MODELO MISTO DE PROPAGAÇÃO ULTRA-SÔNICA PARA ESTIMAÇÃO SIMULTÃNEA DA ESPESSURA E VELOCIDADE DA ONDA EM MEIOS MULTICAMADAS
HYBRID MODEL OF ULTRASOUND PROPAGATION IN MULTILAYERED MEDIA BASED ON GEOMETRICAL ACOUSTICS
Greco, A.V.D; Pereira, W.C.A; Machado, João Carlos
Cad. Eng. Bioméd., vol.13, n3, p.7-17, 1997
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Resumo
O ultra-som (US) com aplicações biomédicas faz parte da rotina clínica há mais de 20 anos. É um método não-invasivo que aparentemente não é prejudicial à estrutura investigada. Os equipamentos comerciais apresentam imagens qualitativas e possuem certas limitações quando comparadas a outras técnicas de radiação (raio-X, p. ex.). Para obter imagens quantitativas é necessário precisamente se investigar estimadores de parâmetros como a velocidade do ultra-som, a atenuação e a absorção. Este trabalho apresenta um modelo pulso-eco para estimar simultaneamente espessuras e velocidades da onda em meios multicamadas, podendo ter aplicação no estudo de tecidos biológicos estratificados, como a pele, p. ex. As estimativas desses parâmetros são determinadas através de equações recursivas baseadas em acústica geométrica. Para testar a viabilidade do modelo, empregou-se como transmissor, um transdutor cerâmico de 8,65"'MHz focalizado com lentes móveis (cônica e esférica); e como receptor, um hidrofone de PVDF. Experimentalmente, foram investigadas três camadas paralelas: duas do "phantom" (corpo de prova), mais a de água, onde todo o sistema fica submerso. A acurácia das estimativas é aceitável para a primeira camada (em tomo de 5%) e piora conforme se analisa as demais. A precisão se mantém entre Oe 10%. Isso mostra a potencialidade do modelo e sugere uma avaliação mais completa do mesmo. As causas desses erros são investigadas e sugeridas algumas modificações.
Palavras-chave
Tomografia Ultra-Sônica, Método Pulso-Eco, Acústica Geométrica
Abstract
Biomedical ultrasound is considered as part of clinicai routine for more than 20 years. It's a non-invasive and apparently harmless method. In order to obtain quantitative images, it is necessary to search for estimators of parameters such as ultrasound velocity, attenuation and absorption, for example. This work presents a pulse-echo model that estimates simultaneously velocity of ultrasound and thickness of multilayered media. It could be useful to investigate biologicallayered tissues, like skin. These estimates are determined by recursive equations based on geometrical acoustics. The experimental setup used to verify the model's viability includes a ceramic transducer (frequency = 8,65 MHz and diameter = 10 mm) as a transmitter, and a PVDF hydrophone (less than 0,6 mm diameter) as a receptor. The transmitter is focused with lenses: conical and spherical. In practice, a phantom with two parallel layers, immersed in water, has been investigated. The accuracy ofthe estimates is acceptable for the first layer (around 5%), but for deeper layers, it gets worse. The precision remains between O and 10% for ali layers. The results and the potentiality of the model are discussed here. Based on the data obtained, suggestions for modifying and continuing this work are made.
Keywords
Ultrasonic Tomography, Pulse-Echo Method, Geometrical Acoustics