Diseño e implementación de un sistema de accionamiento y recepción de señales ultrasónicas para un ecógrafo ultra-portátil

Abstract

Hoy en día es imposible imaginar no contar con la disponibilidad de acceso a exámenes médicos, que permitan la visualización de órganos y tejidos mediante sistemas no invasivos y de fácil aplicación, como son los ecógrafos. Sin embargo, en el presente se buscan más aplicaciones a este versátil método de examinación, como lo es la construcción de dispositivos ultra-portátiles, que permitan la ejecución de exámenes rutinarios de imagenología, pero en espacios reducidos y con un equipo energizado por baterías. Estadísticamente, es sabido que del total de las ecografías solicitadas; solo el 30% son realmente necesarias, por lo tanto, la inclusión de equipos de rápido acceso y de categoría portable, es un eslabón deseable en el proceso de diagnóstico médico. Es por ello que en esta memoria se plantea el diseño y fabricación de una plataforma electrónica que permita el manejo completo de un transductor ultrasónico, para realizar la construcción de este tipo de dispositivos. En este documento se describen los fundamentos, procedimientos y resultados obtenidos en la implementación de un sistema de accionamiento y recepción de señales, para la generación de imágenes de ultrasonido. En esta dirección, se presentan diseños, simulaciones, implementaciones y la construcción de diversas plataformas que otorgaron el aprendizaje necesario para la confección de un sistema de alta tecnología con condiciones de estado del arte en pulsación ultrasónica. Estas iteraciones, son directa consecuencia de una búsqueda estricta de optimizaciones para la plataforma definitiva. Adicionalmente, se presenta todo el desarrollo y análisis necesario para lograr la puesta en marcha de un transductor ultrasónico activo con multiplexión local. Esto, con el fin de poder utilizar un dispositivo de bajo costo after market , en contraposición a la expectativa de fabricar un transductor ultrasónico personalizado con altos costos de inversión y construcción, asociado a la baja cantidad de unidades a producir en relación al mercado mundial abastecido por China. Finalmente, se expone la generación de una completa plataforma digital basada, que permite capturar los datos salientes de un sistema de conversión análogo/digital con interfaz serializada, grabar temporalmente en una memoria de acceso aleatorio de alta velocidad, y finalmente volcar datos a un servidor donde se realizará la conformación. Tanto los desarrollos electrónicos como los de software, fueron íntegramente diseñados partiendo desde cero, contando únicamente con los conocimientos recabados durante una larga etapa de investigación. El diseño, cálculo y simulaciones de las plataformas, la confección de los circuitos impresos y el montaje de los componentes fue realizado en los laboratorios del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Chile, en el contexto del proyecto Corfo Innova 09IEI-7183. Los resultados obtenidos permiten concluir que se completó de forma íntegra la cadena de diseño, partiendo desde el estudio de la tecnología actual, llegando a la construcción de un dispositivo que se puede considerar estado del arte en el ámbito de pulsación de piezoeléctricos para equipos de ultrasonografía. Se logró obtener una plataforma funcional, eficiente y con gran robustez a los ciclos de trabajo estrictos a los que fue sometido.