Research on Biomedical Engineering
http://www.rbejournal.periodikos.com.br/article/doi/10.4322/rbeb.2011.005
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Método ultrassônico de detecção de microvibração: Desenvolvimento da técnica

Ultrasonic method of microvibration detection: Development of the method

Costa Júnior, José Francisco Silva; Machado, João Carlos

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Resumo

Nos últimos anos muitos pesquisadores têm-se dedicado à elaboração de um método capaz de gerar a propagação de onda de cisalhamento em um meio biológico e extrair informações referentes às microvibrações do meio causadas pela propagação dessa onda, o que permite caracterizar os parâmetros viscoelásticos do meio. Diante do potencial em se trabalhar com onda de cisalhamento, este trabalho apresenta um método ultrassônico de detecção de microvibração (DUmV), o qual faz uso do filtro de Kalman para estimar a vibração do meio frente a um sinal contaminado de ruído. O DUmV foi testado empregado-se um alto-falante para gerar microvibrações em uma membrana e um sistema ultrassônico operando em 4,96 MHz e no modo pulso-eco, para detectar as vibrações mencionadas. O DUmV se mostrou bastante promissor, pois conseguiu estimar vibrações quanto à frequência e às amplitudes da mesma ordem de grandeza que os valores encontrados na literatura (cerca de 10 mm). Além disso, essa técnica também mostrou a relação na qual o aumento da frequência de vibração implicou na redução da amplitude do sinal estimado. A metodologia desenvolvida no presente trabalho poderá ser empregada para se estimar a velocidade de fase e o coeficiente de atenuação de uma onda de cisalhamento propagando-se em um meio viscoelástico.

Palavras-chave

Ultrassom, Onda de cisalhamento, Microvibrações, Filtro de Kalman.

Abstract

Many investigations have been devoted, during the last years, to implement an ultrasonic method able to generate shear waves and to detect the microvibrations caused by the wave propagation in biological tissues. Applications of such method include measuring rheological parameters for tissue characterization. Considering the potential to use shear wave propagation, this work presents an ultrasonic method able to detect microvibrations (UDmV), which is based on Kalman filtering to estimate the medium vibrations from a signal contaminated with noise. The UDmV was tested employing a speaker to generate microvibrations on a membrane and a pulse-echo ultrasonic system, operating at a center frequency of 4.96 MHz, to detect the membrane microvibrations. The UDmV demonstrated promising future potential, being able to detect the vibration frequency and amplitude with the same order of magnitude as presented in the literature (≈10 mm). Moreover, the method implemented in the present work confirmed previous results, from the literature, related with a reduction of the estimated vibration amplitude as the vibration frequency increases. The method developed in the present work can be employed to estimate the phase velocity and the attenuation coefficient of a shear wave propagating in a viscoelastic medium.

Keywords

Ultrasound, Shear wave, Microvibrations, Kalman filter.
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Res. Biomed. Eng.

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