MXPA05011126A - Diagnostico por ultrasonido en modo transversal. - Google Patents

Abstract

Un metodo para diagnosticar a un sujeto mediante la emision de senales de ultrasonido utilizando ondas transversales, el metodo incluye aplicar una porcion de una sonda principal ultrasonica a una superficie osea en un angulo de incidencia en relacion con la superficie del hueso para inducir ondas transversales en el hueso, energia en las ondas transversales que forma una parte primordial de la energia de las primeras ondas ultrasonicas en una region deseada en el sujeto a traves del hueso, detectar por lo menos una de entre la energia reflejada y rebotada de la sonda principal ultrasonica aplicada, y analizar la energia detectada para fines de diagnostico.

Description

or a agnostc purpose.

DIAGNÓSTICO POR ULTRASONIDO EN MODO TRANSVERSAL DECLARACIÓN EN LO QUE SE REFIERE A UNA INVESTIGACIÓN PATROCINADA POR EL GOBIERNO Esta invención se realizó, en parte, con apoyo gubernamental de acuerdo con la Concesión No. NIH CA76550, otorgada por Los Institutos Nacionales de la Salud. El Gobierno tiene ciertos derechos sobre esta invención.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un diagnóstico por ultrasonido y aplicaciones terapéuticas utilizando ondas transversales .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Desde su nacimiento, a principios de la década de 1980, la imagenologia transcraneal Doppler por ultrasonido ha demostrado una capacidad de medir flujo sanguíneo, hemorragias y perfusión en el cerebro. Investigaciones recientes también han considerado la posibilidad de diagnosticar ciertos trastornos degenerativos como es el caso del mal de Parkinson y la depresión. Estas metodologías utilizan sonografía Doppler transcraneal (TCD, Transcranial Doppler) , o la sonografía transcraneal codificada por colores (TCCS, Transcranial Color Coded Sonography) relacionada para registrar cambios de frecuencia en las señales enviadas y rebotadas. Las señales por lo general se aplican con una sonda de frecuencia relativamente baja (~2 MHz) con el fin de penetrar los huesos del cráneo, y a menudo se emplean en combinación con un agente de contraste. Parece que son poco ventajosas para aplicar frecuencias superiores a 2 MHz, ya que la atenuación incrementada del cráneo en frecuencias mayores provoca que el hueso actúe como un filtro de bajo paso, regresando únicamente las frecuencias espectrales más bajas. También se han examinado frecuencias centrales a 1 MHz y por arriba de este valor, lo que mostrado una intensidad de señal más fuerte, pero con una esperada resolución reducida. Las principales desventajas de los procedimientos transcraneales son la fuerte atenuación y la distorsión provocada por irregularidades en la forma del cráneo, densidad y velocidad del sonido. Estas propiedades, en su conjunto, contribuyen a la destrucción del enfoque ultrasónico y/o a la disminución de la capacidad para el registro espacial de la información de diagnóstico recibida . Se ha sugerido el enfoque no invasivo coherente del ultrasonido a través del cráneo humano para una gama de implicaciones terapéuticas y de diagnóstico para el 3 cerebro. Por ejemplo, el ultrasonido ha sido considerado como una herramienta para el tratamiento transcraneal de tumores cerebrales, suministro dirigido a un fármaco, tratamiento de apoplejía trombótica mejorada, imagenología de flujo sanguíneo, detección de sangrado interno e imagenología cerebral tomográfica. A pesar de que cráneo humano ha sido la barrera para la realización clínica de muchas de estas aplicaciones, estudios han demostrado métodos de corrección de alguna aberración mínimamente invasivos y no invasivos para el enfoque transcraneal. Las metodologías mínimamente invasivas utilizan sondas receptoras diseñadas para la inserción por catéter en el cerebro para medir la amplitud y distorsión de fase provocada por el cráneo y después corrige la sonda utilizando un arreglo de transductores de ultrasonido. Alternativamente, una metodología completamente no invasiva emplea tomografía computarizada (CT) de rayos X para predecir la distorsión de onda longitudinal provocada por el cráneo. Se ha demostrado el enfoque no invasivo con un arreglo terapéutico con un modelo de propagación de onda longitudinal, pero se observó que la amplitud del enfoque caía cuando el enfoque se dirigía cerca de la superficie craneal . La suposición de que la propagación transcraneal está compuesta por modos principalmente longitudinales es 4 válida para pequeños ángulos de sonda incidente, pero rápidamente se descompone más allá de aproximadamente 25° , ya que la onda longitudinal acomete su ángulo critico. Esta es una explicación convincente para la amplitud reducida que utiliza el modelo longitudinal, en la medida que el enfoque se dirige hacia la periferia del cerebro, una creciente cantidad de elementos de arreglo se orientan en ángulos de incidencia superiores con respecto al cráneo. Se ha descartado el modelado de ondas transversales ya que cualquier amplitud insignificante se puede tratar como si fuera significativa, lo que haría que la sonda resultante sería incoherente y difícil de predecir. La ausencia de información significativa sobre las velocidades de ondas elásticas de los huesos del cráneo también ha inhibido su consideración en el modelado. Asuntos similares surgen con respecto a la propagación del ultrasonido a través de las estructuras óseas.

SUM¾RIO DE IA INVENCIÓN Se ha descubierto que las sondas del ultrasonido se pueden transmitir eficaz y coherentemente a través de los huesos vía ondas transversales, esto se puede lograr, por ejemplo, incrementando el ángulo entre la sonda y la perpendicular con respecto a la superficie ósea más allá del ángulo crítico (aproximadamente 20°) lo que provoca 5 reflexiones completas de las ondas longitudinales. En ángulos entre aproximadamente 25° y 60°, las ondas transversales se generan y propagan a través del hueso y en la superficie interna se convierte de nueva cuenta en ondas longitudinales que se propagan hacia los tejidos blandos en el otro lado del hueso. Este descubrimiento tiene varias implicaciones: En primer lugar, las ondas transversales tienen más o menos la misma velocidad de propagación en el hueso a aquella velocidad que tienen las ondas longitudinales tienen en los tejidos blandos. En consecuencia, el frente de onda no se puede distorsionar significativamente mediante el grosor variable del hueso ya que es para ondas longitudinales debido a la velocidad superior del sonido en el hueso (2,500-3,000 ms/s) . Es posible enfocar sondas ultrasónicas a través del hueso sin realizar complejas correcciones de aberración específicas de un paciente. Por ejemplo, la imagenologia ultrasónica de diagnóstico del cerebro se puede llevar a cabo así como los tratamientos y diagnósticos por ultrasonido del cerebro con dispositivos relativamente sencillos. Una segunda implicación es que el ángulo de entrada de la sonda se puede incrementar y puede alcanzar volúmenes de cerebro más grandes con una ganancia también mayor que lo que se obtiene utilizando ondas longitudinales. En tercer lugar, se pueden aumentar significativamente las predicciones de 6 enfoque ultrasónico a través de un cráneo al combinar el modelado de propagación de onda transversal con modelos de propagación longitudinal. Además, se pueden reducir o eliminar reflexiones indeseables de las capas óseas, lo que hace que la información de diagnóstico sea más fácil de analizar . Las modalidades de la invención pueden proporcionar una o más de las siguientes capacidades y se pueden utilizar para uno o más de los siguientes usos. La invención se puede emplear en diagnóstico y/o terapia por ultrasonido y puede ayudar a métodos que se basan en transmitir ultrasonido a través de los huesos. En particular, la invención se puede aplicar a sistemas que buscan formar la imagen del flujo sanguíneo, o pueden ser una mejora/extra para dispositivos de imagenología por ultrasonido y/o terapéuticos ya existentes, o en un dispositivo independiente para la terapia por ultrasonido transósea y/o se puede aplicar a técnicas que se basan en la abertura de la barrera hematoencefálica [BBBr blood brain barrier) utilizando ultrasonido y cualquier otro procedimiento de diagnóstico o terapéutico que se lleve a cabo utilizando ultrasonido. El enfoque del ultrasonido se podría simplificar considerablemente, y se podrían reducir y posiblemente eliminar la corrección de distorsión de fase. Se puede incrementar el volumen de tejido que se puede alcanzar hoy día con el ultrasonido. Además, las modalidades de la invención pueden detectar cavidades en estructuras óseas y/o detectar/determinar contenidos en las cavidades con reflexiones indeseadas desde superficies óseas a reducirse o eliminarse. En general, en un aspecto, la invención proporciona un método para diagnosticar un sujeto al suministrar señales de ultrasonido utilizando ondas transversales, el método incluye aplicar una porción de una sonda principal ultrasónica a una superficie ósea en un ángulo de incidencia en relación con la superficie del hueso para inducir ondas transversales en el mismo, la energía en las ondas transversales forma una parte primordial de la energía de las primeras ondas ultrasónicas en una región deseada en el sujeto a través del hueso, detectar por lo menos una de la energía reflejada o rebotada de la sonda principal ultrasónica aplicada, y analizar la energía detectada para un propósito de diagnóstico. Las implemen aciones de la invención pueden incluir una o más de las siguientes características. La porción de la sonda principal ultrasónica se aplica a la superficie ósea entre un ángulo crítico de onda longitudinal asociado con el sujeto y un ángulo crítico de onda transversal asociado con el sujeto. El análisis 8 incluye producir una imagen de por lo menos una porción de la región deseada. La región deseada es una región lineal a lo largo de una línea de transmisión de la sonda principal ultrasónica. Aplicar la porción de la sonda principal ultrasónica comprende aplicar la porción de sonda principal ultrasónica al hueso. El hueso es un cráneo, y la porción de la sonda principal ultrasónica se dirige a éste en el ángulo de incidencia con el fin de alcanzar la región deseada dentro del cráneo. La región deseada es una de una cavidad seno y una cavidad del oído interno, el método además comprende proporcionar una indicación de si la región deseada está por lo menos parcialmente llena de fluido. La región deseada es una de un diente o hueso de la mandíbula, el método además comprende por lo menos un paso de los siguientes: proporcionar una indicación de si la región deseada tiene por lo menos uno de una cavidad y un absceso, y obtener una imagen de por lo menos una de anatomía y perfusión sanguínea de la región deseada. Las implementaciones de la invención también pueden incluir una o más de las siguientes características. La por lo menos una primera sonda principal ultrasónica se aplica en múltiples pulsos de distintas frecuencias. Las distintas frecuencias están dentro de un intervalo de frecuencias de aproximadamente 0.3 Hz a 5 MHz. Las distintas frecuencias están dentro de un intervalo de frecuencias de aproximadamente 1 MHz a 3 MHz. Los pulsos tienen duraciones dentro de un intervalo de aproximadamente 1 ciclo a 100 ciclos. Los distintos pulsos tienen distintas amplitudes correspondientes para compensar las distintas cantidades de atenuación con las distintas frecuencias. La por lo menos una primera sonda principal ultrasónica se aplica en una ráfaga de impulsos de múltiples ciclos, por lo menos dos de los ciclos tienen por lo menos una de distintas frecuencias, distintas fases y distintas amplitudes . En general en otro aspecto, la invención proporciona un sistema para diagnosticar un sujeto al suministrar señales ultrasónicas a una región objetivo en el sujeto utilizando ondas transversales, el sistema incluye un transceptor configurado para transmitir energía ultrasónica, medios de direccionamiento, acoplados al transceptor, para provocar que una porción de una sonda principal de la energía ultrasónica transmitida sea incidente sobre una superficie ósea del sujeto de manera que la energía ultrasónica en la porción de la sonda principal proveniente de la fuente inducirá ondas transversales en el hueso con energía en las ondas transversales formando una parte considerable de la energía de las ondas ultrasónicas en la región objetivo, y un medio analizador, acoplado al transceptor, para analizar la 10 energía proveniente de la porción de la sonda principal que se regresa desde la región objetivo para propósitos de diagnóstico . Las implementaciones de la invención pueden incluir una o más de las siguientes características. Los medios de direccionamiento se configuran para provocar que la porción de la sonda principal sea incidente sobre la superficie ósea en un primer ángulo entre el ángulo crítico longitudinal asociado con el hueso y un ángulo crítico transversal asociado con el hueso. Los medios de direccionamiento comprende por lo menos uno de (1) un posicionador configurado para dirigir mecánicamente una dirección perpendicular asociada con la fuente hacia la superficie del hueso en el primer ángulo (2) un ajustador de fase/retardo, donde el transceptor comprende una pluralidad de elementos radiadores, el ajustador de fase/retardo se configura para regular por lo menos una de las fases y retardos de la pluralidad de elementos radiadores para electrónicamente dirigir por lo menos la primera sonda principal, y (3) un regulador de accionamiento, donde el transceptor comprende una pluralidad de elementos radiadores, el regulador de accionamiento se configura para accionar los elementos en distintos momentos para dirigir la sonda principal de la manera en que se desee. El posicionador se configura para, 11 por lo menos uno de: (1) acoplarse al sujeto y al transceptor de una manera fija de modo que la perpendicular se dirija hacia la superficie en un primer ángulo; y (2) ajustar mecánicamente el transceptor de modo que la perpendicular se dirija hacia la superficie en el primer ángulo. El transceptor comprende una pluralidad de elementos configurados para irradiar energía ultrasónica, el sistema comprende un controlador configurado y acoplado para provocar que por lo menos una porción del transceptor emita energía ultrasónica, para procesar señales de energía de retorno debido a la energía emitida para determinar una orientación de por lo menos una porción de la superficie en relación con el transceptor, y para accionar sólo elementos de la fuente que tenga sus sondas principales por lo menos parcialmente dirigidas en la porción de la superficie entre el ángulo crítico longitudinal y el ángulo crítico de onda transversal. El controlador se configura para procesar las señales de energía de retorno para formar una imagen de la por lo menos una porción de la superficie. Las implementaciones de la invención también pueden incluir una o más de las siguientes características. El sistema incluye un controlador acoplado al transceptor y configurado para accionar el transceptor para producir la sonda principal para transmitir energía hacia la región objetivo, y la superficie del sujeto es una superficie 12 externa de su cráneo. El sistema incluye un controlador acoplado al transceptor y configurado para accionar el transceptor para producir la sonda principal en una pluralidad de pulsos con distintas frecuencias y amplitudes. Las distintas frecuencias están dentro de un intervalo de frecuencias de aproximadamente 0.5 Hz a 5 MH . Las distintas frecuencias están dentro de un intervalo de frecuencias de aproximadamente 1 MHz a 3 MHZ. Los pulsos tienen duraciones dentro de un intervalo de aproximadamente 1 ciclo a 100 ciclos. Las distintas amplitudes compensan distintas cantidades de atenuación asociadas con las distintas frecuencias. El sistema incluye un controlador acoplado al transceptor y configurado para accionar el transceptor para producir la sonda principal en una ráfaga de impulsos de múltiples ciclos, por lo menos dos de los ciclos tienen por lo menos una de distintas frecuencias, distintas fases y distintas amplitudes. El medio analizador se configura para proporcionar una indicación de si la región objetivo está por lo menos parcialmente llena de fluido. En general, en otro aspecto, la invención proporciona un sistema para suministrar señales ultrasónicas hacia una región objetivo en un sujeto utilizando ondas transversales, el sistema incluye un dispositivo transductor configurado para transmitir y 13 recibir energía ultrasónica, un controlador acoplado en el dispositivo transductor y configurado para accionar el dispositivo transductor para transmitir energía ultrasónica hacia el sujeto, y un dispositivo de posicionamiento acoplado al dispositivo transductor y configurado para asegurar que una porción de una primera sonda principal proveniente de por lo menos una porción del dispositivo transductor se dirija a una porción de una superficie del hueso en un ángulo de incidencia entre un ángulo crítico transversal e incidente perpendicular asociado con el sujeto de modo que la energía ultrasónica en la primera sonda principal inducirá ondas transversales en el sujeto y la energía proveniente de la primera sonda principal alcanzará la región objetivo, con energía en las ondas transversales formando una parte primordial de la energía de las ondas ultrasónicas en la región objetivo, donde el controlador se configura para provocar que el dispositivo transductor transmita energía en uno de por lo menos uno de: un solo pulso que incluye múltiples ciclos, por lo menos dos de los ciclos tienen por lo menos una de distintas frecuencias, distintas fases y distintas amplitudes, y una pluralidad de pulsos, con distintos pulsos que tienen distintas frecuencias y amplitudes, y donde el controlador se configura para analizar energía ultrasónica proveniente de la primera sonda principal que 14 se regresa desde la región objetivo y se recibe por el dispositivo transductor para determinar la información de diagnóstico a partir de la energía de retorno. Las implementaciones de la invención pueden incluir una o más de las siguientes características. El dispositivo transductor comprende una pluralidad de elementos configurados para transmitir energía ultrasónica, y el controlador se configura para inhibir el accionamiento de por lo menos uno de: (1) una porción del dispositivo transductor configurado para producir una segunda sonda principal que sería incidente sobre la porción de la superficie del sujeto en un segundo ángulo que es inferior al ángulo crítico longitudinal, y (2) una porción del dispositivo transductor configurado para producir una tercera sonda principal que sería incidente sobre la porción de la superficie del sujeto en un tercer ángulo que es mayor al ángulo crítico de onda transversal. Las distintas frecuencias están dentro de un intervalo de frecuencias de aproximadamente 0.1 MHz a 5 MHz. Las distintas frecuencias están dentro de un intervalo de frecuencias de aproximadamente 0.31 MHz a 3 MHz. Los pulsos tienen duraciones dentro de un intervalo de aproximadamente 1 ciclo a 100 ciclos. El dispositivo de posicionamiento se configura para acoplarse al sujeto para mecánicamente orientar la fuente en relación con por lo menos uno del 15 sujeto y el hueso, en la forma que se desee. El transductor comprende una pluralidad de elementos configurados para transmitir energía ultrasónica, y el dispositivo de posicionamiento se configura para afectar fases de los elementos para electrónicamente dirigir la primera sonda principal. El transductor comprende una pluralidad de elementos configurados para transmitir energía ultrasónica, y el controlador se configura para afectar la temporización de los accionamientos de los elementos para electrónicamente dirigir la primera sonda principal. El controlador se configura para proporcionar una indicación de si la región objetivo está por lo menos parcialmente llena de fluido basándose en la información de diagnóstico determinada por el controlador a partir de la energía de retorno. Las implementaciones de la invención también pueden incluir una o más de las siguientes características. El controlador se configura para provocar que una segunda sonda principal se dirija a la región objetivo para estimular el movimiento en dicha región, y el controlador se configura para proporcionar una indicación del movimiento en la región objetivo basándose en la información de diagnóstico determinada por el controlador a partir de la energía de retorno. Las primera y segunda sondas principales tienen distintas frecuencias. El 16 controlador se configura para provocar que las primera y segunda sondas principales se dirijan a la región objetivo para estimular el movimiento en dicha región, y el controlador se configura para proporcionar una indicación del movimiento en la región objetivo basándose en la información de diagnóstico determinada por el controlador a partir de la energía de retorno. El controlador se configura para producir una imagen de por lo menos una porción de la región objetivo a partir de la energía de retorno. La región objetivo es una región lineal del sujeto y el controlador se configura para producir una imagen lineal a partir de la energía de retorno. En general, en otro aspecto, la invención proporcionar un método para suministrar señales ultrasónicas utilizando ondas transversales, el método incluye aplicar una porción de por lo menos una primera sonda ultrasónica hacia un sujeto en por lo menos un primer ángulo de incidencia en relación a la superficie del sujeto para inducir ondas transversales en el mismo, la energía en las ondas transversales forma una parte primordial de la energía de las primeras ondas ultrasónicas en una región deseada en el sujeto a un nivel terapéutico. Las implementaciones de la invención pueden incluir una o más de las siguientes características. La porción de la primera sonda principal ultrasónica se aplica 17 a una superficie del sujeto entre un ángulo critico de onda longitudinal asociado con el sujeto y un ángulo critico de onda transversal asociado con el sujeto. Aplicar la porción de por lo menos una primera sonda ultrasónica comprende aplicar energía ultrasónica en múltiples ángulos de incidencia entre el ángulo critico de onda longitudinal asociado con el sujeto y el ángulo critico de onda transversal asociado con el sujeto para enfocar la energía ultrasónica en la región deseada. El método además incluye aplicar por lo menos una porción de una segunda sonda ultrasónica al sujeto para inducir ondas transversales en el mismo y para producir segundas ondas ultrasónicas en el sujeto en le región deseada, producir una imagen de por lo menos una porción de la región deseada, e identificar, a partir de la imagen, si la energía ultrasónica proveniente de la porción de la segunda sonda ultrasónica alcanza la región deseada de la manera pretendida. Aplicar la porción de por lo menos una primera sonda ultrasónica comprende aplicar la porción de por lo menos una primera sonda ultrasónica al hueso. El hueso es un cráneo, y la porción de la primera sonda ultrasónica se dirige en el cráneo en el por lo menos un primer ángulo de incidencia con el fin de alcanzar la región deseada dentro del cráneo. Las implementaciones de la invención pueden incluir una o más de las siguientes características. La 18 porción de por lo menos una primera sonda ultrasónica se aplicar en múltiples ráfagas de impulsos de distintas frecuencias. Las distintas frecuencias están dentro de un intervalo de frecuencias de aproximadamente 0.1 MHz a 5 MHz. Las distintas frecuencias están dentro de un intervalo de frecuencias de aproximadamente 0.2 MHz a 3 MHz. Los pulsos tienen duraciones dentro de un intervalo de aproximadamente 1 ciclo a una onda continua. Aplicar la porción de por lo menos una primera sonda ultrasónica comprende aplicar una porción de una tercera sonda ultrasónica al sujeto para producir ondas transversales en el mismo para producir terceras ondas transversales ultrasónicas en la región deseada. La porción de la tercera sonda ultrasónica se separa de la porción de la primera sonda ultrasónica. Aplicar la porción de por lo menos una primera sonda ultrasónica comprende aplicar una porción de una cuarta sonda ultrasónica al sujeto en un cuarto ángulo de incidencia que es inferior al ángulo critico de onda longitudinal asociado con el sujeto. En general, en otro aspecto, la invención proporciona un sistema para suministrar señales ultrasónicas hacia una región objetivo en un sujeto utilizando ondas transversales, el sistema incluye una fuente configurada para transmitir energía ultrasónica, y medios de direccionamiento, acoplados a la fuente, para 19 provocar que una porción de por lo menos una primera sonda principal de la energía ultrasónica transmitida sea incidente sobre una superficie del sujeto para inducir ondas transversales en el mismo, la energía en las ondas transversales forma parte primordial de la energía de las primeras ondas ultrasónicas en la región objetivo en el sujeto a un nivel terapéutico. Las implementaciones de la invención también pueden incluir una o más de las siguientes características. El medio de direccionamiento se configura para dirigir la primera sonda principal hacia la superficie del sujeto en un primer ángulo entre un ángulo crítico longitudinal asociado con el sujeto y un ángulo crítico transversal asociado también con el sujeto. El medio de direccionamiento está compuesto por lo menos de (1) un posicionador configurado para dirigir mecánicamente una dirección perpendicular asociada con la fuente hacia la superficie del hueso en el primer ángulo, y (2) un ajustador de fase/retardo, donde la fuente comprende una pluralidad de elementos radiadores, el ajustador de fase/retardo se configura para regular por lo menos una de las fases y retardos de la pluralidad de elementos radiadores para electrónicamente dirigir por lo menos la primera sonda principal. El posicionador se configura para, por lo menos uno de: (1) acoplarse al sujeto y al 20 transceptor de una manera fija de modo que la perpendicular se dirija hacia la superficie en un primer ángulo; y (2) ajustar mecánicamente el transceptor de modo que la perpendicular se dirija hacia la superficie en el primer ángulo. La fuente comprende una pluralidad de elementos configurados para irradiar energía ultrasónica, el sistema comprende un controlador configurado y acoplado para provocar que por lo menos una porción de la fuente emita energía ultrasónica, para procesar señales de energía de retorno debido a la energía emitida para determinar una orientación de por lo menos una porción de la superficie en relación con la fuente, y para accionar sólo elementos de la fuente que tenga sus sondas principales por lo menos parcialmente dirigidas en la porción de la superficie entre el ángulo crítico longitudinal y el ángulo crítico de onda transversal. El controlador se configura para procesar las señales de energía de retorno para formar una imagen de la por lo menos una porción de la superficie. El sistema incluye un controlador acoplado a la fuente y configurado para accionarla para producir la primera sonda principal y una segunda sonda principal en donde por lo menos una porción de la misma sería incidente sobre la superficie del sujeto en un segundo ángulo entre el ángulo crítico longitudinal asociado con el sujeto y el ángulo crítico transversal asociado con el sujeto de modo que la energía 21 ultrasónica en la segunda sonda principal proveniente de la fuente inducirá ondas transversales en el sujeto y la energía proveniente de la segunda sonda principal alcanzará la región objetivo, donde el segundo ángulo es distinto al primer ángulo. Las implementaciones de la invención también pueden incluir una o más de las siguientes características. El sistema incluye un controlador acoplado a la fuente y configurado para accionarla para producir la primera sonda principal para transmitir energía hacia la región objetivo. El sistema incluye un controlador acoplado a la fuente y configurado para accionarla para producir la primera sonda principal en una pluralidad de pulsos con distintas frecuencias. Las distintas frecuencias están dentro de un intervalo de frecuencias de aproximadamente 0.1 MHz a 5 MHz . Las distintas frecuencias están dentro de un intervalo de frecuencias de aproximadamente 0.2 MHz a 3 MHz. Los pulsos tienen duraciones dentro de un intervalo de aproximadamente 1 ciclo a onda continua. El sistema incluye un controlador acoplado a la fuente y configurado para accionarla para producir la primera sonda principal y una tercera sonda principal en donde por lo menos una porción de la misma sería incidente sobre una superficie del sujeto en un tercer ángulo que es inferior al ángulo crítico longitudinal asociado con el sujeto. 22 En general, en otro aspecto, la invención proporciona un sistema para suministrar señales ultrasónicas hacia una región objetivo utilizando ondas transversales, el sistema incluye una fuente configurada para transmitir energia ultrasónica, un controlador acoplado a la fuente y configurado para accionarla para transmitir energia ultrasónica hacia el sujeto, y un dispositivo de posicionamiento acoplado a la fuente y configurado para asegurar que una porción de una primera sonda principal proveniente de por lo menos una porción de la fuente se dirija hacia una porción de una superficie del sujeto en un primer ángulo entre un ángulo critico longitudinal asociado con el sujeto y un ángulo critico transversal asociado con el sujeto de modo que la energia ultrasónica en la primera sonda principal inducirá ondas transversales en el sujeto y la energia proveniente del ultrasonido transmitido alcanzará la región objetivo, donde el controlador se configura para provocar que la fuente transmita energia en una pluralidad de pulsos, con cada pulso teniendo distinta frecuencia. Las implementaciones de la invención pueden incluir una o más de las siguientes características. La fuente comprende una pluralidad de elementos configurados para transmitir energía ultrasónica, y el controlador se configura para inhibir el accionamiento de por lo menos uno 23 de: (1) una porción de la fuente configurada para producir una segunda sonda principal donde por lo menos una porción de la misma seria incidente sobre la porción de la superficie del sujeto en un segundo ángulo que es inferior al ángulo critico longitudinal, y (2) una porción de la fuente configurada para producir una tercera sonda principal en donde por lo menos una porción de la misma seria incidente sobre la porción de la superficie del sujeto en un tercer ángulo que es mayor al ángulo critico de onda transversal. Las distintas frecuencias están dentro de un intervalo de frecuencias de aproximadamente 0.1 MHz a 5 MHz. Las distintas frecuencias están dentro de un intervalo de frecuencias de aproximadamente 0.2 MHz a 3 MHz . Los pulsos tienen duraciones dentro de un intervalo de aproximadamente 1 ciclo a onda continua. El dispositivo de posicionamiento se configura para acoplarse al sujeto para mecánicamente orientar la fuente en relación por el sujeto de la forma en que se desee. La fuente comprende una pluralidad de elementos configurados para transmitir energía ultrasónica, y dispositivo de posicionamiento se configura para afectar fases de los elementos para electrónicamente dirigir la primera sonda principal. Varios aspectos de la invención pueden proporcionar una o más de las siguientes capacidades. El ultrasonido se puede propagar a través del hueso, por 24 ejemplo el cráneo, al mismo tiempo que experimenta una distorsión reducida y un incremento en la fuerza de la señal, lo que permite imágenes más clara y más exactas del cerebro, y mejora el enfoque para aplicaciones terapéuticas en comparación con técnicas anteriores. Se pueden reducir las resonancias no deseadas de capas superpuestas al hueso, lo que facilita el análisis de información de diagnóstico recibida desde tejidos objetivos. Pueden detectar cavidades óseas y/o sus contenidos. Se puede utilizar la propagación modo transversal transósea para una diversidad de problemas de imagenologia entre los que se incluyen la detección de vasos sanguíneos, detección de tumores, morfología de tejidos y hemorragias en el cerebro. El ultrasonido transóseo se puede proporcionar con distorsión reducida y/o con una superior exactitud de localización que las técnicas anteriores . Ésta y otras propiedades de la invención, a través de la misma, serán comprendidas de forma más completa después de revisar las siguientes figuras, descripción detallada y las reivindicaciones.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una imagen de una porción de un cráneo y un dibujo lineal simplificado de capas del cráneo. La Figura 2 es un diagrama esquemático de un 25 sistema de terapia por ultrasonido de acuerdo con la invención . Las Figuras 3 a 9 son diagramas esquemáticos de porciones ej emplificativas del sistema mostrado en la Figura 2 en uso en varias aplicaciones. La Figura 10 es un diagrama de flujo en bloques de un proceso de uso del sistema mostrado en la Figura 2 para aplicaciones de diagnóstico por ultrasonido. Las Figuras 11 a 12 son dos distintos procedimientos de montaje utilizados en experimentos para mediciones transcraneales . La Figura 13 es un par de representaciones gráficas de amplitud y fase de presión experimentales y simuladas como funciones de ángulo de incidencia. Las Figuras 14A-B son gráficas de amplitud y fase de presión como una función de ángulo de incidencia de un experimentos transcraneal . La Figura 15 son imágenes de ultrasonido transmitido a través de un cráneo en varios ángulos de incidencia . La Figura 16 es una gráfica de mediciones de campo medidos y simulados de ultrasonido transmitido a través de un cráneo en un ángulo de incidencia de 32°. Las Figuras 17A-B son imágenes de excitaciones codificadas no normalizadas y normalizadas. 26 Las Figuras 18A-B son gráficas de la respuesta del transductor sumadas, filtradas y no filtradas, respectivamente, a las excitaciones mostradas en la Figura 17. La Figura 19 muestra exploraciones en linea ? de ondas transversales y ondas longitudinales . La Figura 20 muestra imágenes de una tuerca de nailon en un ángulo de incidencia de 0o y 33° a través del cráneo . La Figura 21 es un diagrama esquemático de una configuración experimental para evaluar la imagenologia de cavidad utilizando la propagación de ondas transversales de ultrasonido . Las Figuras 22A-B son gráficas de respuestas a ondas transversales y ondas longitudinales, respectivamente, incidentes a cavidades llenas de agua y llenas de aire. La Figura 23 es una representación gráfica de la amplitud de presión debido a las ondas longitudinales y transversales como funciones de ángulo de incidencia sobre una capa plástica. La Figura 24 es un gráfico de un patrón de antena de sonda principal estrecho, a manera de ejemplo. La Figura 25 es un gráfico de un patrón de antena de sonda principal ancho, a manera de ejemplo.

La Figura 26 es un diagrama de flujo en bloques de un proceso de uso del sistema mostrado en la Figura 2 para aplicaciones terapéuticas por ultrasonido.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE IAS MODALIDADES PREFERIDAS Las modalidades de la invención proporcionan técnicas para la propagación transcraneal y otras transóseas que deliberadamente inducen un modo transversal en los huesos. Para la propagación transcraneal, las ondas incidentes experimentan una modo de conversión de una onda longitudinal incidente en un onda transversal en las capas óseas y después regresa a una onda longitudinal en el cerebro. La velocidad transversal del cráneo puede proporcionar una mejor igualación de xmpedancias acústicas, menos refracción y una menor alteración de fases que su contraparte longitudinal. Al utilizar una onda transversal, se puede enfocar ultrasonido en el cerebro. Las ondas longitudinales no se inducirán en el cerebro si el ultrasonido es incidente al hueso en un ángulo más allá del ángulo critico de Snell . Se proporciona el análisis numérico y se estudiaron las demostraciones de los fenómenos con simuladores plásticos y utilizando un cráneo humano ex vivo. Las modalidades de la invención se pueden utilizar para varias aplicaciones, entre las que se incluyen aplicaciones terapéuticas y de diagnóstico. Dentro 28 del alcance de la invención están otras modalidades. Se ha observado que bajo ciertas circunstancias es posible propagar ultrasonido a través del cráneo con una distorsión reducida y superiores amplitudes de señal al utilizar ángulos de incidencia mayores. Tanto la investigación numérica asó como la experimental indican que esto se debe al comportamiento de modos transversales inducidos en el hueso craneal. Cuando el ángulo de entrada del ultrasonido es superior al ángulo critico de Snell para la onda de presión longitudinal, la propagación en el hueso se debe totalmente a una onda transversal. Esta conversión de una onda longitudinal (piel) a una onda transversal (cráneo) y de regreso a una onda longitudinal (cerebro) no necesariamente produce una onda de amplitud muy distorsionada o pequeña. Investigaciones que han estudiado materiales simuladores isotrópicos y posteriormente muestras óseas humanas ex vivo soportan esta hipótesis . De hecho, se ha descubierto que una sonda enfocada, que viaje como una onda transversal en el cráneo, puede estar menos distorsionada que una longitudinal. En algunos casos, se observó que una sonda enfocada tiene una mayor amplitud que una onda longitudinal propagada a través de la misma área craneal. El éxito de la propagación longitudinal-transversal-leucotrienos se puede deber principalmente a las similitudes entre la velocidad de onda elástica (transversal) (-1,400 m/s) y las velocidades del sonido en agua (~1,500 m/s), piel (~1,525 m/s) y el cerebro (~1,550 m/s) y otros tejidos blandos. En contraste, el intervalo de velocidades longitudinales del sonido en el cráneo en frecuencias relevantes es aproximadamente dos vedes estos valores. En consecuencia, el hecho de producir intencionalmente modos transversales en el hueso del cráneo se puede utilizar como un mecanismo para producir imágenes del cerebro, o para detectar anormalidades dentro del cerebro. En otras partes del cuerpo se pueden utilizar técnicas similares para usos terapéuticos y/o de diagnóstico, o en aplicaciones además de los que se hacen en cuerpos humanos u de otros animales. Las modalidades de la invención emplean modos transversales intencionalmente producidos en el hueco craneal como un mecanismo para producir o mejorar un enfoque a través del cráneo. Se incorporan modos transversales en el modelo de propagación transcraneal, demostrando una capacidad de predecir fase y amplitud ultrasónica en ángulos de incidencia elevados. Para ilustrar la metodología, el campo a través de una sola fase plástica se modela en primer lugar. La metodología después se aplica a secciones de hueso óseo, que se comparan con mediciones experimentales. La metodología se podría utilizar para enfocar con mayor exactitud el cerebro y se 30 podría extender la región de enfoque superando los métodos actuales .

Fundamente teórico Basándose en la pequeña curvatura del cráneo en relación con las longitudes de onda ultrasónicas, las superficies internas y externas del cráneo se seccionan en regiones que sean aproximadamente planas, pero que no necesariamente sean paralelas. Esta aproximación se hizo para simplificar el análisis y no fue necesaria la implementación de la invención. Un diagrama del problema se proporciona en la Figura 1, que muestra el campo ultrasónico dividido en áreas incidentes sobre estas regiones de la ultrasonido craneal. Cada región se modela como un sólido isotrópico de una sola fase con constantes de Lamé determinada como una función de la densidad media de la región de propagación. La propagación a través de una capa isotropica de cráneo arbitrariamente orientada se logra mediante la descomposición espectral de la onda incidente y mediante la determinación de trayectorias de haces, y la atenuación como una función del número de ondas angulares como el campo que atraviesa el cráneo. Cada uno de estos componentes de onda espectral inicialmente longitudinales y armónicos se considerará más adelante en términos de su 31 potencial de velocidad. Sin pérdida de generalización, se puede observar un componente determinado en una estructura de referencia donde la perpendicular a la superficie está orientada a lo largo de los ejes cartesianos y y z y se define por el vector unitario del producto vectorial entre el eje de la propagación y el vector de la superficie. En esta estructura, la potencial de velocidad se expresa como: i\_ ¿I i{wt-kx' x sene' -ky' y cas.91 ) j i(wt-kx' x senO1 +ky' y cosO1 ) ? —ALe + ALRe , (i) donde AL es la amplitud del componente onda longitudinal incidente sobre la capa superficial, ALR es la amplitud de la onda longitudinal reflejada, T es el ángulo de incidencia y kx y ky son los componentes de vectores de onda en la estructura de referencia especificada. Los superindices I a III se emplean para denotar la piel, cráneo y cerebro, respectivamente, mientras que los subíndices L y S se refieren a ondas longitudinales y transversales. Por consiguiente, el potencial de onda transmitida en el cráneo se determina por: f? _ y el potencial del vector cortante es (3) 32 Utilizando esta descripción, cada componente de onda espectral se debe observar en su estructura de referencia única. En el limite, la onda incidente se divide en una onda reflejada, una onda longitudinal transmitida y una onda transversal transmitida. Las amplitudes de estas ondas se pueden determinar con referencia a la onda incidente utilizando los métodos descritos por Kino {ñcoustic Waves : Devices, Imaging, and Analog Signal Processing, Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice-Hall, 1987) . Específicamente, el componente perpendicular del desplazamiento de partícula; ? ? (4) debe ser continuo en el límite así como el esfuerzo perpendicular y el esfuerzo cortante con la velocidad del sonido transversal y longitudinal de 33 un medio determinado relaciona con las constantes de Lamé Los detalles de los cálculos de amplitudes se proporcionan en el Apéndice A. Cada solución de onda plana describe el comportamiento de un solo número de ondas angulares. Estas amplitudes se calculan para cada componente de espacio de vector de onda. Sin embargo, esto se puede realizar con facilidad en forma aproximada, tal como se muestra en el Apéndice B. Después de la propagación en el cráneo, las ondas transversales y longitudinales se tratan por separado, el total de onda alcanzado el cerebro es entonces igual a i III i lll iiwt-kJ''xsene'" -k"' ycos e"' )+ A ni i(wt-k"' xsen6¡" -k ycosei" ) ? = ALL e ALS e > (8) donde Á¡¿ y A son las amplitudes de ondas longitudinales debido a las incidentes ondas transversales y longitudinales en el cráneo. Los valores de los potenciales de velocidad se pueden encontrar al igualar las ecuaciones (4) -(6) en las interfases piel-hueso y después substituirla en las 34 ecuaciones (1) - (3) , y resolviendo para A[! y A" . En la interfase cráneo-cerebro , las amplitudes de potencial de velocidad cortante y longitudinal incidentes serán iguales al producto de estas amplitudes de transmisión y a la pérdida de absorción experimentada dentro del cráneo. Dado que cada componente espectral tendrá su propia longitud de trayectoria independiente a través del cráneo, su total absorción por lo general diferirá entre componentes. En la Figura 1 se proporciona una representación bidimensional del problema . Para encontrar las amplitudes de onda en el cerebro, A[ y A¡lj¡, el problema de nueva cuenta se reduce a dos dimensiones al turnar el problema en una estructura de referencia donde la perpendicular a la superficie está orientada a lo largo del eje cartesiano y, y el vector de onda relevante yace en el plano x-y. Dado que el tejido blando del cerebro es parecido a un fluido, la onda longitudinal incidente en el hueso craneal además se dividirá en una onda transversal reflejada, una onda longitudinal reflejada y una onda longitudinal transmitida. La onda cortante en el cráneo de igual modo se dividirá, pero con distintos ángulos de reflexión y transmisión. Se obtiene la presión acústica en un punto determinado del cerebro al resolver por separado para la amplitud y fase de cada componente espectral sobre un área 35 plana. El espectro se invierte transforma para proporcionar la presión el plano medido. La amplitud de presión es igual al negativo de la tensión perpendicular que se relaciona con la amplitud de los potenciales de velocidad escalar en el cerebro, y As con las ecuaciones (4) y (5) . Las amplitudes de presión se calcularon tal como se describe en el Apéndice A. La Figura 23 muestra la dependencia angular de A[ y que da como resultado una onda plana infinita en agua que después viaja a través de una capa de plástico ideal (por ejemplo, acrilico) . Basándose en el elevado coeficiente de atenuación del cráneo, se desprecian contribuciones adicionales debido a múltiples reflexiones dentro del hueso craneal. Se puede determinar la presión acústica total en cualquier punto en el cerebro calculando la longitud de trayectoria y la amplitud de transmisión total para cada componente espectral. Se calcularon la fase acústica relativa y la atenuación total (incluyendo la pérdida de absorción) . El algoritmo para determinar las longitudes de trayectorias de campo desde el transductor hasta el punto de medición en el cerebro se presenta en el Apéndice B.

Aplicaciones de diagnóstico Tomando como referencia a la Figura 2, un sistema de diagnóstico por ultrasonido (10) incluye un generador de 36 imágenes (12) , un arreglo en fase (14) de n elementos transductores (16), un ajustador de señal (18), un controlador (20), un generador de frecuencias (22) y un posicionador (23) . El sistema (10) se configura para proporcionar capacidades de diagnóstico por ultrasonido. El sistema (10) se configura para determinar una o más características de un objeto, en este caso el cráneo (28) de un paciente (30) , y para aplicar energía ultrasónica (por ejemplo, en el intervalo de 0.01 MHz a 10 MHz, y de preferencia entre aproximadamente 0.01 MHz y 3 MHz) que se enfoca dentro del objeto, en este caso en el cerebro del paciente. Si bien la discusión se ha enfocado a un cráneo, se pueden utilizar otros objetos, por ejemplo, áreas lejanas del cerebro, como lo son cavidades seno, canales auriculares, etc. La invención se podría utilizar para determinar si una cavidad en un hueso contiene aire o fluido y/o la viscosidad del fluido. Además, se puede emplear la invención para generar imágenes de nervios o de la médula espinal y vasos sanguíneos en los huesos. También es posible la generación de imágenes del canal espinal. La invención también se puede utilizar para detectar cavidades óseas, fracturas y/o tumores. La invención también se puede utilizar para determinar propiedades de huesos al comparar la velocidad de onda transversal y la velocidad de onda longitudinal o al aplicar una fuerza (por ejemplo, una 37 fuerza de radiación inducida por ultrasonido o una fuerza mecánica) en el hueso y utilizando ultrasonido para detectar algún desplazamiento. Se proporcionan señales en el arreglo (14) mediante una distribución impulsora. Esta distribución puede ser similar a la reportada en Dau m et al., "Design and Evaluation of a Feedback Based Phased Array System for Ultrasound Surgery." IEEE Trans . Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 45(2):431-4, 1998, pero con una frecuencia impulsora seleccionada entre aproximadamente 0.1 Hz y 10 Hz. El impulso se puede realizar utilizando otras técnicas que proporcionan señales ultrasónicas deseadas. La potencia y fase en cada elemento transductor (16) se pueden controlar de manera manual o automática utilizando un software y retroalimentación . Si bien un arreglo de elementos se prefiere, el sistema (10) se puede utilizar con un conjunto no coordinado de elementos, o incluso con un solo elemento, lo que depende de la aplicación. El arreglo (14) de elementos transductores (16) está configura para que se encuentra en o cerca de la superficie externa de la cabeza del paciente u otra superficie que se encuentre sobre un hueso (28). El arreglo (14) está configurado en forma curva, por ejemplo, esférica, aunque son posibles secciones con otras formas como por ejemplo, planas, incluyendo las lineales. El 38 arreglo (14) está configurado para que se ubique sobre o cerca de la cabeza del paciente y para enfocar energía ultrasónica a una distancia desde la superficie del arreglo (14). El arreglo (14) puede tener una variedad de tamaños, por ejemplo, con un diámetro de 30 cm o más grande para fijarse alrededor de la cabeza de una persona, o con un diámetro de aproximadamente 1 muí o incluso más pequeño. Los elementos (16) de preferencia son transmisores configurados para pulsar, y dirigir, ultrasonido en niveles de potencia que dependen de la aplicación, y además para recibir energía ultrasónica. Los elementos transductores (16) del arreglo (14) de preferencia son elementos transductores piezoeléctricos configurados en el arreglo (14) mostrado. Los elementos transductores (16) (por ejemplo, piezas cerámicas piezoeléctricas con un espaciamiento centro a centro de ?/2) se montan en hule de silicona u otro material adecuado para amortiguar el acoplamiento mecánico entre los elementos (16) . También pueden emplear otros materiales para la construcción del arreglo. Por ejemplo, el arreglo (14) se puede conformar a partir de una o más piezas de material piezocompuesto, o cualquier material que convierta energía eléctrica en energía acústica. El arreglo (14) se acopla al ajustador de señal (18) que además se acopla al generador de frecuencias (22). El generador de frecuencias (22) se configura para 39 proporcionar una señal de radiofrecuencia (RF) común como la señal de salida hacia el ajustador de señal (18) . También un generador de señales separado se podria utilizar para algunos o todos los elementos (16) . El generador de radiofrecuencias (22) puede ser de cualquier tipo que produzca las señales apropiadas para el ajustador de señal (18) . También se pueden utilizar frecuencias individuales. Al utilizar un generador de señales individuales (por ejemplo, generadores de forma de onda digitales) , con generadores de señales, sin ningún circuito adicional, se pueden determinar la fase, amplitud y el retardo. Las excitaciones provocan que la energía ultrasónica se transmita a través del cráneo (28) del paciente y, dependiendo del retardo relativo y si se desea, enfocar la energía en una región seleccionada dentro del cerebro del paciente. El generador (22) se acopla al ajustador (18) para dividir la señal de salida del generador para proporcionar n señales de salida al ajustador de señal (18) . Acoplados para recibir cada una de las n señales de salida provenientes del generador de frecuencias (22) se encuentran n pares de amplificadores (24i~24n) y asociados a circuitos de retardo (26i-26n) del ajustador de señal (18) . Cada par de circuitos de retardo (26) y amplificador (24) representa un canal del ajustador de señal (18) . Los 40 circuitos de retardo (26) se configuran para proporcionar n señales de salida independientes a los amplificadores (24) al alterar o ajusfar el retardo (y posiblemente la amplitud) de las señales entrantes provenientes del generador (22) mediante respectivos factores de retardo oti-an. Los amplificadores (24i~24n) se configuran para amplificar las señales provenientes de los circuitos de retardo (26) y para proporcionar las señales amplificadas a los elementos transductores (16) a través de conexiones, por ejemplo, cables coaxiales, conectados individualmente a los amplificadores (24) y a los elementos transductores (16) . Los factores de retardo a?- ? de los circuitos de retardo (26) proporcionan direccionamiento de la sonda ultrasónica ausente en un objeto en la trayectoria de la energía ultrasónica. El retardo de fase para cada elemento (16) asociado con el direccionamiento se puede computarizar utilizando técnicas conocidas. Los factores de retardo cti- n se proporcionan mediante el controlador (20) . El controlador (20) incluye instrucciones operacionales básicas que se pueden proporcionan mediante un software, hardware, firmware, hardwiring o con combinaciones de cualquiera de estos elementos. Por ejemplo, el controlador (20) puede ser un procesador de datos de propósito general o de propósito especial programado de una manera 41 convencional con instrucciones de software con el fin de proporcionar y aplicar los retardos a?-a? a los circuitos de retardo (26) , aunque se pueden utilizar otras configuraciones . El posicionador (23) se configura para ayudar a asegurar que el arreglo (14) puede proporcionar energía ultrasónica al objeto (28) en ángulos para inducir ondas transversales en el objeto (28) . El posicionador (23) se puede conformar para que oriente el arreglo (14) (o un solo elemento (16) ) con respecto a la superficie externa del objeto (28) de modo que una dirección perpendicular en relación al arreglo (14) , o a un solo elemento (16) , esté entre un ángulo crítico longitudinal (ángulo de Snell) más una factor de seguridad inferior y arriba del ángulo crítico transversal (arriba del cual las ondas transversales no se propagarán en el objeto (28) menos un factor de seguridad superior. Para una interfase tejido blando - cráneo, el ángulo de Snell es aproximadamente 20° y el ángulo crítico transversal es aproximadamente 65° y, por consiguiente, el ultrasonido se puede dirigir, de preferencia, hacia un cráneo entre aproximadamente 25° y 60° . Los factores de seguridad pueden ayudar explicar un ancho de la sonda principal del arreglo (14) o del elemento (16) . Tomando como referencia las Figuras 24 a 25, una sonda principal (200) del arreglo (14) puede ser 42 relativamente estrecha, por ejemplo, ±3° en 3dB debajo de la perpendicular a 0°. Una sonda principal (202) de un solo elemento (16) puede ser mucho más ancha, por ejemplo, ±30° a 3dB debajo de la perpendicular a 0o. Para aplicaciones de diagnóstico, la sonda . principal de preferencia es estrecha si proviene de un arreglo (grande o pequeño) , o de un solo elemento. El posicionador (23) ayuda a asegurar que por lo menos una porción deseada de la sonda principal (200) , (202) se puede dirigir a la superficie del objeto (28) en un ángulo de incidencia entre los ángulos críticos longitudinal y transversal. Por ejemplo, para un solo elemento (16), el posicionador (23) puede ser un bloque configurado para recibir el elemento (16) y para que se ubique sobre la superficie del objeto (28) para alinear el elemento (16) tal como se desee. Por ejemplo, el posicionador (23) se podria configurar para que éste ubicado sobre el rostro de una persona adyacente a la nariz de la misma y para orientar el elemento (16) de modo que por lo menos una porción deseada (por ejemplo, con por lo menos una cantidad de umbral de potencia) de la sonda principal (202) se dirija al cráneo de la persona en un ángulo entre los ángulos críticos longitudinal y transversal (por ejemplo, hacia la cavidad seno de la persona) . También se pueden utilizar ángulos más profundos entre el ángulo crítico para la onda longitudinal y la 43 perpendicular . El controlador (20) se configura para dirigir el ultrasonido desde el arreglo (14) como se desee. El controlador (20) se configura para mecánica y/o electrónicamente dirigir/conducir la energía ultrasónica desde el arreglo (14). El controlador (20) puede enviar señales de instrucciones al posicionador (23) para mecánicamente alterar la posición del arreglo (14) y en consecuencia la orientación física del arreglo (14) (es decir, la dirección de la o las sondas principales provenientes del arreglo (14) y/o la o las ubicaciones en las que la o las sondas principales son incidentes sobre el objeto (28)). El controlador (20) además puede controlar la fase provista por los defasadores (26) , o la temporización de excitaciones de los elementos (16) , para explorar electrónicamente la sonda ultrasónica proveniente del arreglo (14). Se podrían utilizar diversas técnicas para el direccionamiento al controlar la temporización de excitación, por ejemplo, el controlador (20) podría proporcionar señales de excitación retardada, o el controlador (20) podría proporcionar una señal de excitación común que es distintas cantidades retardadas de momento para distintos elementos (16), etc. El controlador (20) se configura para asegurar que por lo menos una cantidad deseada de energía proveniente de la sonda 44 principal ultrasónica, que se conduce mecánica y/o electrónicamente, se dirija al objeto (28) entre los ángulos críticos longitudinal y transversal. La energía ultrasónica se convierte de las ondas longitudinales a las ondas transversales y se transmite al objeto (28) como ondas transversales. Sin embargo, algo de la energía se puede dirigir al objeto (28) en ángulos arriba yo por debajo del intervalo entre los ángulos críticos longitudinal y transversal. Además, las ondas transversales se pueden reconvertir a ondas longitudinales en el objeto (28) si existe una transición en el objeto (28) (por ejemplo, un cambio en la impedancia acústica) que induciría semejante conversión (por ejemplo, una transición del células en reposo al cerebro) . La orientación/dirección mecánica del arreglo (14) también se puede ajustar de modo manual. De preferencia, el ángulo de la superficie del objeto (28) se determina de vista, sin el uso de equipo de imagenología como por ejemplo un escáner de TC (tomografía por computadora) o RM (resonancia magnética) . Sin embargo, se pueden proporcionar guías para indicar cuando una sonda perpendicular al arreglo (14) producirá una onda transversal en el objeto (28) . El controlador (20) además se configura para excitar selectivamente los elementos (16) . En consecuencia, el controlador (20) puede 45 selectivamente excitar elementos que proporcionarán un ángulo de incidencia con respecto al objeto (28) lo que producirá una onda transversal en el objeto (28) y no excitará elementos que no producirán una onda transversal en el objeto (28) . Además, simultáneamente se pueden producir múltiples sondas a partir del arreglo (14) dirigidas en distintas direcciones, y de frecuencia y/o amplitud similar o distinta. El controlador (20) se configura para controlar los circuitos de retardo (26) y los amplificadores (24), y para procesar datos recibidos del objeto (28), en este caso el cráneo (28), para proporcionar capacidades de diagnóstico. El controlador (20) puede provocar que el ultrasonido emitido se envié a lo largo de una linea dentro del objeto (28), y que haga una exploración (por ejemplo, moviéndose metódicamente) alrededor de una región más ancha de interés en el objeto (28) . La linea a través del objeto (28) tomada por el ultrasonido puede cambiar direcciones (por ejemplo, en interfases de diversas impedancias acústicas) . El controlador (20) puede procesar energía reflejada que recibe el arreglo 14 para una imagen basada en la dirección de la sonda y el tiempo transcurrido entre el envío y la recepción de la energía. También, el controlador (20) no tiene que procesar energía recibida para formar una imagen del objeto (28) . El controlador (20) 46 puede procesar la energía recibida para proporcionar otra información de diagnóstico, por ejemplo, una indicación binaria de si se detecta un vacío (por ejemplo, una cavidad o absceso en un diente o hueso, como por ejemplo, en la mandíbula) , o la presencia o ausencia de material en el vacío (por ejemplo, un fluido en una cavidad seno o en el oído interno), etc. El controlador (20) también puede procesar la información para formar una imagen, por ejemplo, de anatomía del objeto (28), de perfusión sanguínea en el objeto (28), etc. El controlador (20) además se configura para controlar el generador de frecuencias (22) , los amplificadores (24) y los circuitos de retardo (26), para afectar la frecuencia, magnitud y enfasamiento de la energía ultrasónica suministrada por el arreglo (14) al objeto (28) para aplicaciones de diagnóstico. Se ha descubierto que un esquema de excitación no uniforme ayuda a superar la atenuación de transmisión, con lo que se mejora el suministro de energía y las características de recepción. El controlador (20) se configura para provocar que el arreglo se excite con una serie de ráfagas de impulsos extendidas, con lo que se produce una serie de ráfaga de impulsos extendidas de ultrasonido transmitidas al objeto (28). Las ráfaga de impulsos de preferencia se repiten en un intervalo de frecuencias y regresan señales 47 numéricamente combinadas. Por ejemplo, se pueden enviar 10 ciclos de energía al cráneo (28) en frecuencias que fluctúan de aproximadamente 0.5 MHz a 2.0 MHz en intervalos de aproximadamente 0.01 MHz. Los amplificadores (24) de preferencia se controlan de modo que las señales deseadas (por ejemplo, uniformes) se envíen (o reciban) en cada componente en el espectro. También, la potencia de las señales transmitidas de preferencia es superior a las frecuencias más atenuantes y que son más superiores (por ejemplo, por arriba de aproximadamente 1 MHz para cráneos) , por ejemplo son proporcionales a la pérdida de atenuación de dos vías de tal manera que la señal recibida debería tener una señal más o menos deseada (por ejemplo, igual) al espectro de frecuencia recibido. El controlador (20) además se configura para sumar las señales recibidas y para aplicar un filtro de sincronización a las señales para recuperar las interfases estructurales . Se puede hacer lo mismo en una sola ráfaga de impulsos de ultrasonido transmitida donde la frecuencia se explora en un intervalo deseado mientras que se modula la amplitud de una manera deseada para compensar las diferencias de atenuación asociadas con las distintas frecuencias. Las frecuencias entre o dentro de pulsos pueden fluctuar virtualmente de cualquier manera, por ejemplo, incrementar o disminuir de manera lineal, incrementar o disminuir de manera no lineal, 48 incrementar o disminuir monotónicamente, aleatoriamente, etc. El controlador (20) además se puede configurar para controlar los circuitos de retardo (26) para hacer fluctuar la fase entre o dentro de pulsos. El controlador (20) puede provocar que los circuitos de retardo (26) provoquen distintos pulsos para tener distintas fases, y/o únicos pulsos para tener distintos enfasamientos dentro del pulso. Los niveles de potencia para aplicaciones de diagnóstico fluctúan dependiendo de la aplicación. Sin embargo, por lo habitual para aplicaciones de diagnóstico, la duración de la ráfaga de impulsos es 1-100 ciclos con una frecuencia entre aproximadamente 0.1 MHz y 5 Hz, de preferencia entre aproximadamente 0.5 MHz y 3 MHz, aunque estos valores son únicamente ilustrativos, y no limitan el alcance de la invención. Las señales reflejadas recibidas por los transductores (16) se convierten en señales eléctricas para procesarse con el generador de imágenes (12) . El generador de imágenes (12) se configura para procesar las señales eléctricas para formar una imagen de la región explorada. Las imágenes se pueden proporcionar al controlador (20) , y se pueden obtener simultáneamente con otros usos del arreglo (14) (por ejemplo, aplicar de manera intermitente energía para obtener imágenes, o al utilizar algunos de los elementos (16) para generar imágenes y otros elementos (16) 49 para otros propósitos) . El controlador (20) se configura para analizar datos provenientes del arreglo (14) e imágenes provenientes del generador de imágenes (12) . El controlador (20) puede procesar las señales reflejadas, analizar las señales de retorno (o la falta de las mismas) recibidas por los elementos (16) para identificar señales características de una condición particular, por ejemplo, fluido en la cavidad seno de un paciente. Las Figuras 3 a 5, con referencia de la Figura 2, muestran varias configuraciones del sistema (10) , mostrando sólo una porción del sistema (10) , del uso particular en aplicaciones de diagnóstico. Por ejemplo, tomando como referencia las Figuras 3 a 4, se utiliza un solo transductor o un pequeño arreglo de transductores como un transmisor de ultrasonido (32) en lugar del arreglo (14) . La configuración mostrada en la Figura 3 de preferencia se utiliza para aplicaciones de diagnóstico donde no se desea una imagen, mientras que la configuración de la Figura 4 por si misma se presta para utilizarse con o sin la producción de imágenes para su análisis. Por ejemplo, tal como se muestra, las ondas transversales ultrasónicas se pueden dirigir a través del material (34), como por ejemplo un hueso, en el cual existe una cavidad (36) (como por ejemplo, una cavidad seno, a un absceso, etc.). El 50 controlador (20) pueden analizar las reflexiones para determinar varias propiedades, como por ejemplo si la cavidad (34) está llena de fluido. La Figura 5 muestra una configuración similar a la que se muestra en la Figura 4, con exploración electrónica y mecánica de las onda transversal (38) transmitidas e indicadas por una flecha (40) . Si bien se muestras las ondas transversales (38) sin enfocar, el enfasamiento de los elementos en el transmisor (32) se podría adaptar para enfocar las ondas (38). En operación, tomando como referencia a la Figura 10, con la referencia adicional de las Figuras 2 a 9, un proceso (110) para realizar diagnósticos en, y/o para brindar terapia a, un objeto utilizado el sistema (10) incluye las etapas que se muestran. Para propósitos ilustrativos, se asume que el objeto es el cráneo (28) mostrado en la Figura 2, aunque es únicamente ilustrativo y no limita el alcance de la invención. El proceso (110), es sólo ilustrativo y no limitante, y se puede alterar, por ejemplo, al agregar pasos, quitarlos o reacomodarlos . En el paso (112) , el arreglo (14) se coloca relativo al objeto (28) . El arreglo (14) (o un solo elemento transceptor) se puede colocar manualmente y/o mediante el accionamiento del posicionador (23) mediante el controlador (20) . El arreglo (14) se coloca de modo que se puede transmitir energía ultrasónica hacia la superficie 51 del objeto (28) para producir principalmente ondas transversales en el objeto (28). El posicionamiento deseado se puede determinar de acuerdo con el ángulo de la superficie del objeto (28) determinado visualmente por un operador del sistema (10) . El ángulo de la superficie del objeto (28) también se puede determinar accionando el arreglo (14) y generando imágenes de la superficie del objeto (28) . La imagen de la superficie se puede utilizar para recolocar el arreglo (14) y/o para dirigir electrónicamente la o las sondas desde el arreglo (14) en la medida que se pertinente. En el paso (114), los elementos transductores (16) se excitan para producir una sonda ultrasónica deseada en el objeto (28) . El controlador (20) selecciona los elementos (16) deseados para transmitir energía para proporcionar la dirección deseada, cobertura y energía de la energía ultrasónica para proporcionar energía suficiente a una región o punto deseado para lograr los resultados deseados (por ejemplo, para fines de diagnóstico, generación de imágenes y/o terapia) . El controlador (20) regula la frecuencia, fase, amplitud y retardo de la energía provista por los elementos (16) seleccionados. El retardo de elemento a elemento se puede hacer variar para proporcionar una dirección de sonda eléctricamente controlada de modo que cantidades deseadas de energía del 52 arreglo (14) como elementos (16) totales y/o individuales sean incidentes al objeto (28) en un ángulo de incidencia entre los ángulos críticos longitudinal y transversal, y se dirijan para alcanzar una región deseada en el objeto (28) . La energía ultrasónica de preferencia se suministra de una manera codificada tal como se discutió en lo anterior, con el energía siendo pulsada en un intervalo de frecuencias, con magnitudes de potencia que fluctúan de acuerdo con (dependiendo de) la frecuencia de la señal transmitida. La sonda se puede amplificar o enfocar. También se puede seleccionar un elemento y excitarlo para proporcionar ondas ultrasónicas que producirán principalmente ondas longitudinales, no transversales, en el objeto (28) . La sonda transmitida por el arreglo (14) es incidente al cráneo como ondas longitudinales, atraviesa el cráneo como ondas transversales, y se vuelve a convertir en ondas longitudinales para otra transmisión (por ejemplo, en el cerebro) . El paso (112) y/o (114) se puede repetir dependiendo de la aplicación. Por ejemplo, para la generación de imágenes, el arreglo (14) se puede reposicionar mecánicamente y/o la dirección de la sonda ultrasónica electrónicamente se pude dirigir para cubrir el área completa de la cual se generan imágenes. En el paso (116) , para aplicaciones de 53 diagnóstico y/o generación de imágenes, el generador de imágenes (12) y el controlador (20) procesan reflexiones recibidas para determinar características apropiadas. El generador de imágenes (12) puede procesar las señales recibidas al recolectarlas en relación con la dirección correspondiente de la sonda incidente para producir una imagen del objeto (28) (por ejemplo, en un plano dentro del objeto (28) ) . El controlador (20) puede manipular las señales de retorno para determinar una o más propiedades no necesariamente relacionadas con la generación de imágenes, como por ejemplo, una determinación que una cavidad dentro del objeto (28) contiene fluido o no lo contiene. Para aplicaciones de diagnóstico, la o las imágenes provistas por el generador de imágenes (12) no se pueden utilizar por el controlador (20) , y de hecho el generador de imágenes (12) no puede proporcionar ninguna imagen.

Aplicaciones terapéuticas El sistema (10) se puede emplear para aplicaciones de diagnóstico, además de aplicaciones de diagnóstico por separado o simultáneas o en lugar de éstas. Los componentes del sistema (10) por lo general operan de la forma que se describió anteriormente. Sin embargo, para aplicaciones de diagnóstico se puede proporcionar otro generador de imágenes (13) y el sistema (10) se puede 54 configurar para proporcionar ultrasonido de una forma adecuada para el uso terapéutico. Los elementos (16) de preferencia se configuran para pulsar, y dirigir, ultrasonido con elevados niveles de potencia para aplicaciones de diagnóstico (los niveles utilizados dependen de la aplicación) . El controlador (20) se configura para controlar los defasadores (26) y los amplificadores (24) para aplicaciones terapéuticas. El controlador (20) pude provocar que el ultrasonido transmitido se enfoque en una región focal si es apropiado para la terapia (por ejemplo, desprendimiento térmico) o que se aplique a una región más amplia de una manera enfocada para la terapia apropiada (por ejemplo, aplicaciones de baja potencia como es el caso de la abertura de la BBB) . Los niveles de potencia para aplicaciones terapéuticas pueden fluctuar dependiendo de la aplicación. Por lo habitual, para aplicaciones terapéuticas, la duración de la ráfaga de impulsos es de 1 ciclo a una onda continua con una frecuencia entre aproximadamente 0.1 MHz y 3 MHz, y de preferencia entre aproximadamente 0.2 Mhz y 2 Mhz, aunque estos valores son únicamente ilustrativos y no limitan el alcance de la invención. Las sonicaciones por lo habitual incluirán una ráfaga de impulsos o múltiples ráfagas de impulsos que producirán tiempos de sonicación 55 entre aproximadamente 1 microsegundo y 1 hora o más con tiempos variantes entres los pulsos dependiendo de la aplicación . El generador de imágenes (13) puede obtener imágenes del objeto (28) independientemente de otros aparatos de la Figura 2. Por ejemplo, el generador de imágenes (13) puede ser un generador de imágenes (12) para tomografia por computadora (TC) o para resonancia magnética (RM) . El generador de imágenes (13) , como el generador de imágenes (12) , puede proporcionar imágenes al controlador (20), por ejemplo, para utilizarlas en determinar si son necesarios ajustes antes o durante la aplicación terapéutica del ultrasonido utilizando el arreglo (14) . El controlador (20) se configura para determinar, a partir de las imágenes, si una región deseada para recibir terapia está en efecto recibiéndola, y recibiendo la suficiente energía para la terapia deseada. Si un región distinta a la región objetivo y deseada está recibiendo la energía ultrasónica (por ejemplo, se están desprendiendo) , o la región deseada está recibiendo demasiada o muy poca energía, el controlador (20) puede alterar las excitaciones de los elementos (16) para corregir la situación. Por ejemplo, se puede incrementar o disminuir la energía, se puede hacer más pequeño o más grande el enfoque de la energía, se puede cambiar o mover la región focal, etc.

Las Figuras 6 a 9 muestran varias configuraciones adaptadas para utilizarse en aplicaciones terapéuticas como por ejemplo el desprendimiento térmico, destrucción mecánica del tejido o tumores, abertura de la BBB, terapia genética, terapia dirigida de un fármaco, aceleración de reacciones químicas, auxilio en la difusión de químicos, hipertermia, aplicaciones de incremento de temperatura de una región, cualquier interacción ultrasónica que tenga valor terapéutico, etc. La Figura 6 muestra una solo transmisor (42) curvado, que puede ser un solo elemento, o un arreglo de elementos. El transmisor (42) se configura para producir una sonda ultrasónica (44) enfocada que se transmite a través de un objeto (46) (por ejemplo, un cráneo) como ondas transversales, y que se enfoca a un punto o región focal (48). Adviértase que la sonda ultrasónica (44), como sondas en otras configuraciones discutidas, se obtiene de ondas longitudinales entre el transmisor (42) y el objeto (46) y ondas transversales en el objeto (46). Si la constitución del objeto (46) cambia (por ejemplo, de un hueso a una cavidad, de lleno a vacío, por ejemplo, con fluido y otra material como el tejido cerebral) , la sonda transmitida puede regresar a ondas longitudinales. Este es el caso de cuando el objeto (46) es un cráneo. La Figura 7 ilustra una configuración similar a la de la Figura 6, pero con dos transmisores (42), (43) 57 configurados para enfocar sus sondas (44), (45) en el punto y/o región focal (48). Los transmisores (42), (43) pueden ser distintas porciones de un solo arreglo, o físicamente distintas, por ejemplo, distintos arreglos, distintos elementos únicos, o un solo elemento y un arreglo. La Figura 8 ilustra una configuración similar a la de la Figura 7, pero también utilizando ondas ultrasónicas incidentes (50) que producen ondas longitudinales en el objeto (28). Esta configuración se puede utilizar, por ejemplo, cuando se desea potencia adicional a la potencia que los transmisores (42) , (43) pueden proveer. El arreglo (14) pueden proporcionar las ondas longitudinales, cuyos transmisores (42), (43) también pueden ser parte del mismo. La Figura 9 ilustra el uso de un transmisor lineal (52) (por ejemplo, un solo elemento o un arreglo de elementos) desplazado desde el objeto (46) y que transmite energía ultrasónica no enfocada con un suficiente nivel para una aplicación terapéutica (por ejemplo, abertura de la BBB, liberación o activación de químicos o genes u otros materiales, etc.). Tal como se muestra, el transmisor se coloca mecánicamente para proporcionar una sonda (54) que es perpendicular al transmisor (52) y entre los ángulos críticos longitudinal y transversal con respecto al objeto (46) . En operación, tomando como referencia a la Figura 58 26, con la referencia adicional de las Figuras 2 a 9, un proceso (110) para proporcionar terapia a un objeto utilizando el sistema (10) incluye los pasos mostrados. Para propósitos ilustrativos, se asume que el objeto es el cráneo (28) mostrado en el Figura 2, aunque esto es únicamente ilustrativo y no limita el alcance de la invención. El proceso (210) , es únicamente ilustrativo y no limitante, y se puede alterar, por ejemplo, al agregar pasos, quitarlos o reacomodarlos . Los pasos (212) y (214) son similares a los discutidos anteriormente. En el paso (216), la región deseada del objeto (28) se representa en imagen. El generador de imágenes (12) y/o generador de imágenes (13) se usa o usan para generar una imagen de la región deseada, y de preferencia del volumen circundante de modo que se pueda evaluar la exactitud de enfoque del ultrasonido aplicado. En el paso (218), para aplicaciones terapéuticas se hacen correcciones adecuadas a la energía ultrasónica incidente. Si las imágenes producidas por el generador de imágenes (13) (o por el generador de imágenes (12) en caso de que el arreglo (14) sea adecuado para la generación de imágenes así como proveer terapia) indican que la energía ultrasónica aplicada de debe ajustar, entonces el controlador (20) actúa en consecuencia. Las imágenes se pueden analizar, por ejemplo, para observar si una región 59 deseada, y únicamente la región deseada, se está calentando y determinar qué, en todo caso, es menos deseable alrededor del ultrasonido aplicado. Por ejemplo, la energía ultrasónica se puede enfocar de manera deficiente, o en el sitio equivocado, o en una zona demasiado estrecha, o la potencia es demasiado baja o demasiado fuerte, etc. El controlador (20) puede provocar que la sonda se modifique al ajustar la fase, amplitud, retardo izquierdo y derecho frecuencia de excitación de acuerdo con las imágenes analizadas para ajustar y/o corregir la energía aplicada para producir un enfoque y cantidad de energía deseados en el objeto (28) en el sitio deseado. El controlador (20) también puede provocar que el posicionador (23) altere la orientación y relación del arreglo (14) en relación con el objeto (28) de la forma que se desee. De preferencia, antes de la aplicación de la potencia total para la terapia (por ejemplo, desprendimiento térmico u otros procedimientos no reversibles) se hace cualquier ajuste. Por ejemplo, se puede aplicar menos de la potencia total, a partir de las imágenes se puede hacer una determinación preliminar para saber que ajustes se deben hacer, se pueden hacer ajustes, y después el arreglo (14) puede aplicar la potencia total terapéutica. También se pueden hacer ajustes durante la aplicación de la potencial total terapéutica basándose en el progreso de la terapia. 60 Experimentos y resultados experimentales Se utilizó un simulador de placa de plástico paralelo para evaluar el algoritmo con el fin de proporcionar un caso isotrópico idealizado que se podría verificar con facilidad con el experimento. En la Tabla I se resumen los valores relevantes para el plástico. La fuentes de ultrasonido fue un transductor enfocado a 1.5 MHz con un diámetro de 12 cm y un radio de curvatura igual a 16 cm. Se consiguió la función de la fuente para el algoritmo al proyectar un campo de presión medido en laboratorio a partir de una plano cercano al enfoque geométrico detrás de la fuente. Se cuantificó este campo sobre un área de 30 X 30 con una resolución espacial de 0.5 mti. La función de la fuente se propagó a través de las placas utilizando el algoritmo numéricamente descrito en los Apéndices A y B. La distancia de la fuente al plano medido fue 121 mm y la distancia de la superficie interna del plástico a la fuente fue 61 mm. Se utilizó una metodología similar para propagarla a través de la cúpula de un cráneo humano (recintos del cerebro) . A partir de las mediciones en laboratorio, se empleó agua como el medio de interfase con la superficie interna y externa del cráneo. La fuente de ultrasonido para la medición transcraneal fue un transductor enfocado a 0.74 MHz con un diámetro de 8 cm y 61 un radio de curvatura igual a 15 cm. Se implemento el algoritmo numérico en Matlab®r utilizando operaciones basadas en matrices paras las fases. Las operaciones se realizaron en una PC con una base AMD a 1 GHz . Calcular una proyección típica de una matriz compleja de 128 X 128 a través de cinco fases tomó aproximadamente 30 segundos.

Tabla I MEDICIONES DE LABORATORIO Registro y densidad del cráneo Se obtuvieron datos para la simulación a partir de una perfil digitalizado de cabeza humana obtenido utilizando imágenes de TC (Siemens, SOMATOM, AH82 Bone Kernel) . A partir de esta imágenes se obtuvieron tanto las coordenadas de las superficies craneales así como la 62 variación de la densidad interna. Las exploraciones se tomaron en intervalos de 1 mm utilizando un campo de vista de 200 mm X 200 mm. Alrededor de cada muestra se adhirió una estructura estereotáxica de policarbonato para permitir que los cráneos se unieran al arreglo y para proporcionar una referencia para el sistema de posicionamiento mecánico y las imágenes de TC. El cálculo se realizó únicamente en huesos que yacen dentro del ancho de sonda de la sección considerada. Se obtuvo información acerca de la forma y estructura de un calvario individual a partir de hecho de combinar las imágenes, que regresaban intensidades proporcionales a la densidad del material. Sobre una imagen se identificaron las coordenadas de los puntos a lo largo de las superficies interna y externa del cráneo utilizando un filtro de umbral que busca las densidades más internas y más externas >1.4 gm/cm3 a lo largo de cada línea de una imagen. Se combinaron puntos de imágenes sucesivas para obtener una representación tridimensional de las superficies interna y externa del cráneo. Las intensidades de los pixeles de cada imagen también se combinaron en un arreglo tridimensional para un procesamiento posterior. El algoritmo de enfasamiento se basó en el conocimiento preciso de la orientación del cráneo en relación con elementos de arreglo individuales. Para lograr 63 este objetivo en la práctica, el algoritmo de enfasamiento traduce y turna los datos del cráneo a partir de la estructura de coordenadas de TC hacia la estructura de coordenadas del transductor asi como también traduce y turna el cráneo a partir de la estructura de coordenadas del sistema de posicionamiento mecánico hacia la estructura de coordenadas del transductor. El programa se operó utilizando tres marcadores ubicados en la estructura de policarbonato fija en el cráneo. Estas ubicaciones se podrían identificar mecánicamente con el sistema de posicionamiento con un precisión de aproximadamente 0.1 mm. El algoritmo generó una matriz de rotación que se mapeó entre los sistemas de coordenadas.

Mediciones de ultrasonido Se llevaron a cabo experimentos de propagación en un tanque de agua para verificar el algoritmo numérico. Se realizaron mediciones en agua desgasificada y desionizada en un tanque acolchado con hule para inhibir reflexiones. Se generaron señales ultrasónicas con un transductor específicas a la medición particular y se recibieron con un hidrófono de agu a de difluoruro de polivinilideno (PVDF) (Precisión Acoustic, Dorchester, UK) . Para ayudar a asegurar una firme recepción mientras que se mantiene una exactitud, se utilizó un hidrófono con un diámetro de 0.2 64 mm para mediciones de 1.5 MHz y un hidrófono con un diámetro de 0.5 mm para mediciones de 0.74 MHz. Para ayudar a minimizar la directividad del hidrófono y para ayudar a evitar la acción de promediar la fases se utilizó el hidrófono más pequeño a la frecuencia más alta. Entre el hidrófono y el transductor se colocó un cráneo (o placa de plástico) en un ángulo controlado por un motor de pasos rotacional (fabricado por Velmex de Blommfield, New York) . El hidrófono pudo explorar un área de medición centrada alrededor del eje simétrico del transductor gracias a un sistema de posicionamiento lineal 3D (Velmex de Blommfield, Modelo V P9000) . Se generaron las señales del transductor mediante un generador de forma de ondas arbitrarias (fabricado por Wavetek, de Norwich, RU, Modelo 305) y se alimentaron a un amplificador de potencia (fabricado por ENI, de Rochester, New York, Modelo 2100L) . La respuesta de voltaje del hidrófono se envió a través de un preamplificador y un amplificador de Precisión Acoustic (fabricados por Preamble Instruments, de Beaverton, Oregon, Modelo 1820) , pero antes se registró con un osciloscopio digital (fabricado por Textronix, de ilsonville, Oregon, Modelo 380). La forma de onda del voltaje se descargó a una PC mediante un control GPIB (General Purpose Interface Bus) y la amplitud y fase en el sitio de medición se calcularon a partir de FFT de la señal, tomando valores en la 65 frecuencia impulsora del transductor. Se colocó la placa de plástico de 11.8 cm en el tanque de prueba y se cuantificó la transmisión acústica en el eje simétrico del transductor, 121 mm a partir de su cara. La presión acústica se cuantificó entre -70° y 70° en un incremento de Io. La concordancia entre la formas de ondas medidas y simuladas se evaluaron al comparar las amplitudes y fases en cada orientación angular. La función de la fuente para la simulación fue una medición del campo de presión tomada con el transductor en agua sin ninguna placa presente. Para las mediciones transcraneales, se realizaron dos distintos procedimientos de montaje. El primero, mostrado en la Figura 11, se diseñó para permitir mediciones a través de un sitio aproximadamente constante en el cráneo en distintos ángulos de incidencia. La segunda configuración, mostrada en la Figura 12, permitió mediciones en altos ángulos de incidencia con un buen registro entre el transductor y el cráneo, pero no facilitó el movimiento del cráneo. Las mediciones iniciales examinaron la dependencia angular de la amplitud del cráneo, con el fin de determinar si los picos de las amplitudes estuvieron presentes más allá del ángulo crítico longitudinal de Snell. Se giró una sección del hueso craneal entre 0o y 55°, con el eje de rotación 66 perpendicular al eje del transductor y coincidente con un linea a través del hueso. El ángulo máximo de 55° fue el valor más alto que se podía obtener con la configuración.

RESULTADOS Simulador de plástico En la Figura 13 se muestra la correlación entre los campos medidos y previstos. Para referencia, la gráfica también incluye la amplitud del cálculo numérico obtenido cuando se desprecian ondas transversales. Las amplitudes y fases de todas las tres curvas coinciden estrechamente parea ángulos de incidencia por debajo de 31° , que es el ángulo crítico longitudinal para el pico espectral de la señal. Sin embargo, por encima de este ángulo, la simulación únicamente longitudinal no puede predecir el segundo máximo local en la amplitud, lo que produce una onda puramente elástica dentro de la muestra. La fuente principal de discrepancia entre los datos medidos y la simulación se puede originar a partir de la subestimación del coeficiente de absorción de ondas transversales en la simulaciones. Este efecto se vuelve más pronunciado en ángulos elevados, donde la longitud de trayectoria es más larga. Sin embargo, se encontró una muy buena correlación entre la fase de ultrasonido medida y simulada para todos los ángulos, con la excepción de la región transicional 67 entre 20° y 30° donde la amplitud de onda es casi su mínimo. Despreciando esta región, 76% de los puntos restantes calculados se desvían de las mediciones por p/6, o inferior, radianes.

Medición transcraneal Al girar el cráneo, se observó en 32° un máximo de transmisión de presión local, se puede realizar casi por completo a partir de la propagación transversal a través del hueso, basándose en un ángulo crítico longitudinal de aproximadamente 30°. Otra evidencia del origen de la onda como una onda transversal en ángulos de incidencia superiores se encontró en los datos medidos mostrados en la Figura 14A-B, que muestra la dependencia angular de la fase de onda. Tal como se muestra en la Figura 14B, por encima de 26° la fase estrechamente se asemeja al comportamiento de una onda puramente longitudinal. Entre 26° y 32° existe una desaceleración en la pendiente, lo que indica una región de contribución superpuesta desde la onda transversal y longitudinal. Por encima de 32° la pendiente aproximadamente lineal y negativa dado que la velocidad transversal del sonido es inferior a la velocidad del sonido en agua. Utilizando la misma configuración de montaje, se realizaron las mediciones de campo sobre un área de 30 mm X 68 30 mm con una resolución de 1 mm, para distintos ángulos de incidencia. La Figura 15 muestra el campo inmediatamente después de atravesar el hueso craneal en ángulos de incidencia de 0o, 15° y 35°, mostrando menos distorsión en la señal propagada a través del cráneo como una onda transversal que cuando se propaga en un modo longitudinal a 0o como en 15° . Se realizó un segundo conjunto de mediciones con cráneos colocados en estructuras de referencia para una correlación espacial con imágenes del TC. Aunque sólo se utilizó un valor estimado de la velocidad de onda transversal para el estudio, un registro espacial y datos exactos para los modos longitudinales permitieron identificar el ángulo critico longitudinal. Los cráneos se alinearon para asegurar que la señal transmitida proviniera de la propagación transversal en el hueso. La Figura 16 muestra un ejemplo donde la superficie externa del cráneo está orientada a 32° en relación al eje simétrico, determinado con el algoritmo de simulación. Aunque existe una discrepancia entre la simulación y la medición, esta última es capaz de identificar la presencia de la onda transversal enfocada. Se realizó una demostración con un cráneo colocado en una estructura de referencia, para permitir una correlación espacial con las imágenes de TC. Un registro 69 espacial y datos exactos para los modos longitudinales permitieron identificar el ángulo critico longitudinal. Sin embargo, para el estudio sólo se dispuso de un valor estimado de la velocidad de onda transversal. Los cráneos se alinearon para asegurar que la señal transmitida proviniera de la propagación transversal en el hueso. La Figura 7 muestra una medición lineal del campo, con la superficie externa del cráneo orientada a 32° en relación al eje simétrico. Aunque existe una discrepancia entre la simulación y la medición, no obstante esta última fue capaz de identificar la presencia de la onda transversal enfocada, con una forma de sonda que se asemeja a la de la medición .

Aplicaciones de diagnóstico - Generación de imágenes transcraneales Para la generación de imágenes transcraneales, la señal reflejada se propaga una segunda vez de regreso a través del cráneo, regresando con una señal que se puede medir, de preferencia con una pequeña distorsión. Se analizaron señales a partir de una sonda de generación de imágenes Panametrics a 1 MHz y un amplificador receptor de pulsos. Una tuerca de nailon (c = 2.6 X 106 mm/s Z = 2.9 M Rayl) sirvió como el objeto de generación de imágenes. La tuerca se suspendió arriba del piso de un tanque de agua 70 mediante una aguja delgada de acero. Se adquirieron imágenes en linea A con la primera dirección de propagación perpendicular al cráneo y después a aproximadamente 33°. Para ayudar a superar las perdidas, especialmente una fuerte atenuación de la señal por arriba de 1 MHz, se utilizó un nuevo esquema de excitación que envia una serie de ráfagas de impulsos extendidas a través del cráneo. Las ráfagas de impulsos se repitieron en un intervalo de frecuencias y la señales se combinaron numéricamente. En el experimento ilustrativo, se enviaron 10 ciclos a través del cráneo para frecuencias que fluctuaron de 0.5 MHz a 2 MHz en intervalos de 0.01 MHz. Esta serie de mediciones se muestra en la Figura 17A. Las señales después se normalizaron al dividir entre valor pico para obtener una ponderación uniforme, para resaltar las señales de frecuencia más débiles, tal como se muestra en la Figura 17-B. Después de la adquisición, todas las señales de tiempo se sumaron y un utilizó un filtro apareado para recuperar interfases estructurales. La señal resultante se muestra en la Figura 18-A. Esta figura demuestra una mejora significativa en la localización y amplitud de señal en comparación con una sola ráfaga de impulsos. El hecho de tener un espectro normalizado a través del dominio de frecuencia permitirá una mejor localización de interfases después de que se aplique un filtrado apareado. Aún más, 71 las oscilaciones impulsadas y forzadas del transductor probablemente incrementarán el ancho de banda del transductor en los extremos alto y bajo de su respuesta. También, la señal numérica combinada tendrá una potencia neta lejana de las potencias excedentes lo que se podría lograr con seguridad con una sola ráfaga de impulsos. En consecuencia, es muy probable una mejora significativa en la proporción señal a ruido. Se siguieron las imágenes en línea A mediante los experimentos de generación de imágenes C-Scan utilizando un arreglo de transductor de banda ancha enfocado con un centro de frecuencia de 0.91 MHz . Para construir la imagen, el transductor a 1 MHz se fijo en un posicionador de motor a pasos. El diámetro del transductor fue de 12.7 mm, representado el límite de resolución del presente experimento. Se obtuvo una exploración de tuerca de nailon sobre un área de 20 mm x 20 mm primero en agua, después a través de un fragmento de cráneo en aproximadamente una incidencia aproximadamente perpendicular, y por último en un ángulo de aproximadamente 33 grados. La combinación de la información axial (temporal) y radial mediante el direccionamiento de sonda permite que se construyan y evalúen imágenes tridimensionales. Fragmentos de imágenes del objeto se muestran en la Figura 19 a lo largo de líneas de tiempo constante. La resolución espacial de la imagen se 72 limitó al diámetro del presente transductor de generación de imágenes, que detectó datos rebotados directamente arriba del elemento. Se espera un ancho de sonda más pequeño para proporcionar una mejora considerable en la nitidez de la imagen. La distorsión entre la exploración de agua y la exploración transcraneal se origina, al menos en parte, por el método del procedimiento de adquisición de imagen. El hecho de mover el transductor sobre la superficie del cráneo introduce una distorsión adicional debido a la variación espacial del grosor del cráneo y a las propiedades acústicas. La corrección de aberración puede ser innecesaria en los casos donde una sonda ultrasónica estrecha se dirija a través del cráneo. Sin embargo, si se emplea un arreglo de área más grande, se podrían utilizar algoritmos de corrección de aberración no invasiva. La corrección de aberración de fase no invasiva también se podría utilizar para restaurar el enfoque a través del hueso craneal. En este caso, se podría predecir la distorsión de fase utilizando con sumo cuidado la información registrada por los escáner de TC de los cráneos ex vivo. Sin embargo, con el hardware de generación de imágenes también es posible que se pueda predecir la distorsión de fase total a partir de reflexiones de sintonía de la base del cráneo. El punto de reflexión 73 serviría como un transmisor virtual en el cerebro y se podría utilizar para enfocarse en cualquier punto en el cerebro. El éxito con este método podría mejorar el enfoque y potencialmente eliminar la necesidad de exploraciones de TC de la cabeza. En la práctica, se puede emplear un arreglo de transductor con una frecuencia central entre aproximadamente 0.5 MHz y 2 MHz y con por lo menos 100 elementos para ayudar a asegurar la amplia capacidad de direccionamiento de la sonda. Las mejoras en la señal se podrían cuantificar en términos de SNR así como mediciones de la reducción en la distorsión del objeto y la exactitud de ubicaciones del objeto. La configuración del aparato (por ejemplo, la que se muestra en la Figura 2) de preferencia utiliza un multiplexor de conmutación rápida para poder registrar las formas de onda desde los múltiples canales a través del arreglo. Una comparación de las imágenes a una incidencia de 0 grados y 33 grados se presenta en la Figura 20, mostrando una reducción en el ruido de la imagen a 33 grados .

Aplicaciones de diagnóstico - generación de imágenes en cavidades La aplicación del método transcraneal se puede utilizar en aplicación no sólo para el cerebro, sino 74 también para cavidades seno dentro del cráneo, que se llenan con líquido cuando se infectan. Tomando como referencia la Figura 21, para demostrar la aplicabilidad, se desarrolló un simulador de plásticos (130) que está tiene una cavidad (134) que pudiera estar llenar de fluido (agua) y drenar. ün transductor (132) Panametrics de frecuencia central a 1 MHz se pulsó con el fin de enviar una señal a través del simulador (130) en una de las cuatro situaciones: (1) Un elevado ángulo de incidencia de ultrasonido (>45°) para inducir la propagación de ondas transversales a través del simulador (130) con la cavidad (134) estando llena de aire; (2) Un elevado ángulo de incidencia de ultrasonido con la cavidad (134) están llena de agua; (3) Un bajo ángulo de incidencia de ultrasonido (<5°) que brinda casi todas la propagación de ondas longitudinales a través del simulador (130) con la cavidad (134) estando llena de aire; y (4) Un bajo ángulo de incidencia de ultrasonido con la cavidad (134) estando llena de agua. Un ejemplo de las ventajas para la generación de imágenes de la cavidad utilizando ondas transversales se presenta en los resultados de los experimentos mostrados en las Figuras 22A-B. La Figura 22? muestra una diferencia dramática en el historial de tiempo del elevado ángulo cuando la cavidad están llena de aire, y cuando está llena 75 de fluido. En contraste, los resultados longitudinales mostrados en la Figura 22B son complicados en los caos de llena de fluido y aire por la información de señal adicional que proviene de las reflexiones dentro del hueso mismo, haciendo difícil el diagnóstico exacto de la situación de generación de imágenes . Estos resultados sugieren que en la práctica, el modo transversal podría tener aplicaciones clínicas como un método para determinar la presencia de fluido en cavidades seno.

DISCUSIÓN Las mediciones en simulaciones y experimentales preliminares indican que una sonda ultrasónica coherente y enfocada se puede transmitir a través del cráneo como una onda puramente transversal. En una frecuencia impulsora de casi 0.7 MHz, la amplitud pico a través del cráneo debida a la propagación transversal en el hueso se encontró que está en el orden de, y algunas veces por arriba de, la propagación longitudinal. Aún más, el hecho que la onda transversal experimente un desfasamiento total reducido confirma la viabilidad de simplificar y ampliar los métodos de enfoque transcraneal no invasivo hacia una región en el cerebro. Aunque la amplitud transversal fue inferior a los modos longitudinales, hay evidencia de que la sonda total puede sufrir menos distorsión cuando se propaga a través de una región localizada del hueso. Aún más, el modo transversal experimenta una menor distorsión de fase, probablemente debido a la similitudes entre la velocidad de onda transversal y la velocidad del sonido en el agua. Similitudes comparables se encontrarían en tejidos blandos. Se puede obtener una correlación más precisa entre los datos de simulación y medidos utilizando una medición más exacta de la velocidad de onda transversal en el hueso craneal . Existen varias posibles implicaciones directas del uso intencional de ondas transversales en aplicaciones transcraneales (aunque la invención no se limita a esta aplicación) . En primer lugar, se puede agregar la propagación de onda transversal a los algoritmos de enfasamiento transcraneal no invasivo ya existentes para mejorar el enfoque en elevados ángulos de incidencia. Esto es particularmente importante cuando se enfoca cerca del una superficie craneal, donde se utiliza una elevada incidencia angular. En segundo lugar, la propagación de onda transversal puede tener aplicación en la generación de imágenes transcraneales, donde una sonda ultrasónica estrecha debería dirigirse al cráneo en ángulos de incidencia intencionalmente elevados. En tercer lugar, la propagación de onda transversal se podría utilizar potencialmente para detectar flujo en el cerebro por medio 77 de desplazamiento de frecuencia Doppler. Todas estas técnicas se pueden llevar a cabo en el intervalo de frecuencia sub-megahertz discutido. Dentro del alcance y espíritu de la invención se encuentra otras modalidades. Por ejemplo, debido a la naturaleza de software, se pueden implementar las funciones descritas anteriormente utilizando software, hardware, firmware, hardwiring o con combinaciones de cualquiera de estos elementos. También se pueden físicamente colocar en varias sitios accesorios que implementan funciones, incluyendo el hecho de que se pueden distribuir de modo que porciones de funciones se implementen en distintos sitios físicos. Además, si se emplean distintos pulsos que tengan distintas frecuencias y amplitudes, no es necesario que cada uno de los pulsos tenga únicamente una frecuencia y una amplitud; uno o más de los pulsos puede tener más de una frecuencia y/o amplitud. También, no es necesario que la energía ultrasónica incidente se dirija a un sujeto por encima del ángulo crítico longitudinal con el fin de inducir ondas transversales. El ángulo de incidencia podría ser un ángulo de Snell, por ejemplo, perpendicular a la superficie del sujeto y/o un hueso de este mismo. Sin embargo, resulta preferente dirigir la energía para que sea incidente a un ángulo entre los ángulos críticos longitudinal y transversal, dado que esto puede ayudar a 78 producir una cantidad deseada de energía de onda transversal .

APÉNDICE A Las amplitudes de presión se calcularon resolviendo para los potenciales de velocidad descritos en las ecuaciones (1), (2), (3) y (8) . Después de la solución simultanea algebraica lineal de las ecuaciones, se puede mostrar que las amplitudes de onda longitudinal y transversal en el hueso están dadas por. - 4 Aje1 k1 k¡ p1 eos T1 eos ?" sen0"l t (9) DJJ [?' )pn eos T1 + cjjk1 p"Cn (?1 ) donde, BJJ (?' )=k" cos26/ +2k¿' sen9l senO" , C¡, (?' )=ks 8se¿' cos20" +kL sen20" sen0" 79 Dn (0' ) = k¿' k$ (cf eos 29$ - 2c f sen9¿' sen - 2T$ )) (13) y se entiende que los ángulos transmitidos están en función de T, en relación con la ley de Snell, senO1 senO" _ sen9" (14; Las amplitudes de ondas transmitidas en el cerebro desde ondas incidentes transversales y longitudinales son iguales a: mt A_-(2^(^toAcos6> fccos2fl +2fe¿ e^ e^ >^ LS[ 1 D(eI)pIIcosem+cin2kIIIpI"CIÍ(eI) 2Aü(e1)kf p" GOS0L (cf -cf + cf CQ32g )?]1{T?)? pa Cos0m Dn (?')+ c1"2 km pm 8*???p (?') APÉNDICE B Independientemente de si las fases son paralelas o no, la función de transferencia se puede anotar incluso en una forma cerrada. Para el grosor a través del eje z, zn, se calculan la velocidad del sonido cn, y la densidad de cada fase (n= I, II, III), que es la perpendicular de los vectores unitarios con respecto a las superficies de la 80 fases nn . Para un vector de onda inicial determinado koxy , la trayectoria de rayo de (0,0, z0) entre cualquiera de dos interfases superficiales atraviesa una distancia de donde, tal como se describe en la Figura 2, r,ay es el vector que se extiende a lo largo de la fase desde el eje a hacia el intercepto de la fase con el rayo. El vector unitario a lo largo de la trayectoria del vector de onda está dado por k^ . De nueva cuenta, se comprende la dependencia de frecuencia en la orientación del vector de onda, se deduce que el vector de posición del rayo debe ser igual a Rmy = Rn Aunque se conoce la orientación inicial del vector de onda, koxy , la dirección del vector de onda en la primera y posteriores fases se deben calcular utilizando la relación: 1 1 ???+l X k nxy — ftn+l X k n+lxy (18) n que es una consecuencia de la ley de Snell en un espacio tridimensional que requiere el vector incidente de 81 onda, el vector de onda transmitido y el vector perpendicular, estén todos en el mismo plano. El vector de onda transmitido en el lado derecho de la ecuación (18) se puede obtener al multiplicar ambos lados de la ecuación con . Al utilizar las relaciones de producto, se puede demostrar que: El vector unitario incidente de onda de la enésima fase en igual es igual a la onda transmita de la (n-l)a fase. Con la excepción de la fase 0 mostrada en la ? Figura 2, rtay se encontró para calcular la ecuación (17) .

Determinado el grosor a través del eje z de cada fase, el punto de intersección del rayo R„ con la superficie de la fase n+1 es: Sobre una serie de fases N fases, la fase de un ? raya que alcanza el enésimo plano f? k.Nxy,w es la suma de J las contribuciones de fase a cada longitud de trayectoria dado por la ecuación (17) . La fase especial en el plano z, se relaciona con la fase de rayo en N por: 82 f? \ k y,W \ = f? kNxy , W 27jkNrN senyN , tal como se ilustra Figura 2. Un rayo que abandona el plano inicial con un ángulo polar oxy {w) arribará al plano z con una nueva orientación yNxy {w) determinada por el vector unitario N-l ¦ N-l f senyNxy{ ) , (21) determinado , la fase de p(kx,ky,w,z0 ) en el plano inicial. La presión sobre el plano en z se puede expresar en términos de la fase de rayo presentada en la ecuación (21) y el coeficiente de transmisión está dado por: P\ kNxy, W, Z (22) donde los términos en los corchetes al cuadrado del lado derecho de la ecuación (22) se pueden observar como un operador que mapea el campo del espacio ko a un nuevo espacio kN. En el presente problema, las amplitudes, T, están dadas por las ecuaciones (15) y (16) y los ángulos 83 del componente, yNXy- En la práctica, este mapeo requiere de la interpolación para producir una matriz linealmente espaciada en z.

Claims (42)

1. 84
2. REIVINDICACIONES 1. Un método para diagnosticar a un sujeto al administrar señales de ultrasonido utilizando ondas transversales, el método consiste en: aplicar una porción de una sonda principal ultrasónica a una superficie ósea en un ángulo de incidencia en relación con la superficie del hueso para inducir ondas transversales en el mismo, la energía en las ondas transversales forma una parte primordial de la energía de las primeras ondas ultrasónicas en una región deseada en el sujeto a través del hueso; detectar por lo menos una de las energías reflejada y rebotada de la sonda principal ultrasónica aplicada; y analizar la energía detectada para un propósito de diagnóstico. 2. El método según la reivindicación 1, en donde la porción de la sonda principal ultrasónica se aplica a la superficie ósea entre un ángulo crítico de onda longitudinal asociado con el sujeto a un ángulo crítico de onda transversal asociado con el sujeto.
3. 3. El método según la reivindicación 1, en donde la acción de análisis incluye producir una imagen de por lo menos una porción de la región deseada.
4. 4. El método según la reivindicación 3, en 85 donde la región deseada es una región lineal a lo largo de una línea de transmisión de la sonda principal ultrasónica.
5. 5. El método según la reivindicación 1, en donde la acción de aplicar la porción de sonda principal ultrasónica comprende aplicar la porción de la sonda principal ultrasónica a un hueso.
6. 6. El método según la reivindicación 5, en donde el hueso en un cráneo, y en donde la porción de la sonda principal ultrasónica se dirige al cráneo en un ángulo de incidencia con el fin de alcanzar la región deseada dentro del cráneo.
7. 7. El método según la reivindicación 5, en donde la región deseada es una de una cavidad seno y una cavidad del oido interno, el método además comprende proporcionar una indicación de si la toxicidad dérmica está por lo menos parcialmente llena con fluido.
8. 8. El método según la reivindicación 5, en donde la región deseada es una de un diente y un hueso de mandíbula, el método además comprende por lo menos uno de los siguientes pasos: proporcionar una indicación de si la región deseada tiene por lo menos uno de una cavidad y un absceso; y obtener una imagen de por lo menos una de anatomía y perfusión sanguínea de la región deseada. 86
9. 9. El método según la reivindicación 1, en donde la por lo menos una primera sonda principal ultrasónica se aplica en múltiples pulsos de distintas frecuencias .
10. 10. El método según la reivindicación 9, en donde las distintas frecuencias están dentro de un intervalo de frecuencias de aproximadamente 0.3 MHz y 5 MHz.
11. 11. El método según la reivindicación 9, en donde las distintas frecuencias están dentro de un intervalo de frecuencias de aproximadamente 1 MHz y 3 Mhz.
12. 12. El método según la reivindicación 9, en donde los pulsos tienen duraciones dentro de un intervalo de aproximadamente 1 ciclo a 100 ciclos.
13. 13. El método según la reivindicación 9, en donde las distintos pulsos tienen distintas amplitudes correspondientes para compensar las distintas cantidades de atenuación asociadas con las distintas frecuencias.
14. 14. El método según la reivindicación 1, en donde la por lo menos una primera sonda principal ultrasónica se aplica en una ráfaga de impulsos de múltiples ciclos, por lo menos dos de los ciclos tienen por lo menos una de las distintas frecuencias, distintas fases y distintas amplitudes.
15. 15. Un sistema para diagnosticar un sujeto al 87 suministrar señales de ultrasonido hacia una región objetivo utilizando ondas transversales, el sistema comprende : un transceptor configurado para transmitir energia ultrasónica; medios de direccionamiento, acoplados al transceptor, para provocar que una porción de una sonda principal de la energia ultrasónica transmitida sea incidente sobre una superficie ósea del sujeto de manera que la energia ultrasónica en la porción de la sonda principal proveniente de la fuente inducirá ondas transversales en el hueso con energia en las ondas transversales formando una parte considerable de la energia de las ondas ultrasónicas en la región objetivo; y medios de análisis, acoplados al transceptor, para analizar la energia proveniente de la porción de la sonda principal que se regresa desde la región objetivo para propósitos de diagnóstico.
16. 16. El sistema según la reivindicación 15, en donde los medios de direccionamiento están configurados parea provocar que la porción de la sonda principal sea incidente sobre la superficie ósea en un primer ángulo entre un ángulo critico longitudinal asociado con el hueso y un ángulo critico transversal asociado con el hueso.
17. 17. El sistema según la reivindicación 16, en 88 donde los medios de direccionamiento comprenden por lo menos uno de: (1) un posicionador configurado para dirigir mecánicamente una dirección perpendicular asociada con la fuente hacia la superficie del hueso en el primer ángulo (2) un ajustador de fase/retardo, donde el transceptor comprende una pluralidad de elementos radiadores , el ajustador de fase/retardo se configura para regular por lo menos una de las fases y retardos de la pluralidad de elementos radiadores para electrónicamente dirigir por lo menos la primera sonda principal, y (3) un regulador de accionamiento, donde el transceptor comprende una pluralidad de elementos radiadores, el regulador de accionamiento se configura para accionar los elementos en distintos momentos para dirigir la sonda principal de la manera en que se desee.
18. 18. El sistema según la reivindicación 17, en donde el posicionador se configura para, por lo menos uno de: (1) acoplarse al sujeto y al transceptor de una manera fija de modo que la perpendicular se dirija hacia la superficie en un primer ángulo; y (2) ajustar mecánicamente el transceptor de modo que la perpendicular se dirija hacia la superficie en el primer ángulo.
19. 19. El sistema según la reivindicación 17, en donde el transceptor comprende una pluralidad de elementos configurados para irradiar energía ultrasónica, el sistema 89 comprende un controlador configurado y acoplado para provocar que por lo menos una porción del transceptor emita energía ultrasónica, para procesar señales de energía de retorno debido a la energía emitida para determinar una orientación de por lo menos una porción de la superficie en relación con el transceptor, y para accionar sólo elementos de la fuente que tengan sus sondas principales por lo menos parcialmente dirigidas a la porción de la superficie entre el ángulo crítico longitudinal y el ángulo crítico de onda transversal .
20. 20. El sistema según la reivindicación 19, en donde el controlador se configura para procesar las señales de energía de retorno para formar una imagen de por lo menos una porción de la superficie.
21. 21. El sistema según la reivindicación 15, en donde además comprende un controlador acoplado al transceptor y configurado para accionar el transceptor para producir la sonda principal para transmitir energía hacia la región objetivo, en donde la superficie del sujeto es una superficie externa de su cráneo.
22. 22. El sistema según la reivindicación 15, en donde además comprende un controlador acoplado al transceptor y configurado para accionar el transceptor para producir la sonda principal en una pluralidad de pulsos con distintas frecuencias y amplitudes. 90
23. 23. El sistema según la reivindicación 22, en donde las distintas frecuencias están dentro de un intervalo de frecuencias de aproximadamente 0.5 MHz y 5 MHz.
24. 24. El sistema según la reivindicación 23, en donde las distintas frecuencias están dentro de un intervalo de frecuencias de aproximadamente 1 MHz y 3 MHz.
25. 25. El sistema según la reivindicación 22, en donde los pulsos tienen duraciones dentro de un intervalo de aproximadamente 1 ciclo a 100 ciclos.
26. 26. El sistema según la reivindicación 22, en donde las distintas amplitudes compensan las distintas cantidades de atenuación asociadas con las distintas frecuencias .
27. 27. El sistema según la reivindicación 15, en donde además comprende un controlador acoplado al transceptor y configurado para accionar el transceptor para producir la sonda principal en una ráfaga de impulsos de múltiples pulsos, en por lo menos dos de los ciclos que tienen por lo menos una de las distintas frecuencias, distintas fases y distintas amplitudes.
28. 28. El sistema según la reivindicación 15, en donde los medios de análisis se configuran para proporcionar una indicación de si la región deseada está por lo menos parcialmente llena de fluido. 91
29. 29. Un sistema para suministrar señales de ultrasonido hacia una región objetivo en un sujeto utilizando ondas transversales, el sistema comprende: un dispositivo transductor configurado para transmitir y recibir energía ultrasónica, un controlador acoplado en el dispositivo transductor y configurado para accionar el dispositivo transductor para transmitir energía ultrasónica hacia el sujeto; y un dispositivo de posicionamiento acoplado al dispositivo transductor y configurado para asegurar que una porción de una primera sonda principal proveniente de por lo menos una porción del dispositivo transductor se dirija a una porción de una superficie del hueso en un ángulo crítico transversal e incidente perpendicular asociado con el sujeto de modo que la energía ultrasónica en la primera sonda principal inducirá ondas transversales en el sujeto y la energía proveniente de la primera sonda principal alcanzará la región objetivo, con energía en las ondas transversales formando una parte primordial de la energía de las ondas ultrasónicas en la región objetivo; en donde el controlador se configura para hacer que el dispositivo transductor transmita energía en al menos uno de : un solo pulso que incluye múltiples ciclos, por 92 lo menos dos de los ciclos tienen por lo menos una de distintas frecuencias, distintas fases y distintas amplitudes; y una pluralidad de pulsos, con distintos pulsos que tienen distintas frecuencias y amplitudes; y en donde el controlador se configura para analizar energía ultrasónica proveniente de la primera sonda principal que se regresa desde la región objetivo y se recibe por el dispositivo transductor para determinar la información de diagnóstico a partir de la energía de retorno .
30. 30. El sistema según la reivindicación 29, en el dispositivo transductor comprende una pluralidad de elementos configurados para transmitir energía ultrasónica, y en donde el controlador se configura para inhibir el accionamiento de por lo menos uno de: (1) una porción del dispositivo transductor configurada para producir una segunda sonda principal que sería incidente sobre la porción de la superficie del sujeto en un segundo ángulo que es inferior al ángulo crítico longitudinal, y (2) una porción del dispositivo transductor configurada para producir una tercera sonda principal que sería incidente sobre la porción de la superficie del sujeto en un tercer ángulo que es mayor al ángulo crítico de onda transversal.
31. 31. el sistema según la reivindicación 29, en 93 donde las distintas frecuencias están dentro de un intervalo de frecuencias de aproximadamente 0.1 MHz y 5 MHz.
32. 32. El sistema según la reivindicación 31, en donde las distintas frecuencias están dentro de un intervalo de frecuencias de aproximadamente 0.31 MHz y 3 MHz.
33. 33. El sistema según la reivindicación 31, en donde los pulsos tienen duraciones dentro de un intervalo de aproximadamente 1 ciclo a 100 ciclos.
34. 34. El sistema según la reivindicación 29, en donde el dispositivo de posicionamiento se configura para acoplarse al sujeto para mecánicamente orientar la fuente en relación con por lo menos uno del sujeto y el hueso, de la manera que se desee.
35. 35. El sistema según la reivindicación 29, en donde el transductor comprende una pluralidad de elementos configurados para transmitir energía ultrasónica, y en donde el dispositivo de posicionamiento se configura para afectar fases de los elementos para electrónicamente dirigir la primera sonda principal.
36. 36. El sistema según la reivindicación 29, den donde el transductor comprende una pluralidad de elementos configurados para transmitir energía ultrasónica, y el controlador se configura para afectar la temporización de 94 los accionamientos de los elementos para electrónicamente dirigir la primera sonda principal.
37. 37. El sistema según la reivindicación 29, en donde el controlador se configura para proporcionar una indicación de si la región objetivo está por lo menos parcialmente llena de fluido basándose en la información de diagnóstico determinada por el controlador a partir de la energía de retorno.
38. 38. El sistema según la reivindicación 29, en donde el controlador se configura para provocar que una segunda sonda principal se dirija a la región objetivo para estimular el movimiento en dicha región, y en donde el controlador se configura para proporcionar una indicación del movimiento en la región objetivo basándose en la información de diagnóstico determinada por el controlador a partir de la energía de retorno.
39. 39. El sistema según la reivindicación 38, en donde las primera y segundas sondas principales tienen distintas frecuencias .
40. 40. El sistema según la reivindicación 29, en donde el controlador se configura para provocar que las primera y segunda sondas principales se dirijan a la región objetivo para estimular el movimiento en dicha región, y en donde el controlador se configura para proporcionar una indicación del movimiento en la región objetivo basándose 95 en la información de diagnóstico determinada por el controlador a partir de la energía de retorno.
41. 41. El sistema según la reivindicación 29, en donde el controlador se configura para producir una imagen de por lo menos una porción de la región objetivo a partir de la energía de retorno.
42. 42. El sistema según la reivindicación 41, en donde la región objetivo es una región lineal del sujeto y el controlador se configura para producir una imagen lineal a partir de la energía de retorno.