Socrate Medical commercializza in esclusiva per l\'Italia i prodotti dedicati al diagnostic imaging della rivoluzionaria top brand company americana Zonare. Qui viene presentata la tecnologia soggiacente alla rivoluzione nel campo degli ultrasuoni, possibile grazie all\'innovazione promossa dalla Zonare stessa.

1. Zone Sonography… e tutto cambia!
Rappresentano una nuova Era nel
Campo degli Ultrasuoni
Nuovi metodi per acquisire dati
ecografici e gestire le
informazioni sulle immagini.
Grande successo grazie alla
differenziazione dei prodotti,
innovazione del design, concetti
di marketing unici e progressi
tecnologici all’ avanguardia.
Superati i limiti dei sistemi tradizionali!

2. Ultrasuoni tradizionali: Limiti
• Processo lento • Dati basati sul Beamforming
• Ruolo chiave dell’HW • Scarto echi da sonda
• Dispendio energia elettrica • No capacità di reprocessing
Memoria &
Σ processing
Beamformer
• Archivia solo dati eco da
beamforming
Acquisizione • Il processing sacrifica sempre il
Linea dopo linea frame rate o la risoluzione
Beam Processore Convertitore di
T/R Immagine Scanione
former HW/SW

3. Ultrasuoni tradizionali: Limiti
TROPPO HARDWARE!
Cicli a lunga processazione
Vincolo Costo/Prestazione
Vincolo Portabilita’ / Prestazione
Costi elevati dell’Upgrade
Costi elevati di Manutenzione e
Service

4. Zone Sonography: Acquisizione Dati
TRADIZIONALI ZONE SONOGRAPHY™
Frame Frame
Tempo disponibile per
modalità avanzate
tempo time
• Acquisizione dati linea dopo linea
• Dati eco acquisiti da ampie aree
•Processing sequenziale delle linee di scansione
• Software processing di tutti i dati ecografici
• Formazione immagine dipendente dalla velocità del suono
• Velocissima formazione immagine

5. Zone Sonography: Channel Domain Processing
Un sistema a ultrasuoni
“Zone Sonography”
…acquisisce dati
“CHANNEL DOMAIN”
(ogni elemento della
cella riceve echi da ogni
singola zona)…
… e utilizza un piccolo
processore DSP
SOFTWARE-based
…per la formazione
dell’image frame.

6. Channel Domain Processing: Vantaggi
Funzionalità compatta dalle alte prestazioni
Set Eco “Channel Data” completo
Migliori dettagli diagnostici
Service e Upgrade semplici
Cicli a Svolgimento rapido
Proporzionalmente economico
Con una prestazione più elevata del processore, anche le
caratteristiche del sistema migliorano facilitando l’upgrading e proteggendo
l’investimento
Gestione dell’ Immagine di
prossima generazione

7. Zone Sonography: Vantaggi
Acquisizione Dati 10x più veloce
Aumento Coerenza temporale e Risoluzione
Riduzione artefatti temporali
Maggiore definizione strutturale
Tempo extra per ottimizzazione immagine
Coerenza Focusing in Trasmissione
Aumento Risoluzione Spaziale
Aumento del Contrasto
Miglioramento rapporto segnale/rumore

8. Zone Sonography
Applicazioni
avanzate:

9. Applicazioni avanzate
Auto Opt con ZST
(Zone Speed Technology)
1.47 mm/µs Imaging su Phantom a 1.47 mm/µs

10. ZST: Zone Speed Technology
I sistemi a ultrasuoni attualmente in uso applicano un valore
di propagazione della velocità del suono di 1,54 mm/µsec
Variazioni della veIocità del suono di tipo “intra” e “inter”
paziente comportano sicuri svantaggi:
Defocalizzazione
Perdita di contrasto
Imprecisioni nei calcoli
Soluzione: Zone Speed Technology

11. Zone Speed Technology
• Qual è il beneficio della Zone Speed Technology?
• Analogo all’Auto Focus di una macchina
fotografica con Reflex
Image
Input
Scene
Sistema di
imaging
diagnostico
focusing
Detector “Focus
Quality”

12. Zone Speed Technology
Imaging tramite Phantom – Tecnica tradizionale vs. ZST
1.47 mm/µs Imaging Phantom a 1.54 mm/µs 1.47 mm/µs Imaging su Phantom a 1.47 mm/µs

13. Zone Speed Technology
Utilizza i vantaggi dell’acquisizione
veloce “Zone Sonography” e il set
completo di dati eco ottenuti tramite
Channel Domain Processing,
software-based.
I valori multipli della velocità del
suono possono essere velocemente
analizzati tramite Channel Domain
data
Insieme alla più accurata analisi
dell’immagine, viene scelta la velocità
che mostra la migliore frequenza
spaziale laterale
Risultato: Ottima qualità di immagine e
Sicurezza diagnostica

14. Zone Speed Technology
Tecnica tradizionale di Velocità del Suono
1540 metri al secondo

15. Zone Speed Technology
Lesione localizzata – Ottimizzazione del Valore di Propagazione
1550 metri al secondo

16. Zone Speed Technology
Tecnica di Velocità del Suono
1590 metri al secondo

17. Zone Speed Technology
Ottimizzazione Valore della Propagazione
1470 metri al secondo

18. Zone Speed Technology
Tecnica tradizionale di Velocità del Suono
1540 metri al secondo

19. Zone Speed Technology
Ottimizzazione Valore di Propagazione
1480 metri al secondo

20. Auto-Opt con ZST
Auto-Optimization = Processing intelligente
Ottimizza le immagini basate sulle attuali condizioni di diagnostica
Riduce l’utilizzo della tastiera e la dipendenza da TCG
Aumenta la riproducibilità
Diminuisce i tempi di scansione
Basata sulla continua analisi dei Dati Channel Domain
90%
10%

21. Applicazioni avanzate
IQ Scan
(Imaging Retrospettivo)

22. Analisi retrospettiva dei Dati
Spiegel Online – 31.10.2005:
Digitalfotographie: Erst knipsen, dann scharf stellen. By Karlhorst Klotz.
URL: http://www.spiegel.de/netzwelt/politik/0,1518,382174,00.html

23. IQ Scan
IQ Scan:
Cattura digitale degli IQ Data “In Phase Quadrature
Data”:
In un sistema di coordinate cartesiane (x, y), IQ data sono la
traduzione delle informazioni inerenti fase e ampiezza. Nella
loro forma più semplice, IQ data visualizza semplicemente i
cambiamenti in termini di fase e ampiezza su una curva
sinusoidale.
Imaging retrospettivo :
Telemedicina
Miglioramento Flusso di Lavoro
Portabilità
Certezza di Qualità

24. IQscan
Traccia Doppler retrospettiva
Quantificazione indipendente dal Guadagno
Accuratezza del Channel Domain Processing

25. Zone Sonography
I Vantaggi pratici
rispetto ai
Sistemi tradizionali

26. Dati diagnostici di altissimo livello
Criteri di Qualità immagine 2D
Risoluzione assiale e laterale
Risoluzione del Contrasto
Uniformità spaziale
Penetrazione
Risoluzione temporale

27. Vantaggi pratici
Miglioramento Benefici clinici
Ultrasuoni di prossima Generazione
Maggiore Sicurezza diagnostica
Migliore informazione = Migliori Risultati
Nuovi livelli di Innovazione
Flessibilità
Miglioramento Flusso di Lavoro
Diminuzione tempi di scansione
Migliore Gestione dei Costi
Possibilità Upgrade del Software
Modello economicamente efficiente

28. Flessibilità, Innovazione e Flusso di Lavoro
Sistemi Convertibili Prestazioni compatte di ottimo
livello
Convertibilita’ senza limiti diagnostici
Piu’ Sistemi in 1
Flessibilità di scansione in diverse postazioni
Ecografi di nuova generazione
Torna l’innovazione negli ultrasuoni
Superamento dei limiti tradizionali
Nuova Tecnologia rivoluzionaria
Nuove possibilità diagnostiche
Ottimizzazione dell’immagine di prossima
generazione
Applicazioni all’avanguardia

29. Gestione Costi
Efficiente dal punto di vista Energetico
Amico dell’Ambiente

30. Gestione Costi
SISTEMI TRADIZIONALI ZONE SONOGRAPHY (Tecnologia)
Alte prestazioni al momento Nuovi orizzonti clinici e diagnostici
dell’investimento Crescita di prestazioni nel corso del tempo
Potenziale limitato in termini di Integrazione Upgrade Software!
innovazione/prestazione
Supporto per un lungo ciclo di vita del
Breve ciclo di vita del prodotto prodotto
Upgrade = nuovo sistema Investimento sicuro
Efficienza limitata del Flusso di Flusso di lavoro efficiente
lavoro
Prestazioni
Prodotti
‘96 ‘98 ‘00 ‘02 ‘04 ‘06 ‘08 ‘10 ‘12

31. Zone Sonography
Benefici Clinici
della Rivoluzionaria
Tecnologia Zonare

34. Zone Sonography

35. Ampia massa tiroidea – Lobo sinistro trasversale
Compound Harmonic Imaging con Color Doppler

36. Zone Sonography

37. Zone Sonography

38. Zone Sonography

39. Zone Sonography

40. Zone Sonography
Presentazione puntuale di Proprietà emodinamiche

41. Zone Sonography
Modalità: Dual Live Simultaneo

42. Zone Sonography

43. Zone Sonography

44. Zone Sonography

45. Zone Sonography

46. Zone Sonography

47. Zone Sonography

48. Zone Sonography

49. Zone Sonography

50. Zone Sonography

51. Zone Sonography

52. Zone Sonography

53. Dati diagnostici di altissimo livello
Armoniche composite – Nervo Mediano 14MHz
Riduzione artefatti – Miglioramento strutturale

54. Zone Sonography
Impronta
Artifact Reduction – Structural Enhancement

55. Zone Sonography

56. Zone Sonography

57. Zone Sonography

58. Zone Sonography

59. Zone Sonography
Insieme al Color Doppler Iaging

60. Zone Sonography

61. Zone Sonography

62. Zone Sonography

63. Beamformer
VS
Zone Sonography
La formazione dell’immagine
attraverso l’elaborazione contro la
ricostruzione linea per linea.

64. Zone Sonography
• Questa presentazione dà una visione dei
principi tecnologici applicati a Zonare
• Chi ha familiarità con i principi tradizionali
della formazione del fascio ultrasonoro, si
potrà porre le seguenti domande su
Zonare
– Come mai non ci sono i fuochi?
– Il Frame Rate è la cosa più importante?
– Ci sono delle differenze con gli altri sistemi?

65. Trasmissione
• Questa spiegazione
utilizza un trasduttore
lineare semplificato
• Sono utilizzati
elementi multipli per
la trasmissione e la
ricezione
• Non tutti gli elementi
del trasduttore sono
attivi in un istante di
tempo

66. La Trasmissione
• Sia i sistemi basati sul
Beamformer che i
sistemi basati sulla
Zone Sonography
producono un fascio a
forma di clessidra.
• Il fuoco dell’onda si
trova dove il fascio è
più stretto.

67. La Ricezione secondo la
Tecnologia Beamformer
• Il Beamformer cerca
di ricreare una linea
singola di
informazione
dall’energia
trasmessa
• L’Energia trasmessa
irraggia un’area più
ampia della linea
prodotta

68. La Ricezione secondo la
Tecnologia Beamformer
• Il Beamformer
considera l’energia al
di fuori della linea
ricevuta come rumore
• Il 90% dell’energia
trasmessa viene
filtrata come disturbo

69. La Ricezione con Zone Sonography
• La Zone Sonography
considera tutta l’energia
trasmessa come segnale
utile
• Gli echi ricevuti dall’intera
area vengono digitalizzati
e conservati nella
Channel Domain Memory
con un canale di memoria
per ogni elemento attivo
dell’array

70. La Ricezionesicon Zone Sonography
• Una seconda zona
sovrappone alla prima sia
in fase di ricezione che
trasmissione
• Altri canali della Channel
Domain Memory sono
usati per salvare la
seconda “zona” di echi.
• Una porzione
dell’immagine (parte in
blu scuro) ha due set di
dati di informazioni valide

71. La Ricezione con Zone Sonography
• Una terza zona si
sovrappone sia alla prima
che alla seconda
• Sono usati Canali
addizionali della Channel
Domain Memory per
memorizzare la terza
zona di echi
• Una porzione
dell’immagine ha tre set
di dati

72. La Ricezione con Zone Sonography
• La quarta zona
produce un’area
dell’immagine con
quattro set di dati

73. La Ricezione con Zone Sonography
5th Zone 7th Zone

74. La Ricezione con Zone Sonography
• Vengono acquisiti dalle
otto alle sedici zone per
creare l’intero frame
• Ogni zona è contenuta
nella Channel Domain
Memory
• Alcune aree hanno solo
pochi dataset altre ne
hanno parecchie

75. Rapporto Segnale Rumore
• La focalizzazione
dell’energia trasmessa
produce alte intensità
dove il fascio è stretto
• Le alte intensità
producono echi più forti
con un miglior rapporto
Segnale Rumore
• Nelle tecnologie
tradizionali è richiesta
una trasmissione multipla
per produrre un alto
rapporto segnale rumore
sia nel campo vicino che
lontano

76. Rapporto Segnale Rumore tecnologia standard
• Nelle tecnologie con
beamformer i set di
dati sono discreti.
Non vi sono legami
tra le linee
• La distribuzione del
rapporto segnale
rumore sull’intera
immagine è lo stesso
di una singola linea

77. Rapporto Segnale Rumore tecnologia standard
• Vi è uniformità solo
nell’area adiacente al
punto di fuoco

78. Rapporto Segnale Rumore Zone Sonography
• Nella Zone Sonography,
le aree dell’immagine con
un alto rapporto segnale
rumore hanno poche
sovrapposizioni
• Le aree dell’immagine
con un basso rapporto
segnale rumore hanno un
grande numero di
sovrapposizioni

79. Rapporto Segnale Rumore Zone Sonography
• La Zone Sonography
crea l’uniformità
dell’informazione
attraverso la simmetria
– Fuori dalle zone di alto
rapporto segnale
rumore ho più
sovrapposizione
– Più sovrapposizione
tra i dati migliora la
capacità di detezione
del segnale

80. Trasmissione
L’elaborazione dell’onda
trasmessa può migliorare la
qualità dell’immagine

81. Trasmissione
• L’onda trasmessa è
composta dalle
interazioni fra le onde
del singolo elemento
del trasduttore
• Queste onde
interagiscono sia in
modo costruttivo che
distruttivo

82. Trasmissione
• Dove le onde si
sovrappongono
costruttivamente ci
sarà un’intensità di
segnale più alta
• Dove le onde si
sovrappongono
distruttivamente ci
sarà un segnale più
basso

83. L’Energia Trasmessa
• L’energia trasmessa è
focalizzata lungo una
linea
• Lungo questa linea le
onde si
sovrappongono
costruttivamente

84. L’Energia Trasmessa
• L’inteferenza tra le
onde genera
sovrapposizioni
costruttive anche al di
fuori del fascio
• Queste aree sono
chiamate lobi laterali

85. La Ricezione con Beamformer
• Il Beamformer
processa gli echi
ricevuti da una linea
sufficientemente
stretta
• Gli echi ricevuti da
questo percorso
verranno sommati
costruttivamente per
produrre una linea di
informazione

86. La Ricezione con Beamformer
• Gli echi non ricevuti
lungo la linea sono
considerati rumore
• Il 90% dell’energia
trasmessa nella
procedura con
beamformer viene è
processata come
rumore

87. La Ricezione Zone Sonography
• La Zone Sonography
memorizza gli echi di
ritorno da un’ampia
zona nella Channel
Domain Memory
• La Zone Sonography
tratta il 100% dell’eco
ricevuto come
informazione utile

88. Continuous Transmit Focus
• Ad ogni posizione
data è possibile
sintetizzando le
interazioni dell’onda
trasmessa calcolare
l’intensità trasmessa
in quel punto

89. Continuous Transmit Focus
• Ogni valore del pixel
nell’immagine
ultrasonora è legato
al valore dell’intensità
del valore dell’onda
trasmessa in quel
punto

90. Continuous Transmit Focus
• Durante la
ricostruzione
del’immagine gli echi
che ritornano da ogni
pixel vengono
processati per
compensare la
variazione di intensità
dell’onda trasmessa

91. Continuous Transmit Focus
• Il Continuous
Transmit Focus crea
un fuoco effettivo in
ogni pixel
dell’immagine
• Questo migliora la
costruzione
dell’immagine riduce il
rumore e incrementa
la risoluzione di
contrasto

92. Continuous Transmit Focus
• La sovrapposizione in trasmissione e ricezione
consente di avere set di dati multipli dai quali è
possibile analizzare le informazioni provenienti
dagli echi
• Combinando le informazioni degli echi ricevuti
con una sintesi della intensità trasmessa nello
stesso punto è possibile ottenere una
focalizzazione più accurata
• Il Continuous Transmit Focus è basato sulla
Zone Sonography

93. Continuous Transmit Focus
Off On

94. Tempo di acquisizione
Tecnologia basata su Beamformer
• Gli ecografi basati su
Beamformer
ricostruiscono una
immagine posizionando
in sequenza le
informazioni provenienti
da linee adiacenti
• Si ottiene una migliore
risoluzione costruendo
una immagine con un
maggior numero di linee

95. Tempo di acquisizione
Tecnologia basata su Beamformer
• La qualità dell’immagine è proporzionale al
numero di linee contenute in un frame
• Più linee richiedono più cicli di trasmissione, un
beamformer con più canali oppure entrambe le
cose

96. Tempo di acquisizione
Tecnologia basata su Beamformer
• Il Beamformer
richiede almeno una
trasmissione per
ricreare l’informazione
di una linea

97. Tempo di acquisizione
Tecnologia basata su Beamformer
• Con un numero
elevato di canali un
beamformer può
creare un certo
numero di linee

98. Tempo di acquisizione
Tecnologia basata su Beamformer
• Eventi multipli di
trasmissione sono
utilizzati per
incrementeare le aree
con un un più alto
rapporto segnale rumore
• I fuochi multipli denotano
eventi multipli di
trasmissione
• L’utilizzo della
focalizzazione multipla
per linea porta alla
conseguente riduzione
del frame rate

99. Frame Rate beamformer
• Nel Beamformer sono richiesti molti cicli di
ricezione e trasmissione per produrre un frame
• Più cicli di trasmissione significano una migliore
qualità dell’immagine
• Frame Rate = Shutter Rate
• Tx = Transmit Rx=Receive

100. Frame Rate beamformer
• La qualità
dell’immagine è
limitata da
– Il Numero degli eventi
di trasmissione per
frame
– La profondità del
campo di vista

101. Nuove Regole
• La Zone Sonography cambia le regole del
gioco.
– La Zone Sonography utilizza un numero
limitato di eventi di trasmissione
– I dati ecografici vengono memorizzati nella
Channel Domain Memory
– Il frame viene elaborato dopo aver acquisito
un set completo di dati per il frame
– Nessun beamformer hardware è richiesto
nella Zone Sonography

102. Frame rate Zone Sonography
• Nella Zone Sonography viene utilizzato un numero limitato di eventi
di trasmissione per acquisire un frame di dati ecografici
• L’elaborazione Channel Domain elabora il frame visualizzato
– Frame Rate ~ Potenza di Calcolo
– La qualità dell’immagine ~ Potenza di Calcolo
• Tx=Trasmissione Rx=Ricezione

103. Modalità Multiple Beamformer
• La tecnologia con Beamformer richiede la condivisione
del tempo tra le modalità
• Attivare il colore significa destinare meno tempo
all’acquisizione delle linee b-mode. Ciò si traduce in una
perdita della qualità dell’immagine

104. Modalità Multiple Zone Sonography
• La Zone Sonography offre, durante il ciclo di
acquisizione, un ampio tempo a disposizione per
l’acquisizione delle altre modalità senza così
ridurre la qualità dell’immagine b-mode

105. Elaborazione dati
La tecnologia Beamformer
• La tecnologia con
Beamformer processa i
dati in tempo reale
• I dati dagli echi
provenienti da una linea
devono essere eliminati
per elaborare la linea
successiva e non
possono essere
rielaborati una volta
scartati

106. Elaborazione dati
La Zone Sonography
• I dati ecografici ricevuti
sono memorizzati nella
Channel Domain Memory
• I frame sono calcolati
direttamente dai dati
ecografici
• I dati ecografici possono
essere utilmente
reinterpretati
automaticamente oppure
su comando dell’utente

107. I principi dell’imaging ad
ultrasuoni
• L’imaging
ultrasonografico assume
a priori un’uniformità del
tempo di attraversamento
dei fasci ultrasonori nel
tessuto
• Gli echi sono sommati
insieme in base
all’assunto che originono
da uno stesso punto

108. La velocità di Propagazione
• La tecnologia con
Beamformer utilizza
un’approssimazione di
costanza della velocità di
propagazione degli
ultrasuoni nei tessuti
• Dove tale
approssimazione
rispecchia la velocità
reale di attraversamento
degli ultrasuoni si ottiene
una focalizzazione
accurata

109. La velocità di Propagazione
• I diversi soggetti
dell’immagine
avranno densità
differenti di tessuto
• La velocità reale varia
inoltre da paziente a
paziente
• Questo è tanto più
valido quando il
bersaglio e’ profondo

110. La velocità di Propagazione
Beamformer
• La tecnologia basata
su Beamformer è
soggetta ad errori di
focalizzazione perchè
non può cambiare
dinamicamente il
punto di fuoco sulla
base della velocità
reale di penetrazione
del suono

111. La velocità di Propagazione
Zone Speed index
• La Zone Speed
Technology è in
grado di adattare il
punto di fuoco sulla
base della reale
velocità di
attraversamento degli
ultrasuoni in ogni
paziente

112. Zone Speed index
1480 m/s ATS Phantom
Imaged at 1540 m/s Imaged at 1480 m/s