ES2841774T3 - Procedimiento de medición de un parámetro viscoelástico de un órgano humano o animal - Google Patents
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Abstract
Procedimiento (1) de medición de al menos un parámetro viscoelástico de un órgano (5) humando o animal, comprendiendo el citado procedimiento las etapas siguientes: · emisión (EM-US) por un transductor ultrasónico (US) de una pluralidad de disparos ultrasónicos, propagándose los citados disparos ultrasónicos en el órgano que haya que caracterizar; · recepción (REC) por el transductor ultrasónico (US) y registro de las señales ultrasónicas reflejadas; · determinación (DET) de al menos un parámetro viscoelástico del órgano (5) a partir de las señales ultrasónicas registradas. estando caracterizado el citado procedimiento (1) por el hecho de que: · la pluralidad de disparos ultrasónicos está formada por K grupos de disparos, estando los citados grupos separados temporalmente, siendo K superior o igual a 1; · cada uno de los K grupos de disparos ultrasónicos está formado por la repetición con una cadencia PRF2 de Mk bloques de disparos ultrasónicos, siendo Mk superior o igual a 1; · cada uno de los citados Mk bloques está compuesto por N disparos ultrasónicos, siendo N superior o igual a 1, siendo PRF1 la cadencia de emisión de los N disparos cuando N es elegido superior a 1; · los N disparos ultrasónicos están repartidos en P frecuencias, estando P comprendido entre 1 y N, teniendo al menos dos disparos ultrasónicos que pertenecen a dos bloques diferentes frecuencias diferentes.
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento de medición de un parámetro viscoelástico de un órgano humano o animal
Ámbito de la invención
La presente invención concierne al ámbito de la medición de las propiedades viscoelásticas de un tejido biológico. De modo más específico, la invención se refiere a un procedimiento de medición de un parámetro viscoelástico con la ayuda de impulsos ultrasónicos multifrecuencia.
Estado de la técnica
Han sido desarrolladas varias técnicas no invasivas para la medición de las propiedades viscoelásticas de los órganos humanos o animales.
Entre estas técnicas, la elastografía impulsional es particularmente eficaz en el seguimiento de las afecciones de los tejidos blandos y especialmente del hígado humano. Por ejemplo, la solicitante ha desarrollado y comercializado un dispositivo, Fibfroscan™, el cual es ahora una referencia para el diagnóstico y el seguimiento de la fibrosis hepática. Este dispositivo está ilustrado especialmente en las patentes EP 1 169 636 y EP 1 531 733 presentadas por la solicitante. Esta afección puede ser la consecuencia de enfermedades como las hepatitis y el cáncer de hígado y está caracterizada por una pérdida de elasticidad del hígado. La tecnología desarrollada por el solicitante y descrita en las patentes citadas es conocida con el nombre « Vibration Controlled Transient Elastography » (o VCTE).
La tecnología VCTE trata del seguimiento de la propagación de una onda de cizalladura en el interior del tejido que haya que caracterizar. La onda de cizalladura es generada con la ayuda de una vibración mecánica y el seguimiento de su propagación es realizado con la ayuda de ultrasonidos. El seguimiento de la propagación de la onda de cizalladura permite medir su velocidad de propagación, la cual depende de la elasticidad del medio de propagación.
Otras afecciones del hígado son actualmente más difíciles de evaluar. Este es el caso por ejemplo de la esteatosis hepática, la cual se manifiesta por una acumulación de lípidos a nivel de las células del hígado denominadas hepatocitos. En ciertos casos se trata de una situación benigna y reversible. Sin embargo, la misma puede estar asociada a una inflamación crónica (esteato-hepatitis), especialmente cuando va acompañada de un consumo elevado de alcohol, de obesidad o bien de enfermedades metabólicas, En las enfermedades crónicas del hígado la esteatosis puede ser un cofactor en la progresión de la fibrosis.
La esteatosis del hígado puede ser evaluada midiendo la absorción de los ultrasonidos que se propagan en el interior del hígado (véase por ejemplo M. Sasso y otros « Controlled attenuation parameter (cap): a novel vcte guided ultrasonic attenuation measurement for the evaluation of hepatic steatosis: prliminary study and validation in a cohort of patients with chronic liver disease from various causes » en Ultrasound in Medicine and Biology Vol. 36, Número 11, 2010, y M. Sasso y otros « Liver steatosis assessed by controlled attenuation parameter (cap) measured with the xl probe of the fibroscan: a pilot study assessing diagnostic accuracy » en Ultrasound in Medicine and Biology, volumen 42, Número 1,2015).
Es importante por tanto poder medir la cantidad de esteatosis presente en el hígado y si es posible asociar a la medición de esteatosis una evaluación de la elasticidad del hígado. Preferentemente estos diagnósticos deben poder ser realizados en el transcurso de la misma consulta médica y con técnicas no invasivas.
Ventajosamente estas mediciones de atenuación están acopladas a la medición de otra propiedad viscoelástica del hígado como por ejemplo su elasticidad. Esta técnica está descrita en la solicitud de patente EP2477551 presentada por la solicitante.
La publicación US2015/0374338 describe también la elastografía ultrasónica.
Sin embargo, las soluciones técnicas conocidas facilitan mediciones con una relación entre señal y ruido que puede ser muy pequeña especialmente en el caso de pacientes obesos - cuyo hígado presenta a menudo esteatosis - a casusa de la atenuación elevada de los impulsos ultrasónicos en los tejidos subcutáneos (especialmente grasa), así como en el propio medio que haya que medir.
Resumen de la invención
En este contexto, la presente invención tiene por objeto facilitar un procedimiento de medición de al menos una propiedad de un órgano humano o animal o de un tejido viscoelástico que permita realizar rápidamente mediciones fiables, reproducibles y que tengan una gran relación entre señal y ruido en un gran número de pacientes comprendiendo también a los pacientes obesos.
Con este fin, la invención propone especialmente un procedimiento de medición de al menos un parámetro viscoelástico de un órgano humano o animal, comprendiendo el citado procedimiento las etapas siguientes:
• emisión por un transductor ultrasónico de una pluralidad de disparos ultrasónicos, propagándose los citados disparos ultrasónicos en el órgano que haya que caracterizar;
• recepción por el transductor ultrasónico y registro de las señales ultrasónicas reflejadas;
• determinación de al menos un parámetro viscoelástico del órgano a partir de las señales ultrasónicas registradas.
En el procedimiento según la invención:
• la pluralidad de los disparos ultrasónicos está formada por la repetición de K grupos de disparos, estando los citados grupos separados temporalmente, siendo K superior o igual a 1;
• cada uno de los K grupos de disparos ultrasónicos está formado por la repetición con una cadencia PRF2 de Mk bloques de disparos ultrasónicos, siendo Mk superior o igual a 1;
• cada uno de los citados Mk bloques está compuesto por N disparos ultrasónicos, siendo N superior o igual a 1, siendo PRF1 la cadencia de emisión de los N disparos cuando N es elegido superior a 1;
• los N disparos ultrasónicos están repartidos en P frecuencias, estando P comprendido entre 1 y N, teniendo al menos dos disparos ultrasónicos que pertenecen a dos bloques diferentes frecuencias diferentes.
Se entiende por parámetro viscoelástico de un órgano humano o animal un parámetro como por ejemplo la atenuación de las señales ultrasónicas. En el caso del hígado humano este parámetro está relacionado con la esteatosis, a saber la concentración de lípidos en los tejidos.
Se entiende por órgano humano o animal un tejido biológico como por ejemplo el hígado. En lo que sigue se denominará tejido biológico a un órgano humano o animal o indiferentemente a un tejido o a un medio viscoelástico.
Se entiende por transductor ultrasónico un dispositivo dispuesto en la proximidad del tejido que haya que estudiar y capaz a la vez de emitir ultrasonidos que se propaguen en el interior del tejido y de detectar las señales ultrasónicas reflejadas. El transductor puede estar igualmente formado por una multiplicidad de elementos destinados a formar una regleta.
Ventajosamente, en el caso del hígado humano, la invención permite obtener una mejor evaluación de la esteatosis aumentando la calidad, la reproducibilidad y la rapidez de las mediciones.
Según un modo de realización, el registro de las señales ultrasónicas reflejadas puede ser efectuado por cada disparo ultrasónico emitido.
El procedimiento según la invención prevé la emisión de una multiplicidad de disparos ultrasónicos repartida en K grupos, estando los K grupos separados temporalmente. Cada uno de los K grupos comprende una repetición de Mk bloques de disparos ultrasónicos con una cadencia PRF2. Se entiende por cadencia PRF2 la tasa de repetición de la emisión de los M bloques de disparos ultrasónicos. Por ejemplo, una cadencia PRF2 de 1 Hz comprende la emisión de un bloque de disparos ultrasónicos por segundo, una cadencia PRF2 de 60 Hz comprende la emisión de 60 bloques de disparos por segundo, es decir un bloque cada 1/60 segundo.
Cada uno de los Mk bloques emitidos está compuesto de N disparos. Los N disparos que componen cada bloque son emitidos con una cadencia, es decir una tasa de repetición, PRF1.
Cuando un impulso ultrasónico se propaga en el interior del tejido que haya que caracterizar, su intensidad en función de la distancia recorrida z viene dada por la fórmula:
I(z) = be-a(f)z
en este caso I(z) es la intensidad del impulso en función de la distancia recorrida z, I0 es la intensidad emitida y a(f) es el coeficiente de absorción del tejido, expresado en DB m-1. El coeficiente de absorción depende de varios parámetros y especialmente de la frecuencia de las señales ultrasónicas, f, y de las propiedades del tejido. De modo más particular, en el caso del hígado a(f) depende del contenido en lípidos del tejido y constituye por tanto una medición de la esteatosis.
Los N disparos ultrasónicos están repartidos en P frecuencias. Las P frecuencias son diferentes cuando P>1. Esto permite explotar el hecho de que el transductor ultrasónico utilizado para la puesta en práctica del procedimiento puede emitir impulsos que tienen diferentes frecuencias centrales. El conjunto de las frecuencias que un transductor ultrasónico puede emitir es denominado la banda pasante del transductor. La invención permite por tanto medir señales ultrasónicas reflejadas en varias frecuencias y por tanto medir a(f) para diferentes valores de f.
Una ventaja de la invención es aumentar la señal medida puesto que se envían al tejido varios impulsos a frecuencias diferentes. Se realizan entonces mediciones con una relación entre señal y ruido, más elevada. Además, este aumento
de la relación entre señal y ruido es realizado sin aumentar la intensidad asociada a cada impulso: la potencia total enviada es compartida por varios impulsos extendidos en una amplia gama de frecuencias. La gama de frecuencias accesible corresponde a la banda pasante del transductor ultrasónico.
En el caso del hígado humano, la frecuencia de referencia para la medición de la esteatosis es de 3,5 MHz (frecuencia central). En la gama de frecuencias de algunos MHz alrededor de esta frecuencia, el coeficiente a(f) varía aproximadamente linealmente con la frecuencia f.
Gracias a la invención es posible medir a(f) con una mejor relación entre señal y ruido para varios valores de f alrededor de la frecuencia central de 3,5 MHz y, por ejemplo con una simple regresión lineal, obtener una estimación más precisa del valor de referencia a(f=3,5 MHz).
Además de las características principales mencionadas anteriormente, el procedimiento para la medición de al menos una propiedad de tejido biológico según la invención puede presentar una o varias de las características suplementarias siguientes, consideradas individualmente o según cualesquiera combinaciones técnicamente posibles: - el parámetro viscoelástico medido es un parámetro de atenuación ultrasónica;
- la cadencia PRF2 es superior o igual a 1 Hz y la cadencia PRF1 es superior o igual a 1 kHz;
- las P frecuencias diferentes y las amplitudes espectrales de los N disparos ultrasónicos son elegidas para cubrir sensiblemente la banda pasante del transductor ultrasónico;
- P es igual a N;
- M está comprendido entre 10 y 10000, P está comprendido entre 1 y 11, N comprendido entre 2 y 11, PRF2 está comprendido entre 5 Hz y 500 Hz y PRF1 está comprendido entre 1 kHz y 10 kHz;
- Fc es la frecuencia central del transductor ultrasónico, P es igual a 5 y las frecuencias elegidas son 0,5*Fc < F1 < 0,7*Fc, 0,7*Fc < F2 < 0,9*Fc; 0,9*Fc < F3 < 1,1*Fc; 1,1*Fc < F4 < 1,3*Fc; 1,3Fc < F5 < 1,5*Fc;
La presente solicitud tiene igualmente por objeto un dispositivo para la puesta en práctica del procedimiento, comprendiendo el citado dispositivo:
o un transductor ultrasónico adaptado para la emisión y para la recepción en tiempo real de señales ultrasónicas y adaptado para estar dispuesto en contacto con una superficie exterior del medio viscoelástico;
o medios de control del citado transductor ultrasónico para la emisión de una pluralidad de disparos ultrasónicos, estando formada la citada pluralidad de disparos ultrasónicos por K grupos de disparos, estando los citados grupos separados temporalmente, siendo K superior o igual a 1, estando formado cada uno de los K grupos de disparos ultrasónicos por la repetición con una cadencia PRF2 de Mk grupos de disparos ultrasónicos, siendo Mk superior o igual a 1; estando compuesto cada uno de los citados Mk bloques por N disparos ultrasónicos, siendo N superior o igual a 1, siendo PRF1 la cadencia de emisión de los N disparos cuando N es elegido superior a 1; estando los N disparos ultrasónicos repartidos en P frecuencias, estando P comprendido entre 1 y N, teniendo al menos dos disparos ultrasónicos que pertenecen a dos bloques diferentes frecuencias diferentes;
o medios de registro y de tratamiento de las señales ultrasónicas reflejadas adaptadas para determinar al menos un parámetro viscoelástico del órgano.
La presente solicitud tiene igualmente por objeto un segundo procedimiento según la reivindicación 8.
La presente invención tiene igualmente por objeto un dispositivo según la reivindicación 10 para la puesta en práctica del segundo procedimiento.
Lista de las figuras
Otras características y ventajas de la invención se deducirán claramente de la descripción que de la misma se da seguidamente, a modo indicativo y en modo alguno limitativo, en referencia a las figuras anejas adjuntas en las cuales: - la figura 1 muestra las diferentes etapas del primer procedimiento según la invención;
- la figura 2 ilustra una pluralidad de disparos ultrasónicos formada, a modo de ejemplo, por K = 3 grupos, estando formado cada uno de los tres grupos K=1, K=2 y K=3 respectivamente por Mk=1, Mk=2 y Mk=3 bloques de disparos;
- la figura 3 muestra la estructura de uno de los K grupos de disparos ultrasónicos de la figura 2; a modo de ejemplo este grupo está formado por Mk = 5 bloques de disparos, los citados bloques emitidos con una
candencia PRF2, estando formado cada uno de los Mk bloques por N disparos ultrasónicos, siendo emitidos los citados N disparos con una cadencia PRF1;
- la figura 4 muestra las diferentes etapas del segundo procedimiento según la invención;
- la figura 5 ilustra esquemáticamente un dispositivo para la puesta en práctica del procedimiento de la figura 1; - la figura 6 ilustra esquemáticamente un dispositivo para la puesta en práctica del procedimiento de la figura 4; - la figura 7 muestra una representación de la sonda del dispositivo de la figura 6.
Descripción detallada de la invención
La figura 1 ilustra las diferentes etapas del primer procedimiento 1 según la invención. El procedimiento 1 comprende aquí tres etapas:
- una emisión EM-US por un transductor ultrasónico US de una pluralidad de disparos ultrasónicos que se propagan en el órgano que haya que caracterizar,
- un registro REC por el mismo transductor ultrasónico US de las señales ultrasónicas reflejadas,
- una determinación DET de al menos un parámetro viscoelástico del órgano a partir de las señales registradas. Ventajosamente, este modo de realización permite medir un parámetro tal como la atenuación de las señales ultrasónicas. Este parámetro es particularmente significativo en el caso del hígado humano ya que el mismo está relacionado con la presencia de esteatosis.
La estructura y las características de la pluralidad de disparos ultrasónicos están representadas en las figuras 2 y 3. La figura 2 muestra que la pluralidad de disparos está formada por K grupos de disparos ultrasónicos. Por ejemplo, en el caso mostrado en la figura 2, se tiene K = 3 grupos de disparos ultrasónicos.
Cada uno de los K grupos está formado por un número de bloques de disparos ultrasónicos variable. Se indica el número de bloques de disparos que forman el grupo K con la letra Mk. Los tres grupos representados en la figura 2 están formados respectivamente por Mk=1, Mk=2 y Mk=3 bloques de disparos respectivamente.
La figura 2 muestra igualmente que los K grupos de disparos ultrasónicos están separados temporalmente y pueden ser emitidos con una cadencia variable, no estando fijada la diferencia de tiempo entre el final de un grupo y el principio del siguiente.
Una ventaja de este modo de realización es asegurar una gran variedad de secuencias posibles de disparos ultrasónicos.
Cada uno de los K grupos de disparos ultrasónicos está formado por la repetición con una cadencia PRF2 de Mk bloques de disparos ultrasónicos, siendo Mk superior o igual a 1.
La figura 3 muestra la estructura de uno de los K grupos formado, a modo de ejemplo, por Mk = 5 bloques de disparos ultrasónicos.
Como se ve en la figura 3, la distancia temporal entre un bloque y el bloque sucesivo es igual a 1/PRF2. PRF2 es por tanto la tasa de repetición con la cual son emitidos los bloques.
Cada uno de los citados Mk bloques está compuesto por N disparos ultrasónicos, siendo N superior o igual a 1, siendo PRF1 la cadencia de emisión de los N disparos cuando N es elegido superior a 1. Como se ve en la figura 3, los N = 3 disparos ultrasónicos son emitidos con una cadencia fija e igual a 1/PRF1. Además, los N disparos ultrasónicos que forman uno de los Mk bloques están repartidos en P frecuencias, estando P comprendido entre 1 y N. En el caso ilustrado en la figura 3 los N = 3 disparos ultrasónicos están repartidos en P = 3 frecuencias diferentes.
La figura 3 ilustra que al menos dos disparos ultrasónicos que pertenecen a dos bloques diferentes tienen dos frecuencias diferentes. Por ejemplo, el primer disparo del primer bloque y el segundo disparo del segundo bloque tienen dos frecuencias diferentes.
La ventaja de este modo de realización es emitir impulsos ultrasónicos repartidos en varias frecuencias. Esto permite medir P valores del parámetro de atenuación ultrasónico a(f), uno para cada uno de los P valores de frecuencia, y obtener una medición de atenuación ultrasónica, más precisa y reproducible. La función a(f) es el coeficiente de absorción del tejido en función de la frecuencia ultrasónica f, expresado en dB m-1. En el caso del hígado humano, una ventaja de este modo de realización es permitir la evaluación de la esteatosis de modo más preciso y reproducible. Según un modo de realización de la invención la cadencia PRF2 es superior o igual a 1 Hz y la cadencia PRF1 es superior o igual a 1kHz.
Una ventaja de este modo de realización es utilizar una cadencia PRF1 elevada, lo que permite sondear el tejido con varios disparos ultrasónicos antes de que el medio se desplace por ejemplo a causa de la respiración del paciente. Por otra parte, una cadencia PRF2 elevada permite igualmente obtener mediciones con una buena relación entre señal y ruido al tiempo que se utilizan tiempos de adquisición reducidos, lo que es una ventaja para aplicaciones en medio médico.
Según un modo de realización de la invención las P frecuencias son diferentes y las amplitudes espectrales de los N disparos ultrasónicos son elegidas para cubrir sensiblemente la banda pasante del transductor ultrasónico US.
Una ventaja de este modo de realización es repartir los impulsos en un espectro adaptado para cubrir la integridad de la banda pasante del transductor y por tanto maximizar la relación entre señal y ruido al tiempo que se reduce la duración de la adquisición.
Según un modo de realización particular de la invención, P es igual a 1. En este caso los N disparos que pertenecen al mismo bloque tienen la misma frecuencia pero los disparos que pertenecen a bloques diferentes tienen frecuencias diferentes.
Una ventaja de este modo de realización es reagrupar los disparos ultrasónicos que tienen la misma frecuencia en el mismo bloque.
Según otro modo de realización de la invención P es igual a N.
En este modo de realización, cada uno de los N impulsos que forman un bloque tienen una frecuencia central diferente, lo que es ventajoso para explotar la integridad de la banda pasante del transductor y maximizar la relación entre señal y ruido.
Según un modo de realización de la invención, M está comprendido entre 10 y 10000, P está comprendido entre 2 y 5, N está comprendido entre 2 y 5, PRF2 está comprendido entre 5 Hz y 500 Hz y PRF1 está comprendido entre 3 kHz y 10 kHz.
Según un modo de realización, Fc es la frecuencia central del transductor ultrasónico, P es igual a 5 y las frecuencias elegidas son 0,5*Fc < F1 < 0,7*Fc, 0,7* Fc < F2 < 0,9*Fc, 0,9*Fc < F3 < 1,1*Fc; 1,1*Fc < F4 < 1,3*Fc; 1,3*Fc < F5 < 1,5*Fc.
Una ventaja de este modo de realización es elegir gamas de valores para las frecuencias centrales de los impulsos ultrasónicos, estando las gamas adaptadas para cubrir la banda pasante del transductor. Esto permite maximizar la relación entre señal y ruido para una banda pasante dada del transductor.
Por ejemplo si Fc = 3,5 MHz, las gamas de valores según este modo de realización cubren ventajosamente la banda pasante del transductor que forma la sonda M del Fibroscan™.
La figura 4 ilustra las diferentes etapas del segundo procedimiento 60 según la invención de medición de al menos un parámetro viscoelástico de un órgano humano o animal (véase la referencia 5 de la figura 6 descrita posteriormente), comprendiendo el citado procedimiento las etapas siguientes:
• medición ELA de un parámetro viscoelástico del hígado por elastografía impulsional;
• medición ATT de un parámetro de atenuación de los ultrasonidos con el procedimiento 1 de la figura 1;
Se entiende por elastografía impulsional una técnica de tipo « Vibration Controlled T ransient Elastography » o VCTE. Con esta tecnología, implementada en el Fibroscan™, es posible medir de modo no invasivo la elasticidad de un tejido biológico como se describe por ejemplo en las patentes EP 1169636 y EP 1531 733.
La etapa ELA consiste por tanto en generar mecánicamente una onda de cizalladura la cual se propague en el interior del tejido que haya que caracterizar. La propagación de la onda de cizalladura es seguida después emitiendo en el tejido impulsos ultrasónicos. Gracias a los ultrasonidos reflejados por el medio, se miden los desplazamientos inducidos en el tejido por la onda de cizalladura. Enviando secuencias de ultrasonidos se puede medir la velocidad de propagación de la onda de cizalladura la cual está relacionada con la elasticidad del medio.
La etapa ATT consiste en poner en práctica el procedimiento 1 descrito por la presente solicitud e ilustrado en la figura 1.
El procedimiento 60 según este modo de realización es particularmente ventajoso ya que el mismo permite medir dos parámetros viscoelásticos, a saber la elasticidad y la atenuación ultrasónica, con una sola realización del procedimiento 60.
Otra ventaja del procedimiento 60 en el caso del hígado humano es asociar sistemáticamente una medición de elasticidad del tejido con una evaluación de la atenuación ultrasónica, lo que puede ser particularmente útil para evaluar la progresión de la fibrosis y de la esteatosis.
La figura 5 ilustra esquemáticamente un ejemplo de dispositivo 2 para la puesta en práctica de procedimiento 1 según la invención de la figura 1. Este dispositivo comprende:
• un transductor US ultrasónico adaptado para la emisión y para la recepción en tiempo real de señales ultrasónicas y adaptado para quedar dispuesto en contacto con una superficie exterior de un medio viscoelástico 5;
• medios de control CONTROL del citado transductor ultrasónico US para la emisión de una pluralidad de disparos ultrasónicos, estando formada la citada pluralidad de disparos ultrasónicos por K grupos de disparos, estando los citados grupos de disparos separados temporalmente, siendo K superior o igual a 1, estando formado cada uno de los K grupos de disparos ultrasónicos por la repetición con una cadencia PRF2 de Mk grupos de disparos ultrasónicos, siendo Mk superior o igual a 1; estando compuesto cada uno de los citados bloques Mk por N disparos ultrasónicos, siendo N superior o igual a 1, siendo PRF1 la cadencia de emisión de los N disparos cuando N es elegido superior a 1; estando los N disparos ultrasónicos repartidos en P frecuencias diferentes, estando comprendido P entre 1 y N;
• medios de registro y de tratamiento COMP de las señales ultrasónicas reflejadas adaptadas para determinar al menos un parámetro viscoelástico del órgano 5.
El transductor US es utilizado para la emisión de los impulsos ultrasónicos que se propagan en el hígado. Este transductor está adaptado para la emisión de impulsos ultrasónicos que tengan varias frecuencias centrales y está dispuesto en la proximidad del tejido 5. El transductor US tiene igualmente la función de sensor para las señales ultrasónicas reflejadas.
Los medios de control CONTROL tienen la función de controlar el transductor US para la emisión de una secuencia de impulsos ultrasónicos multifrecuencia. Los parámetros de la secuencia, a saber PRF1, PRF2, Mk, N, P y los valores de las frecuencias centrales de los impulsos son elegidos por el operador y puestos en práctica gracias a los medios CONTROL.
Los medios de registro y de tratamiento COMP de las señales ultrasónicas reflejadas permiten calcular, a partir de los datos registrados, los parámetros de atenuación. El coeficiente de atenuación ultrasónica, o parámetro a(f), puede ser calculado por ejemplo gracias al algoritmo de obtención del parámetro de atenuación controlado (o Controlled Attenuation Parameter o CAP).
Por ejemplo los medios CONTROL y COMP pueden estar integrados en un ordenador o cualquier dispositivo programado que permita a la vez la programación de los parámetros de la secuencia de impulsos ultrasónicos, el accionamiento y el control del dispositivo 2 y el registro y el tratamiento de los datos.
Ventajosamente este dispositivo permite la emisión de impulsos ultrasónicos multifrecuencia y la medición de su atenuación según el procedimiento 1. El dispositivo 2 permite por tanto medir a(f) para varios valores de la frecuencia central f de los impulsos. En el caso del hígado humano, esto permite una evaluación más precisa y fiable de la esteatosis del hígado, es decir de la concentración de lípidos en el tejido.
La figura 6 ilustra esquemáticamente un ejemplo de dispositivo 3 para la puesta en práctica del procedimiento 60 ilustrado en la figura 4. El dispositivo 3 comprende:
• un vibrador ACT adaptado para aplicar a un órgano 5 humano o animal un impulso de baja frecuencia para la generación de una onda de cizalladura;
• una sonda PRO que comprende al menos un transductor 10 ultrasónico adaptado para la emisión y para la recepción en tiempo real de señales ultrasónicas y adaptado para ser dispuesto en contacto con una superficie exterior del medio viscoelástico 5;
• medios de control CONTROL de la citada sonda PRO para la emisión de una pluralidad de disparos ultrasónicos, estando formada la citada pluralidad de disparos ultrasónicos por K grupos de disparos, estando los citados grupos separados temporalmente, siendo K superior o igual a 1, estando formados cada uno de los K grupos de disparos ultrasónicos por la repetición con una cadencia PRF2 de Mk grupos de disparos ultrasónicos, siendo Mk superior o igual a 1; estando compuestos cada uno de los citados Mk bloques por N disparos ultrasónicos, siendo N superior o igual a 1, siendo PRF1 la cadencia de emisión de los N disparos cuando N es elegido superior a 1; estando los N disparos ultrasónicos repartidos en P frecuencias diferentes, estando comprendido P entre 1 y N.
• medios de registro y de tratamiento COMP de las señales ultrasónicas reflejadas adaptados para determinar al menos un parámetro viscoelástico del órgano 5.
El dispositivo 3 permite la puesta en práctica del procedimiento 60 según la invención y por tanto la medición de dos parámetros viscoelásticos del tejido. Por ejemplo, el primer parámetro viscoelástico puede ser un parámetro que describe la propagación de una onda de cizalladura en el tejido y el segundo un parámetro de atenuación de los ultrasonidos.
Se entiende por vibrador ACT un actuador mecánico capaz de generar una onda de cizalladura que se propaga en el tejido. Esta onda de cizalladura es generada aplicando un desplazamiento impulsional al transductor US, el cual se encuentra en la proximidad del tejido 5.
El transductor US emite ultrasonidos que se propagan en el tejido 5. Estos ultrasonidos pueden ser monofrecuencia para seguir la propagación de la onda de cizalladura. Alternativamente pueden ser utilizados impulsos multifrecuencia para la medición del parámetro de atenuación ultrasónica.
Según el procedimiento 60 de puesta en práctica de la invención el primer parámetro viscoelástico es determinado por elastografía impulsional en el transcurso de la etapa ELA, según la tecnología denominada Vibration Controlled Transient Elastography (VCTE). Esta etapa es realizada con la ayuda del dispositivo 3. El vibrador ACT genera una onda de cizalladura aplicando un desplazamiento impulsional del transductor US, propagándose la citada onda de cizalladura en el tejido que haya que caracterizar. Los ultrasonidos monofrecuencia generados por el transductor US son utilizados para seguir la propagación de la onda de cizalladura. Este método permite deducir parámetros como la velocidad de propagación de la onda de cizalladura. Por ejemplo, en el caso del hígado humano este método permite medir la elasticidad del órgano y por tanto tener informaciones sobre la fibrosis.
El dispositivo 3 permite igualmente realizar la etapa ATT del procedimiento 60 según la invención. En el transcurso de esta etapa es puesto en práctica el procedimiento 1, lo que supone enviar una secuencia de impulsos ultrasónicos multifrecuencia y medir las señales reflejadas para determinar los parámetros de atenuación a las diferentes frecuencias. En el transcurso de la etapa a Tt del procedimiento 60 solo el transductor US está activo.
Ventajosamente el dispositivo 3 permite poner en práctica el procedimiento 60 e intercalar mediciones de elastografía impulsional y mediciones de atenuación ultrasónica. La posibilidad de realizar estas dos mediciones en serie como se describe en el procedimiento 60 y con el mismo dispositivo, permite reducir la duración de los exámenes al tiempo que se reduce su impacto sobre la vida de los pacientes.
Además, en el caso del hígado humano la evaluación simultánea de la esteatosis y de la fibrosis permite establecer un diagnóstico completo.
La figura 7 muestra un ejemplo de sonda PRO del dispositivo 3 en la cual el vibrador ACT y el transductor US están solidarizados. Además, el vibrador ACT y el transductor US tienen un eje de simetría 15 común, lo que garantiza que la dirección de propagación de la onda de cizalladura sea paralela a la dirección de propagación de los ultrasonidos. Esta condición de paralelismo es necesaria para medir valores correctos de la velocidad de propagación de la onda de cizalladura.
Claims (10)
1. Procedimiento (1) de medición de al menos un parámetro viscoelástico de un órgano (5) humando o animal, comprendiendo el citado procedimiento las etapas siguientes:
• emisión (EM-US) por un transductor ultrasónico (US) de una pluralidad de disparos ultrasónicos, propagándose los citados disparos ultrasónicos en el órgano que haya que caracterizar;
• recepción (REC) por el transductor ultrasónico (US) y registro de las señales ultrasónicas reflejadas;
• determinación (DET) de al menos un parámetro viscoelástico del órgano (5) a partir de las señales ultrasónicas registradas.
estando caracterizado el citado procedimiento (1) por el hecho de que:
• la pluralidad de disparos ultrasónicos está formada por K grupos de disparos, estando los citados grupos separados temporalmente, siendo K superior o igual a 1;
• cada uno de los K grupos de disparos ultrasónicos está formado por la repetición con una cadencia PRF2 de Mk bloques de disparos ultrasónicos, siendo Mk superior o igual a 1;
• cada uno de los citados Mk bloques está compuesto por N disparos ultrasónicos, siendo N superior o igual a 1, siendo PRF1 la cadencia de emisión de los N disparos cuando N es elegido superior a 1;
• los N disparos ultrasónicos están repartidos en P frecuencias, estando P comprendido entre 1 y N, teniendo al menos dos disparos ultrasónicos que pertenecen a dos bloques diferentes frecuencias diferentes.
2. Procedimiento (1) según la reivindicación 1 caracterizado por el hecho de que el parámetro viscoelástico medido es un parámetro de atenuación ultrasónica.
3. Procedimiento (1) según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado por el hecho de que la cadencia PRF2 es superior o igual a 1 Hz y la cadencia PRF1 es superior o igual a 1 kHz.
4. Procedimiento (1) según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado por el hecho de que las P frecuencias diferentes y las amplitudes espectrales de los N disparos ultrasónicos son elegidas para cubrir sensiblemente la banda pasante del transductor ultrasónico (US).
5. Procedimiento (1) según la reivindicación 4 caracterizado por el hecho de que P es igual a N.
6. Procedimiento (1) según una de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado por el hecho de que M está comprendido entre 10 y 10000, P está comprendido entre 2 y 11, N está comprendido entre 2 y 11, PRF2 está comprendido entre 5 Hz y 500 Hz y PRF1 está comprendido entre 3 kHz y 10 kHz.
7. Procedimiento (1) según una de las reivindicaciones precedentes caracterizado por el hecho de que Fc es la frecuencia central del transductor ultrasónico, P es igual a 5 y las frecuencias elegidas son 0,5*Fc < F1 < 0,7*Fc, 0,7*Fc < F2 < 0,9*Fc, 0,9*Fc < F3 < 1,1*Fc; 1,1*Fc < F4 < 1,3*Fc; 1,3*Fc < F5 < 1,5*Fc.
8. Procedimiento (60) de medición de al menos un parámetro viscoelástico de un órgano humano o animal (5), comprendiendo el citado procedimiento las etapas siguientes:
• medición (ELA) de un parámetro viscoelástico del órgano (5) por puesta en práctica de una técnica de elastografía impulsional;
• medición (ATT) de un parámetro de atenuación de los ultrasonidos con el procedimiento (1) según la reivindicación 2 o según una de las reivindicaciones 3 a 7 tomadas como dependientes de la reivindicación 2
9. Dispositivo (2) para la puesta en práctica del procedimiento (1) según las reivindicaciones 1 a 7, comprendiendo el citado dispositivo:
a. un transductor (US) ultrasónico adaptado para la emisión y para la recepción en tiempo real de señales ultrasónicas, y adaptado para ser dispuesto en contacto con una superficie exterior de un medio viscoelástico (5);
b. medios de control (CONTROL) del citado transductor ultrasónico (US) para la emisión de una pluralidad de disparos ultrasónicos, estando formada la citada pluralidad de disparos ultrasónicos por K grupos de disparos, estando los citados grupos separados temporalmente, siendo K superior o igual a 1, estando formados cada uno de los K grupos de disparos ultrasónicos por la repetición con una cadencia PRF2 de Mk grupos de disparos ultrasónicos, siendo Mk superior o igual a 1; estando compuestos cada uno de los citados bloques Mk por N disparos ultrasónicos, siendo N superior o igual a 1, siendo PRF1 la cadencia de emisión de los N disparos
cuando N es elegido superior a 1; estando los citados N disparos ultrasónicos repartidos en P frecuencias diferentes, estando comprendido P entre 1 y N, teniendo al menos dos disparos ultrasónicos que pertenecen a dos bloques diferentes frecuencias diferentes;
c. medios de registro y de tratamiento (COMP) de las señales ultrasónicas reflejadas adaptadas para determinar al menos un parámetro viscoelástico del órgano (5).
10. Dispositivo (3) según la reivindicación 9 para la puesta en práctica del procedimiento (60) según la invención 8, comprendiendo el citado dispositivo además:
un vibrador (ACT) adaptado para aplicar a un órgano (5) humano o animal un impulso de baja frecuencia para la generación de una onda de cizalladura.
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