Dispositivo y procedimiento para la medición de la elasticidad de un órgano humano o animal.

Dispositivo para la medición de la elasticidad de un órgano humano o animal,

especialmente de un hígado, o demodo más general de cualesquiera medios viscoelásticos que presenten una señal ultrasónica tras una iluminaciónultrasónica, que comprende:

- al menos un palpador (1) que comprende un transductor ultrasónico (2),

- un accionador para la puesta en marcha del citado dispositivo, unido por conexión alámbrica a una fuente deenergía eléctrica,

- un accionador electrodinámico (3),

estando caracterizado el citado dispositivo porque el citado accionador electrodinámico (3) está controlado y estáfijado al transductor ultrasónico (2), estando adaptado el citado accionador electrodinámico controlado para generarun impulso de baja frecuencia transitoria que presenta una gama de frecuencias comprendida entre 1 Hz y 5 000 Hz,comprendiendo el citado dispositivo además:

- al menos un sensor de posición (4) adaptado para medir el desplazamiento absoluto del accionadorelectrodinámico (3) controlado, y

- medios para compensar el desplazamiento relativo del accionador electrodinámico (3) controlado.

Dispositivo y procedimiento para la medición de la elasticidad de un órgano humano o animal

La presente invención se refiere a un dispositivo y a un procedimiento para la medición de la elasticidad de un órgano humano o animal, o más generalmente de cualesquiera medios viscoelásticos que presenten una señalultrasónica tras una iluminación ultrasónica. Ésta se aplica en particular, pero no exclusivamente, a la medición de la elasticidad del hígado de un humano o animal, siendo el interés de esta medición que ésta última está correlacionada con la cantidad de fibrosis presente en el hígado.

En efecto, las hepatitis crónicas, que pueden ser de origen alcohólico, viral u otro, presentan un efecto fibrosante que es importante conocer para apreciar el mejor momento para tratar estas hepatitis.

Actualmente, existen en el mercado dispositivos de medición de la elasticidad realizada de manera no invasiva, es decir por ejemplo sin extracción de una porción de órgano o del medio.

La técnica anterior conoce la patente US 5882302 que describe un transductor fijado a un motor. El motor permite desplazar el transductor de manera que se obtengan imágenes de diferentes zonas del medio. El motor es utilizado por tanto para modificar la zona con imágenes y no en modo alguno para generar un impulso de baja frecuencia. Por otra parte, en este caso el desplazamiento no es en modo alguno paralelo al eje del haz ultrasónico.

Se conoce igualmente la patente US 6277074 que describe un dispositivo en el cual el desplazamiento del motor es igualmente paralelo al eje ultrasónico. Por otra parte, este documento no divulga una adquisición de las señales durante la compresión. En efecto, como en la patente US 5882302, el motor es utilizado para desplazar el transductor y no para generar un impulso de baja frecuencia.

La patente US 5099848 divulga un dispositivo ultrasónico asociado a un vibrador utilizado en modo monocromático de frecuencia fija a 50 Hz. Por otra parte, en este dispositivo, el transductor no es llevado por el accionador y por tanto no puede ser utilizado para generar un impulso de baja frecuencia.

En relación con los dispositivos más recientes de estudio y de análisis de la elasticidad de un medio, se conoce ya la solicitud internacional de patente Nº WO 0055616 que describe un procedimiento de obtención de imágenes para observar la propagación de una onda de impulsos de cizalladura de baja frecuencia simultáneamente en una multitud de puntos de un medio viscoelástico difusor. A tal efecto, se emiten a cadencia ultrarrápida ondas ultrasónicas de compresión que permiten obtener una sucesión de imágenes del medio, después se tratan en tiempo diferido las imágenes así obtenidas por intercorrelación, para determinar en cada punto de cada imagen los movimientos del medio durante la propagación de la onda de cizalladura. Este dispositivo no permite localizar la zona en la cual se mide la elasticidad porque éste no facilita imágenes.

En los dispositivos actuales, cuando el transductor ultrasónico es utilizado para generar un impulso de baja frecuencia vibrando mecánicamente, el transductor es móvil y el sistema de referencia no es fijo. Se utiliza una técnica bien conocida por el especialista en la materia para compensar este desplazamiento. Esta solución presenta varios inconvenientes:

• ésta necesita la presencia de un eco ultrasónico que provenga de una zona profunda e inmóvil del medio,

• ésta es poco precisa porque, no siendo el medio perfectamente inmóvil, la forma del impulso de baja frecuencia queda mal determinada,

• ésta representa un algoritmo suplementario que aumenta el tiempo de cálculo,

• al presentar la superficie del medio una resistencia al choque aplicado, la forma real del impulso de baja frecuencia depende de la presión aplicada por el operador.

Además de los problemas relacionados con la compensación del desplazamiento del vibrador, la presión ejercida por el operador es un parámetro que no es tenido en cuenta mientras que éste no perturbe la medición de la elasticidad.

Por otra parte, el estudio de medios poco profundos con un sistema de tipo clásico en contacto directo puede ser difícil porque la zona focal de ciertos transductores no permite obtener una señal ultrasónica limpia, a pequeña distancia del transductor.

En las mediciones de desplazamientos clásicos realizadas por ejemplo en los flujos sanguíneos, la amplitud de los desplazamientos no está asociada a la profundidad en el medio sino a los fenómenos observados, por ejemplo los desplazamientos asociados al flujo de la sangre son mayores en el centro de la arteria que en sus bordes. El algoritmo utilizado para medir los desplazamientos es por tanto el mismo cualquiera que sea la profundidad. Por el contrario, en elastografía, la amplitud de los desplazamientos depende de la distancia a la cual ha sido dada la vibración de baja frecuencia. Cuando la vibración es dada a partir de la superficie, la amplitud de los desplazamientos generados por el impulso de baja frecuencia disminuye a medida que la onda penetra profundamente en los tejidos. La utilización de un algoritmo clásico no es favorable para la medición de los desplazamientos en toda la gama de profundidad.

Así pues, la invención tiene de modo más particular por objetivo poner remedio a los inconvenientes de los sistemas de la técnica anterior. A tal efecto, ésta propone un dispositivo para la medición de la elasticidad de un órgano humano o animal, especialmente de un hígado, o de modo más general de cualesquiera medios viscoelásticos que presenten una señal ultrasónica tras una iluminación ultrasónica, que comprende al menos un palpador que comprende un transductor ultrasónico, al menos sensor de posición, un accionador para la puesta en marcha del citado dispositivo, unido por conexión alámbrica a una fuente de energía eléctrica, caracterizado porque comprende un accionador electrodinámico controlado, fijado al transductor ultrasónico, apto para generar un impulso de baja frecuencia transitoria que presenta una gama de frecuencias comprendida entre 1 Hz y 5 000 Hz.

Por « impulso de baja frecuencia transitoria » se entiende una solicitación mecánica de duración determinada cuya frecuencia esté comprendida entre 1 Hz y 5 000 Hz y cuya amplitud de pico a pico esté comprendida entre 10 pm y 20 milímetros, preferentemente entre 500 pm y 5 mm. La duraooón de e sta solicitación está comprendida entre 100 ps y 20 segundos, preferentemente entre 5 ms y 40 ms (molisegundos) .

Gracias a estas particularidades, la invención permite proponer un dispositivo que permite obtener una vibración, o solicitación, de baja frecuencia perfectamente controlada en tiempo y en amplitud. El conocimiento del desplazamiento exacto permite compensar en las mejores condiciones y en un mínimo de tiempo el desplazamiento relativo del vibrador. Se controla mejor la forma del impulso, lo que permite obtener mediciones más fiables y por tanto aumentar la reproducibilidad del sistema. Gracias a la utilización del accionador electromagnético controlado, denominado igualmente vibrador controlado, el dispositivo de acuerdo con la invención presenta un volumen y un peso reducidos. Finalmente, la presencia de un bucle de control permite conocer la presión aplicada por el operador.

De acuerdo con una posibilidad ofrecida por la invención, este dispositivo comprenderá un dispositivo de protección destinado a asegurar la protección del citado transductor ultrasónico.

Ventajosamente, el dispositivo de acuerdo con la invención estará mandado por al menos un medio de mando, por ejemplo un ordenador, un microordenador o una unidad central.

De la misma manera, el palpador de acuerdo con la invención comprenderá una membrana flexible y estanca.

De acuerdo con un modo de ejecución de la invención, este dispositivo para la medición de la elasticidad de un órgano humano o animal estará asociado a un módulo de control y a un módulo de adquisición ultrasónica aptos para comunicar uno con el otro; siendo el medio de mando apto para comunicar con el módulo de control y con el módulo de adquisición ultrasónica.

De acuerdo con una posibilidad ofrecida por la invención, el medio de mando y la interfaz de usuario serán alimentados en energía eléctrica gracias al menos a una batería.

Ventajosamente, este dispositivo comprenderá una interfaz de usuario, por ejemplo una pantalla de visualización, unida al medio de mando. El dispositivo estará asociado al menos a un ecógrafo; siendo las imágenes e informaciones obtenidas visualizables en una pantalla, idealmente la del citado ecógrafo.... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la medición de la elasticidad de un órgano humano o animal, especialmente de un hígado, o de modo más general de cualesquiera medios viscoelásticos que presenten una señal ultrasónica tras una iluminación ultrasónica, que comprende:

-al menos un palpador (1) que comprende un transductor ultrasónico (2) ,

-un accionador para la puesta en marcha del citado dispositivo, unido por conexión alámbrica a una fuente de energía eléctrica,

-un accionador electrodinámico (3) ,

estando caracterizado el citado dispositivo porque el citado accionador electrodinámico (3) está controlado y está fijado al transductor ultrasónico (2) , estando adaptado el citado accionador electrodinámico controlado para generar un impulso de baja frecuencia transitoria que presenta una gama de frecuencias comprendida entre 1 Hz y 5 000 Hz, comprendiendo el citado dispositivo además:

-al menos un sensor de posición (4) adaptado para medir el desplazamiento absoluto del accionador electrodinámico (3) controlado, y

-medios para compensar el desplazamiento relativo del accionador electrodinámico (3) controlado.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende al menos un medio de mando, por ejemplo un ordenador, un microordenador o una unidad central.

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el palpador (1) comprende una membrana flexible y estanca (5) .

4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el palpador (1) comprende un dispositivo de protección (6) destinado a proteger el citado transductor ultrasónico (2) .

5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el palpador (1) está asociado a un módulo de control y a un módulo de adquisición ultrasónica aptos para comunicar uno con el otro.

6. Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 2 y 5, caracterizado porque el medio de mando es apto para comunicar con el módulo de control y con el módulo de adquisición ultrasónica.

7. Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque comprende una interfaz de usuario, por ejemplo una pantalla de visualización, unida al medio de mando.

8. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el palpador (1) está asociado al menos a un ecógrafo (15) ; siendo visualizadas las imágenes obtenidas en una pantalla, idealmente la del citado ecógrafo (15) .

9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque una barra de ecografía está adaptada al citado dispositivo y porque ésta realiza la adquisición de las señales ultrasónicas.

10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un sistema de posicionamiento

(12) constituido al menos por tres receptores dispuestos sobre el cuerpo del paciente que dispone del citado órgano y por al menos un emisor (14) colocado en el palpador (1) .

11. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un medio intermediario (18) elástico transparente a los ultrasonidos y para la onda de baja frecuencia, tal como por ejemplo un polímero sintético de tipo poliacrilamida.

12. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque el citado medio intermediario (18) presenta una elasticidad próxima a la del medio estudiado, es decir del órgano humano o animal que hay que estudiar, por ejemplo comprimiendo este medio intermediario (18) de manera que haga variar su módulo de elasticidad.

13. Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones 2 y 7, caracterizado porque el medio de mando y la interfaz de usuario están alimentados en energía eléctrica gracias al menos a una batería.

14. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un medio de cálculo de los desplazamientos que se adapte en función de la profundidad en el órgano humano o animal.

15. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos la extremidad del transductor ultrasónico presenta una forma alargada, por ejemplo una forma oblonga, rectangular, elipsoidal, con una longitud comprendida entre 2 milímetros y 20 milímetros, preferentemente de aproximadamente

milímetros, y una anchura comprendida entre 1 milímetro y 10 milímetros, preferentemente de aproximadamente 5 milímetros.

16. Dispositivo de acuerdo con las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el transductor ultrasónico presenta una forma cónica o troncocónica que presenta un ángulo comprendido entre 10 grados y 80 grados.

17. Procedimiento de cálculo de una elasticidad gracias a un dispositivo que comprende al menos un transductor ultrasónico (2) , un accionador electrodinámico (3) controlado fijado al transductor ultrasónico (2) , unido por conexión alámbrica a una fuente de energía eléctrica, y al menos un sensor de posición (4) , estando caracterizado el citado procedimiento porque éste comprende las etapas siguientes:

-generación de un impulso de baja frecuencia transitorio que presenta una gama de frecuencias comprendida entre 1 Hz y 5 000 Hz y adquisición de las señales ultrasónicas,

-compensación del desplazamiento relativo del accionador electrodinámico controlado reajustando las líneas ultrasónicas de las señales ultrasónicas,

-cálculo de las velocidades tisulares, es decir los desplazamientos entre adquisiciones, en el medio,

-cálculo de las velocidades de las deformaciones tisulares,

-cálculo de la velocidad de la onda elástica,

-cálculo de la elasticidad.

18. Procedimiento para el cálculo de una elasticidad de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque comprende una etapa previa de localización por modo imagen de la zona deseada, teniendo lugar la adquisición de las señales ultrasónicas, es decir para las líneas de eco, por ejemplo a una cadencia de aproximadamente 50 líneas por segundo.

19. Procedimiento para el cálculo de una elasticidad de acuerdo con la reivindicación 18, caracterizado porque el resultado obtenido por la etapa de cálculo de la elasticidad queda superpuesto a las líneas de eco por ejemplo en forma de un nivel de color diferente.

20. Procedimiento para el cálculo de una elasticidad de acuerdo con las reivindicaciones 17 y 18, caracterizado porque el impulso, o señal, de baja frecuencia presenta una frecuencia comprendida entre 1 Hz y 5 000 Hz y una duración que varía de 1/2f a 20/f.

21. Procedimiento para el cálculo de una elasticidad de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque la etapa de cálculo de la velocidad tisular es realizada por intercorrelación, por Doppler, por autocorrelación, o cualquier otra técnica de medición de los desplazamientos.

22. Procedimiento para el cálculo de una elasticidad de acuerdo con las reivindicaciones 17 y 21, caracterizado porque el cálculo de la velocidad de deformación tisular se efectúa derivando la velocidad tisular con respecto a la profundidad.

23. Procedimiento para el cálculo de una elasticidad de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque la adquisición para la medición de la elasticidad es realizada a un cadencia elevada entre 100 Hz y 100 000 Hz.

24. Procedimiento para el cálculo de una elasticidad de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque comprende una etapa previa de barrido del órgano humano o animal; pudiendo ser realizada esta etapa de barrido manualmente o gracias a un motor paso a paso o a cualesquiera otros accionadores electromecánicos controlados.

25. Procedimiento para el cálculo de una elasticidad de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 23, caracterizado porque comprende una etapa de reconocimiento automático del medio estudiado por el cálculo de parámetros tisulares tales como por ejemplo el coeficiente de retrodifusión ultrasónica.

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