ES2926791T3 - Procedimiento de elastografía híbrida, sonda y dispositivo para elastografía híbrida - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método de elastografía híbrida (P), que comprende los siguientes pasos: - aplicar una vibración continua de baja frecuencia y generar (CW), utilizando un transductor ultrasónico en contacto con el medio viscoelástico, una primera serie de adquisiciones de ultrasonidos , comprendiendo dicha primera serie de adquisiciones de ultrasonidos grupos de adquisiciones de ultrasonidos, cuyos grupos de adquisiciones de ultrasonidos se generan a una primera tasa de repetición, comprendiendo cada grupo de adquisiciones de ultrasonidos al menos una adquisición, y generando la vibración continua una onda elástica dentro del medio viscoelástico; y - aplicar un pulso de baja frecuencia y generar (TI), usando el transductor ultrasónico, una segunda serie de adquisiciones de ultrasonidos, generándose las adquisiciones de ultrasonidos que componen la segunda serie a una segunda tasa de repetición, generando el pulso de baja frecuencia una onda cortante transitoria que se propaga dentro del medio viscoelástico; y deteniéndose la vibración continua aplicada por el primer vibrador antes de la aplicación del pulso de baja frecuencia. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de elastografía híbrida, sonda y dispositivo para elastografía híbrida

Ámbito técnico

La invención pertenece al ámbito de la elastografía para la determinación de las propiedades viscoelásticas de un medio viscoelástico que presenta una señal ultrasónica después de iluminación ultrasónica. Un primer objeto de la invención es un procedimiento de elastografía híbrida que comprende una etapa de elastografía armónica y una etapa de elastografía transitoria. Un segundo objeto de la invención es una sonda para la implementación del procedimiento de elastografía híbrida. Un tercer objeto de la invención es un dispositivo para elastografía híbrida. El procedimiento de elastografía híbrida según la invención es particularmente adecuado para determinar las propiedades de un medio viscoelástico tal como el hígado humano o animal.

Estado de la técnica

La elastografía transitoria (denominada también elastografía de impulsos) es uno de los métodos más conocidos y efectivos para determinar la elasticidad de un medio viscoelástico. Por ejemplo, la elastografía transitoria se utiliza habitualmente para determinar la elasticidad del hígado en humanos o animales.

En elastografía transitoria se genera una onda de cizalladura de impulsos y se mide su velocidad de propagación en el interior del medio viscoelástico de interés. La velocidad de propagación de la onda cizalladura permite calcular a continuación el módulo de Young del medio y por lo tanto medir su elasticidad.

Existen varias técnicas de implementación de la elastografía transitoria.

Por ejemplo, la solicitante ha desarrollado y comercializado una técnica de elastografía transitoria de vibración controlada (o Vibration Controlled Transient Elastography, «VCTE»). El dispositivo que implementa esta técnica, denominado Fibroscan®, es capaz de medir la elasticidad del hígado humano de modo rápido, no invasivo y reproducible. En tal dispositivo para elastografía transitoria, la onda de cizalladura es generada por un vibrador puesto en contacto con el medio que haya que caracterizar. La propagación de la onda de cizalladura va seguida después con la ayuda de una serie de adquisiciones ultrasónicas realizadas por un transductor ultrasónico con una tasa de repetición elevada. Cada adquisición ultrasónica corresponde al menos a una emisión ultrasónica. Cada emisión ultrasónica puede ser asociada a la detección y al registro inmediato de ecos generados por partículas reflectantes presentes en el medio estudiado para un rango de profundidades definido. Las señales ultrasónicas reflejadas son tratadas por correlación para rastrear los movimientos del tejido generados por la propagación de la onda de cizalladura en función del tiempo y de la posición en el medio. El estudio de estos movimientos permite rastrear la velocidad de propagación de la onda de cizalladura en el interior del medio viscoelástico, y así la elasticidad de los tejidos, como se explica en el documento «Transient Elastography: a new invasive method for assessment of hepatic fibrosis» de L. Sandrin et al., publicado en Ultrasound in Medicine and Biology, Vol. 29, páginas 1705-1713, 2003.

La técnica VCTE es particularmente ventajosa porque permite separar en el tiempo la propagación de la onda de cizalladura y la propagación de las ondas de compresión generadas al mismo tiempo que la onda de cizalladura, teniendo los dos tipos de ondas velocidades de propagación muy diferentes. La onda de compresión que se propaga aproximadamente a 1500 m/s, puede ser considerada como infinitamente rápida con respecto a la onda de cizalladura cuya velocidad de propagación está comprendida típicamente entre 1 m/s y 10 m/s. En efecto, tal separación es importante porque la presencia de las ondas de compresión al mismo tiempo que la onda de cizalladura introduce un error sistemático en la medición de la velocidad de propagación de la onda de cizalladura.

Una de las principales limitaciones de la técnica VCTE es la dificultad de validar el posicionamiento de la sonda antes de la realización de la medición de elasticidad y por tanto de la activación de un impulso mecánico. En efecto, un mal posicionamiento de la sonda puede traducirse en una propagación imperfecta de la onda de cizalladura o incluso en la ausencia de una onda de cizalladura. Por ejemplo, la propagación de la onda de cizalladura puede verse perturbada por la presencia de rebotes ligados a la proximidad de los bordes del órgano estudiado o no propagarse en absoluto en presencia de una interfaz líquida entre la sonda y el medio estudiado. En efecto, se sabe que las ondas de cizalladura no atraviesan las barreras líquidas; este es particularmente el caso en presencia de ascitis en el abdomen. Por lo tanto, la medida de elasticidad resultante no sería válida.

Hoy en día es posible utilizar los ultrasonidos para guiar el posicionamiento del vibrador para la elastografía transitoria. Por ejemplo, es posible utilizar imágenes ultrasónicas o una herramienta de orientación como la descrita en la solicitud de patente EP2739211 A1. Sin embargo, estas soluciones no son satisfactorias porque no permiten predecir directamente una mala propagación de la onda de cizalladura ligada, por ejemplo, a un mal posicionamiento de la sonda o a la presencia de una interfaz líquida.

Entre las otras técnicas de elastografía transitoria, es posible citar aquéllas basadas en la generación de una onda de cizalladura por fuerza de radiación o «Acoustic Radiation Force Impulse»- ARFI. Esta técnica está descrita, por ejemplo, en el documento «Acoustic Radiation Force Impulse Imaging : Ex-vivo and in-vivo demostration of transient shear wave propagation» de K. Nightingale et al., publicado en IEEE Biomedical imaging, 2002. Se conoce también el documento US 2013024136, que describe un método para registrar una imagen representativa de valores del módulo de Young en diferentes puntos de un órgano. Para ello, se generan ondas elásticas en el órgano, por focalización de ondas de excitación ultrasónicas (ondas denominadas «pushing beams »). Antes de activar estas «pushing beams», se obtiene un primer posicionamiento realzando una imagen en modo «B-mode».

Otra técnica de elastografía transitoria está descrita en el documento «Supersonic Shear Imagin: A new technique for soft tisue elasticity mapping» de J. Bercoff et al., publicado en IEEE Transactions on Utrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 2004. Según esta técnica, las ondas de cizalladura son generadas por fuerza de radiación al enfocar un haz ultrasónico en diferentes puntos del medio, lo que permite obtener ondas de cizalladura que tengan un frente de onda plano.

Sin embargo, ninguna de estas técnicas de elastografía transitoria aporta una solución simple y completa al problema del posicionamiento de la sonda con el fin de obtener una medición de elasticidad que sea válida con certeza.

Existen igualmente técnicas de elastografía denominadas armónicas. Estas técnicas se basan en la aplicación de una vibración continua que tenga una frecuencia comprendida entre 30 Hz y 100 Hz. Las ondas elásticas creadas en el interior del medio son ondas cuasi-estacionarias, superposiciones de ondas de cizalladura y de ondas de compresión.

Entre las técnicas de elastografía armónica existentes, se pueden citar:

- La técnica denominada «Magnetic Resonance Elastography» o MRE en la cual se utiliza la imagen por resonancia magnética para visualizar las ondas cuasi-estacionarias generadas en el medio; esta técnica está descrita en el documento «Magnetic resonance elastography by direct visualization of propagating acoustic strain waves» de R. Muthupillai et al., publicado en Science 269, 1995. Esta técnica está guiada por IRM;

- La técnica denominada de Sonoelastografía descrita por ejemplo en el documento «A pulsed doppler ultrasonic system for making noninvasive measurements of the mechnical properties of soft tisues» de T Krouskop, publicado en Journal of Rehabilitation Research and Development, 24, 1987. Esta técnica está guiada por imágenes ecográficas;

- La llamada técnica «Time Harmonic Elastography» descrita por ejemplo en el documento «in vivo time-harmonic multifrequency elastography of the human liver» de H. Tzschatzsch et al., publicado en Phys. Med. Biol., 59, 2004. Esta técnica está guiada por imágenes ecográficas.

Si bien estas técnicas no requieren la creación de una onda de cizalladura de impulsos que se propague en el medio que haya que caracterizar, las mismas presentan otras dificultades.

Por ejemplo, en elastografía armónica, es imposible separar las ondas de cizalladura y las ondas de compresión que se crean al mismo tiempo en el medio que haya que caracterizar. La onda elástica cuasi-estacionaria creada en el interior del medio que haya que caracterizar es, por tanto, una superposición de ondas de cizalladura y de compresión cuasi-estacionarias. Como la velocidad de las ondas de cizalladura es mucho menor que la velocidad de la onda de compresión, la velocidad de la vibración realmente observada no corresponde a la velocidad de una onda de cizalladura. Es por tanto necesario tener en cuenta el efecto de la propagación de las ondas de compresión antes de poder medir la velocidad de propagación de las ondas de cizalladura. Para ello es necesario registrar datos complejos y calcular los desplazamientos en las tres direcciones del espacio x, y, z.

La única técnica de elastografía armónica actualmente capaz de efectuar tal corrección es la técnica MRE. Sin embargo, esta técnica requiere un dispositivo de formación de imágenes por resonancia magnética, muy complejo y costoso, y por tanto mucho más difícil de implementar que la técnica VCTE.

Por otra parte, estas técnicas se guían por métodos de formación de imagen tradicionales de tipo imágenes ecográficas o imágenes por resonancia magnética. Estas por tanto requieren una gran experiencia del operador, lo que no es favorable para una difusión amplia de la tecnología.

Por otra parte, la técnica de la elastografía armónica puede ser utilizada para guiar procedimientos de tratamiento. Se trata, por ejemplo, de tratar tumores localizados por la técnica de la elastografía armónica por medio de procedimientos de tipo hipertermia.

El artículo «Ultrasound elastography: review of techniques and clinical applications» por R. Sigrist et al., Theranostics, vol. 7 n°5, págs. 1003-1029, 2017 presenta un panorama de diferentes técnicas de elastografía por ultrasonidos, incluida la elastografía de impulsos y las imágenes por impulsos por fuerza de radiación acústica (o ARFI en inglés, de «Accoustic Radiation Force Impulse»).

El artículo «Liver steatosis assessed by Controlled Attenuation Parameter (CAP) measured with the XL probe of the Fibroscan: a pilot study assessing diagnostic accuracy» por M. Saso et al., Ultrasound in medicine and biology, vol. 42 n°1, págs. 92-103, 2016 presenta los resultados de un estudio que muestra el interés que hay en medir un parámetro de atenuación ultrasónica en el hígado (parámetro denominado CAP, de «Controled Attenuation parameter», y que concierne a una atenuación en el rango del MHz o más), en particular para detectar y caracterizar una eventual esteatosis En este estudio, el parámetro en cuestión se mide con una sonda del tipo Fribroscan (marca registrada), que igualmente puede realizar mediciones de velocidad de propagación de ondas elásticas de baja frecuencia, por elastometría de impulsos.

Problema técnico

Las técnicas de elastografía armónica o transitoria recurren a un guiado de la medición con la ayuda de una técnica de imágenes tradicional (imágenes ecográficas o imágenes por resonancia magnética) que requiere una gran experiencia del operador y no asegura una localización óptima del tejido que haya que caracterizar en lo que concierne a la propagación de ondas de cizalladura. Resulta así la imposibilidad de predecir la validez de la medición de elastografía que se vaya a realizar. Finalmente, estas técnicas no son adecuadas para su implementación con dispositivos de tamaño pequeño y de utilización sencilla.

Compendio de la invención

Para resolver al menos parcialmente estos problemas, la presente invención describe una nueva técnica de elastografía que se denominará en lo que sigue de este documento elastografía híbrida.

Con este fin, un primer objeto de la invención es un procedimiento de elastografía híbrida según la reivindicación 1. Según un modo de realización, la vibración continua aplicada por el primer vibrador se detiene antes de la aplicación de impulsos de baja frecuencia por el segundo vibrador y la generación de la segunda serie de adquisiciones ultrasónicas. Por elastografía híbrida se entiende un procedimiento de implementación de una técnica de elastografía que comprende al menos una etapa de aplicación de una vibración continua de baja frecuencia y una etapa de aplicación de un impulso de baja frecuencia. En otras palabras, el procedimiento de elastografía híbrida según la invención comprende a la vez una generación de una vibración continua, lo que es característico de una técnica de elastografía armónica, y una generación de un impulso de baja frecuencia, lo que es característico de una técnica de elastografía transitoria.

Se distingue por tanto la vibración continua de baja frecuencia que es continua y el impulso de baja frecuencia cuya duración es breve. Típicamente, la duración del impulso de baja frecuencia está comprendida entre 1/2*tSWF y 20/tSWF, siendo tSWF la frecuencia central del impulso de baja frecuencia.

Se entiende por vibración continua de baja frecuencia la reproducción continua de un motivo de forma de onda. Este motivo puede ser, por ejemplo, una sinusoide perfecta; se habla entonces de vibración monocromática. La vibración puede estar constituida igualmente por la reproducción de un motivo arbitrario. Según un modo de realización, la vibración continua se interrumpe durante el cambio al modo de impulsos de baja frecuencia, para detener el proceso de medición o cuando ya no se cumplan las condiciones de medición. Las condiciones de medición pueden ser, por ejemplo, una condición sobre la fuerza de contacto con el medio estudiado. La frecuencia central de la vibración continua de baja frecuencia está comprendida típicamente entre 5 Hz y 500 Hz.

Se entiende por onda elástica la superposición de ondas de compresión y de ondas de cizalladura.

Se entiende por adquisición ultrasónica la emisión de un disparo ultrasónico. La citada emisión ultrasónica puede estar asociada a la detección y al registro inmediato de los ecos generados por las partículas reflectantes presentes en el medio estudiado para un rango definido de profundidades.

La primera serie de adquisiciones ultrasónicas está por lo tanto formada por una repetición de grupos de adquisiciones. Un grupo de adquisiciones comprende al menos una adquisición ultrasónica. Los grupos de adquisiciones se emiten o generan con una primera tasa de repetición. La primera tasa de repetición se denomina igualmente tasa de repetición intergrupo. La primera tasa de repetición está comprendida típicamente entre 5 Hz y 500 Hz.

Cuando cada grupo de adquisiciones está formado por al menos dos adquisiciones ultrasónicas, las adquisiciones ultrasónicas que forman un mismo grupo se emiten o generan con una tasa de repetición intragrupo comprendida típicamente entre 500 Hz y 100 kHz.

Ventajosamente, la utilización de una primera tasa de repetición baja durante la aplicación de la vibración continua permite medir los movimientos del tejido viscoelástico al tiempo que se limita la energía acústica enviada al tejido incluso de manera que no se sobrepasen los límites de potencia acústica pico y media.

El término desplazamiento se considera en sentido amplio en este documento. Abarca cualquier parámetro de movimiento como el desplazamiento, la velocidad, la deformación, la tasa de deformación, la velocidad de deformación y cualquier transformación matemática aplicada a estos parámetros.

Por impulso de baja frecuencia se entiende un impulso cuya frecuencia central está comprendida típicamente entre 5 Hz y 500 Hz.

Por segunda serie de adquisiciones ultrasónicas se entiende una serie de adquisiciones ultrasónicas emitidas o generadas con una tasa de repetición superior a 500 Hz y preferiblemente comprendida 500 Hz y 100 kHz.

Durante la aplicación de la vibración continua, se genera una onda elástica en el interior del medio viscoelástico.

La primera serie de adquisiciones ultrasónicas es utilizada para estudiar la propagación de la onda elástica en el interior del medio viscoelástico. Es posible detectar los ecos o señales ultrasónicas reflejadas por el medio viscoelástico y calcular, a partir de estas señales ultrasónicas reflejadas, los desplazamientos del medio viscoelástico provocados por la propagación de la onda elástica en el interior del medio viscoelástico generada por la vibración continua.

Por ejemplo, es posible calcular los desplazamientos del medio viscoelástico aplicando una técnica de correlación a las adquisiciones ultrasónicas que componen un mismo grupo de adquisiciones de la primera serie de adquisiciones ultrasónicas.

Es posible entonces medir las propiedades de la onda elástica en el interior del medio y calcular en tiempo real un indicador de posicionamiento a partir de las propiedades medidas. Este indicador se muestra en tiempo real para guiar al operador. Ejemplos de tales propiedades son la amplitud y la fase de la onda elástica, medidas en función de la profundidad en el tejido que haya que caracterizar. Es posible igualmente calcular la velocidad de fase de la onda elástica. Sin embargo, a partir de la velocidad de fase de la onda elástica se puede deducir un valor de elasticidad pero este último difiere del valor de elasticidad deducido con la onda de impulsos habida cuenta de la superposición de las ondas de cizalladura y de las ondas de compresión durante la aplicación de vibración continua.

En lo que sigue de este documento, «indicador de posicionamiento» e «indicador de posicionamiento en tiempo real» se refieren al mismo indicador de posicionamiento en tiempo real.

Se entiende por tiempo real un indicador cuya visualización se actualiza regularmente durante el examen. En general, la tasa de actualización es de aproximadamente 20 Hz, pero también puede ser del orden de 1 Hz.

Es importante señalar que la vibración continua es utilizada para verificar el posicionamiento de la sonda utilizada para la elastografía híbrida. A modo de ejemplo, la vibración continua puede ser utilizada para verificar la presencia del parénquima hepático con respecto a la sonda. Es importante señalar que la vibración continua no es utilizada para reemplazar la medición realizada con el impulso; la misma completa esta medición. En otras palabras, durante la etapa de aplicación de una vibración continua, la medición indirecta de las propiedades viscoelásticas del medio es posible pero no indispensable. Esta última medición no es físicamente idéntica a la elasticidad en el sentido del módulo de Young, pero se puede correlacionar con este valor.

La aplicación de un impulso de baja frecuencia genera una onda de cizalladura transitoria que se propaga en el interior del medio viscoelástico que haya que caracterizar. El seguimiento de la propagación de la onda de cizalladura permite medir propiedades viscoelásticas del tejido que haya que caracterizar, por ejemplo, la velocidad de propagación de la onda de cizalladura, la elasticidad del tejido, el módulo de cizalladura del tejido o el módulo de Young del tejido. Gracias al procedimiento según la invención, se puede descartar la medición de las propiedades viscoelásticas del medio si el posicionamiento de la sonda no es satisfactorio. En otras palabras, es posible validar a priori la medición de elasticidad utilizando un indicador de posicionamiento obtenido durante la etapa de aplicación de una vibración continua.

Alternativamente, la aplicación del impulso de baja frecuencia puede activarse únicamente si el posicionamiento de la sonda se ha validado previamente durante la etapa de elastografía armónica.

La segunda serie de adquisiciones ultrasónicas emitidas o generadas con una segunda tasa de repetición se utiliza para estudiar la propagación de la onda de cizalladura transitoria en el interior del medio viscoelástico que haya que caracterizar. Es posible registrar las señales ultrasónicas reflejadas por el medio viscoelástico y calcular a partir de estas señales ultrasónicas reflejadas los desplazamientos del medio viscoelástico provocados por la propagación de la onda de cizalladura. La medición de los desplazamientos generados en el medio viscoelástico por la citada propagación permite entonces rastrear la velocidad de propagación de la onda de cizalladura y por lo tanto la elasticidad del medio utilizando la fórmula E=3pV^s2 donde E es la elasticidad o módulo de Young, p la densidad y V^s la velocidad de cizalladura.

El procedimiento de elastografía híbrida según la invención permite por tanto validar el posicionamiento de la sonda utilizando una técnica de elastografía armónica y medir después las propiedades viscoelásticas del medio que haya que caracterizar utilizando una técnica de elastografía transitoria o de impulsos. En particular, una vez validado el posicionamiento de la sonda, se realiza una medición de las propiedades viscoelásticas durante la etapa de elastografía transitoria. Esta medición proporciona un valor más preciso de las propiedades viscoelásticas del medio que con la elastografía armónica porque en la elastografía de impulsos las ondas de compresión y de cizalladura no se superponen, al contrario de lo que se observa en la elastografía armónica.

En otras palabras, la primera etapa de elastografía armónica permite guiar el posicionamiento de la sonda con respecto al tejido que haya que caracterizar proporcionando al operador un indicador predictivo del éxito de la medición por elastografía de impulsos. Una vez validado el posicionamiento de la sonda, es posible activar una adquisición en elastografía transitoria, propagándose la onda de cizalladura transitoria correctamente en el interior del medio.

Ventajosamente, el procedimiento de elastografía híbrida según la invención permite realizar una medición de las propiedades viscoelásticas del tejido que haya que caracterizar de modo fiable y reproducible utilizando una técnica de elastografía transitoria, al tiempo que se posiciona la sonda de modo sencillo y preciso gracias a una técnica de elastografía armónica.

El procedimiento de elastografía híbrida según la invención puede presentar igualmente una o varias de las características siguientes, consideradas individualmente o según todas las combinaciones técnicamente posibles: - se utiliza el mismo vibrador para aplicar la vibración continua de baja frecuencia y el impulso de baja frecuencia; - el procedimiento según la invención comprende además una etapa de visualización en tiempo real del indicador de posicionamiento en tiempo real; la tasa de actualización de la visualización es, por ejemplo, superior o igual a 5 Hz; - la etapa de cálculo y la etapa de visualización del indicador de posicionamiento y su visualización se llevan a cabo de modo simultáneo;

- la etapa de aplicación del impulso de baja frecuencia y de generación de la segunda serie de adquisiciones ultrasónicas se activa únicamente si el indicador de posicionamiento en tiempo real satisface una condición predeterminada;

- la etapa de aplicación del impulso de baja frecuencia y de generación de la segunda serie de adquisiciones ultrasónicas se activa automáticamente sobre la base del valor del indicador de posicionamiento en tiempo real; - la etapa de aplicación del impulso de baja frecuencia y de generación de la segunda serie de adquisiciones ultrasónicas se activa automáticamente;

- la etapa de aplicación de la vibración continua de baja frecuencia se activa únicamente si la fuerza de contacto entre el vibrador y el medio viscoelástico es superior a un umbral inferior predeterminado;

- la etapa de aplicación de la vibración continua de baja frecuencia se activa únicamente si la fuerza de contacto entre el vibrador y el medio viscoelástico está comprendida entre un umbral inferior predeterminado y un umbral superior predeterminado;

- la etapa de aplicación de un impulso de baja frecuencia se activa únicamente si la fuerza de contacto entre el vibrador y el medio viscoelástico es superior a un umbral inferior predeterminado;

- los umbrales inferior y superior de fuerza de contacto para la aplicación de la vibración continua son típicamente iguales a 1 N y 10 N respectivamente;

- los umbrales inferior y superior de fuerza de contacto para la aplicación del impulso de baja frecuencia son típicamente iguales a 4 N y 10 N respectivamente;

- la frecuencia de la vibración continua de baja frecuencia, cSWF, aplicada por el vibrador está comprendida entre 5 Hz y 500 Hz;

- la amplitud de la vibración continua de baja frecuencia aplicada por el vibrador está comprendida entre 10 pm y 5 mm; - la primera serie de adquisiciones ultrasónicas está formada por una repetición de grupos que comprenden al menos dos adquisiciones ultrasónicas que tienen una tasa de repetición intragrupo comprendida entre 500 Hz y 10 kHz y una primera tasa de repetición comprendida entre 10 Hz y 10 kHz;

- la primera tasa de repetición es menor que la frecuencia de la vibración continua;

- la frecuencia central tSWF del impulso de baja frecuencia está comprendida entre 10 Hz y 1000 Hz;

- la duración del impulso está comprendida entre 1/(2*tSWF) y 20/tSWF, siendo tSWF la frecuencia central del impulso de baja frecuencia;

- la tasa de repetición de la segunda serie de disparos ultrasónicos está comprendida entre 500 Hz y 100 kHz; - la amplitud del impulso de baja frecuencia está comprendida entre 100 pm y 10 mm;

- la detención de la vibración continua del vibrador y la aplicación del impulso de baja frecuencia están separadas por un intervalo de tiempo, pudiendo ser el intervalo de tiempo superior o igual a 10 ms, estando comprendido preferentemente entre 1 ms y 50 ms;

- la amplitud del impulso de baja frecuencia se determina sobre la base de las propiedades de la onda elástica creada por la vibración continua.

Otro objeto de la presente invención es una sonda según la reivindicación 14 para la implementación del procedimiento de elastografía híbrida según la invención.

La sonda según la invención permite la puesta en práctica del procedimiento según la invención.

Según un modo de realización, la sonda según la invención comprende un solo vibrador que se utiliza a la vez para aplicar una vibración continua al medio viscoelástico durante la etapa de elastografía armónica y para aplicar un impulso de baja frecuencia durante la etapa de elastografía de impulsos.

La sonda está configurada para que la aplicación del impulso de baja frecuencia y el cese de la vibración continua estén separados por un intervalo de tiempo comprendido entre 1 ms y 50 ms. Preferentemente, el intervalo de tiempo es superior o igual a 10 ms.

El transductor ultrasónico se utiliza para enviar la primera y la segunda serie de adquisiciones ultrasónicas al interior del medio viscoelástico. El mismo transductor ultrasónico detecta las señales ultrasónicas reflejadas en cada adquisición. Las señales ultrasónicas reflejadas son tratadas después para detectar los desplazamientos del medio viscoelástico provocados por la vibración continua de baja frecuencia y el impulso de baja frecuencia.

La sonda de elastografía híbrida según la invención puede presentar igualmente una o varias de las características siguientes, consideradas individualmente o según todas las combinaciones técnicamente posibles:

- el vibrador es un motor eléctrico o una bobina de audio o un actuador electrodinámico;

- el transductor ultrasónico está montado en el eje de un vibrador;

- la sonda para elastografía híbrida según la invención comprende además medios para activar la aplicación de un impulso de baja frecuencia;

- el transductor ultrasónico es circular con un diámetro comprendido entre 2 mm y 15 mm;

- el transductor ultrasónico tiene una frecuencia de funcionamiento comprendida entre 1 MHz y 15 MHz;

- el transductor ultrasónico es una sonda abdominal convexa;

- el primero y el segundo vibradores son axisimétricos;

- al menos uno de los dos vibradores es axisimétrico;

- al menos un vibrador tiene el mismo eje de simetría que el transductor ultrasónico;

- al menos un vibrador presenta una forma de anillo y está dispuesto alrededor del transductor ultrasónico.

Otro objeto de la presente invención es un dispositivo para elastografía híbrida según la reivindicación 17 que implemente el procedimiento de elastografía híbrida según la invención.

Según un modo de realización, los medios de visualización se utilizan para visualizar en tiempo real el indicador de posicionamiento en tiempo real.

Lista de las figuras

Otras características y ventajas de la invención se desprenderán claramente de la descripción que se hace a continuación, a título indicativo y no limitativo, con referencia a las figuras en las cuales:

- la figura 1 ilustra las etapas del procedimiento de elastografía híbrida según la invención;

- la figura 2 muestra esquemáticamente las vibraciones aplicadas por el vibrador y las adquisiciones ultrasónicas durante la puesta en práctica del procedimiento según la invención ilustrado en la figura 1;

- la figura 3 muestra esquemáticamente un modo de realización particular del procedimiento de elastografía ilustrado en la figura 1;

- la figura 4 muestra los resultados obtenidos al poner en práctica la parte del procedimiento según la invención relativa al posicionamiento del vibrador;

- la figura 5 muestra los resultados de la implementación del procedimiento ilustrado en la figura 1;

- la figura 6 representa una sonda de elastografía híbrida según la invención;

- la figura 7a representa un modo de realización particular de la sonda para elastografía híbrida según la invención; - la figura 7b representa un dispositivo para elastografía híbrida según la invención.

Descripción detallada

La figura 1 ilustra las etapas del procedimiento de elastografía híbrida P según la invención.

La primera etapa CW del procedimiento P comprende la aplicación de una vibración continua de baja frecuencia con la ayuda de un primer vibrador comprendido en una sonda en contacto con el medio viscoelástico.

La frecuencia de la vibración continua está comprendida entre 5 Hz y 500 Hz.

La primera etapa CW del procedimiento P comprende igualmente la generación, por el transductor ultrasónico, de una primera serie de adquisiciones ultrasónicas. La primera serie de adquisiciones ultrasónicas comprende grupos de adquisiciones ultrasónicas. Los grupos de adquisiciones ultrasónicas se emiten con una primera tasa de repetición LPRF comprendida entre 5 Hz y 500 Hz, comprendiendo cada grupo al menos una adquisición ultrasónica.

Una adquisición ultrasónica comprende la emisión de un disparo ultrasónico seguida de la detección y el registro de las señales ultrasónicas reflejadas o ecos.

La aplicación de una vibración continua al medio viscoelástico genera una onda elástica en el interior del propio medio. La onda elástica está formada por una superposición de ondas de cizalladura y de ondas de compresión. El estudio de las propiedades de esta onda elástica permite obtener informaciones concernientes al correcto posicionamiento de la sonda con respecto al medio viscoelástico.

El medio viscoelástico que haya que caracterizar difunde al menos parcialmente los disparos ultrasónicos. Es por tanto posible detectar las señales ultrasónicas reflejadas durante la emisión de la primera serie de adquisiciones ultrasónicas.

La detección de las señales ultrasónicas reflejadas puede ser realizada con la ayuda del mismo transductor ultrasónico utilizado para la emisión.

Las señales ultrasónicas reflejadas detectadas durante la etapa de generación de una primera serie de adquisiciones ultrasónicas CW son tratadas durante una etapa de determinación de al menos una propiedad de la onda elástica en el interior del medio viscoelástico CW_P.

Durante esta etapa, las señales ultrasónicas reflejadas son correlacionadas entre sí de modo que se midan los desplazamientos del medio viscoelástico causados por la onda elástica generada por la aplicación de la vibración continua, según una técnica conocida en el ámbito de la elastografía y más generalmente de los ultrasonidos.

A partir de los desplazamientos medidos en el interior del medio viscoelástico, es posible calcular propiedades de la onda elástica tales como la amplitud y la fase en función de la posición en el interior del medio viscoelástico. La posición de un punto en el interior del medio viscoelástico se mide como la distancia entre el transductor ultrasónico y el citado punto calculada a lo largo de la dirección de propagación de los ultrasonidos emitidos por el transductor. Por esta razón, la posición de un punto en el interior del medio viscoelástico se denomina generalmente profundidad.

Es igualmente posible determinar otros parámetros de la onda elástica en el interior del medio viscoelástico, tales como la velocidad de fase de la onda elástica.

Se pueden calcular las variaciones de la amplitud y de la fase de la onda elástica en función de la profundidad en el interior del tejido. Al realizar un ajuste entre el modelo teórico y las propiedades medidas, es posible extraer un parámetro de calidad del ajuste. A partir de este parámetro de calidad del ajuste y/o de las otras propiedades de la onda elástica, es posible calcular un indicador de posicionamiento en tiempo real Rt_IP del vibrador con respecto al tejido que haya que caracterizar.

Gracias a la utilización de una primera tasa de repetición baja LPRF para la primera serie de adquisiciones ultrasónicas, es posible calcular en tiempo real el indicador de posicionamiento en tiempo real RT_IP.

Según un modo de realización, el indicador de posicionamiento en tiempo real RT_IP se visualiza simultáneamente con su cálculo. En otras palabras, el indicador de posicionamiento en tiempo real se calcula y se visualiza en tiempo real. En otras palabras, la etapa de cálculo del indicador de posicionamiento en tiempo real y la etapa de visualización del indicador de posicionamiento en tiempo real se llevan a cabo de modo simultáneo.

Por ejemplo, uno de los modelos teóricos utilizados prevé una variación lineal del retardo de fase a la frecuencia central de la onda elástica con la profundidad en el medio que haya que caracterizar. En este caso el ajuste es un ajuste lineal y el parámetro de calidad del ajuste traduce la linealidad de la fase en función de la profundidad en el medio. Un posible indicador es el coeficiente de determinación R2 que da la calidad de la predicción de la regresión lineal de la curva del retardo de fase en función de la profundidad en el rango de profundidad estudiado.

Según un modo de realización, la etapa CW_P de determinación de al menos una propiedad de la onda elástica en el interior del tejido se realiza al mismo tiempo que la etapa de aplicación de la vibración continua CW y de detección de las primeras señales ultrasónicas reflejadas.

Gracias al procedimiento P según la invención es por tanto posible medir en tiempo real las propiedades de la onda elástica en el interior del tejido y obtener en tiempo real el indicador de posicionamiento en tiempo real RT_IP de la sonda.

Ventajosamente, una primera tasa de repetición baja LPRF permite reducir el tamaño de los datos registrados durante la etapa de generación de la primera serie de adquisiciones ultrasónicas CW y tratar estos datos en tiempo real para obtener el indicador de posicionamiento RT_IP.

Si el valor del indicador de posicionamiento no es satisfactorio, se repiten las dos etapas CW y CW_P como está ilustrado por la flecha discontinua en la figura 1.

Si el valor del indicador de posicionamiento es satisfactorio, la sonda está bien posicionada con respecto al medio viscoelástico y la medición de elasticidad realizada durante la etapa de elastografía transitoria será válida. En este caso, el procedimiento P según la invención prevé el paso a la etapa TI.

Según un modo de realización, el procedimiento P según la invención comprende una etapa de visualización en tiempo real del indicador de posicionamiento RT_IP. El cálculo del indicador de posicionamiento RT_IP y su visualización se realizan de modo simultáneo.

Según un modo de realización, la tasa de actualización de la visualización del indicador de posicionamiento es superior o igual a 5 Hz.

La etapa TI ilustrada en la figura 1 comprende la aplicación de un impulso de baja frecuencia con la ayuda de un segundo vibrador.

Como en cualquier técnica de elastografía transitoria, la aplicación de un impulso de baja frecuencia al medio viscoelástico genera una onda de cizalladura transitoria o de impulsos que se propaga en el interior del medio. Midiendo la velocidad de propagación de la onda de cizalladura transitoria en el interior del medio que haya que caracterizar, es posible rastrear la elasticidad del medio.

Es importante señalar que durante la aplicación del impulso de baja frecuencia y de las etapas siguientes, se detiene la vibración continua de baja frecuencia. La detención de la vibración continua durante la ejecución de la etapa de elastografía transitoria es muy importante para permitir la separación temporal de las ondas de compresión y de las ondas de cizalladura, lo que permite obtener una medición fiable de la elasticidad del medio.

Según un modo de realización, entre la parada de la vibración continua y la aplicación del impulso de baja frecuencia hay un intervalo de tiempo comprendido entre 1 ms y 50 ms y preferentemente superior o igual a 10 ms. Este intervalo de tiempo permite la disipación de las ondas de compresión generadas por la vibración continua y mejora la precisión y la fiabilidad de la medición de una propiedad viscoelástica tal como la velocidad de la onda de cizalladura transitoria.

Al mismo tiempo que la aplicación del impulso de baja frecuencia, la etapa TI comprende la generación, con la ayuda del transductor ultrasónico, de una segunda serie de adquisiciones ultrasónicas emitidas con una segunda tasa de repetición VHPRF.

La tasa de repetición de VHPRF de la segunda serie de adquisiciones ultrasónicas está comprendida entre 500 Hz y 100 kHz.

A partir de las señales ultrasónicas reflejadas detectadas durante la etapa TI, es posible calcular al menos una propiedad del medio viscoelástico durante una etapa Ti_P del procedimiento P según la invención. Esto es posible aplicando las técnicas de correlación bien conocidas en elastografía. En particular, como se explica por ejemplo en el documento «Transient Elastography: a new noninvasive method for assessment of hepatic fibrosis» de L. Sandrin et al., es posible calcular la velocidad de propagación de la onda de cizalladura y por lo tanto la elasticidad del medio viscoelástico.

Por ejemplo, durante la etapa TI_P de determinación de una propiedad del medio viscoelástico, se determina la velocidad de propagación de la onda de cizalladura de impulsos generada por el impulso de baja frecuencia. A partir de la velocidad de propagación de la onda de cizalladura es posible rastrear la elasticidad, el módulo de cizalladura o incluso el módulo de Young del medio viscoelástico.

Según un modo de realización, las etapas de aplicación de un impulso de baja frecuencia y de generación de la segunda serie de adquisiciones ultrasónicas se activan únicamente si el indicador de posicionamiento satisface una condición predeterminada.

Ventajosamente, esto permite activar únicamente mediciones de elasticidad válidas, porque la existencia de la onda de cizalladura transitoria y su correcta propagación están aseguradas por el indicador de posicionamiento.

La activación de las etapas de aplicación de un impulso de baja frecuencia y siguientes puede ser automática o manual y ser activada por ejemplo por el operador sobre la base del valor del indicador de posicionamiento RT_IP.

Si el operador activa la aplicación de un impulso de baja frecuencia, se visualiza en tiempo real el indicador de posicionamiento calculado en tiempo real durante la etapa CW_P.

Según un modo de realización, se puede visualizar una señal más sencilla de tipo «Posicionamiento OK» o «Posicionamiento NO OK» para comunicarse con un operador.

Según un modo de realización, la tasa de actualización de la visualización del indicador de posicionamiento es superior a 5 Hz.

Esto permite que el operador active la medición de la elasticidad tan pronto como se observe una propagación correcta de la onda de cizalladura que asegure la validez de la medición.

Según un modo de realización, la vibración continua se activa únicamente si la fuerza de contacto entre el vibrador y el tejido viscoelástico es superior a un umbral predeterminado que típicamente es de 1 N.

Según un modo de realización, la vibración continua se activa únicamente si la fuerza de contacto entre el vibrador y el tejido viscoelástico es inferior a un umbral predeterminado que típicamente es de 10 N.

Ventajosamente, el umbral inferior asegura un acoplamiento suficiente entre la sonda y el medio viscoelástico y el umbral superior evita deformar la vibración continua provocada por una fuerza de contacto excesiva y dañar el medio estudiado.

Según un modo de realización, el impulso de baja frecuencia se activa únicamente si la fuerza de contacto entre el vibrador y el tejido viscoelástico está comprendida entre un umbral inferior predeterminado y un umbral superior predeterminado. Los dos umbrales son típicamente 4 N y 8 N respectivamente.

Ventajosamente, el umbral inferior asegura un acoplamiento suficiente entre la sonda y el medio viscoelástico y el umbral superior evita deformar el impulso de baja frecuencia provocado por una fuerza de contacto excesiva y dañar el medio estudiado.

Debido al movimiento vibratorio continuo del vibrador, la determinación de la fuerza de contacto entre el vibrador y el medio es más compleja que en el caso de un procedimiento estándar de elastografía transitoria. En presencia de vibración continua de baja frecuencia, la fuerza de contacto entre el vibrador y el medio viscoelástico viene dada por la fórmula siguiente:

F = k(x + A x cos (2nf^{baj a} t)~)

En esta fórmula x es el desplazamiento del vibrador, k la constante elástica del muelle colocado en la sonda, A la amplitud de la vibración continua y f^baja la frecuencia de la vibración continúa.

La fuerza F se puede medir con la ayuda de un sensor de fuerza colocado en la sonda para elastografía híbrida. Sucesivamente, aplicando un filtro de paso bajo a la señal así medida, es posible eliminar la parte de baja frecuencia y deducir la fuerza de contacto media:

FMedia = K(x)

Según un modo de realización del procedimiento P según la invención, el impulso de baja frecuencia se activa únicamente si el valor de FMedia es superior a un umbral predeterminado.

Ventajosamente, la utilización de un valor mínimo de la fuerza de contacto permite asegurar una buena transmisión del impulso de baja frecuencia al medio viscoelástico y una correcta propagación de la onda de cizalladura transitoria generada en el interior del medio.

Según un modo de realización del procedimiento P según la invención, la parada de la vibración continua del vibrador y la aplicación del impulso de baja frecuencia están separados por un intervalo de tiempo comprendido entre 1 ms y 50 ms. Preferentemente, el intervalo de tiempo es superior o igual a 10 ms.

Ventajosamente, la utilización de un intervalo de tiempo que separa la parada de la vibración continua y la aplicación de un impulso de baja frecuencia permite el amortiguamiento de la vibración generada por la vibración continua. Es por tanto posible aplicar el impulso de baja frecuencia y observar la propagación de la onda de cizalladura de impulsos en ausencia de la onda elástica. La presencia simultánea de la onda elástica que comprende la onda de compresión y de la onda de cizalladura transitoria introduciría un error en la medición de la velocidad de propagación de la onda de cizalladura transitoria.

La figura 2 muestra esquemáticamente:

- La vibración continua de baja frecuencia cSW aplicada por el primer vibrador durante la etapa CW ilustrada en la figura 1;

- El impulso de baja frecuencia tSW aplicado por el segundo vibrador durante la etapa TI ilustrada en la figura 1;

- La primera serie de adquisiciones ultrasónicas PA formada por grupos G de adquisiciones y generada por el transductor ultrasónico durante la etapa CW ilustrada en la figura 1;

- La segunda serie de adquisiciones ultrasónicas DA generada por el transductor ultrasónico durante la etapa TI ilustrada en la figura 1.

Durante la etapa de aplicación de una vibración continua CW, el vibrador oscila a una frecuencia entre 5 Hz y 500 Hz, con una amplitud comprendida entre 10 pm y 5 mm.

Ventajosamente, gracias a la baja amplitud y a la baja frecuencia de la vibración continua, un operador puede mantener fácilmente la sonda en contacto con el medio viscoelástico.

Según un modo de realización, se puede utilizar el mismo vibrador para aplicar la vibración continua de baja frecuencia cSWF y el impulso de baja frecuencia tSWF.

Al mismo tiempo que la aplicación de la vibración continua de baja frecuencia, el transductor ultrasónico emite una primera serie de adquisiciones ultrasónicas PA formadas por grupos G de adquisiciones ultrasónicas. En el ejemplo ilustrado en la figura 2, cada grupo G comprende dos adquisiciones ultrasónicas.

Los grupos G de adquisiciones ultrasónicas se emiten con una primera tasa de repetición LPRF comprendida entre 10 Hz y 500 Hz. Las adquisiciones ultrasónicas pertenecientes a un mismo grupo G se emiten con una tasa de repetición HPRF intragrupo comprendida entre 500 Hz y 10 kHz.

El transductor ultrasónico detecta igualmente las señales ultrasónicas reflejadas durante la generación de las adquisiciones ultrasónicas PA, como se explicó con referencia a la etapa CW ilustrada en la figura 1. A partir de la primera serie de adquisiciones ultrasónicas PA, es posible calcular, por una etapa de correlación Corr entre señales ultrasónicas pertenecientes al mismo grupo G, los desplazamientos generados en el medio viscoelástico por la propagación de la onda elástica generada por la vibración continua aplicada por el vibrador.

Ventajosamente, aplicando una técnica de correlación a las adquisiciones ultrasónicas pertenecientes al mismo grupo G - y por lo tanto próximas temporalmente - es posible detectar pequeños desplazamientos y del orden de 1 pm a 10 pm.

Como se explicó en referencia a la etapa CW_P ilustrada en la figura 1, los desplazamientos del medio viscoelástico son utilizados después para calcular propiedades de la onda elástica, tales como las variaciones de su amplitud y de su fase en función de la profundidad en el medio. Comparando las propiedades medidas con un modelo teórico, es posible deducir en tiempo real un indicador de posicionamiento RT_IP.

Por ejemplo, el indicador de posicionamiento puede ser vinculado a la linealidad de la fase de la onda elástica en función de la profundidad en el medio que haya que caracterizar. El indicador depende entonces de la calidad del ajuste de la evolución de la fase en función de la profundidad por una línea recta.

Por ejemplo, el indicador de posicionamiento puede ser vinculado a la disminución de la amplitud de la onda elástica en función de la profundidad en el medio que haya que caracterizar. El indicador depende entonces de la calidad del ajuste en 1/Zn donde Z es la profundidad y n un coeficiente entero comprendido entre 1 y 3.

Por ejemplo, el valor del indicador de posicionamiento en tiempo real RT_IP está comprendido entre 0 y 1, con valores próximos a 1 si la sonda está bien posicionada con respecto al medio viscoelástico de interés.

Si el valor del indicador de posicionamiento en tiempo real RT_IP se considera satisfactorio, por ejemplo superior a un umbral predeterminado, se activa una etapa de aplicación de un impulso TI de baja frecuencia.

La frecuencia central del impulso de baja frecuencia tSFW está comprendida entre 10 Hz y 1000 Hz. La duración del impulso de baja frecuencia está comprendida entre 1/(2*tSFW) y 1/tSFW.

La amplitud del impulso de baja frecuencia está comprendida entre 100 pm y 10 mm.

Según un modo de realización, la amplitud del impulso de baja frecuencia se puede modificar sobre la base de las propiedades de la onda elástica medida en la etapa CW_P.

La amplitud de los desplazamientos provocados por la propagación de la onda elástica se mide en la zona de interés. Se considera por ejemplo HA^m la amplitud media medida en el área de interés y HA^r la amplitud media de referencia en el área de interés. Sabiendo que los desplazamientos provocados por la propagación de la onda de cizalladura de impulsos pueden ser más difíciles de medir, se puede calcular un coeficiente multiplicador b que haya que aplicar a la consigna del impulso de baja frecuencia para que la amplitud de los desplazamientos generados sea la óptima. La amplitud AT de la consigna del impulso de baja frecuencia se calcula en función de AT^r, la amplitud de referencia de la consigna, y del coeficiente b según las ecuaciones

y

La consigna a(t) del impulso de baja frecuencia se define entonces de la manera siguiente para un impulso que dure un período:

(a(t) = AT x sin{2nft),si t < 1/f

{ a(t) = 0, s i t > 1/f

Donde f es la frecuencia central del impulso de baja frecuencia indicada igualmente por tSWF y t es el tiempo.

Según un modo de realización, se pueden generar sucesivamente varios impulsos de baja frecuencia como se describe en la solicitud de patente FR 1351405.

Como se describe con referencia a la etapa TI del procedimiento P según la invención ilustrado en la figura 1, al mismo tiempo que la aplicación del impulso de baja frecuencia y la propagación de la onda de cizalladura transitoria, se emite una segunda serie de adquisiciones ultrasónicas DA con una segunda tasa de repetición VHPRF.

La segunda tasa de repetición de VHPRF está comprendida entre 500 Hz y 100 kHz. La frecuencia central de cada disparo ultrasónico está comprendida entre 1 MHz y 15 MHz.

El transductor ultrasónico detecta igualmente las señales ultrasónicas reflejadas y provenientes de la segunda serie de adquisiciones ultrasónicas DA, como se explicó con referencia a la etapa TI ilustrada en la figura 1. A partir de la segunda serie de adquisiciones ultrasónicas, es posible calcular por una etapa de correlación Corr los desplazamientos del medio viscoelástico. Los citados desplazamientos del medio viscoelástico son generados por la propagación de la onda de cizalladura transitoria generada por el impulso de baja frecuencia aplicado por el vibrador. Como se explicó con referencia a la etapa TI_P ilustrada en la figura 1, los desplazamientos del medio viscoelástico se utilizan después para calcular propiedades de la onda de cizalladura transitoria. En particular, es posible calcular la velocidad de propagación Vs de la onda de cizalladura y por tanto la elasticidad E del medio viscoelástico de interés. Es igualmente posible calcular el módulo de Young y/o el módulo de cizalladura del medio.

Como se ilustra en la figura 2, después de haber obtenido una medición de la elasticidad E del medio viscoelástico, es posible repetir el procedimiento, comenzando nuevamente con la etapa de aplicación de una vibración continua CW, seguida de una etapa de aplicación de un impulso de baja frecuencia (no ilustrada en la figura 2).

La figura 3 muestra un modo de realización particular de las etapas CW y CW_P del procedimiento P según la invención, denominado estroboscópico.

La línea sinusoidal continua representa esquemáticamente la vibración continua cSW aplicada por el primer vibrador. La vibración continua cSW tiene por ejemplo una frecuencia central cSWF de 50 Hz correspondiente a un periodo de 20 ms. Los trazos verticales continuos representan los grupos G de adquisiciones ultrasónicas que forman la primera serie de adquisiciones ultrasónicas PA. Los grupos G se emiten con una primera tasa de repetición LPRF. Según el modo de adquisición estroboscópico, la primera tasa de repetición LPRF es más pequeña que la frecuencia central de la vibración continua cSWF.

La tasa de repetición intragrupo está comprendida entre 500 Hz y 100 kHz, lo que permite medir pequeños desplazamientos del orden de 1 pm a 10 pm.

Los círculos blancos y las flechas a lo largo de la vibración continua cSW corresponden a los muestreos efectuados por cada grupo G de adquisiciones ultrasónicas.

Gracias al hecho de que la tasa de repetición LPRF de los grupos G es inferior a la frecuencia central de la vibración continua cSW, es posible muestrear de modo completo la vibración continua de cSW al cabo de algunos períodos de oscilaciones, como lo muestran los círculos blancos.

Ventajosamente, el modo estroboscópico permite muestrear de modo completo la vibración continua cSW utilizando una primera tasa de repetición baja LPRF. La utilización de una tasa de repetición baja permite tratar las señales reflejadas en tiempo real y por lo tanto obtener el indicador de posicionamiento RT_IP en tiempo real.

Según un modo de realización, la primera tasa de repetición LPRF es mayor que la frecuencia central de la vibración continua cSWF. Esto permite, por ejemplo, adquirir dos puntos por período de vibración. Se obtiene por tanto un muestreo más fino con otros tantos periodos de vibración o un muestreo igual con menos periodos de oscilación. La figura 4 muestra esquemáticamente los resultados obtenidos al implementar la parte del procedimiento P según la invención relativa al posicionamiento del vibrador.

El gráfico CW_DISP muestra el desplazamiento (o cualquier otro parámetro de movimiento como la velocidad, la deformación, la tasa de deformación) del medio viscoelástico en una región de interés ROI en función de la profundidad Z en el medio y del tiempo T. Los desplazamientos se representan utilizando una escala en colores falsos, representando los colores menos oscuros un desplazamiento según la dirección positiva del eje D. Los desplazamientos son causados por una vibración continua de baja frecuencia aplicada por el vibrador y son medidos por el transductor ultrasónico UT colocado en contacto con la superficie del medio, en Z=0.

A partir de los desplazamientos medidos CW_DISP en la región de interés ROI en el interior del medio viscoelástico, es posible extraer en tiempo real informaciones RT_INFO concernientes a la onda elástica que se propaga en el interior del medio y generada por la vibración continua. Ejemplos de tales propiedades son la amplitud A y la fase Ph de la onda elástica en función de la profundidad en el interior del medio.

Comparando los valores de A y Ph medidos con umbrales predeterminados, es posible determinar un indicador de posicionamiento del vibrador con respecto al medio viscoelástico. Si el valor del indicador de posicionamiento es más elevado que un umbral predeterminado, se considera válida la medición de la elasticidad del medio por elastografía transitoria.

Alternativamente, es posible obtener un parámetro de calidad del ajuste AJ entre las cantidades A y Ph medidas y un modelo teórico que describe la amplitud y la fase de una onda elástica que se propaga en el interior del medio. En este caso, el indicador de posicionamiento se obtiene a partir del parámetro de calidad de ajuste AJ. Por ejemplo, un parámetro de calidad del ajuste es el coeficiente de determinación R2 que da la calidad de la predicción de la regresión lineal de la curva del retardo de fase en función de la profundidad en el rango de profundidad estudiado.

Según un modo de realización, el parámetro de calidad del ajuste AJ está comprendido entre 0 y 1.

Una vez calculado, el indicador de posicionamiento puede ser visualizado en forma de un número o de una letra o utilizando una escala de colores. Alternativamente, el indicador de posicionamiento puede ser una simple indicación visual de tipo «Posicionamiento OK» que indica que el operador puede activar la etapa de elastografía transitoria. La figura 5 muestra los resultados obtenidos al implementar el procedimiento P según la invención.

El gráfico CW_DISP representa los desplazamientos medidos en presencia de una onda elástica en el medio, como se describió con referencia a la figura 4.

El gráfico RT_INFO representa la amplitud A y la fase Ph de la onda estacionaria medidas en tiempo real como se explicó con referencia a la figura 4. A partir del gráfico RT_INFO, se puede calcular y visualizar un indicador de posicionamiento en tiempo real.

El gráfico TI_DISP representa los desplazamientos medidos tras la aplicación de un impulso de baja frecuencia en función de la profundidad D en el medio y del tiempo T. En otras palabras, el gráfico TI_DISP representa un elastograma de impulsos. Los desplazamientos se representan utilizando una escala de falsos colores y corresponden a la propagación de una onda de cizalladura transitoria en el interior del medio viscoelástico.

A partir de los desplazamientos TI_DISP, es posible calcular la velocidad de propagación Vs de la onda de cizalladura transitoria y rastrear la elasticidad del medio.

Como se ha explicado con referencia a las figuras 1, 2 y 3, durante la implementación del procedimiento P según la invención, los gráficos CW_DISP, RT_INFO y el indicador de posicionamiento del vibrador se calculan y visualizan de modo simultáneo.

Ventajosamente, gracias a la estructura de la primera serie de adquisiciones ultrasónicas, el indicador de posicionamiento RT_IP así como el gráfico RT_INFO pueden ser calculados y visualizados en tiempo real.

Por el contrario, el gráfico TI_DISP y el cálculo de la velocidad de propagación de la onda de cizalladura Vs se visualizan únicamente si se valida la posición del vibrador con respecto al medio viscoelástico y si se activa la etapa TI.

La figura 5 puede ser considerada igualmente como una representación gráfica de los resultados obtenidos durante la implementación del procedimiento P según la invención y puede ser visualizada en una pantalla y consultada por el operador durante el examen o la medición.

La figura 6 representa esquemáticamente una sonda PR para elastografía híbrida.

La sonda PR comprende:

- Un primer vibrador VIB1 configurado para aplicar al medio viscoelástico una vibración continua de baja frecuencia, generando la vibración continua de baja frecuencia una onda elástica en el interior del medio viscoelástico; - Un segundo vibrador VIB2 configurado para aplicar al medio viscoelástico un impulso de baja frecuencia que genera una onda de cizalladura transitoria en el interior del medio viscoelástico;

- Un transductor ultrasónico TUS configurado para emitir:

^o primera serie de adquisiciones ultrasónicas, comprendiendo la citada primera serie de adquisiciones ultrasónicas grupos de adquisiciones ultrasónicas, siendo generados los grupos de adquisiciones ultrasónicas con una primera tasa de repetición, comprendiendo cada grupo de adquisiciones ultrasónicas al menos una adquisición;

^o una segunda serie de adquisiciones ultrasónicas, siendo generadas las adquisiciones ultrasónicas que componen la segunda serie con una segunda tasa de repetición;

estando además configurada la citada sonda para detener la aplicación de la vibración continua antes de la aplicación del impulso de baja frecuencia.

Según el modo de realización ilustrado en la figura 6, el transductor ultrasónico TUS está montado en el eje del vibrador VIB2 que aplica el impulso de baja frecuencia.

Según un modo de realización, el transductor ultrasónico TUS puede ser fijado al cuerpo de la sonda con la ayuda de una espiga PT.

El primer vibrador VIB1 hace oscilar a la sonda PR. En el transcurso de esta oscilación, el transductor ultrasónico TUS es empujado contra el medio viscoelástico aplicando la vibración continua de baja frecuencia y generando la onda elástica en el interior del medio.

Según un modo de realización, el primer vibrador VIB1 para la aplicación de la vibración continua de baja frecuencia comprende un anillo vibratorio colocado alrededor del transductor ultrasónico TUS o alrededor de la espiga de la sonda PT. El segundo vibrador VIB2 puede aplicar el impulso de baja frecuencia al medio viscoelástico según varios modos de realización.

Según un primer modo de realización, la espiga de la sonda PT es móvil y puede ser accionada por el segundo vibrador VIB2. El transductor ultrasónico TUS es empujado entonces contra el medio viscoelástico para aplicar la vibración, según la dirección de la flecha 2 de la figura 6.

Según un segundo modo de realización, la sonda PR es una sonda inercial sin partes móviles. En este caso, el movimiento del segundo vibrador VIB2 en el interior de la sonda PR provoca el movimiento de la sonda y se vuelve a aplicar la vibración continua o de impulsos empujando el transductor TUS contra el medio viscoelástico.

El eje de movimiento del vibrador A es un eje de simetría del transductor ultrasónico TUS. Por ejemplo, el transductor ultrasónico TUS puede tener una sección circular, pasando el eje A por el centro del transductor ultrasónico TUS. Según un modo de realización, la sonda PR comprende medios de control TOG para activar la aplicación de un impulso de baja frecuencia, por ejemplo durante la etapa TI del procedimiento según la invención.

La figura 7a representa esquemáticamente un modo de realización de una sonda PR para elastografía híbrida según la invención.

La sonda PR comprende:

- Un vibrador VIB para aplicar una vibración continua o de impulsos al medio viscoelástico de interés;

- Un transductor ultrasónico TUS para la emisión de disparos ultrasónicos y la detección de señales ultrasónicas reflejadas.

La sonda PR según la figura 7a comprende por tanto un solo vibrador destinado a aplicar a la vez la vibración continua de baja frecuencia y el impulso de baja frecuencia.

Según un modo de realización, el diámetro del transductor ultrasónico está comprendido entre 2 mm y 15 mm. Según un modo de realización, la frecuencia central del transductor ultrasónico está comprendida entre 1 MHz y 15 MHz.

Según un modo de realización, el transductor ultrasónico TUS es una sonda abdominal convexa.

Según un modo de realización de la sonda PR, al menos uno de los vibradores es axisimétrico. En otras palabras, al menos un vibrador tiene un eje de simetría. Según un modo de realización, el eje de simetría del vibrador axisimétrico corresponde al eje de simetría del transductor ultrasónico TUS.

Según un modo de realización, al menos uno de los vibradores de la sonda tiene forma de anillo y se coloca alrededor del transductor ultrasónico TUS.

Según un modo de realización, la sonda comprende además medios de cálculo y de visualización para calcular y visualizar el indicador de posicionamiento en tiempo real RT_IP.

Por ejemplo, los medios de cálculo comprenden al menos un microprocesador y una memoria.

Por ejemplo, los medios de visualización comprenden una pantalla y/o un indicador de posicionamiento.

Según un modo de realización, la sonda comprende un indicador de posicionamiento que se activa cuando la sonda está correctamente posicionada. Este indicador puede ser un indicador visual, por ejemplo, un cambio de color de los diodos. Alternativamente, el indicador puede ser un indicador sonoro o táctil tal como un cambio de tipo o de amplitud de una vibración.

La figura 7b ilustra un dispositivo de elastografía híbrido según la invención DEV.

El dispositivo DEV según la invención comprende:

- Una sonda PR según la invención;

- Una unidad central UC conectada a la sonda PR.

La unidad central puede comprender:

- Medios de cálculo para el tratamiento de las señales ultrasónicas reflejadas;

- Una pantalla SC para la visualización de los resultados obtenidos en las distintas etapas del procedimiento P según la invención;

- Medios de control o de entrada ENT para el control del dispositivo por parte del operador.

La unidad central UC puede ser conectada a la sonda PR por un enlace alámbrico o por medios de comunicación inalámbricos.

Según un modo de realización, la pantalla SC es adecuada para la visualización de los resultados ilustrados en la figura 5. La pantalla SC también puede igualmente visualizar en tiempo real el indicador de posición RT_IP calculado durante la etapa CW_P del procedimiento P según la invención.

Según un modo de realización, la unidad central comprende medios configurados para activar automáticamente la aplicación de un impulso de baja frecuencia sobre la base del valor del indicador de posicionamiento RT_IP calculado y visualizado en tiempo real.

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de elastografía híbrida (P) que comprende las etapas siguientes:

- aplicación, con la ayuda de un primer vibrador (VIB1) comprendido en una sonda (PR) en contacto con un medio viscoelástico, de una vibración continua de baja frecuencia y generación (CW), con la ayuda de un transductor ultrasónico (TUS) en contacto con el medio viscoelástico, de una primera serie de adquisiciones ultrasónicas, comprendiendo la citada primera serie de adquisiciones ultrasónicas grupos de adquisiciones ultrasónicas, siendo generados los grupos de adquisiciones ultrasónicas con una primera tasa de repetición, comprendiendo cada grupo de adquisiciones ultrasónicas al menos una adquisición, generando la vibración continua de baja frecuencia una onda elástica en el interior del medio viscoelástico;

- determinación (CW_P), a partir de la primera serie de adquisiciones ultrasónicas, de al menos una propiedad de la onda elástica en el interior del medio viscoelástico, siendo utilizada la propiedad de la onda elástica en el interior del medio viscoelástico para calcular un indicador de posicionamiento en tiempo real (RT_IP) de la sonda (PR) con respecto al medio viscoelástico que haya que estudiar;

- aplicación, con la ayuda de un segundo vibrador (VIB2) comprendido en la sonda (PR) en contacto con el medio viscoelástico, de un impulso de baja frecuencia y generación (TI), con la ayuda del transductor ultrasónico (TUS), de una segunda serie de adquisiciones ultrasónicas, siendo generadas las adquisiciones ultrasónicas que componen la segunda serie con una segunda tasa de repetición, generando el impulso de baja frecuencia una onda de cizalladura transitoria que se propaga en el interior del medio viscoelástico.

2. Procedimiento según la reivindicación precedente caracterizado por que la vibración continua de baja frecuencia aplicada por el primer vibrador (VIB1) se detiene antes de la aplicación del impulso de baja frecuencia por el segundo vibrador (VIB2) y de la generación de la segunda serie de adquisiciones ultrasónicas.

3. Procedimiento de elastografía híbrida (P) según una de las reivindicaciones precedentes que comprende además la etapa siguiente:

- determinación (TI_P), a partir de la segunda serie de adquisiciones ultrasónicas, de al menos una propiedad de la onda de cizalladura transitoria.

4. Procedimiento de elastografía híbrida (P) según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado por que se utiliza el mismo vibrador para aplicar la vibración continua de baja frecuencia y el impulso de baja frecuencia.

5. Procedimiento de elastografía híbrida (P) según la reivindicación precedente caracterizado por que comprende una etapa de visualización en tiempo real del indicador de posicionamiento en tiempo real (RT_IP).

6. Procedimiento de elastografía híbrida (P) según la reivindicación precedente caracterizado por que la etapa (TI) de aplicación del impulso de baja frecuencia y de generación de la segunda serie de adquisiciones ultrasónicas se activa únicamente si el indicador de posicionamiento satisface una condición predeterminada.

7. Procedimiento de elastografía híbrida (P) según la reivindicación precedente caracterizado por que la etapa (TI) de aplicación del impulso de baja frecuencia y de generación de la segunda serie de adquisiciones ultrasónicas se activa automáticamente.

8. Procedimiento de elastografía híbrida (P) según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado por que la etapa de aplicación de una vibración continua de baja frecuencia se activa únicamente si la fuerza de contacto entre el vibrador y el medio viscoelástico es superior a un umbral inferior predeterminado.

9. Procedimiento de elastografía híbrida (P) según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado por que la etapa de aplicación de un impulso de baja frecuencia se activa únicamente si la fuerza de contacto entre el segundo vibrador (VIB2) y el medio viscoelástico está comprendida entre un umbral inferior y un umbral superior predeterminados.

10. Procedimiento de elastografía híbrida (P) según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado por que la primera serie de adquisiciones ultrasónicas está formada por una repetición de grupos que comprenden al menos dos adquisiciones ultrasónicas que tienen una tasa de repetición intragrupo (HPRF) comprendida entre 500 Hz y 10 kHz y una primera tasa de repetición (LPRF) comprendida entre 10 Hz y 10 kHz.

11. Procedimiento de elastografía híbrida (P) según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado por que la primera tasa de repetición es más baja que la frecuencia de vibración continua (cSWF).

12. Procedimiento de elastografía híbrida (P) según la reivindicación precedente caracterizado por que la amplitud del impulso de baja frecuencia se determina sobre la base de las propiedades de la onda elástica generada en el interior del medio viscoelástico por la vibración continua de baja frecuencia.

13. Procedimiento de elastografía híbrida (P) según una de las reivindicaciones 2 a 13 caracterizado por que el cese de la vibración continua del primer vibrador (VIB1) y la aplicación del impulso de baja frecuencia están separados por un intervalo de tiempo superior a 10 ms.

14. Sonda (PR) para elastografía híbrida que comprende:

- Un primer vibrador (VIB1) configurado para aplicar al medio viscoelástico una vibración continua de baja frecuencia, generando la vibración continua de baja frecuencia una onda elástica en el interior del medio viscoelástico; - Un segundo vibrador (VIB2) configurado para aplicar al medio viscoelástico un impulso de baja frecuencia que genera una onda de cizalladura transitoria en el interior del medio viscoelástico;

- Un transductor ultrasónico (TUS) configurado para emitir:

^o una primera serie de adquisiciones ultrasónicas, comprendiendo la citada primera serie de adquisiciones ultrasónicas grupos de adquisiciones ultrasónicas, siendo generados los grupos de adquisiciones ultrasónicas con una primera tasa de repetición, comprendiendo cada grupo de adquisiciones ultrasónicas al menos una adquisición;

o una segunda serie de adquisiciones ultrasónicas, siendo generadas las adquisiciones ultrasónicas que componen la segunda serie con una segunda tasa de repetición;

estando configurada la citada sonda (PR) para detener la aplicación de la vibración continua antes de la aplicación del impulso de baja frecuencia, comprendiendo la citada sonda (PR) además medios de cálculo y de visualización de un indicador de posicionamiento en tiempo real (RT_IP) de la sonda (PR) con respecto al medio viscoelástico que haya que estudiar, estando configurados los medios de cálculo para determinar (CW_P), a partir de la primera serie de adquisiciones ultrasónicas, al menos una propiedad de la onda elástica en el interior del medio viscoelástico, y para utilizar la citada propiedad para calcular el indicador de posicionamiento en tiempo real (RT_IP).

15. Sonda (PR) para elastografía híbrida según la reivindicación precedente caracterizada por que al menos un vibrador (VIB1, VIB2) tiene el mismo eje de simetría que el transductor ultrasónico (TUS).

16. Sonda (PR) para elastografía híbrida según las reivindicaciones 15 o 16 caracterizada por que al menos un vibrador (VIB1, VIB2) presenta una forma de anillo y está dispuesto alrededor del transductor ultrasónico (TUS).

17. Dispositivo (DEV) para elastografía híbrida que comprende:

- Una sonda (PR) para elastografía híbrida; y

- Una unidad central (UC) conectada a la sonda (PR); comprendiendo la sonda (PR):

- un primer vibrador (VIB1) configurado para aplicar al medio viscoelástico una vibración continua de baja frecuencia que genera una onda elástica en el interior del medio viscoelástico;

- un segundo vibrador (VIB2) configurado para aplicar al medio viscoelástico un impulso de baja frecuencia que genera una onda de cizalladura transitoria en el interior del medio viscoelástico;

- un transductor ultrasónico (TUS) configurado para emitir:

^o una primera serie de adquisiciones ultrasónicas, comprendiendo la citada primera serie de adquisiciones ultrasónicas grupos de adquisiciones ultrasónicas, siendo generados los grupos de adquisiciones ultrasónicas con una primera tasa de repetición, comprendiendo cada grupo de adquisiciones ultrasónicas al menos una adquisición;

o una segunda serie de adquisiciones ultrasónicas, siendo generadas las adquisiciones ultrasónicas que componen la segunda serie con una segunda tasa de repetición;

comprendiendo la unidad central (UC) al menos medios de cálculo para el tratamiento de las señales ultrasónicas reflejadas, medios de visualización (SC) y medios de control y/o de entrada (ENT); estando configurados los medios de cálculo para determinar (CW_P), a partir de la primera serie de adquisiciones ultrasónicas, al menos una propiedad de la onda elástica en el interior del medio viscoelástico, y para utilizar la citada propiedad para calcular un indicador de posicionamiento en tiempo real (RT_IP) de la sonda (PR) con respecto al medio viscoelástico que haya que estudiar.