costanti il numero di acquisizioni n (che nell'esempio è senza fine limitativo uguale a 8) e l'energia totale scaricata durante le n acquisizioni d'immagine, mantenendo la detta energia globale delle n

corrispondente ad un prestabilito valore nella detta fascia compresa fra I inf. ed I sup.

La distribuzione delle variazioni di intensità sulle n acquisizioni può essere eseguita in modo casuale, come indicato al grafico b) della fig. 3. In questo caso, la superficie dei ciascuna colonna di istogramma rappresenta l'energia, mentre l'altezza verticale l'intensità. Come è possibile vedere la diminuzione d'intensità dei raggi ultrasonici durante le acquisizioni A3, A6 ed A8 viene compensata da un corrispondente aumento delle intensità nelle acquisizioni A2, A4 ed A5. Le acquisizioni Al ed A7 vengono eseguite alla prestabilita intensità cosiddetta normale, ovvero quella di cui al grafico a). L'energia totale che corrisponde alla somma delle aree delle singole colonne Al ad A8 è identica per la tipologia di successione di acquisizioni secondo il grafico b) od il grafico c).

Il grafico d) illustra una ulteriore variante di modulazione della intensità dei raggi ultrasonici nell'ambito di ciascuna acquisizione delle n acquisizioni eseguite durante la fase sistolica.

In questo caso, le prime acquisizioni Al ad A3 vengono eseguite ad intensità crescente partendo dall'intensità I inf. . Le acquisizioni A4 ed A5 vengono eseguite ad intensità normale cioè a livello dell'acquisizione secondo il grafico b), mentre le acquisizioni A6, A7 ed A8 sono eseguite ad intensità crescente in misura corrispondente alla minore intensità delle acquisizioni Al ad A3 rispetto all'intensità considerata come valore normale delle acquisizioni A4 ed A5. Anche in questo caso, l'energia globale scaricata sui mezzi di contrasto è identica a quella delle n acquisizioni secondo il grafico b).

Con riferimento alla figg. 4, i grafici e) ed f) illustrano alcune varianti della progressione di intensità descritta con riferimento all'esempio secondo il grafico d)

La differenza della variante secondo il grafico e) sta nel fatto che le prime quattro acquisizioni Al ad A4 vendono eseguite con intensità dei raggi ultrasonici pari ad I inf., mentre le ulteriori 4 A5 ad A8 vengono eseguite con intensità maggiorata rispetto al valore normale definito al grafico b) e che è tale da portare l'intensità dei raggi ultrasonici nelle acquisizioni A5 ad A8 oltre il limite superiore I Sup. .

Anche in questo caso l'energia globale scaricata sui mezzi di contrasto resta invariata rispetto ai precedenti esempi dei grafici b), c), d) e così pure sostanzialmente la percentuale di microbolle distrutte o rese inattive.

Nell'esempio del grafico f), la distribuzione dell'intensità è tale per cui, sempre nell'ambito dello stesso schema di mantenere l'intensità a livelli più bassi per le prime acquisizioni, le ultime acquisizioni non superano però il limite superiore I sup. . Anche in questo caso l'energia globale è la stessa dei precedenti esempi.

Ovviamente gli esempi indicati non sono da considerarsi limitativi in quanto la legge di variazione o di progressione della distribuzione dell'intensità dei raggi ultrasonici sulle singole acquisizioni di ciascuna fase Tl -T2 può essere qualsivoglia. Gli esempi inoltre fanno sempre riferimento ad intensità minime che non scendono oltre il livello d'intensità I inf.. Tuttavia è possibile prevedere schemi di distribuzione dell'intensità che attribuiscano ad alcune acquisizioni in particolare alle prime acquisizioni anche intensità inferiori ad I Inf . .

La distribuzione delle intensità secondo gli esempi d), e) ed f) è particolarmente vantaggiosa in quanto consente di avere minore distruzione delle microbolle nell'ambito delle

questo caso, infatti l'informazione rilevante è quella relativa al corretto posizionamento della sonda rispetto al cuore od all'organo o corpo in esame ed alla verifica della presenza dei mezzi di contrasto nella zona in esame. Pertanto l'intensità dei raggi ultrasonici deve essere tale solamente per avere sicure informazioni di localizzazione e di presenza dei mezzi di contrasto e quindi deve essere sufficiente a consentire la discriminazione degli echi con frequenze alla seconda armonica rispetto a quelli alla frequenza fondamentale.

E' possibile ovviamente combinare la variazione di intensità dei raggi ultrasonici con una variazione del numero n di acquisizioni per fase, sempre con riferimento ad una energia globale per le n acquisizioni che deve essere costante.

La gestione delle variazioni di intensità dei raggi ultrasonici per le singole acquisizioni, come pure la variazione del numero di acquisizioni per fase del ciclo cardiaco a tale scopo prescelta può avvenire in modo automatico grazie all'unità 6 di controllo dell'intensità dei raggi ultrasonici che opportunamente programmata tiene conto delle variazioni applicate e secondo la legge di distribuzione impostata modifica le intensità dei raggi ultrasonici nelle singole acquisizioni in modo da mantenere costante l'energia globale trasmessa e/o la percentuale di distruzione od in attivazione delle microbolle dei mezzi di contrasto associata.

E' possibile prevedere mezzi di variazione continua e regolazione dei parametri I inf., I sup. della legge di distribuzione delle intensità dei raggi ultrasonici sulle singole acquisizioni Al ad An e del numero n di acquisizioni per ciclo cardiaco.

E' anche possibile programmare diverse tipologie dei suddetti parametri che possono essere scelte dall'utente mediante selettori hardware come commutatori o simili o mediante selettori software, come menù a tendina o simili.

La macchina ecografica ed il metodo secondo l'invenzione possono venire utilizzati in combinazione con la cosiddetta tecnica dello stress eco.

Tale tecnica prevede 1'acquisizioni di immagini ecografiche del cuore, in particolare del ventricolo sinistro in condizione di riposo ed in condizione di stress del paziente. Lo stress può essere indotto mediante esercizio fisico oppure mediante iniezione di dobutamina od altri farmaci.

La tecnica dello stress eco è di per se nota e descritta nei suoi fondamenti ad esempio rticolo "Dobutamine Stress Echocardiography Identifies Hybernating Myocardium and Predicts recovery of Left Ventricular Function After Coronary Revascularisation" di Cigarros et al. Dalla rivista "Circulation" Voi.88, NO. 2 dell'Agosto 1993. Altri documenti che affrontano l'argomento sono: "Left Ventricle II: Quantification of sequential Dysfunction" e "Left ventricle III coronary Artery Disease- Clinical Manifestations and complications", Clinical Applications pagg. 629 a 645 e pagg. 677-681.

Il documento US 5,415,171 prevede invece di abbinare l'uso dei mezzi di contrasto alla tecnica dello stress eco.

Tutti questi documenti ed in particolare il documento US 5,415,171 però non consentono di eseguire una analisi stress eco sostanzialmente in tempo reale, proprio per le problematiche evidenziate sopra e relative alla distruzione dei mezzi di contrasto in presenza di elevate intensità dei raggi ultrasonici.

In combinazione con le caratteristiche del metodo secondo l'invenzione, invece, è possibile in un primo tempo acquisire le immagini in condizione normale del paziente e con i mezzi di contrasto, quindi acquisire le immagini del paziente in condizione di stress e con mezzi di contrasto. Queste possono venire singolarmente od in sequenza in tempo reale e come termine di confronto è possibile visualizzare contemporaneamente richiamandole da memoria singolarmente od in sequenza le immagini in condizione normale del paziente.

La visualizzazione in tempo reale della perfusione, grazie alla opportuna regolazione dell'intensità dei raggi ultrasonici in presenza dei mezzi di contrasto consente di poter vedere anche fenomeni quali in particolare le ischemie transitorie.

L'invenzione non è limitata agli esempi illustrati e descritti, ma può essere ampiamente variata. In particolare si fa riferimento alla struttura della macchina ecografica per l'attuazione del metodo secondo l'invenzione ed in cui la struttura hardware può essere ampiamente variata relativamente alle funzionalità descritte; Il tutto senza abbandonare il principio informatore sopra esposto ed a seguito rivendicato.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per l'acquisizione di immagini ecografiche in presenza di mezzi di contrasto, in particolare in campo cardiologico comprendente i seguenti passi: il rilevamento di segnali fisiologici in special modo elettrocardiografici (ECG); la trasformazione dei detti segnali o parte di essi in impulsi di comando di attivazione di una sonda di scansione ad ultrasuoni, puntata nella zona del cuore, per la sincronizzazione con il ciclo cardiaco della scansione e dell'acquisizione dei segnali di eco; l'esecuzione dell'acguisizione di immagini (Al, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8) in prestabilite fasi (Tl, T2) del ciclo cardiaco e per tempi limitati, prestabiliti e con intensità (I) dei raggi ad ultrasuoni prestabilita. L'elaborazione dei segnali ricevuti e la trasformazione in segnali di comando visualizzabili su un display; caratterizzato dal fatto che l'acquisizione d'immagine (Al, A2, A3, A4, A5, A6, Al , AQ ) ha luogo nella fase sistolica (T1-T2) di ciascun ciclo cardiaco dalla fine della diastole (R, Tl) alla fine venendo stabilito un certo numero fisso di acquisizioni (8, n) per unità di tempo ed una intensità (I) dei raggi ultrasonici con un indice meccanico intermedio per la distruzione controllata di una certa percentuale di microbolle dei mezzi di contrasto .
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la durata della fase di acquisizione (Al, A2, A3, A4, A5, A6, Al , A8) è costante ed è di circa 350ms, largamente a prescindere dalla frequenza cardiaca.
3. 3. Metodo secondo le rivendicazioni 1 o 2 caratterizzato dal fatto che l'intensità (I) dei raggi ultrasonici emessi dalla sonda (1) è compresa fra un valore massimo (I sup.) ed un valore minimo (I inf.) tali da comportare indici meccanici compresi fra 0,2 a 1,0, preferibilmente da 0,3 a 0,6 p MHz .
4. 4. Metodo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che la determinazione dell'intensità o della fascia d'intensità (I inf., I sup.) corrispondente ad un indice meccanico per la distruzione controllata delle microbolle dei mezzi di contrasto viene eseguita in base ad una scala empirica stabilità 7 5. Metodo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che l'intensità o l'energia dei raggi ultrasonici può essere mantenuta costante o variare in modo prestabilito in modo tale, per cui l'energia complessiva irraggiata nell'ambito di una intera fase (Tl, T2) del ciclo cardiaco durante la quale viene eseguito il numero prestabilito (n) di acquisizioni d'immagine (Al, A2, A3, A4, A
5. 5, A6, Al , A8)sia sostanzialmente costante e pari ad un valore prestabilito dell'indice meccanico intermedio.
6. 6. Metodo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che nell'ambito di ciascuna fase (Tl, T2) di ciascun ciclo cardiaco in cui ha luogo l'acquisizione (Al, A2, A3, A4, A5, A6, Al , A8), l'intensità dei raggi ultrasonici per le singole acquisizioni (Al, A2, A3, A4, A5, A6, Al , A8) viene variata secondo una prestabilita distribuzione con riferimento al prestabilito numero di acquisizioni per fase di ciclo cardiaco.
7. 7. Metodo secondo una o più delle precede rivendicazioni caratterizzato dal fatto che nell'ambito di ciascuna fase (Tl, T2) del ciclo cardiaco prescelta per l'esecuzione del prestabilito numero di acquisizioni (Al, A2 , A3 A4 A5 A6, A7 , A8 ), per consentire nelle prime acquisizioni di rilevare sostanzialmente il corretto posizionamento della sonda (1), viene eseguito un certo numero di prime acquisizioni d'immagini con raggi ultrasonici aventi intensità corrispondenti ad un basso indice meccanico, in particolare al limite inferiore (I inf.) dell'indice meccanico intermedio previsto, mentre l'energia non irradiata durante le dette prime acquisizioni viene ridistribuita sotto forma di un incremento corrispondente di intensità di un certo numero di ultime acquisizioni del prestabilito numero di acquisizioni previsto nella fase (T1-T2) del ciclo cardiaco .
8. 8 . Metodo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che l'intensità dei raggi ultrasonici nelle singole acquisizioni (Al, A2, A3, A4, A5, A6, Al , AB) nell'ambito della medesima fase (Tl, T2) dello stesso ciclo cardiaco può variare, da un prestabilito minimo ad un corrispondente massimo ed in modo tale da mantenere quindi costante l'energia globale trasmessa sui mezzi di contrasto con il prestabilito numero di acquisizioni d'immagine (Al, A2, A3, A4, A5, A6, Al , A8) e ciò secondo leggi di distribuzione ed incremento per le singole acquisizioni che possono essere casuali, lineari o non lineari e comunque scelte a piacere a seconda delle esigenze.
9. 9. Metodo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che mantenendo costante l'energia meccanica totale erogata durante la fase di acquisizione comprendente il prestabilito numero di singole acquisizioni (Al, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8) per fase (Tl, T2) del ciclo cardiaco vengono modulati o variati ambedue i parametri e cioè intensità dei raggi ultrasonici di per ciascuna acquisizione (Al, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8) e numero di acquisizioni per ciascuna fase (T1-T2) del ciclo cardiaco in cui le dette acquisizioni vengono eseguite.
10. 10. Metodo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che nell'ambito di ciascuna fase (Tl, T2) di ciascun ciclo cardiaco viene utilizzata la medesima intensità per i raggi ultrasonici di ciascuna acquisizione (Al, A2, A3 , A4 , A5 , A6, A7 , A8 ) .
11. 11. Metodo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che vengono rilevate due serie di immagini ecografiche del cuore in presenza di mezzi di contrasto delle quali, nella priina vengono acquisite immagini ecografiche del cuore in condizione di riposo del paziente, mentre nella seconda vengono acquisite immagini ecografiche del cuore in condizioni di stress ottenute mediante attività motoria oppure per via farmacologica.
12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che le immagini acquisite in condizione di stress del paziente vengono visualizzate in tempo reale sia singolarmente che in successione, mentre vengono visualizzate in modo da poter eseguire un confronto le immagini ecografiche acquisite precedentemente in condizione normale del paziente.
13. 13. Macchina per il rilevamento di immagini ecografiche in presenza di mezzi di contrasto e per l'attuazione del metodo secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che comprende: una sonda (1) provvista di trasduttori per l'emissione di raggi ultrasonici e per la ricezione degli echi di riflessione, nonché la trasformazione degli stessi in segnali corrispondenti; una unità (2) di eccitazione dei trasduttori in emissione e di formazione del raggio che provvede a controllare la focalizzazione dei detti raggi lungo linee, piani e/o volumi di scansione zzi ( 4 , 3) dj attivazione sincronizzata della sonda (1) e dell'unità (2) di controllo con un segnale di sincronizzazione fornito da un elettrocardiografo esterno o da una unità interna di elaborazione di segnali fisiologici(3); una unità di controllo (7) della ricezione e della elaborazione delle immagini dai segnali di eco ricevuti operante in modo sincronizzato con l'attivazione disattivazione della sonda (1) in emissione; una o più unità di memorizzazione (9) e mezzi visualizzatori (10) delle immagini ecografiche acquisite, caratterizzata dal fatto che comprende ulteriormente : mezzi (6) programmabili di impostazione dell'intensità minima (I inf.) e massima (I. max) prevista per i raggi ultrasonici emessi dalla sonda (1), del numero di acquisizioni d'immagine per unità di tempo.
14. 14. Macchina secondo la rivendicazione 13, caratterizzata dal fatto che prevede mezzi (6) programmabili ed automatici di controllo dell'energia globale emessa per un prestabilito numero di acquisizioni (Al, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8) e di variazione dell'intensità dei raggi ultrasonici per scuna acquisizione (Al, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8) in base al mantenimento di una costante preimpostata corrispondente al valore globale dell'energia trasmessa durante l'intera serie di acquisizioni (Al, A2 , A3, A4, A5, A6, Al , A8) in ciascuna fase (Tl, T2) di ciascun ciclo cardiaco.
15. 15. Macchina secondo le rivendicazioni 13 o 14, caratterizzata dal fatto che i valori relativi all'intensità (I) dei raggi ultrasonici e/o al limite massimo e minimo di tale intensità sono sia impostabili manualmente direttamente, mediante mezzi di impostazione di tipo usuale oppure possono venire selezionati da una pluralità di combinazioni prememorizzate e preprogrammate grazie all'uso ad esempio di selettori sia hardware che software di tipo qualsivoglia ad esempio anche del tipo a menù a tendina .
16. 16. Macchina secondo una o più delle rivendicazioni 13 a 15, caratterizzata dal fatto che i mezzi (6) sono programmabili relativamente ad un algoritmo di distribuzione delle intensità dei raggi ultrasonici sulle singole acquisizioni d'immagine (Al, A2, A3, A4, A5, A6, A7, A8) durante ciascuna fase (Tl, T2) di ciascun ciclo cardiaco