BRPI0616512A2 - transdutor de ultra-som e sistema de formação de imagem de um órgão - Google Patents
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Abstract
TRANSDUTOR DE ULTRA-SOM E SISTEMA DE FORMAçãO DE IMAGEM DE UM ORGãO. A presente invenção refere-se a um transdutor de ultra-som que e utilizado para formar uma imagem de um órgão humano ou animal e que pode também ser usado para medir a elasticidade do referido órgão. O transdutor de acordo com a presente invenção compreende pelo menos uma parte móvel (3) que está estruturada para provocar a propagação de uma vibração de baixa frequência na direção do órgão quando a referida parte móvel (3) é acionada e ocasiona um impacto sobre o corpo humano ou animal. O transdutor compreende ainda pelo menos uma parte fixa (4). A presente invenção trata também de um sistema de formação de imagem que compreende esse transdutor (2).
Description
"TRANSDUTOR DE ULTRA-SOM E SISTEMA DE FORMAÇÃO DE IMAGEM
destinado à formação de uma imagem de um órgão humano ou animal quepermite ainda medir a elasticidade do referido órgão, bem como de um sistemade formação de imagem de um órgão humano ou animal que compreende essetransdutor.
por meio de uma vibração de baixa freqüência que se propaga no corpohumano ou animal. A vibração é provocada por um impulso de baixa freqüênciaefetuado, por exemplo, por meio de um transdutor de ultra-som. O transdutorpermite observar a propagação da vibração e formar uma imagem do órgãocuja elasticidade por iluminação de ultra-som está sendo medida. Essedispositivo está descrito, por exemplo, no documento FR-2 843 290.
a vibração de baixa freqüência pode ser de pequena dimensão a fim de permitirque o dispositivo seja posicionado em espaços de dimensão reduzida, taiscomo o espaço intercostal quando se deseja, por exemplo, medir a elasticidadedo fígado. Entretanto, a fim de obter uma imagem de ultra-som corretamenteresolvida, o transdutor deveria apresentar uma grande dimensão, pois amancha focai de ultra-som possui uma largura inversamente proporcional aessa dimensão.
O documento FR-2 843 290 relata ainda que o impulso de baixafreqüência pode ser provocado por um barrete ecográfico padrão que é postoem movimento. Entretanto, como o barrete ecográfico apresenta uma grandedimensão, a imagem de ultra-som fica corretamente resolvida, mas a vibração
DE UM ÓRGÃO"
Campo da Invenção
A presente invenção refere-se a um transdutor de ultra-som
Antecedentes da Invenção
Costuma-se medir a elasticidade de um órgão humano ou animalEsse documento relata que o transdutor de ultra-som que provocade baixa freqüência sofre efeitos de difração e não se consegue introduzir obarrete ecográfico em um espaço de dimensão reduzida.
Descrição Resumida da Invenção
A presente invenção visa corrigir esses inconvenientes propondoum transdutor cuja dimensão seja apropriada para obter uma imagemcorretamente resolvida e no qual pelo menos uma parte de pequena superfícieseja móvel a fim de provocar uma vibração de ultra-som que permita aindamedir a elasticidade desse órgão evitando os efeitos de difração e podendoainda ser introduzido em um espaço de pequena dimensão.
O transdutor de ultra-som é utilizado em um sistema de formaçãode imagem. Nessa realização, surgem problemas de cálculo dos atrasos e dasamplitudes, pois é preciso levar em conta o deslocamento da parte móvel emrelação às partes fixas que provoca uma defasagem na emissão e na recepçãodas vibrações. A presente invenção propõe um sistema cujos meios de análisepermitem levar em conta esse deslocamento.
Para esse fim, e de acordo com um primeiro aspecto, a presenteinvenção trata de um transdutor de ultra-som destinado à formação da imagemde um órgão humano ou animal que compreende pelo menos uma parte móvel(3) estruturada para induzir a propagação de uma vibração de baixa freqüênciana direção do órgão quando a parte móvel (3) é acionada e ocasiona umimpacto sobre o corpo humano ou animal. Esse transdutor (2) compreendeainda pelo menos uma parte fixa (4).
Assim, a presente invenção permite levar em conta asdificuldades ligadas à pequena dimensão que deve apresentar a superfície queprovoca a vibração de baixa freqüência e à grande dimensão do transdutor deultra-som que permite obter uma imagem de ultra-som corretamente resolvida.
De acordo com um segundo aspecto, a presente invenção tratade um sistema de formação de imagem de um órgão humano ou animal quepermite ainda medir a elasticidade do referido órgão, que compreende umtransdutor tal como descrito acima, sistema esse que compreende ainda umdispositivo de comando e de cálculo estruturado para comandar a emissão e arecepção de ultra-sons e o deslocamento da parte móvel, dispositivo esse quecompreende meios de análise dos ultra-sons emitidos e recebidos de pelomenos um transdutor e do deslocamento da parte móvel de modo aestabelecer a imagem do órgão, sendo que os referidos meios de análisepermitem ainda a análise da vibração de baixa freqüência induzida de modo amedir a elasticidade do referido órgão.
De acordo com uma realização, o sistema compreende um sensor deposição da parte móvel. Assim, os meios de análise compreendem módulos deajuste dos atrasos na emissão e na recepção dos sinais de ultra-som emitidos erecebidos pela parte móvel quando a referida parte se desloca de modo a fazer comque esses sinais concordem como os sinais emitidos e recebidos pela parte fixa, eos referidos meios utilizam em tempo real as informações fornecidas pelo sensor deposição. Assegura-se assim uma concordância entre os sinais emitidos e recebidospela parte móvel e os sinais emitidos e recebidos pela parte fixa e o deslocamentoda parte móvel é efetivamente levado em conta para estabelecer a imagem doórgão humano ou animal.
Breve Descrição dos Desenhos
Mais aspectos e vantagens da presente invenção aparecerão coma leitura da descrição a seguir, feita em relação às figuras anexas, nas quais:
A Figura 1 é uma representação esquemática de um sistema deformação de imagem de acordo com a presente invenção.
A Figura 2 é uma representação esquemática do transdutor de ultra-som da Figura 1, que ilustra o deslocamento que a parte móvel pode sofrer.
A Figura 3 é uma representação esquemática em perspectiva dotransdutor de ultra-som de acordo com a presente invenção.Descrição Detalhada da Invenção
Em relação à Figura 1, descreve-se um sistema de formação deimagem de um órgão humano ou animal que permite ainda medir a elasticidadedo referido órgão. O sistema 1 compreende um transdutor de ultra-som 2 dedimensão geral adaptada para obter uma imagem de ultra-som corretamenteresolvida. Para esse fim, o transdutor apresenta, por exemplo, a dimensão deum barrete ecográfico padrão.
O transdutor 2 compreende pelo menos uma parte móvel 3 e pelomenos uma parte fixa 4. De acordo com a realização representada nas figuras,a parte móvel 3 se desloca em translação em uma direção sensivelmenteperpendicular à direção na qual se estende o transdutor 2. De acordo comoutras realizações não representadas, a parte móvel 3 pode se deslocar emtranslação na direção na qual se estende o transdutor ou se deslocar emrotação de modo a provocar a vibração de baixa freqüência.
A dimensão da parte móvel 3 é reduzida em relação à dimensãodo transdutor 2. Em particular, a parte móvel 3 apresenta uma superfícieapropriada para limitar os efeitos de difração durante a propagação da vibraçãode baixa freqüência e para que a parte móvel possa ser introduzida no espaçointercostal do corpo humano ou animal. A parte móvel está, por exemplo,situada sensivelmente no centro do transdutor 2 entre duas partes fixas 4,como representam as Figuras 1 e 3.
De acordo com uma realização não representada, o transdutor 2pode compreender uma pluralidade de partes móveis 3 distribuídas em alternânciacom partes fixas 4 ao longo do transdutor 2. De acordo com outra realização, otransdutor 2 pode compreender partes móveis 3 situadas lado a lado.
O sistema 1 compreende meios de colocação em movimento 8 daparte móvel 3. Dessa maneira, a parte móvel está estruturada para provocar apropagação de uma vibração de baixa freqüência em direção ao órgão quandoa parte móvel 3 é acionada em translação e ocasiona um impacto sobre ocorpo humano ou animal. Os meios de colocação em movimento 8 sãocomandados por um dispositivo de comando e de cálculo 5 que comanda aindaa emissão de ultra-sons pela parte fixa 4 e pela parte móvel 3. No caso deestarem previstas várias partes móveis 3, o dispositivo de comando e decálculo 5 pode comandar os meios de colocação em movimento 8 de modo queas partes móveis 3 se desloquem em oposição de fase.
O dispositivo de comando e de cálculo 5 compreende um módulode geração dos sinais de emissão 6 e um módulo de formação de vias 7. Omódulo de geração 6 fornece um sinal de emissão de ultra-som à parte móvel 3e à parte fixa 4 por meio de uma lei de emissão escolhida para permitir formaruma imagem corretamente resolvida do órgão observado. O módulo degeração 6 está ligado à parte fixa 4 e à parte móvel 3 por meio de conversoresdigitais analógicos 9, como representa a Figura 1. Da mesma forma, a partefixa 4 e a parte móvel 3 estão ligadas ao módulo de formação de vias 7 pormeio de conversores analógicos digitais 10. O módulo de formação de vias 7pode ser ligado a seguir a um módulo de cálculo da elasticidade 19. O módulode comando e de cálculo 5 está ligado a um dispositivo de exibição 20 quepermite visualizar a imagem do órgão e os resultados da medida deelasticidade do órgão ou a um sistema operacional, por exemplo, uma interfacecom o usuário.
Um sensor de posição 11 da parte móvel 3 está associado a essaparte móvel 3. O sensor de posição 11 permite detectar a posição da partemóvel 3 quando ela se desloca e não está mais alinhada com a parte fixa 4. Odeslocamento da parte móvel 3 pode ser feito ao longo de uma distância ε,como representa a Figura 2. O sensor de posição 11 é, por exemplo, umsensor com efeito Hall ligado ao módulo de geração 6 e ao módulo deformação de vias 7 por meio de um conversor analógico digital 12 apto adigitalizar o sinal fornecido por esse sensor. Por outro lado, o dispositivo decomando e de cálculo 5 compreende meios de geração e de processamentodos ultra-sons emitidos e recebidos pelo transdutor de modo a estabelecer aimagem do órgão e os referidos meios de geração e de processamento quepermitem ainda a análise da vibração de baixa freqüência induzida de modo amedir a elasticidade do referido órgão. Esses meios de geração e deprocessamento 6 e 7 estão associados a módulos de ajuste em tempo real dosatrasos 14 e 15 na emissão e na recepção dos sinais de ultra-som emitidos erecebidos pela parte móvel quando a referida parte se desloca de modo a fazercom que esses sinais concordem com os sinais emitidos e recebidos pela partefixa. Eles compreendem ainda módulos de ajuste em tempo real dos ganhos 14e 15 na emissão dos sinais de ultra-som emitidos pela parte móvel quando areferida parte se desloca de modo a fazer com que esses ganhos concordemcom os ganhos dos sinais de ultra-som emitidos pela parte fixa. Esses módulosde ajuste 14 e 15 estão situados entre um módulo de cálculo das correções 21e o módulo de geração 6 e o módulo de formação de vias 7, como representa aFigura 1, e seu funcionamento está descrito a seguir.
O sensor de posição 11 emite um sinal representativo dodeslocamento ε da parte móvel 3. Esse sinal é digitalizado através doconversor analógico digital 12 e comunicado a seguir ao módulo de cálculo dascorreções 21 que utiliza em tempo real as informações fornecidas pelo sensorde posição 11. As correções são fornecidas aos módulos de ajuste 14 e 15. Otransdutor de ultra-som 2 é um transdutor clássico que compreende umapluralidade de elementos 16 que podem emitir e receber ultra-sons. Designa-sepela referência δ o passo entre cada elemento 16, ou seja, a distância quesepara dois elementos consecutivos. Além disso, designa-se pela referência Fo ponto focai situado sobre a linha formada pelo transdutor 2. Indica-se pelareferência d(i, F) a distância entre o ponto focai F e um elemento do transdutor2 e d0 a maior distância entre um elemento 16 da abertura utilizada e o pontofocai F. Vs é a velocidade dos ultra-sons que se propagam no corpo.
De acordo com as referências acima, os atrasos na emissão Re eos atrasos na recepção Rr para um elemento i imóvel e para a construção deuma linha numerada c são calculados da seguinte maneira:
<formula>formula see original document page 8</formula>
Para um elemento i deslocado de uma distância ε em relação àposição na qual ele está alinhado com os elementos 16 da parte fixa, osatrasos corrigidos são calculados da seguinte maneira:
<formula>formula see original document page 8</formula>
As correções em relação aos atrasos aplicados quando odeslocamento ε for nulo são expressas do modo indicado a seguir quando odeslocamento ε é desprezível em relação à distância focai:
<formula>formula see original document page 8</formula>
O módulo de cálculo das correções 21 permite efetuar essescálculos e fornecer os resultados aos módulos de ajuste na emissão e narecepção 14 e 15 como representa a Figura 1. No módulo de formação devias 7, um somador permite adicionar os sinais recebidos pela parte fixa 4e os sinais recebidos pela parte móvel 3 a fim de formar a imagem do órgão.Os dados fornecidos pelo sensor de posição 11 são utilizados emtempo real de modo a fornecer a imagem do órgão a qualquer momento semdemora significativa de processamento.
Os módulos de ajuste 14 e 15 permitem ainda a adaptação doganho à emissão dos sinais de ultra-som emitidos pela parte móvel 3 emfunção de sua posição, como representa a Figura 1. De fato, como a partemóvel 3 não emite sinais a partir do mesmo lugar que a parte fixa 4, é precisoadaptar a amplitude dos sinais emitidos pela parte móvel 3 de modo que elaseja igual à dos sinais emitidos pela parte fixa 4.
A medida da elasticidade do órgão por meio do sistema 1 éconhecida em si e pode, por exemplo, inspirar-se na solução proposta pelodocumento FR-2 843 290.
Claims (11)
1. TRANSDUTOR DE ULTRA-SOM destinado à formação daimagem de um órgão humano ou animal, que permite, ainda, a medida daelasticidade do referido órgão, caracterizado pelo fato de compreender pelomenos uma parte móvel (3) estruturada para induzir a propagação de umavibração de baixa freqüência na direção do órgão quando a parte móvel (3) éacionada e ocasiona um impacto sobre o corpo humano ou animal, transdutor(2) esse que compreende ainda pelo menos uma parte fixa (4).
2. TRANSDUTOR, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de compreender um meio de colocação em movimento(8) da parte móvel (3).
3. TRANSDUTOR, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado pelo fato da parte móvel (3) poder ser deslocada em translação.
4. TRANSDUTOR, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado pelo fato da parte móvel (3) poder ser deslocada em rotação.
5. TRANSDUTOR, de acordo com uma das reivindicações 1 a-4, caracterizado pelo fato da parte móvel (3) apresentar uma superfícieapropriada para limitar os efeitos de difração durante a propagação da vibraçãode baixa freqüência e para que a parte móvel (3) possa ser introduzida noespaço intercostal do corpo humano ou animal.
6. TRANSDUTOR, de acordo com uma das reivindicações 1 a-5, caracterizado pelo fato de compreender uma pluralidade de partes móveis(3) e uma pluralidade de partes fixas (4).
7. SISTEMA DE FORMAÇÃO DE IMAGEM DE UM ÓRGÃO humano ou animal, que permite ainda a medida da elasticidade do referidoórgão, caracterizado pelo fato de compreender um transdutor (2) conformedescrito em uma das reivindicações 1 a 6, sistema esse que compreende aindaum dispositivo de comando e de cálculo (5) estruturado para comandar aemissão e a recepção de ultra-sons e o deslocamento da referida parte móvel(3), dispositivo esse que compreende meios de geração e de processamentodos ultra-sons emitidos e recebidos pelo transdutor (2) e do deslocamento daparte móvel de modo a estabelecer a imagem do órgão.
8. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato de compreender um sensor de posição (11) da parte móvel (3).
9. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato do sensor de posição (11) ser um sensor com efeito Hall, e dodispositivo de comando e de cálculo (5) compreender um conversor analógicodigital (12) apto a digitalizar o sinal fornecido pelo referido sensor.
10. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 8 ou 9,caracterizado pelo fato dos meios de geração e de processamentocompreenderem módulos de ajuste dos atrasos (14, 15) na emissão e narecepção dos sinais de ultra-som emitidos e recebidos pela parte móvel (3)quando a referida parte se desloca de modo a fazer com que esses sinaisconcordem com os sinais recebidos pela parte fixa (4), sendo que os referidosmódulos utilizam em tempo real as informações fornecidas pelo sensor deposição (11) por meio de um módulo de cálculo das correções (21).
11. SISTEMA, de acordo com uma das reivindicações 8 a 10,caracterizado pelo fato dos meios de geração e de processamentocompreenderem módulos de ajuste dos ganhos (14, 15) na emissão dos sinaisde ultra-som emitidos pela parte móvel (3) quando a referida parte se deslocade modo a fazer com que esses ganhos concordem com os ganhos de sinaisde ultra-som emitidos pela parte fixa (4), módulos esses que utilizam em temporeal a partir das informações fornecidas pelo sensor de posição (11) por meiode um módulo de cálculo das correções (21).
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